Impianti di produzione conformi alle norme di purezza secondo la legge

Impianti di produzione conformi alle norme di purezza secondo la legge

Kick-off Meeting sulla rete industriale »Materiali idonei per Cleanroom CSM, Fase 4« del 28 gennaio 2009 presso il Fraunhofer IPA a Stoccarda

Situazione di partenza

Per molte componenti tecniche, la richiesta di prestazioni e velocità crescenti, nonché di riduzione di peso e consumo energetico, viene realizzata attraverso un processo di miniaturizzazione. Questa tendenza, osservata e in atto da diversi decenni nel campo della scienza e della tecnologia, richiede tra l’altro la creazione di ambienti di produzione controllati, detti «camere bianche». La loro funzione è minimizzare gli influssi dannosi sul prodotto. Questi ambienti, originariamente sviluppati principalmente per le esigenze dell’elettronica micro e della microtecnica, si trovano ormai in quasi tutti i settori ad alta tecnologia.

A seconda del settore e del processo, diversi fattori di purezza hanno effetti dannosi sul prodotto. Un’indagine condotta nel 2003 dal Fraunhofer IPA ha confermato che, per i partecipanti al mercato, il maggior rischio di contaminazione nella produzione pura deriva ancora da particelle – le più piccole, di dimensioni micro-metriche – seguite da impurità molecolari (gas) e fenomeni di scariche elettrostatiche (ESD).

Negli ultimi anni si è osservato un cambiamento nelle cause di contaminazione: il ruolo della camera bianca stessa ha ormai un impatto marginale sulla contaminazione della produzione. Anche il personale, che fino a circa 15 anni fa rappresentava il principale fattore di rischio per la pulizia di un ambiente di produzione, sta perdendo potenzialità contaminante grazie alla sua sostituzione in aree critiche. Al contrario, l’aumento dell’automazione nelle linee di produzione ha portato a un forte incremento del rischio di contaminazione proveniente dagli impianti stessi, stimato attualmente dagli esperti oltre il 40%.

Gli impianti di produzione e i materiali impiegati, che sono spesso in contatto diretto con il prodotto, stanno diventando così il principale fattore di contaminazione controllabile in una produzione pura. Questa tendenza si riflette anche nel sondaggio condotto dal Fraunhofer IPA: il 91% degli operatori di produzioni pure considera la compatibilità dei materiali con la purezza come l’aspetto più importante da controllare. Per oltre l’85% delle aziende partecipanti, esiste la necessità di una banca dati di materiali e prodotti con informazioni sulla loro compatibilità con la purezza. Scegliere materiali per impianti di produzione in modo che si riducano al minimo o si evitino contaminazioni critiche rappresenta un obiettivo di grande importanza, finora poco studiato dall’industria.

Sviluppo sostenibile della rete industriale

È grazie alla risposta positiva generata da questa indagine di mercato che il Fraunhofer IPA ha avviato la rete industriale »Materiali idonei per Cleanroom CSM«.

L’obiettivo principale di questa rete è fornire ai progettisti di impianti per ambienti di produzione puri strumenti che facilitino la selezione di materiali compatibili con la purezza. La comunicazione stretta tra gli utilizzatori finali degli impianti e i costruttori di impianti è un presupposto fondamentale. La piattaforma di questa rete è costituita da attori chiave dei settori rilevanti, che si riuniscono per sviluppare congiuntamente, insieme al Fraunhofer IPA, metodi affidabili per la verifica e la valutazione della compatibilità dei materiali con la purezza (cfr. Fig. 1). Il lavoro della rete diventa ancora più sostenibile grazie alla sua partecipazione alla definizione di standard e linee guida attualmente in fase di sviluppo, nelle quali vengono integrate le procedure di verifica della rete stessa.

Negli ultimi due anni, attraverso numerosi test su materiali diversi – ceramici, metallici, rivestimenti e plastici – scelti liberamente dai partecipanti in base alle proprie esigenze, si è costituito un patrimonio di conoscenze esclusivo e ampio sulla compatibilità dei materiali con la purezza. Questa banca dati, unica al mondo e accessibile via internet, permette ai partecipanti di consultare tutti i materiali esaminati dalla rete e di beneficiare delle sinergie di un ampio gruppo di utenti, che contribuisce a un database di materiali in rapida crescita. La interfaccia grafica intuitiva e le funzioni di interrogazione consentono di utilizzare i risultati delle verifiche sui materiali in modo mirato e vantaggioso per lo sviluppo, la pianificazione e l’ottimizzazione degli impianti di produzione.

Esempio di applicazione

Nello sviluppo di un sistema di pulizia automatizzato, si è potuto già fare affidamento sulle conoscenze della rete industriale. Per evitare valori di emissione di particelle troppo elevati o non conformi durante l’utilizzo successivo dell’impianto, sono stati condotti pre-test con materiali potenziali. Grazie al metodo di verifica e valutazione sviluppato dalla rete, è stato possibile già prima della realizzazione dell’impianto restringere e valutare il numero di materiali idonei. Il risultato è un sistema di pulizia quasi su misura, conforme ai requisiti di purezza (cfr. Fig. 2).

Prospettive future

Per garantire una valutazione il più completa possibile dei materiali in relazione alla loro idoneità per impianti di produzione puri, sono previste ulteriori estensioni delle procedure di valutazione, come lo studio della emissione di particelle da parte dei materiali in condizioni di vuoto e le analisi microbiologiche, importanti per applicazioni nel settore Life Science. La definizione delle prossime tappe sarà decisa durante l’incontro di kick-off aperto e senza impegno del Fraunhofer IPA a Stoccarda, previsto per il 28 gennaio 2009, a cui sono invitati tutti gli interessati.

La rete industriale è sempre aperta all’ingresso di nuovi partner che desiderino contribuire con le proprie esigenze e materiali specifici alle verifiche, per rimanere sempre all’avanguardia nel settore.