Montaggio di gruppi laser in ambiente sterile

Già nel 2012, gli esperti di tecnologia laser di TRUMPF Werkzeugmaschinen GmbH + Co. KG hanno installato un impianto di ambiente sterile nella sede di Ditzingen, in cui in flowbox di classe ISO 5 vengono montate ottiche di lavorazione e gruppi di guida del raggio laser. (Fonte: Nerling Systemräume GmbH)

Già nel 2012, gli esperti di tecnologia laser di TRUMPF Werkzeugmaschinen GmbH + Co. KG presso la sede di Ditzingen installarono un impianto di camere bianche, in cui in flowbox di classe ISO 5 vengono montate ottiche di lavorazione e gruppi di guida del raggio laser. (Fonte: Nerling Systemräume GmbH)

Per garantire l'elevata classe di purezza nelle Flowbox e mantenere tutte le componenti il più possibile prive di particelle, anche al di fuori delle box, all'interno della cabina di ambiente sterile, deve essere mantenuta una classe di purezza vicina. La camera sterile ha quindi la classe ISO 8 e dispone di un'area di montaggio aggiuntiva di classe ISO 7. (Fonte: Nerling Systemräume GmbH)

L'intero sistema di pareti e soffitti, utilizzato da TRUMPF, è indipendente. Inoltre, l'impianto è modulare e può essere facilmente ampliato o smontato. (Fonte: Nerling Systemräume GmbH)

Prima dell'assemblaggio e integrata nella camera bianca, c'è un impianto di pulizia ultrasuoni a 7 zone, che trasporta direttamente il materiale pulito nella sala di montaggio. È stato acquistato parallelamente alla camera bianca e doveva essere integrato nella pianificazione. (Fonte: Nerling Systemräume GmbH)

Precedente all'assemblaggio e integrata nella camera bianca, c'è un impianto di pulizia ultrasuoni a 7 zone, che trasporta direttamente il materiale pulito nella sala di montaggio. È stato acquistato parallelamente alla camera bianca e doveva essere integrato nella pianificazione. (Fonte: Nerling Systemräume GmbH)

Nerling ha installato un sistema di sospensione con una portata utile di 250 kg, di cui due supporti sono stati completamente nascosti dietro la parete della camera bianca. Gli altri due si trovano dietro una copertura in lamiera d'acciaio negli angoli della stanza. (Fonte: Nerling Systemräume GmbH)

«Poiché lo sviluppo commerciale di TRUMPF è molto dinamico, fin dall'inizio volevamo avere un impianto di camere bianche flessibile», spiega Dipl.-Ing. Frank Schaffert, responsabile del gruppo PE Ottica presso TRUMPF Werkzeugmaschinen GmbH + Co. KG. «Dovrebbe essere possibile modificarlo secondo necessità o addirittura trasferirlo in un'altra sede.» (Fonte: TRUMPF Werkzeugmaschinen GmbH + Co. KG)

«Anche la climatizzazione parziale a ricircolo d'aria si basa su un concetto modulare. Questo ha un ulteriore vantaggio fondamentale: se uno degli apparecchi si guasta, tutti gli altri continuano a funzionare senza problemi», afferma Jan Kürbis, responsabile di progetto per le tecnologie per ambienti sterili presso Nerling Systemräume GmbH. (Fonte: Nerling Systemräume GmbH)

Durante il montaggio di componenti per laser ad alte prestazioni, negli ambienti devono essere rispettati i più elevati requisiti di purezza tecnica. Nel 2012, gli esperti di tecnologia laser di TRUMPF hanno quindi installato un sistema di camere bianche ISO 8 presso la sede centrale dell'azienda a Ditzingen. I costruttori di camere bianche incaricati della Nerling Systemräume GmbH hanno progettato questo secondo un concetto modulare; l'impianto può ora essere utilizzato in modo particolarmente flessibile, modificato secondo necessità e persino spostato in un'altra sede. L'intero sistema è inoltre indipendente, in modo che le vibrazioni delle presse delle macchine di punzonatura del centro di produzione al piano superiore non si trasmettano. Inoltre, nonostante un'altezza del soffitto grezzo di circa 3,60 m con sottostrutture e installazioni a soffitto, è stata realizzata un'altezza utile di 2,90 m con un plenum molto basso. Nel 2014, l'impianto è stato ampliato per aumentare le capacità e installato un sistema di gru, le cui colonne si integravano quasi invisibilmente nella struttura portante.

“Nel locale pulito vengono montate ottiche di lavorazione e gruppi di guide laser. Questo avviene principalmente in flowbox di classe ISO 5”, spiega l'ingegnere diplomato Frank Schaffert, responsabile del gruppo PE Optik presso TRUMPF Werkzeugmaschinen GmbH + Co. KG. Queste condizioni sono una condizione preliminare affinché i componenti siano privi di particelle di dimensione superiore a 50 µm. “Tali particelle si brucerebbero nelle lenti a causa del riscaldamento del laser, causando ombre e impedendo alla macchina laser di tagliare correttamente. La conseguenza sarebbe un guasto dell'unità”, prosegue Schaffert. Particelle organiche di questa dimensione vengono quindi rimosse manualmente dalle ottiche con l'ausilio della luce ultravioletta in un apposito passaggio di lavoro presso TRUMPF. Per garantire l'elevata classe di purezza nelle flowbox e mantenere tutte le componenti il più possibile prive di particelle, anche al di fuori delle flowbox, nella cabina di ambiente sterile, deve essere mantenuta una classe di purezza vicina. La camera bianca di circa 9,75 x 9,66 m, ordinata nel 2012 da Nerling, con zona di accesso per il personale, ha quindi classe ISO 8 e dispone di un'area di montaggio aggiuntiva di classe ISO 7.

Prima del montaggio e integrata nel locale sterile, è presente anche una macchina di pulizia a ultrasuoni a 7 zone, che trasporta direttamente il materiale pulito nella sala di montaggio. È collegato anche un laser a diodi, utilizzato per il collaudo delle ottiche montate. Oltre alla macchina di pulizia e alla sala laser con anticamera e due zone di accesso per il materiale, nell'impianto di sistema di 31,03 x 10,20 m fino al 2014 erano presenti anche una camera bianca e un ufficio. Per aumentare le capacità nel settore del montaggio, queste aree sono state recentemente convertite in una camera bianca ISO 8 e, inoltre, è stato integrato un sistema di gru nella struttura portante.

Sistema modulare di camere bianche ampliabile e smontabile

“Una richiesta importante era ottenere un sistema di camere bianche il più possibile flessibile”, spiega Schaffert. “Doveva poter essere modificato o ampliato secondo necessità e, se necessario, anche spostato in un'altra sede”. Per questo motivo, doveva essere il più possibile indipendente, dotato di una propria struttura portante e non sospeso dal soffitto. Questo avrebbe anche evitato che le vibrazioni generate dalle presse delle macchine al piano superiore si trasmettessero alla camera bianca.

“Per soddisfare queste esigenze, è stato utilizzato un sistema di copertura completamente portante, che si estende per oltre 10 m in modo libero”, spiega Jan Kürbis, project manager per la tecnologia delle camere bianche presso Nerling Systemräume GmbH. “L'intero sistema di pareti e soffitti che abbiamo utilizzato presso TRUMPF è indipendente. Inoltre, l'impianto è modulare e quindi facilmente ampliabile e smontabile. Gli elementi liberati possono essere riutilizzati in modo conforme al sistema durante una ristrutturazione. Ad esempio, abbiamo riutilizzato elementi di parete dell'ufficio che abbiamo smantellato durante questa espansione in altre parti dell'impianto”, spiega Kürbis.

Lampade e FFU intercambiabili

Anche il sistema di climatizzazione parziale a ricircolo si basa su un concetto modulare con unità di condizionamento dell'aria a vaporizzazione diretta completamente autonome e zonali. “Questo ha un altro vantaggio fondamentale: se uno dei dispositivi si guasta, gli altri continuano a funzionare senza problemi”, spiega Kürbis. È inoltre possibile aumentare la capacità di raffreddamento dell'impianto a Ditzingen aggiungendo più dispositivi. Lo stesso vale per le unità di ventilazione con filtri modulari (FFU) con tecnologia EC ad alta efficienza energetica, responsabili della filtrazione delle particelle secondo le classi di purezza richieste e che aspirano aria condizionata dal plenum sovrastante. Queste unità hanno anche le stesse dimensioni delle lampade speciali con griglia a specchio, consentendo di sostituirle secondo necessità.

Alimentazione dell'intero impianto con aria di hall per garantire il ricambio d'aria igienico e la pressione positiva nella zona della camera bianca avviene tramite un impianto di ventilazione separato con capacità di 1.000…1.500 m³/h di aspirazione dell'aria di hall. La tecnologia MSR impiegata, installata in due armadi di controllo direttamente sulla parete della cabina della camera bianca, permette di gestire e monitorare i sistemi di condizionamento, di ventilazione e tutte le FFU tramite un display web a colori da 15 pollici. “In questo modo, ogni stanza può essere monitorata singolarmente e ogni componente può essere visualizzato graficamente”, spiega Kürbis.

Plenum particolarmente basso

Una delle maggiori sfide di questo progetto sono state le condizioni di spazio limitato dell'edificio esistente, in cui l'impianto di sistema doveva essere integrato. “L'altezza del soffitto grezzo era di 3,645 m, relativamente bassa, e c'erano molte sottostrutture e installazioni a soffitto da considerare durante la pianificazione”, spiega Schaffert. Per realizzare un'altezza utile di 2,9 m nel locale sterile, è stato costruito un plenum molto basso. La progettazione dettagliata della tecnologia e l'uso di unità FFU di forma speciale e molto basse sono stati fondamentali.

L'impianto di pulizia è stato acquistato parallelamente alla camera bianca e doveva essere integrato nella pianificazione. Questo era particolarmente importante poiché l'impianto è stato consegnato solo dopo la conclusione della camera bianca. “Poiché consegniamo i nostri impianti di sistema generalmente già pronti all'uso, agendo come appaltatore generale per i nostri clienti, abbiamo anche curato l'adeguamento layout, i tempi e il controllo con il produttore dell'impianto”, spiega Kürbis. Inoltre, un impianto di aspirazione esistente è stato integrato nel sistema di controllo dell'impianto di pulizia.

Impianto di sistema esteticamente gradevole

“Per quanto riguarda il ponteggio, che nel progetto di ampliamento del 2014 è stato ulteriormente integrato nella struttura portante della camera bianca, era molto importante che i supporti fossero il meno visibili possibile”, spiega Schaffert. Nerling ha installato un ponteggio Demag-KBK a doppio braccio con capacità di carico di 250 kg, una lunghezza di circa 5,50 m e una luce di circa 4,0 m, dotato di argano elettrico. “La struttura in acciaio del sistema per il ponteggio e le coperture del soffitto ha una dimensione complessiva di circa 9,42 x 5,86 m”, spiega Kürbis. “Per i supporti, siamo riusciti a nasconderne due completamente dietro la parete della camera bianca. Gli altri due sono nascosti dietro una copertura in lamiera d'acciaio negli angoli della stanza.”

TRUMPF attribuisce grande importanza all'aspetto estetico dell'impianto, sia dall'esterno che all'interno. “Dovrebbe integrarsi armoniosamente nell'architettura moderna del sito aziendale”, afferma Schaffert. Per questo motivo, tutte le finestre sono state completamente vetrate e i cavi elettrici sono stati nascosti all'interno delle pareti cave, in modo che nel locale non siano visibili canaline portacavi. Anche i gruppi di condizionamento esterni, la cui posizione è visibile direttamente dal centro di produzione, sono stati posizionati in modo da essere il più possibile estetici, con le condotte di raffreddamento interrate.

“Siamo molto soddisfatti dell'implementazione del sistema modulare di camere bianche da parte di Nerling e della sua espansione di quest'anno”, afferma Schaffert. L'ampliamento ha permesso di creare spazio per altri dieci posti di lavoro, di cui cinque già attivi. “Abbiamo quindi ancora capacità disponibili per il futuro”, conclude il responsabile del gruppo.