Steriele atmosfeer bij spuitgieten: speciaal wandprofiel en doordacht ventilatiesysteem maken een hoogte van 6,3 m mogelijk

Omdat de productiefaciliteiten op het hoofdkantoor in Bahlingen te klein waren geworden, bouwde Braunform GmbH in de naburige stad Endingen een nieuwe locatie met twee cleanrooms voor de kunststof- en farmaproductie. (Bron: Braunform GmbH)

In de cleanrooms werden speciale plafond- en wandconstructies toegepast. Daarnaast is een geavanceerd ventilatiesysteem ontworpen met een neerwaartse luchtstroom via filter-fan-eenheden, dat zeer energiezuinig werkt. (Bron: Braunform GmbH)

„Um das optimale Belüftungskonzept auszuarbeiten, führten wir zahlreiche Versuchsreihen durch. Auf Basis dieser Ergebnisse entwickelten wir anschließend ein effizientes Energiesystem“, erklärt Jürgen Wolf, Projektleiter bei bc-technology. (Quelle: bc-technology GmbH)

"bc-technology beschikt over een zeer bekwaam team dat ook bij onenigheden met andere disciplines snel oplossingen heeft gevonden. Het bedrijf heeft zich opnieuw bewezen als een betrouwbare partner," aldus Thomas Geier, hoofd Industrial Engineering bij Braunform GmbH. (Bron: Braunform GmbH)

In de afgelopen jaren is de Braunform GmbH, gevestigd in Bahlingen, gestaag gegroeid, waardoor de productielocaties na verloop van tijd te klein werden. Om deze reden bouwde het bedrijf slechts enkele kilometers van de hoofdvestiging in Bahlingen een nieuwe fabriek voor de productie van kunststof- en farmaproducten met behulp van spuitgieten. Om aan alle kwaliteitsvereisten te voldoen, vindt de productie plaats in twee cleanrooms van klasse GMP C en GMP D, die speciaal zijn aangepast: vanwege de afmetingen van de spuitgietmachines en hijskranen was een minimale plafondhoogte van 6,3 m noodzakelijk. De planning en realisatie van de productieruimtes werden uitgevoerd door bc-technology GmbH, die een flexibel modulsysteem voor cleanrooms aanbiedt. Er werd bijzondere aandacht besteed aan een hoge energie-efficiëntie, die kon worden bereikt door het gebruik van filter-fan-units.

Verschillende medische producten, zoals veiligheidskoppelingen voor spuiten of koppelingen voor infuistubes, die via spuitgietproces uit kunststof worden vervaardigd, voldoen aan hoge eisen. Daarom worden ze steeds vaker onder gecontroleerde omstandigheden in de cleanroom geproduceerd. Tot de gebruikers van deze methode behoort ook de Braunform GmbH: de kernactiviteit van het familiebedrijf is het mallenbouwbedrijf met locatie in Bahlingen. Als aanvulling op het productassortiment worden sinds 1997 kunststofproducten met veeleisende productieprocessen volgens GMP C en D in de cleanroom geproduceerd voor de farmaceutische industrie. "De orders binnen het hele bedrijf zijn de afgelopen jaren uitgebreider geworden, waardoor onze productielocaties op een gegeven moment uit alle hoeken vol stonden en niet meer voldeden aan de technologische standaarden," herinnert Thomas Geier zich, hoofd Industrial Engineering bij Braunform GmbH. Daarom besloot het bedrijf een nieuwe fabriek te bouwen op een tweede locatie in de buurt van het hoofdkantoor. De cleanroomproductie in de fabriek in Bahlingen zou verhuizen naar Endingen, om de malbouwafdeling in Bahlingen meer ruimte te geven. Bovendien bood Endingen de mogelijkheid om alles op de nieuwste technische stand te implementeren, rekening houdend met logistieke eisen. Dit betekende hoge eisen voor de planners, omdat de machines een minimale plafondhoogte van 6,3 m vereisten.

Modulsysteem met hoge energie-efficiëntie

Daarom liet Braunform zich door meerdere aanbieders concepten voorleggen. Onder hen was ook bc-technology GmbH, die al in 2012 had meegewerkt aan de uitbreiding van de bestaande cleanrooms op de hoofdlocatie in Bahlingen. Vanwege deze goede samenwerking en de ontwikkeling van een bijzonder energiezuinig concept voor de nieuwe fabriek kreeg het bedrijf ook deze opdracht. In slechts negen maanden tijd werden de twee cleanrooms gerealiseerd – waarvan één productieruimte klasse GMP C heeft; een ruimte klasse GMP D. Daarnaast werden ook personeels- en materiaaltoegangen in de planning meegenomen. Er werd vooral rekening gehouden met het feit dat door de grootte van de cleanrooms vooral tijdens ploegwissels veel personeel in de toegangen zou verblijven. De grootte van de ruimtes en de bediening van de toegangen moesten zodanig worden geoptimaliseerd dat zo kort mogelijke wachttijden ontstonden.

De ongebruikelijke plafondhoogte vormde ook voor bc-technology een bijzondere uitdaging: enerzijds vereiste dit een uitgekiend ventilatieconcept, anderzijds moesten de wanden voldoen aan hoge bouwtechnische eisen – bijvoorbeeld op het gebied van de statiek. "Gewoonlijk hebben cleanrooms een gemiddelde hoogte van circa 3 tot 3,5 m," legt Jürgen Wolf, projectleider bij bc-technology, uit. "Omdat we in dit speciale geval de spuitgietmachines en drie hijskranen moesten onderbrengen, was het noodzakelijk om de hoogte van de ruimte bijna te verdubbelen."

Optimaal oplossing door uitgebreide proefseries

Aangezien de spuitgietmachines een hoog warmtevermogen van 8 kW uitstralen, moesten ze worden meegenomen in het energie- en ventilatieconcept. bc-technology stelde een afwaarts gerichte luchtstroom voor via filter-fan-units (FFU) met draaikleppen en recirculatiewarmers. In vergelijking met andere systemen hebben deze het voordeel dat ze een groot deel van de aanwezige lucht hergebruiken en daardoor minder verse lucht nodig is; ze beschikken dus over een zeer hoge energetische efficiëntie. Bovendien kunnen ze worden gecombineerd met de componenten van het door bc-technology ontwikkelde CleanoFlex-systeem. Dit flexibele en modulaire cleanroomsysteem maakt het mogelijk om op elk moment uitbreidingen en verbouwingen uit te voeren en is geschikt voor klantgerichte oplossingen. Ook ruimtes met hogere reinheidsklassen kunnen hiermee zonder grote inspanning worden gerealiseerd.

Het bedrijf liet bij de planning niets aan het toeval over: om de efficiëntie van de afwaarts gerichte luchtstroom te testen, werden proefseries in een testlaboratorium uitgevoerd. "Omdat we geen spuitgietmachine tot onze beschikking hadden voor de tests, simuleerden we de warmtebelasting met behulp van een kachel. Deze geeft dezelfde warmteafgifte als de machines in de cleanroom. Daarnaast werden de proefseries uitgevoerd in een vergelijkbaar hoge werkomgeving," beschrijft Wolf de uitgebreide voorbereidingen. "Met behulp van optische stromingssimulaties werden vervolgens de luchtstromingen gedocumenteerd, zodat we uit deze bevindingen een zeer energiezuinige oplossing voor Braunform konden ontwikkelen," vervolgt Wolf.

Laag energieverbruik door warmteterugwinning

Ook het ventilatieconcept is goed doordacht: enerzijds beschikken de nieuwe cleanrooms over een decentrale ventilatiesysteem met FFU en H14-filters, dat zorgt voor een turbulente doorstroming van de hallen. Ook dit is een belangrijke factor voor het behalen van de benodigde reinheidsklasse. Anderzijds worden de ruimtes voorzien van een centraal ventilatiesysteem met verse lucht. Om te voorkomen dat de machines de hal vervuilen met deeltjes, is op de spuitgieteenheden van de spuitgietmachines een lokale deeltjesafzuiging geïnstalleerd. Deze lucht wordt weer aangevuld met buitenlucht via het centrale systeem. Hierbij wordt gebruikgemaakt van de beproefde methode van warmteterugwinning via een roterende warmteterugwinner, waardoor de verwarmings- en koelingskosten aanzienlijk kunnen worden bespaard. Bovendien bevochtigt en ontvochtigt het centrale ventilatiesysteem de lucht volgens de vereiste cleanroomcondities. Er wordt gebruikgemaakt van een slim, zelfregelend systeem dat volgens het cascadesysteem werkt: terwijl de filter-fan-units continu in bedrijf zijn en zo de kamertemperatuur regelen, schakelt het hoofdventilatiesysteem pas in de koel- of verwarmingsmodus wanneer sensoren registreren dat de ingestelde temperatuur wordt overschreden of onderschreden. De temperatuur blijft zo constant op 22±3 °C bij een luchtvochtigheid van 50±10 procent rF.

Speciaal wand- en plafondprofiel voor boven gemiddelde hoogte

Daarnaast speelde de uitzonderlijke hoogte ook een grote rol bij de constructie van de wanden en het plafond. Hier werd opnieuw gelet op hoge flexibiliteit, zodat wijzigingen eenvoudig achteraf kunnen worden doorgevoerd. Het plafondsysteem bestaat uit meerdere, eenvoudig vervangbare modules en wordt gedragen door profielen van aluminium. Door middel van draadeinden is de hoogte flexibel verstelbaar. Het plafond kan met maximaal 110 kg/m2 extra worden belast.

bc-technology ontwikkelde bovendien speciale wandpanelen die over een flexibel opgebouwd en zelfdragend systeem beschikken; zo kan een belastingoverdracht naar het plafond worden voorkomen. De panelen zijn 60 mm dik en beschikken over kunststof gecoate zichtvlakken. Ook hier worden de wanden ondersteund door een extra constructie van aluminium profielen voor versteviging. "Bij de wandpanelen moet er vooral op worden gelet dat de tussenruimtes dicht zijn gebouwd. Daarom zijn deze gevuld met kunstharsgebonden en niet-vervormende steenwolmatten," legt Wolf uit. "Het materiaal is niet brandbaar volgens DIN 4102/A1. Vooral de zeer goede warmte- en geluidsisolerende waarden onderstrepen de doordachte energieconcepten nog eens extra."

tijdige voltooiing ondanks strakke planning

Ondanks de hoge complexiteit van de opdracht kon bc-technology de cleanrooms op tijd plannen en realiseren. "Bij de start van de bouw waren nog niet alle detailplanningen afgerond. Bovendien vereiste het project vanwege de strakke planning talrijke regelmatige afstemmingen met andere vakgebieden en externe planners voor klimaatbeheersing of besturing. Ook de naleving van de regelgeving voor cleanrooms volgens GMP en ISO 14644 moest voortdurend worden gecontroleerd," aldus Wolf over de uitdagingen. Niet in de laatste plaats omdat bc-technology ook de kwalificatie van de cleanrooms zelf kon verzorgen en dus geen extern bedrijf hoefde in te schakelen, was Braunform zeer tevreden over de samenwerking. "bc-technology beschikt over een zeer bekwaam team dat ook bij onenigheden met andere vakgebieden snel oplossingen heeft gevonden. Het bedrijf heeft zich ook deze keer bewezen als een betrouwbare partner," aldus Geier. Voor verdere gezamenlijke projecten ziet de hoofd Industrial Engineering goede kansen.