Alta Purezza richiede pulizia tecnica in tutta la catena di processo

La tecnologia CNp: un rivoluzionario nei processi di alta purezza: Lo scorso anno LPW ha ottenuto, oltre ai diritti internazionali, anche i brevetti europei del procedimento CNp (Nucleazione Ciclica) utilizzato da anni e sviluppato internamente. CNp agisce direttamente sulla zona limite di un componente, anche in contorni interni difficilmente accessibili (come ad esempio impianti 3D o in sottili capillari e lumen). Attraverso oscillazioni di pressione mirate nel campo della curva di vapore specifica del liquido, nella formazione di bolle di vapore generate, negli effetti di pulizia della cavitazione lieve e in uno scambio di mezzi efficace, vengono rimossi contaminanti e, se necessario, eliminati i residui di contaminazione trasportati. Con la combinazione di ultrasuoni e CNp come potenziatore del processo, LPW affronta inoltre le sfide più difficili, ad esempio nel settore medico o nella tecnologia a vuoto elevato.

Nuovo impianto CNp: Piccolo concentrato di potenza per la massima Purezza: Nuovo nel portafoglio LPW è il compatto impianto standard a camera PowerJet compact CNp. Il sistema a due livelli con intercapedine a vapore integrata occupa appena 4 m² e, oltre ai metodi di pulizia ultrasuoni e nucleazione ciclica (CNp), dispone anche della necessaria asciugatura per livelli di richiesta più elevati. Questa può essere realizzata sotto forma di aria calda o con essiccazione a vuoto a infrarossi. Inoltre, il nuovo impianto è dotato di una camera di trattamento integrata nei due serbatoi di alimentazione, adatta a merci fino a una dimensione di carico di 600 x 400 x 300 mm e a un peso fino a 150 kg. La costruzione a sandwich supporta i processi di pulizia e risciacquo, così come l’asciugatura, grazie a un livello di temperatura più elevato. Il ciclo di circolazione presenta una filtrazione a flusso completo integrata con una superficie di filtro superiore a 4 m² e unità di filtraggio fino a 0,5 µm. Attualmente, il piccolo concentrato di potenza è disponibile in due versioni. Maggiori informazioni: www.lpw-cleaning.de.

1. Nuovi prodotti nella tecnologia medica, come ad esempio gli impianti realizzati tramite produzione additiva, pongono nuove sfide ai produttori di impianti di pulizia. A ciò si aggiungono i requisiti normativi (in Europa il Regolamento sui dispositivi medici), che devono essere gestiti. (Foto: LPW)

2. Strutture capillari, ad esempio in piccoli canali e tubi, sono soggette a criteri di massima pulizia (a seconda dell'uso). Grazie al loro rapporto di aspetto (rapporto tra diametro interno e lunghezza), questi componenti rendono impossibile l'uso della maggior parte delle tecniche di pulizia note e mettono a dura prova anche i processi di risciacquo e asciugatura. Qui una capillare di vetro lunga 300 mm con un diametro interno di circa 50 µm. (Foto: LPW)

3. Nella tecnologia laser e di vuoto elevato, la pulizia si confronta con superfici delicate e lavorate con alta precisione – come ad esempio qui con gli specchi. (Foto: LPW)

4. Gli effetti dell'essiccazione sul grado di pulizia tecnica sono spesso sottovalutati. Così, l'essiccazione a ricircolo d'aria energeticamente efficiente tende a concentrare le più fini impurità organiche e inorganiche, causando la re-contaminazione dei componenti. Per questo motivo, LPW utilizza sistemi a infrarossi decoupled dall'ambiente. (Foto: LPW)

L'intera industria manifatturiera si trova nel mezzo di un cambiamento tecnologico. E questo in tutto il mondo. Concetti di mobilità modificati, digitalizzazione e la produzione di prodotti completamente nuovi portano a requisiti più elevati per la pulizia tecnica. La semplice pulizia non basta più. Ambienti altamente puliti e sottoprocessi finemente coordinati lungo tutta la catena di processo sono diventati altrettanto rilevanti quanto la tecnologia di pulizia stessa. Ciò richiede nuovi metodi, modi di pensare e una comprensione ampliata da parte dei produttori di impianti e dei loro clienti.

Quindi, la pulizia tecnica non viene più creata esclusivamente dal processo di pulizia. Questo era ieri. Per compiti di alta purezza moderna, si tratta di comporre una sinfonia di processo olistica e di chiarire quali effetti, ad esempio, il pre-processo ha sulla pulibilità di un componente, come si presenta la pulizia con i suoi parametri interni immediati e come deve essere progettato il processo successivo con i suoi fattori che influenzano la qualità durante il trasporto del componente pulito al luogo di utilizzo effettivo ("Point of Use").

Analizzando nel dettaglio, ogni settore ha ancora i propri effetti speciali: ad esempio, nella produzione di dispositivi di analisi, nella tecnologia medica, a vuoto elevato o di sensori, così come nel settore automobilistico (e-mobility e celle a combustibile), le richieste di pulizia tecnica in relazione a livelli di contaminazione filmica, pigmentaria, biologica, tossica e atomica sono in aumento rispetto alla routine di produzione. Per esempio, nella produzione additiva (AM) — cioè la produzione di componenti stampati in 3D con forme geometriche complesse o strutture capillari — il grado di purezza definito diventa sempre più importante su superfici difficili da raggiungere. Oltre a questi fattori rilevanti per il prodotto, si aggiunge anche la richiesta di tracciabilità/validabilità lungo tutta la catena di processo.

Esperienza e Ricerca

LPW Reinigungssysteme GmbH si è affermata negli ultimi anni a livello mondiale come partner per soluzioni di impianti su misura nel segmento High Purity. I sistemi sono impiegati in molti settori high-tech e soddisfano i più elevati requisiti di pulizia. Inoltre, gli specialisti di Rieden si dedicano intensamente alla ricerca e conducono, con utenti di diversi settori, ampie serie di prove e servizi di lavaggio su misura, anche in ambienti di camere bianche, presso il proprio centro di test e servizi. I principali trend e le lezioni di processo derivanti dall’esperienza e dalla ricerca nel campo della pulizia fine e ultra-fine possono essere riassunti come segue:

Fondamentalmente:
– I pre-processi devono essere valutati in relazione ai loro effetti positivi e negativi sul grado di pulizia tecnica. L’attenzione è rivolta alle operazioni di manipolazione, ai materiali ausiliari e di processo utilizzati o ai parametri ambientali e circostanti.
– Quanto più stabile è un pre-processo rispetto alla contaminazione netta che si verifica, tanto più efficientemente e in modo sicuro si possono implementare i requisiti di pulizia richiesti.
– Cambiamenti non pianificati, come ad esempio il cambio di materiali ausiliari, di strumenti, modifiche geometriche dei componenti o tempi di attesa non pianificati, influenzano negativamente la pulizia, fino al fallimento.

Questi principi di base si applicano in diversa misura a ogni processo di pulizia. Con i nuovi compiti di alta purezza, si aggiungono ulteriori caratteristiche:
– Contaminazioni filmiche, pigmentarie o anche biologiche, tossiche o atomiche si "nascondono" nello strato limite laminare, direttamente sulla superficie del componente.
– In combinazione con geometrie complesse, eventualmente capillari, o con un’orientazione stretta del materiale da pulire, molti processi di pulizia e media consolidati (umidi o gassosi) sono limitati o addirittura esclusi.
– È inoltre importante considerare gli effetti delle condizioni ambientali (ad esempio, cross-contaminazione), il rischio di contaminazione da parte dell’impianto di pulizia stesso e l’uso di media inappropriati.
– Anche il processo successivo al "Quality Gate" di pulizia presenta i propri rischi. Esiste una distanza temporale e spaziale tra il raggiungimento di un livello di pulizia richiesto e il luogo in cui è necessario. Danni o contaminazioni dovuti a manipolazioni errate, imballaggi inappropriati o parametri ambientali non idonei, così come gli effetti di invecchiamento o cambiamento dovuti a stoccaggio e tempi di attesa troppo lunghi, compromettono il risultato ottenuto con fatica nel percorso verso l’uso effettivo.

High Purity da mini a XXXL

Questa è la teoria e la lista prioritaria dell’High Purity. Adattati alla routine degli impianti, questi progetti del portafoglio LPW rappresentano bene la pratica.

Produzione additiva: Per un produttore statunitense di dispositivi medici e impianti, le protesi d’anca realizzate con stampa 3D di residui di polvere devono essere liberate da residui di polvere dopo la stampa. Nel processo di produzione si forma una geometria porosa aperta, che inizialmente è contaminata da residui di polvere. Nelle fasi successive, può verificarsi contaminazione all’interno della geometria, ad esempio tramite lavorazioni meccaniche successive. Sono quindi necessari due processi di pulizia: il primo dopo la stampa, il secondo subito dopo la lavorazione finale prima dell’imballaggio. LPW ha progettato per questa attività un sistema completamente automatico a doppie camere, di tipo PowerJet modulare — con una combinazione di ultrasuoni e CNp in entrambe le camere e con un’adeguata separazione dei residui di polvere.

Componenti di tecnologia a vuoto elevato: In questo settore si trattano principalmente componenti sensibili per la produzione di semiconduttori, che presentano contaminazioni organiche filmiche e molecolari-atomiche. Il vero processo di pulizia è integrato in punti chiave del ciclo di produzione. Un tale punto di controllo è la pulizia a umido prima della camera bianca (tipicamente ISO 5), preceduta dal "bake out" in un forno a vuoto elevato per raggiungere i requisiti finali di pulizia organica. LPW fornisce da molti anni sistemi complessi di alta purezza per la pulizia finale a umido prima della camera bianca ISO-5, in Europa, Asia e Nord America. In Europa, tra gli utenti ci sono fornitori diretti e indiretti di ASML, come ad esempio la divisione semiconduttori di Trumpf. Negli USA, clienti come Applied Materials. Recentemente, in Asia, è arrivato il primo sistema XXXL-Grade1 presso il partner di lunga data VAT Malaysia. Per le attività di pulizia finale — la pulizia a umido per eliminare le contaminazioni filmiche prima del "bake-out" in camera bianca — sono stati costruiti sistemi completamente automatici a più camere, con combinazioni di ultrasuoni e CNp a più frequenze in tutte le camere, risciacqui con acqua ultra-pura e un’asciugatura a vuoto IR ri-contaminazione-free.

Compiti dei produttori di impianti

Le nuove richieste non possono essere affrontate con vecchi modi di pensare e approcci. Per questo motivo, il team LPW si è concentrato sin dal 2008 sulle nuove sfide e, sulla base di analisi approfondite e valutazioni dei megatrend nei diversi settori industriali, ha sottoposto l’azienda e i suoi prodotti a una trasformazione profonda, ancora oggi agile. Oltre alla ristrutturazione dei processi interni e delle procedure, un grande focus è posto sulla formazione e aggiornamento del personale. Inoltre, tutte le apparecchiature di pulizia sono state completamente riviste e sviluppate ulteriormente, e sono state create liste di materiali vietati. Sono stati modificati i processi di risciacquo e asciugatura e adattati tutti i sistemi di manipolazione e automazione. Il monitoraggio digitale dei processi è stato migliorato ed è attualmente in un intenso processo di R&S, in collaborazione con specialisti esterni.

Non da ultimo, è stata creata una nuova unità di business con l’Engineering di applicazioni, che oltre a offrire nuovi servizi (ad esempio, formazione, pianificazione e supporto alle applicazioni, simulazione dei processi, ottimizzazione dell’efficienza energetica e della qualità, e lavaggio su misura in ambienti di camere bianche), coordina anche le attività di Ricerca e Sviluppo. Tutte queste soluzioni tecniche, processi e procedure vengono sviluppate, testate e continuamente messe in discussione con i clienti in un processo di co-engineering intensivo. A volte rappresenta una sfida per entrambe le parti, ma è assolutamente necessario affinché le nuove sfide e requisiti abbiano successo.