Pulire con neve di CO2 in modo asciutto e sicuro nel ambiente sterile

La qualità del getto di pulizia può essere monitorata con sensori e convertita in un valore digitale che viene assegnato a ogni singolo pezzo e successivamente memorizzato e documentato. (Fonte immagine: acp systems AG)

Il sistema quattroClean, che può essere integrato in ambienti di produzione connessi, consente la rimozione parziale o totale di contaminazioni particellari e filmiche da praticamente tutti i materiali tecnici in ambienti puliti. (Fonte immagine: acp systems AG)

Le pareti interne sono realizzate in acciaio inossidabile elettropolito, garantendo superfici estremamente lisce e facili da pulire. (Fonte immagine: acp systems AG)

In un sistema quattroClean progettato per un'applicazione nel settore medicale e integrato in una camera bianca, un robot alimenta i pezzi al processo di pulizia a getto. (Fonte immagine: acp systems AG)

Per la pulizia dei sensori, il sistema a getto di neve di CO2 è stato integrato in un modulo standard dotato di un sistema di alimentazione di aria pulita e di un sistema di preparazione dei media per il biossido di carbonio liquido e l'aria compressa. (Fonte immagine: acp systems AG)

Come fattore di qualità essenziale della produzione, la pulizia dei componenti è imprescindibile e sempre più frequentemente i processi di pulizia devono essere eseguiti in ambienti puri. La tecnologia comprovata quattroClean offre vantaggi in termini di procedure, progettazione, sicurezza del processo e automazione.

Che si tratti di industria automobilistica e fornitori, ottica, tecnologia medica, industria dei semiconduttori o microtecnologia – i processi di pulizia sono tra le tecnologie chiave in numerosi settori industriali per garantire qualità e funzionalità dei prodotti. I requisiti di pulizia variano a seconda del prodotto, della fase di produzione e del prossimo passaggio nella catena di produzione, come rivestimento, bonding, assemblaggio o imballaggio. Sempre più spesso sono necessari processi di pulizia in ambienti puri o in camere bianche.

La tecnologia modulare a getto di neve quattroClean di acp systems AG si è dimostrata efficace, sicura e conveniente per questi compiti di pulizia. Perciò sostituisce sempre più frequentemente le tecniche tradizionali come la pulizia chimica a umido. I motivi includono, tra l'altro, che il sistema di pulizia richiede molto meno spazio di produzione e comporta costi di investimento e di esercizio inferiori.

Quattro effetti per superfici pulite senza residui

Il metodo utilizza anidride carbonica liquida, illimitatamente stabile e non corrosiva, come mezzo di pulizia. Si forma come sottoprodotto nei processi chimici e nella produzione di energia da biomassa, ed è quindi neutrale dal punto di vista ambientale.

Il cuore del sistema di pulizia è un anello di distribuzione a doppio materiale senza usura. Attraverso questo, viene condotta l'anidride carbonica non infiammabile e non tossica. Quando esce dal ugello, l'anidride carbonica si rilassa in una fine neve di CO2, che viene condensata da un getto d'aria compressa a forma di anello e accelerata a velocità supersonica.

Quando il getto di neve di CO2 a -78,5°C, ben focalizzabile, colpisce la superficie da pulire, si verifica una combinazione di effetti termici, meccanici, di sublimazione e di solvente. La sinergia di questi quattro meccanismi rimuove contaminazioni particellari e filmiche, come microspore, polvere, abrasioni, residui di media di lavorazione, paste abrasive, agenti distaccanti, siliconi, flussanti e tracce di fuliggine, in modo sicuro e riproducibile. Le impurità rimosse vengono spazzate via dalla forza aerodinamica dell'aria compressa e rimosse tramite un sistema di aspirazione integrato. La neve di CO2 cristallizzata si trasforma completamente in stato gassoso durante la pulizia, quindi il materiale da pulire è immediatamente asciutto. Le impurità rimosse vengono portate via dalla forza aerodinamica dell'aria compressa dalla superficie del componente e, insieme al CO2 sublimato, aspirate dal modulo di pulizia.

La pulizia avviene in modo delicato sul materiale, consentendo di trattare anche superfici sensibili e a strutture fini. Il metodo di pulizia a secco è adatto a pezzi realizzati con praticamente tutti i materiali e le combinazioni di materiali tecnici.

Pulizia totale o parziale con prestazioni omogenee

Grazie alla sua scalabilità, il sistema quattroClean può essere facilmente e salvaspazio adattato a diverse geometrie di componenti per una pulizia parziale o totale. A seconda del compito, si utilizzano uno o più ugelli singoli o un array di ugelli. La tecnologia brevettata garantisce anche su grandi superfici una prestazione di pulizia omogenea.

Tutti i parametri di processo, come i volumi di aria compressa e CO2, il numero di ugelli, l'area di getto e il tempo di esposizione, vengono ottimizzati tramite prove in laboratorio di acp systems in modo preciso per ogni applicazione, proprietà del materiale e contaminanti da rimuovere. Possono essere memorizzati come programmi specifici per i pezzi nel sistema di controllo.

Per mantenere una qualità di processo costante, gli ugelli possono essere monitorati singolarmente riguardo all'alimentazione di CO2 e aria compressa, alla coerenza e alla durata del getto, e i valori rilevati possono essere automaticamente salvati. La concentrazione di CO2 nell'area di ingresso e uscita del sistema, adiacente all'ambiente di produzione, può essere monitorata con sensori certificati a livello mondiale.

Sistemi per la pulizia manuale, semiautomatica e completamente automatizzata

Il parametro di progettazione degli impianti sono le rispettive esigenze di pulizia e ciclo di lavoro. Basandosi su questa, acp systems realizza soluzioni di impianto su misura, automatizzate, semiautomatizzate e manuali, sia come soluzioni autonome che integrate nella produzione e in ambienti di produzione collegati. Quest'ultimo è reso possibile dalla compatibilità con Industry 4.0. L'impianto può essere facilmente integrato nei sistemi di controllo superiori tramite interfacce standardizzate e controllato tramite queste. Per una documentazione completa e tracciabilità, tutti i parametri di processo vengono automaticamente registrati, salvati e trasmessi al sistema di controllo.

Concetti diversi per la progettazione conforme alle camere bianche

Quando si produce in ambienti puri, l'obiettivo principale della pulizia è evitare di introdurre contaminanti dall'esterno o di rilasciarli nell'ambiente, e di prevenire con affidabilità la recontaminazione del componente. Per gli impianti destinati a queste applicazioni, si integra un sistema di trattamento adeguato per CO2 liquido e aria compressa. L'apporto di aria, l'aspirazione e le dotazioni, come componenti per l'automazione e la loro collocazione, sono adattati alla classe di ambiente sterile richiesta. Un'attenzione particolare nella progettazione del modulo di pulizia è rivolta alla creazione di condizioni di flusso ottimali per garantire un rapido e affidabile trasporto delle impurità rimosse. La personalizzazione dell'impianto in base alle specifiche esigenze di purezza e alle condizioni spaziali avviene tramite diverse soluzioni.

La soluzione economica: il concetto Clean-Machine

Per applicazioni in cui è sufficiente la pulizia in condizioni di purezza, si propone il cosiddetto concetto Clean-Machine. Questi impianti sono dotati di una capsula integrata che incorpora anche l'alimentazione di aria pulita. Una sovrappressione regolata nel modulo di pulizia impedisce che aria contaminata da impurità venga aspirata dall'ambiente circostante. Costruiti in acciaio inossidabile elettropolito, questi impianti presentano superfici interne molto lisce, facili da pulire.

Questa soluzione utilizza, tra l'altro, un sensore per pulire le particelle da sensori sensibili prima dell'imballaggio. L'alimentazione dell'impianto avviene tramite un'unità cassetto progettata secondo il principio Poka Yoke, in cui vengono inseriti vassoi con sensori sporchi in una posizione definita. Quando il cassetto è in posizione, un sistema di presa specifico, posizionato su un'unità lineare, preleva due sensori e li trasporta nell'unità di pulizia, dove vengono presi da un meccanismo di presa speciale. Successivamente, due ugelli spruzzano a un angolo definito sui sensori, che ruotano durante il processo di pulizia. Le particelle rimosse vengono immediatamente e miratamente eliminate tramite un modulo di scarico dell'aria dalla cella di pulizia. Dopo la pulizia, il meccanismo di presa ripone i sensori nel sistema di ricezione a cassetto. Viene mantenuta una rigorosa separazione tra parti "sporche" e "pulite" per evitare la recontaminazione post-pulizia. I sensori vengono depositati su vassoi di reinserimento forniti da un secondo sistema di cassetti.

Applicazioni in camera bianca

Anche gli impianti integrati in una camera bianca sono completamente incapsulati. L'apporto di aria pulita avviene con depressione. L'aria viene aspirata dalla camera bianca e rimossa tramite l'aspirazione integrata nel modulo di pulizia. Ciò impedisce che particelle o altre impurità entrino nella camera bianca.

Questa soluzione è ad esempio utilizzata da un produttore di sistemi di litografia per la pulizia di stent medici. Una sfida consisteva nell'ottimizzare il processo di pulizia per la componente molto delicata. Il stent deve essere mantenuto stabile durante la pulizia, evitando deformazioni e garantendo l'eliminazione affidabile di particelle aderenti e residui filmici. Ciò è stato possibile sviluppando un supporto speciale per i pezzi, che viene portato dal robot sotto il getto di pulizia.

Altrettanto elevati requisiti di conformità alle camere bianche sono stati posti da un produttore di sistemi di litografia per semiconduttori. Sono stati dotati sistemi di trattamento dei media per aria compressa e CO2 liquido con filtri speciali che garantiscono un approvvigionamento di media privo di particelle e idrocarburi. L'aspirazione delle impurità rimosse e del CO2 sublimato è realizzata come sistema di filtri a tre stadi.

Il sistema integrato in camera bianca viene utilizzato per la pulizia di una componente ottica per litografia EUV (radiazione ultravioletta estrema), molto contaminata da adesioni e tracce di fuliggine. La pulizia avviene tramite ugello. Un robot la muove lungo un percorso prestabilito a una distanza definita dalla superficie da pulire. Rispetto al processo chimico a umido precedentemente utilizzato, il tempo di pulizia è stato significativamente ridotto e non sono più necessari chimici o acqua. Inoltre, il processo di pulizia è più delicato e con risultati migliori.