4D-mobiliteit bij flexibel inzetbare cleanroom-installaties

Ideale zuivere ruimte-installatie met 4 containerunits. © MK Testopstellingen

Driedelige cleanroom-installatie in geschetste individuele containers. © MK Testinstallaties

Voorbeeld van een cleanroom-installatie binnen een 20 voet-container. © MK Testinstallaties

Varianten van de centrale proefinstallaties: Verticale laminaire stroominstallatie. © MK proefinstallaties

Varianten van de centrale proefopstellingen: horizontale laminaire-flow cleanroomlijnen. © MK proefopstellingen

Varianten van de centrale proefopstellingen: isolator met handschoenbediening. © MK proefopstellingen

SPS-bedienfeld voor het regelen en bewaken van de technische parameters in de cleanroominstallaties. © MK Testinstallaties

Virtuele rondleiding door de mobiele reinigingsruimte. © MK Testinstallaties

Virtuele snede tussen de technische ruimte en een werkstation met een metaalvrije destillatie-installatie voor zuren. © MK Testinstallaties

Combinatie van een cleanroomconstructie met tekeningdetails in de virtuele realiteit. © MK Testinstallaties

Weergave van een blik in de laminaire flow-installatie tijdens de virtuele rondleiding. © MK Testinstallaties

De combinatie is de uitdaging

„Is het überhaupt mogelijk om vier wensen tegelijk te vervullen, dat gaat toch echt niet“. Dit of soortgelijke vragen worden de medewerkers van MK Proefinstallaties, de specialist voor metaalvrije cleanroominstallaties, vaak gesteld.

De klantbehoefte wijkt vaak volledig af van het gebruik binnen een gebouw. Volgens de veelzijdige eisen moest een metaalvrije cleanroominstallatie ontwikkeld worden voor verschillende analyse- en onderzoeksdoeleinden. „Naast het mobiele gebruik ging het erom, zowel de ingebouwde proefinstallaties te variëren als verschillende gebruikstermijnen beschikbaar te stellen. En het hele project kan dan via een leasingmodel gefinancierd worden“, legt Dr. Dirk Rosencrantz uit, lid van de directie van MK Proefinstallaties, die het innovatieve model toelicht en benadrukt: „Onze klanten krijgen dit alles uit één hand!“

Het resultaat van deze ontwikkeling is gebaseerd op standaard 20 voet containers.

Elke cleanroominstallatie bestaat uit drie functieneheden:

1. Toegangssluiting,
2. Proefinstallatiecentrum en
3. Techniek- en ventilatiegebied.

Ongeacht of de mobiele installaties uit één of meerdere containers bestaan, bestaan de toegangssluitingen en technische compartimenten uit standaardonderdelen, terwijl de centrale proefkamers afhankelijk van de klantwensen variabel kunnen worden vormgegeven. De afzonderlijke compartimenten kunnen via gangbare transportwegen voor 20 voet containers worden vervoerd. Elke cleanroominstallatie wordt gerealiseerd met gangbare of gebruikelijke media-aansluitingen, zodat ze afhankelijk van de situatie van energie en bijvoorbeeld water kunnen worden voorzien.

Variabele omgeving en installaties

De binnenruimtes van de containers worden uitsluitend vervaardigd uit moderne kunststoffen die ook in metaalvrije cleanrooms worden toegepast (Carpus+Partner; Metaalvrije onderzoeksomgeving; blz. 38-40; Printline 2017 van www.reinraum.de). Als zuurvast materiaal worden polypropyleen, Teflon, PMMA of PE gebruikt, die bewust kleurloos zijn, dus niet door kleuringen behandeld. Hierdoor wordt gegarandeerd dat er geen contaminaties door kleurdeeltjes kunnen ontstaan. De platen van de gesloten werkplekken worden gemaakt van hoogsterke, glasheldere polyethyleenterephthalaat (PET). Bij varianten van installaties waarin gesloten isolatoren worden gebruikt, wordt polyoxymethyleen toegepast voor de handschoffe ingrepen, zoals in de farmaceutische industrie. De binnenwanden van de containers bestaan uit zuurvaste GFK-cleanroompanelen. De ventilatie-installatie garandeert een luchtkwaliteit die voldoet aan klasse 6 volgens DIN EN ISO 14644. In de laminaire flow-werkplekken ligt de partikelfreiheid op het niveau van klasse 4 of 5. Metaalvrije voorfilters met H14-eindfiltratie garanderen een filtratie-efficiëntie van >99,995% en maken in isolatoren een partikelfreiheid mogelijk die zelfs hoger ligt dan klasse 4.

De variabel in te richten proefinstallaties kunnen worden ingebouwd als natte werkbanken, met werkplekken die worden overspoeld met zuivere lucht, als laminaire flow-installaties, of als volledig afsluitbare isolatoren. Het door MK zelf ontwikkelde PLC-systeem maakt controle mogelijk over de gehele cleanroominstallatie en bewaakt de status van druk, luchtstromen, afdichtingen, volumestroomregelaars, temperatuur, energie en andere technische parameters.

Verschillende inzet- en klantwensen

Het gebruik van kunststoffen biedt het voordeel dat het transport van de installaties aanzienlijk wordt vergemakkelijkt vanwege het lage gewicht van het materiaal. Het tillen en plaatsen van de containers vereist geen speciale kranen. Bovendien maken kunststofinstallaties het werken met extreem zure stoffen mogelijk, die door klanten moeten worden gebruikt om bijvoorbeeld gesteenteproeven voor ultrasporenanalyse voor te bereiden. In andere gevallen worden de installaties van MK ook gebruikt voor het hanteren van organische monsters die in de kunststofomgeving worden onderzocht, omdat van het kunststof geen gevaar voor kruiscontaminatie uitgaat. Bij de meeste veeleisende onderzoeken is het uiterst risicovol om deze in conventionele stalen installaties uit te voeren, waarbij het gaat om de analyse van ijzer- of andere metaalisotopen.

De integriteit van het monster heeft de hoogste prioriteit

Een verandering van gesteente- en aardmonsters, evenals meteorieten, mineralen en ook organische monsters, kan onherroepelijk worden beschadigd door de invoer van metalen voordat ze in het eigen laboratorium aankomen. Om te voldoen aan de eisen van veeleisende klanten, wordt volgens de opvatting van de ontwikkelaars bij MK de integriteit van het verzamelde monster aanzienlijk naar een nieuw niveau getild: „Omdat door een mobiele oplossing de cleanroom naar het monster moet komen en niet andersom, wordt het risico op contaminatie drastisch verminderd, zonder dat het waardevolle monster door het transport onbedoeld wordt gewijzigd“, legt Dr. Dirk Rosencrantz uit.

Virtuele realiteit bij 3D-planning voor individuele speciale toepassingen

Uit de combinatie van gestandaardiseerde modules met klantwens-specifieke installatie-eisen moeten variabel ontworpen proefcentrales ontstaan. Om dit doel te bereiken, gebruikt MK 3D-software en hardware om met virtuele realiteit de geconstrueerde modelwerelden ervaarbaar te maken. De eisen-specifieke CAD-gegevens worden door inzet van 3D-animatie op schaal 1:1 omgezet in een begaanbare ervaring. Zo is bijvoorbeeld de wandeling door de toekomstige cleanroom mogelijk in een virtuele omgeving. De constructeurs van MK worden, net als de klanten, in staat gesteld om vóór de productie van het belangrijkste onderdeel van de installatie het prototype met andere ogen te zien, aan te passen en te beleven.

Tijdgebonden inzet bij projectgebonden leasing in plaats van investering

Het 4D-model van mobiliteit bestaat voor MK niet alleen uit de mobiele inzet van variabele proefinstallaties voor verschillende doeleinden, maar ook uit het aanbieden van een op maat gemaakte leasingfinanciering vanwege de beperkte projectduur.

De samenwerking van MK Proefinstallaties met een particuliere bank stelt klanten in staat om de cleanroominstallaties tussen 2,5 en 5 jaar te leasen. Zo kunnen de opgelopen kosten anders worden behandeld dan bij normale investeringen in vaste cleanrooms.

Door de modulaire opbouw van de cleanroominstallatie is het mogelijk om door vervanging van de centrale proefinstallatie andere installatieconfiguraties te realiseren afhankelijk van de voortgang van het onderzoeksproces, zonder de hele cleanroom te moeten vernieuwen. Bijvoorbeeld kan een proefreeks eerst in een jungle en daarna in een steppe worden uitgevoerd, waarbij door vervanging van de centrale proefinstallatie wordt gegarandeerd dat er geen verontreinigingen of kruiscontaminaties ontstaan.

Het gebruik van een mobiele oplossing maakt het ook mogelijk voor elke onderzoeker om snel gebruik te maken van de cleanroom, zonder te hoeven wachten op een nieuw gebouw en de financiering daarvan. En niet in de laatste plaats biedt de vervangingsmogelijkheid de mogelijkheid om de installatietechniek aan te passen aan de innovatieve vorderingen die in de loop der tijd plaatsvinden. Langdurige procedures om technische innovaties snel in een gebouw te realiseren, behoren met het 4D-model van MK Proefinstallaties tot het verleden.