High Purity potrzebuje Technicznej Czystości na całym łańcuchu procesowym

Technologia CNp: Rewolucja w procesach wysokiej czystości: W ubiegłym roku LPW uzyskało, po prawach międzynarodowych, również europejskie patenty na od lat stosowaną i wewnętrznie rozwijaną metodę CNp (cykliczna nukleacja). CNp działa bezpośrednio na warstwę graniczną elementu, także w trudno dostępnych wewnętrznych konturach (takich jak np. implanty 3D czy cienkie kapilary i lumeny). Dzięki celowym wahaniom ciśnienia w zakresie krzywej pary nasyconej cieczy, powstawaniu pary, efektom czyszczącym łagodnej kawitacji oraz skutecznej wymianie mediów, zanieczyszczenia są rozpuszczane, a ewentualne pozostałe kontaminacje są bezpiecznie usuwane. W połączeniu z ultradźwiękami, jako wzmacniaczem procesu, LPW rozwiązuje również najtrudniejsze zadania, np. w medycynie czy technice wysokiego vacuum.

Nowa instalacja CNp: Mała potęga dla najwyższej wysokiej czystości: Nowością w portfolio LPW jest oszczędzająca miejsce standardowa komorowa instalacja PowerJet compact CNp. Dwustopniowy system z zintegrowanym pośrednim zbiornikiem pary zajmuje zaledwie nieco ponad 4 m² i oprócz metod czyszczenia ultradźwiękami oraz cyklicznej nukleacji (CNp) posiada również niezbędne suszenie dla wyższych poziomów wymagań. Może być ono realizowane zarówno w formie gorącego powietrza, jak i przez suszenie na podczerwień w próżni. Ponadto nowa instalacja wyposażona jest w komorę obróbki wbudowaną w dwa zbiorniki na materiał, przeznaczoną dla towarów o rozmiarze do 600 x 400 x 300 mm i wadze do 150 kg. Konstrukcja typu kanapkowego wspiera procesy czyszczenia i płukania, a także suszenie dzięki wyższemu poziomowi temperatury. Obieg cyrkulacyjny posiada zintegrowaną pełnofiltrową filtrację z powierzchnią filtracyjną ponad 4 m² i jednostkami filtracyjnymi do 0,5 µm. Obecnie mała potęga dostępna jest w dwóch wersjach. Więcej informacji: www.lpw-cleaning.de.

1. Nowe produkty w medycynie, takie jak implantaty wykonane metodą addytywną, stawiają producentów urządzeń do czyszczenia przed nowymi wyzwaniami. Do tego dochodzą wymagania regulacyjne (w Europie rozporządzenie dotyczące wyrobów medycznych), które trzeba spełnić. (Zdjęcie: LPW)

2. Struktury kapilarne, na przykład w cienkich kanałach i rurkach, podlegają (w zależności od zastosowania) najwyższym kryteriom czystości. Dzięki swojemu stosunkowi wymiarów (stosunek średnicy wewnętrznej do długości), te elementy uniemożliwiają zastosowanie większości znanych metod czyszczenia i stanowią również poważne wyzwanie dla procesów płukania i suszenia. Oto 300 mm długa kapilara szklana o średnicy wewnętrznej około 50 µm. (Zdjęcie: LPW)

3. W technologii laserowej i wysokiej próżni oczyszczanie jest wyzwaniem dla delikatnych i precyzyjnie obrobionych powierzchni – na przykład tutaj z lustrami. (Zdjęcie: LPW)

4. Wpływ suszenia na stopień czystości technicznej jest często niedoceniany. Tak więc energooszczędne suszenie cyrkulacyjne ma tendencję do koncentrowania najdrobniejszych zanieczyszczeń organicznych i nieorganicznych, co prowadzi do ponownego skażenia elementów. Dlatego LPW stosuje odizolowane od otoczenia systemy podczerwieni. (Zdjęcie: LPW)

Cała przemysłowa produkcja znajduje się w fazie technologicznej zmiany. I to na całym świecie. Zmienione koncepcje mobilności, cyfryzacja oraz produkcja zupełnie nowych produktów prowadzą do wyższych wymagań dotyczących Technicznej Czystości. Same czyszczenie już nie wystarcza. Wysoce czyste środowiska oraz precyzyjnie dopasowane podprocesy w całym łańcuchu procesowym są równie istotne, jak odpowiednia technologia czyszczenia jako taka. To wymaga nowych metod, sposobów myślenia oraz rozszerzonego zrozumienia u producentów urządzeń i ich klientów.

Techniczna czystość więc nie jest już dłużej tylko wynikiem procesu czyszczenia. To było wczoraj. W nowoczesnych zadaniach High Purity chodzi o komponowanie całościowej symfonii procesów i wyjaśnienie, jakie skutki ma na przykład wstępny proces dla czystości elementu, jak wygląda czyszczenie z jego bezpośrednimi parametrami wewnętrznymi oraz jak zaprojektować kolejny proces z czynnikami wpływającymi na jakość podczas transportu czystego elementu do miejsca jego użycia („Point of Use”).

W szczegółach każda branża ma swoje własne specjalne efekty: na przykład w produkcji urządzeń analitycznych, w medycynie, technologii wysokiego vacuum, technologiach czujników oraz w branży motoryzacyjnej (e-mobilność i ogniwa paliwowe) rosną wymagania dotyczące Technicznej Czystości w zakresie poziomów kontaminacji filmowych, pigmentowych, biologicznych, toksycznych i atomowych w codziennej produkcji. Na przykład w produkcji addytywnej – czyli wytwarzaniu elementów 3D złożonych geometrycznie lub z kapilarnymi strukturami – coraz ważniejszy staje się określony poziom czystości na trudno dostępnych powierzchniach. Oprócz tych czynników produktowych pojawia się jeszcze wymóg pełnej śledzalności/walidacji na przestrzeni całego łańcucha procesowego.

Doświadczenie i badania

LPW Reinigungssysteme GmbH w ciągu ostatnich lat ugruntowała swoją pozycję jako partner w zakresie indywidualnych rozwiązań systemowych dla segmentu High Purity na całym świecie. Systemy te są wykorzystywane w wielu zaawansowanych technologicznie dziedzinach i spełniają najwyższe wymagania dotyczące czystości. Ponadto specjaliści z Riederich intensywnie angażują się w badania i prowadzą w własnym centrum testowym i usługowym obszerne serie prób, a także usługi czyszczenia na zlecenie, również w warunkach czystych pomieszczeń. Najważniejsze trendy i wnioski z doświadczeń i badań w zakresie czyszczenia drobnego i ultra-drobnego można podsumować następująco:

Podstawy:
– Wstępne procesy należy oceniać pod kątem ich pozytywnego i negatywnego wpływu na poziom Technicznej Czystości. Skupienie się jest na operacjach obsługi, używanych materiałach pomocniczych i eksploatacyjnych lub na parametrach środowiskowych i otoczenia.
– Im bardziej stabilny jest wstępny proces pod względem pojawiającej się netto kontaminacji, tym bardziej efektywnie i bezpiecznie można realizować wymagania dotyczące czystości.
– Nieplanowane zmiany, takie jak wymiana materiałów pomocniczych, narzędzi, zmiany geometryczne elementów lub nieplanowane przestoje, negatywnie wpływają na czyszczenie, aż do jego niepowodzenia.

Te podstawy mają różną intensywność i dotyczą każdego procesu czyszczenia. W przypadku nowych zadań High Purity pojawiają się kolejne cechy:
– Filmowe, pigmentowe lub biologiczne, toksyczne czy atomowe kontaminacje „ukrywają się” w laminarnych warstwach granicznych, bezpośrednio na powierzchni elementu.
– W połączeniu z złożoną, ewentualnie kapilarną geometrią lub gęsto upakowanym ułożeniem elementów czyszczących, wiele ustalonych procesów i mediów czyszczących (wodne lub gazowe) jest ograniczonych lub wręcz nie do zastosowania.
– Należy także uwzględnić wpływ warunków otoczenia (np. ryzyko kontaminacji krzyżowej), zagrożenie zanieczyszczenia przez samą instalację czyszczącą oraz przez użycie nieodpowiednich mediów.
– Również kolejny etap po „czyszczeniu” w ramach kontroli jakości niesie własne ryzyko. Istnieje bowiem odległość czasowa i przestrzenna między osiągnięciem wymaganego poziomu czystości a miejscem jego użycia. Uszkodzenia lub zanieczyszczenia spowodowane niewłaściwym obchodzeniem się, nieodpowiednim opakowaniem lub nieodpowiednimi parametrami otoczenia, a także starzeniem się lub zmianami wywołanymi zbyt długim magazynowaniem i przestojami, niszczą trudne do wypracowania efekty na drodze do właściwego zastosowania.

High Purity od mini do XXXL

To tyle w teorii i na liście priorytetów High Purity. W praktyce, dostosowane do codziennej pracy na urządzeniach, projekty z portfolio LPW dobrze odzwierciedlają te założenia.

Produkcja AM: Dla amerykańskiego producenta urządzeń medycznych i implantów, elementy endoprotezowe wytwarzane metodą addytywną miały być oczyszczone z resztek proszku po druku 3D. W procesie produkcyjnym powstaje porowata geometria, która na początku jest skażona resztkami proszku. W kolejnych etapach może dojść do zanieczyszczeń wewnętrznej geometrii na skutek obróbki mechanicznej. W związku z tym konieczne są dwa procesy czyszczenia: pierwszy po druku, drugi bezpośrednio po końcowej obróbce przed pakowaniem. LPW zaprojektowała dla tego zadania w pełni zautomatyzowany system dwukamerowy typu PowerJet modular – z kombinacją ultradźwięków i ultradźwiękowo-kapilarnych w obu komorach oraz odpowiednim odseparowaniem resztek proszku.

Elementy wysokiego vacuum: W tej dziedzinie głównie mamy do czynienia z wrażliwymi elementami do produkcji półprzewodników, które mają organiczne filmowe i molekularno-atomowe zanieczyszczenia. Właściwy proces czyszczenia jest zintegrowany z kluczowymi punktami kontroli jakości w procesie produkcji. Takim punktem jest mycie wodne przed pomieszczeniem czystym (zwykle ISO 5), poprzedzające „bake out” w wysokowakuowym piecu, aby osiągnąć końcowe wymagania dotyczące czystości organicznej. LPW od wielu lat dostarcza skomplikowane systemy High Purity do końcowego mycia wodnego przed pomieszczeniem ISO-5 do Europy, Azji i Ameryki Północnej. W UE są to głównie bezpośredni i pośredni dostawcy ASML, np. dział półprzewodników Trumpf. W USA są to klienci tacy jak Applied Materials. Niedawno do długoterminowego partnera VAT Malaysia trafił pierwszy system XXXL-Grade1. Do zadań – końcowego mycia wodnego w celu usunięcia filmowych zanieczyszczeń przed „bake out” w pomieszczeniu czystym – zaprojektowano w pełni zautomatyzowane wielokomorowe systemy z ultradźwiękami i kombinacją CNp w każdej komorze, spłukiwaniem ultra-pure water oraz dostosowaną (bez ponownej kontaminacji) suszeniem IR w próżni.

Obowiązki producentów urządzeń

Nowe wymagania nie mogą być spełnione za pomocą starych sposobów myślenia i działań. Dlatego zespół LPW od 2008 roku koncentruje się na nowych zadaniach i na podstawie dogłębnych analiz oraz oceny megatrendów w różnych branżach, przeprowadził głęboką przebudowę firmy i jej produktów, która trwa do dziś i jest elastyczna. Oprócz restrukturyzacji wewnętrznych procesów i działań, dużym priorytetem jest szkolenie i rozwój pracowników. Wszystkie systemy czyszczące zostały również całkowicie przebudowane i rozwinięte, a listy materiałów zakazanych zostały opracowane. Zmieniono procesy płukania i suszenia oraz dostosowano wszystkie systemy obsługi i automatyzacji. Proces monitorowania cyfrowego został usprawniony i obecnie ponownie znajduje się w intensywnym etapie R&D, we współpracy z zewnętrznymi specjalistami.

Nie ostatnie, ale równie ważne, jest powołanie nowej jednostki biznesowej – Application Engineering, która oprócz nowych usług (np. szkolenia, planowanie i wsparcie aplikacji, symulacje procesów, optymalizacja efektywności energetycznej i jakości, czyszczenie na zlecenie w czystych pomieszczeniach) koordynuje także działania R&D. Wszystkie te rozwiązania techniczne, procesy i metody są rozwijane w LPW wspólnie z klientami w ramach intensywnego co-engineeringu, testowane i nieustannie kwestionowane. Czasami stanowi to wyzwanie dla obu stron, ale jest absolutnie konieczne, aby nowe zadania i wymagania mogły zostać zrealizowane.