Nieuwe maatstaven voor droge cleanrooms: eerste energiekettingen met certificering volgens ISO-klasse 1

De energiekettingen e-skin flat ESD en e-skin soft ESD van igus zijn de eerste energiekettingen die onder droge cleanroomomstandigheden door het Fraunhofer IPA volgens ISO-klasse 1 zijn gecertificeerd. (Bron: igus SE & Co. KG)

Van elektrische auto’s tot zonne-energieopslag: met de evolutie van de batterijproductie nemen ook de eisen aan productieomgevingen toe. Kabelgeleidingen van productie-installaties mogen tijdens beweging bijvoorbeeld vrijwel geen deeltjes afgeven. Een andere uitdaging is de extreem droge atmosfeer van moderne droge cleanrooms. igus heeft speciaal voor de micro-elektronica-industrie de energiekettingen e-skin flat ESD en e-skin soft ESD ontwikkeld, die nu als eerste energiekettingen ter wereld de certificering ISO-klasse 1 van het Fraunhofer IPA hebben ontvangen. Dat biedt planningszekerheid voor toekomstige reinheidseisen in de batterijproductie.

In moderne fabrieken voor batterijproductie zijn er twee tegenstanders: vocht en verontreinigingen. Machines en installaties moeten daarom functioneren in extreem droge omgevingen met een relatieve luchtvochtigheid van minder dan één procent. Daarbij mogen ze geen deeltjes afgeven die gevoelig celmateriaal zouden kunnen beschadigen. Dat vormt ook een uitdaging voor energiekettingen, die bijvoorbeeld bij de celassemblage kabels en slangen naar bewegende machineonderdelen geleiden. Door extreme droogte veranderen namelijk de wrijvingsverhoudingen, waardoor slijtage en deeltjesemissies kunnen toenemen. “Voor dit veeleisende scenario hebben we onder andere de energiekettingen e-skin flat ESD en e-skin soft ESD ontwikkeld. Ze bestaan uit tribologisch geoptimaliseerde hoogwaardige kunststof, die bijzonder slijtvast is, zodat zelfs bij snelle bewegingen in een extreem droge atmosfeer vrijwel geen deeltjes vrijkomen”, zegt Kira Weller, productmanager e-kettingen en cleanroomexpert bij igus. Het bewijs wordt geleverd door een nieuw certificaat van het Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA, waaruit blijkt dat de e-skin flat ESD en e-skin soft ESD als eerste energiekettingen ter wereld in een droge cleanroom de hoogste reinheidsklasse ISO 1 bereiken. Kira Weller: “Het certificaat is voor ons een belangrijke mijlpaal. Met de wereldwijde uitbreiding van de batterijproductie nemen de eisen aan proceszekerheid en reinheid voortdurend toe. We verwachten daarom dat de industrie en de regelgeving in de toekomst nog hogere normen zullen voorschrijven. De ISO-1-gecertificeerde energiekettingen bieden nu al zekerheid voor toekomstige hoogreine productie-installaties in de batterijproductie.”

Certificering mogelijk dankzij nieuwe testinstallatie van het Fraunhofer IPA

igus werkt al enkele jaren samen met het Fraunhofer IPA om de energiekettingen onafhankelijk te laten testen en certificeren. Speciaal voor droge cleanrooms vormde de testtechniek tot nu toe echter een beperking. Onder omstandigheden van een droge cleanroom waren in het verleden alleen certificeringen tot ISO-klasse 4 mogelijk. “Met onze nieuwe testinstallatie kunnen we voor het eerst het deeltjesemissiegedrag onder omstandigheden van een droge cleanroom tot ISO-klasse 1 onderzoeken”, zegt Dr.-Ing. Frank Bürger, hoofd van de afdeling Tests en Certificeringen bij het Fraunhofer IPA. “De onderzoeken leveren aanvullende gegevens op over het gedrag van bewegende componenten onder omstandigheden van een droge cleanroom. Daarmee wordt de testbasis voor industriële toepassingen uitgebreid.” Ter illustratie: in de nieuwe droge cleanroom van het IPA zijn bij een relatieve luchtvochtigheid van minder dan één procent maximaal tien deeltjes vanaf 0,1 micrometer per kubieke meter toegestaan. Bij ISO-klasse 4 zijn dat er maximaal 10.000, dus duizend keer zoveel. “De onderzoeken zijn uitgevoerd in het kader van de samenwerking tussen igus en het Fraunhofer IPA. Ze laten het potentieel zien van toegepast onderzoek in de industrie bij het beoordelen van technologisch veeleisende toepassingen in droge cleanrooms. De resultaten zorgen voor extra transparantie voor gebruikers die de hoogste eisen stellen aan reinheid en proceszekerheid”, voegt Dr.-Ing. Frank Bürger toe.

Twee uitvoeringen voor de meest uiteenlopende bewegingstaken

Om in de micro-elektronica-industrie zo veel mogelijk toepassingen te kunnen afdekken, heeft igus verschillende energiekettingen ontwikkeld: de e-skin flat ESD is een vlak, modulair kabelgeleidingssysteem dat afhankelijk van de omvang van de toepassing kan worden samengesteld uit afzonderlijke gesloten kabelkamers. De e-skin soft ESD bestaat daarentegen uit een flexibele, gesloten ribbelbuis. De boven- en onderschaal kunnen volgens het ritssluitingsprincipe tot een gesloten buis worden samengevoegd, zodat er geen deeltjes vanuit de kabels naar buiten kunnen komen. De toevoeging “ESD” staat voor “electrostatic discharge”. Dankzij additieven in het materiaal zijn de energiekettingen elektrisch afvoerend, zodat elektrostatische ladingen via de aansluitcomponenten kunnen worden afgevoerd en niet op gevoelige componenten kunnen overspringen. “Met de twee uitvoeringen kunnen we de meest uiteenlopende bewegingstaken afdekken”, zegt Kira Weller. “Beide systemen combineren daarbij twee essentiële eigenschappen voor cleanrooms: minimale deeltjesemissies en ESD-veiligheid, ook onder extreem droge omstandigheden.”