Nieuw: Drukoptimalisatie van cleanrooms tijdens bedrijf

Ook de gegevens van de volumestroom- en ruimtedrukregelaars in de productieruimte van de klant zijn overgebracht naar het virtuele model.

Vergelijk meetgegevens met de simulatie.

Dipl.-Ing. (FH) Michael Kuhn, hoofd van het Steinbeis-Transfercentrum Energie-, Milieu- en Cleanroomtechnologie, gastdocent voor Cleanroomtechnologie en voorzitter van VDI 2083-19.

Het digitale tijdperk verovert ons dagelijks leven. Planning, bouw, optimalisatie en kwalificatie van cleanrooms vereisen diepgaande ingenieurstechnische kennis. Deze complexe verbanden kunnen nu met behulp van STZ EURO ook worden weergegeven via simulatieberekeningen. Dit belooft snellere, kostenoptimale en nauwkeurige ontwerpfasen, realisatie en inbedrijfstelling van cleanrooms en laboratoriumruimtes van hogere klassen.

Met simulatiemodellen van klimaat- en ventilatietechniek houdt het STZ EURO, Offenburg, zich al vele jaren bezig. Daarom zijn de ingenieurs van het STZ EURO zeer vertrouwd met de mogelijkheden en de precisie van ingenieurstechnische simulatieberekeningen. Door de simulatie van een pneumatische ruimte-drukregeling, die in gebruik is bij een farmaceutische primaire verpakkingsfabrikant, kon het bedrijf nu opnieuw de prestaties en de realiteitsgetrouwheid van de berekeningen aantonen.

Bij de klant werden het filtersysteem en de ruimte-drukregelkringen van het volledige klimaat- en ventilatiesysteem in het cleanroomgebied geoptimaliseerd. Door het fysische model en de bedrijfsgegevens ter plaatse op te nemen en over te nemen in het simulatieprogramma, kon het echte project de vergelijking met de digitale wereld aangaan. Met verrassend goede resultaten:

De vergelijking van de virtuele nabootsing hield stand tegen de meetgegevens in elke fase. Daarbij werd het cleanroommodel getest bij deuropeningen en bij het in- of uitschakelen van de stofafzuiger, en telkens vergeleken met de meetgegevens ter plaatse. Kleine afwijkingen werden veroorzaakt door onbekende parameters, zoals de luchtdichtheid van de ruimte ten opzichte van aangrenzende ruimtes en interne dempingselementen van de pneumatische regelaar.

„Het ruimte-drukgedrag, met name drukpieken en regelgedrag, kunnen virtueel plausibel worden nagebootst“, aldus Michael Kuhn, hoofd van het STZ EURO en projectverantwoordelijke. „Hiermee kan het ruimte-druk- en regelgedrag al in de ontwerpfase worden gecontroleerd en geoptimaliseerd. Zo wordt ook een zeer nauwkeurige planning vooraf ondersteund. Met de digitale tweeling kunnen functies worden getest, mogelijke optimalisaties worden uitgeprobeerd en de inbedrijfstelling worden doorlopen tijdens een virtuele inbedrijfstelling.“

De simulatie van de cleanroomoplossingen is volgens STZ EURO vooral interessant voor de planners, de installatiebouw en de gebouwautomatisering. Daarbij is de methode vooral geschikt voor ruimte-dichtheidsklassen vanaf niveau 3, omdat echte tests en lekdetectie hier vaak zeer arbeidsintensief zijn. Bovendien moet voor echte tests tijdelijk de toegang tot de cleanroom worden afgesloten voor andere werkzaamheden, wat in de praktijk vaak erg moeilijk is vanwege de tijdsdruk en de prioriteit van de productielijnen.

Het voordeel ligt volgens Michael Kuhn duidelijk voor de hand: „De tijdsbesparing die een gedegen simulatie ons biedt, is onverslaanbaar. We kunnen al in de detailplanning fouten in een vroeg stadium opsporen en voorkomen. Ongepaste regelconcepten en verkeerd gedimensioneerde systeemonderdelen kunnen vroegtijdig worden herkend en geoptimaliseerd. De bij de virtuele inbedrijfstelling vastgestelde regelparameters staan klaar als voorinstellingen voor de echte inbedrijfstelling. Zo kan de cleanroombeheerder snel of zelfs eerder in productie gaan.“

Het STZ EURO werkt al aan het toepassen van de virtuele inbedrijfstelling voor temperatuur- en vochtigheidsregelkringen en wil dit testen door vergelijking met de bedrijfsgegevens van echte installaties.