Sterylna atmosfera podczas wtryskiwania: specjalny profil ściany i przemyślany system wentylacji umożliwiają wysokość pomieszczenia do 6,3 m

Ponieważ budynki produkcyjne w głównej siedzibie w Bahlingen stały się zbyt małe, firma Braunform GmbH wybudowała w sąsiednim mieście Endingen nową lokalizację z dwoma czystymi pomieszczeniami do produkcji tworzyw sztucznych i farmaceutyków. (Źródło: Braunform GmbH)

W pomieszczeniach czystych zastosowano specjalne konstrukcje sufitów i ścian. Ponadto zaprojektowano zaawansowany system wentylacji z kierunkowym przepływem powietrza w dół, za pomocą jednostek filtracyjno-fanowych, który działa bardzo energooszczędnie. (Źródło: Braunform GmbH)

„Aby opracować optymalną koncepcję wentylacji, przeprowadziliśmy liczne serie prób. Na podstawie tych wyników opracowaliśmy następnie wydajny system energetyczny”, wyjaśnia Jürgen Wolf, kierownik projektu w bc-technology. (Źródło: bc-technology GmbH)

„bc-technology dysponuje bardzo kompetentnym zespołem, który również w przypadku nieporozumień z innymi branżami szybko znajdował rozwiązania. Firma ponownie okazała się niezawodnym partnerem”, wyjaśnia Thomas Geier, kierownik działu Industrial Engineering w Braunform GmbH. (Źródło: Braunform GmbH)

W ostatnich latach Braunform GmbH z siedzibą w Bahlingen stale się rozwijała, tak że budynki produkcyjne z czasem stały się zbyt małe. Z tego powodu firma wybudowała kilka kilometrów od głównej siedziby w Bahlingen nową fabrykę do produkcji wyrobów z tworzyw sztucznych i farmaceutycznych metodą wtrysku. Aby zapewnić wszystkie wymagania jakościowe, produkcja odbywa się w dwóch czystych pomieszczeniach klasy GMP C i GMP D, które zostały specjalnie dostosowane: Ze względu na wymiary maszyn wtryskowych i dźwigów nośnych konieczna była minimalna wysokość sufitu wynosząca 6,3 m. Projekt i realizację pomieszczeń produkcyjnych powierzono firmie bc-technology GmbH, która oferuje elastyczny system modułowy dla czystych pomieszczeń. Szczególny nacisk położono na wysoką efektywność energetyczną, którą udało się osiągnąć dzięki zastosowaniu jednostek filtracyjno-wentylacyjnych (FFU).

Liczące się wyroby medyczne, takie jak zamknięcia bezpieczeństwa do strzykawek czy zamknięcia do worków infuzyjnych, produkowane metodą wtrysku z tworzyw sztucznych, podlegają wysokim wymaganiom. Z tego powodu ich produkcja coraz częściej odbywa się w kontrolowanych warunkach w czystym pomieszczeniu. Do użytkowników tej metody należy również Braunform GmbH: główną działalnością rodziny firmy jest produkcja form w siedzibie w Bahlingen. Uzupełniając ofertę produktową, od 1997 roku firma produkuje w czystym pomieszczeniu, zgodnie z GMP C i D, wyroby z tworzyw sztucznych o wymagających procesach produkcyjnych dla przemysłu farmaceutycznego. „Zamówienia w całej firmie z roku na rok się zwiększały, tak że nasze budynki produkcyjne w końcu pękały w szwach i nie spełniały już standardów technicznych” – wspomina Thomas Geier, kierownik działu inżynierii przemysłowej w Braunform GmbH. Z tego powodu firma zdecydowała się na wybudowanie nowej fabryki w drugim miejscu w pobliżu głównej siedziby. Produkcja w czystym pomieszczeniu w fabryce w Bahlingen miała przenieść się do Endingen, aby dać więcej miejsca działowi form w Bahlingen. Dodatkowo w Endingen można było wdrożyć wszystko na najnowszym poziomie technicznym, z uwzględnieniem wymagań logistycznych. Oznaczało to wysokie wymagania dla projektantów, ponieważ maszyny wymagały minimalnej wysokości pomieszczenia 6,3 m.

System modułowy z wysoką efektywnością energetyczną

Dlatego Braunform poprosiła kilku dostawców o przedstawienie koncepcji. Wśród nich była również firma bc-technology GmbH, która już w 2012 roku uczestniczyła w rozbudowie istniejących czystych pomieszczeń w głównej siedzibie w Bahlingen. Ze względu na dobrą współpracę i opracowanie szczególnie energooszczędnej koncepcji dla nowej fabryki, firma otrzymała również to zlecenie. W zaledwie dziewięć miesięcy zrealizowano dwa czyste pomieszczenia – z czego jedno ma klasę GMP C, a drugie klasę GMP D. Do planowania włączono także śluzy dla personelu i materiałów. Szczególnie uwzględniono, że ze względu na rozmiar pomieszczeń czystych, szczególnie podczas zmian, będzie przebywać tam dużo personelu. Wielkość pomieszczeń i sterowanie śluzami miały być zoptymalizowane tak, aby powstawały jak najkrótsze czasy oczekiwania.

Nietypowa wysokość sufitu stanowiła także szczególne wyzwanie dla bc-technology: wymagała opracowania skomplikowanego systemu wentylacji, a także ściany musiały spełniać wysokie wymagania konstrukcyjne – na przykład dotyczące statyki. „Zazwyczaj czyste pomieszczenia mają średnią wysokość około 3 do 3,5 m” – wyjaśnia Jürgen Wolf, kierownik projektu w bc-technology. „Ponieważ w tym szczególnym przypadku musieliśmy pomieścić maszyny wtryskowe i trzy dźwigi nośne, konieczne było niemal podwojenie wysokości pomieszczenia.”

Optymalne rozwiązanie dzięki szerokim testom

Ze względu na wysoką emisję ciepła z maszyn wtryskowych na poziomie 8 kW, musiały one zostać uwzględnione w koncepcji energetycznej i wentylacyjnej. bc-technology zaproponowała skierowany w dół przepływ powietrza przez jednostki filtracyjno-wentylacyjne (FFU) z dyszami wirującymi i chłodzeniem powietrza powrotnego. W porównaniu z innymi systemami mają one tę zaletę, że odzyskują dużą część istniejącego powietrza, co zmniejsza zapotrzebowanie na świeże powietrze; dzięki temu charakteryzują się bardzo wysoką wydajnością energetyczną. Dodatkowo można je łączyć z komponentami systemu CleanoFlex opracowanego przez bc-technology. Ten elastyczny i modułowy system czystego pomieszczenia umożliwia przeprowadzanie rozbudowy i przebudowy w dowolnym momencie i jest odpowiedni do rozwiązań dostosowanych do klienta. Również pomieszczenia o wyższych klasach czystości można zrealizować bez większego wysiłku.

Firma nie pozostawiła niczego przypadkowi podczas planowania: aby przetestować skuteczność skierowanego w dół przepływu powietrza, zlecono testy w laboratorium. „Ponieważ nie mieliśmy maszyny wtryskowej do testów, symulowaliśmy emisję ciepła za pomocą grzejnika promiennikowego. Emituje on taką samą ilość ciepła jak maszyny w czystym pomieszczeniu. Dodatkowo testy przeprowadzono w porównywalnie wysokim środowisku pracy” – opisuje Wolf szczegóły wstępnych planów. „Następnie za pomocą symulacji optycznego przepływu powietrza udokumentowaliśmy ruch powietrza, co pozwoliło nam opracować bardzo energooszczędne rozwiązanie dla Braunform” – dodaje Wolf.

Niskie zużycie energii dzięki odzyskowi ciepła

Również koncepcja wentylacji jest dobrze przemyślana: z jednej strony nowe czyste pomieszczenia wyposażono w zdecentralizowany system wentylacji z FFU i filtrami H14, zapewniający turbulentne przepływy powietrza w halach. To również ważny czynnik w osiągnięciu wymaganej klasy czystości. Z drugiej strony pomieszczenia są obsługiwane przez centralny system wentylacji z nawiewem świeżego powietrza. Aby maszyny nie emitowały cząstek do hali, na jednostkach wtryskowych zainstalowano lokalne odciągi cząstek. Powietrze to jest następnie zastępowane przez świeże powietrze z systemu centralnego. W tym celu stosowana jest sprawdzona metoda odzysku ciepła za pomocą wymiennika rotacyjnego, co pozwala znacznie obniżyć koszty ogrzewania i klimatyzacji. Ponadto centralny system wentylacji nawilża i odwilża powietrze zgodnie z wymogami warunków czystego pomieszczenia. Zastosowano tu inteligentny, samoregulujący się system działający na zasadzie kaskady: podczas gdy jednostki FFU pracują na stałym biegu i regulują temperaturę pomieszczenia, główny system wentylacji uruchamia się dopiero w trybie chłodzenia lub ogrzewania, gdy czujniki wykryją przekroczenie ustawionej temperatury. W efekcie temperatura utrzymuje się na stałym poziomie 22±3 °C przy wilgotności powietrza 50±10 procent rF.

Specjalny profil ścian i sufitu dla ponadprzeciętnej wysokości

Poza tym niezwykła wysokość odgrywała dużą rolę także przy konstrukcji ścian i sufitu. Znowu zwrócono uwagę na wysoką elastyczność, aby łatwo można było wprowadzać zmiany w późniejszym czasie. System sufitu składa się z kilku wymiennych modułów i jest podtrzymywany przez profile aluminiowe. Dzięki prętom gwintowanym wysokość jest elastycznie regulowana. Sufit może być obciążony maksymalnie 110 kg/m2.

bc-technology opracowała także specjalne panele ścienne, które mają elastyczną konstrukcję i są samonośne; w ten sposób można uniknąć przenoszenia obciążenia na sufit. Panele mają grubość 60 mm i wykończenie powierzchni z tworzywa sztucznego. Również tutaj ściany są wzmacniane dodatkową konstrukcją z profili aluminiowych. „Przy elementach ścian należy zwrócić uwagę, aby przestrzenie między nimi były szczelnie wykonane. Dlatego wypełnione są one matami z kamiennej wełny, związanymi żywicą i nie kurczącymi się” – wyjaśnia Wolf. Materiał jest niepalny zgodnie z DIN 4102/A1. Szczególnie godne podkreślenia są bardzo dobre wartości izolacji termicznej i akustycznej, które dodatkowo potwierdzają przemyślaną koncepcję energetyczną.

Terminowe ukończenie mimo napiętego harmonogramu

Pomimo wysokiej złożoności zlecenia, bc-technology zdołała zaplanować i zrealizować czyste pomieszczenia zgodnie z terminem. „Na początku budowy nie były jeszcze ukończone wszystkie szczegóły projektowe. Ponadto projekt wymagał wielu regularnych konsultacji z innymi branżami i zewnętrznymi projektantami od klimatyzacji czy sterowania ze względu na napięty harmonogram. Również przestrzeganie regulacji dotyczących czystych pomieszczeń zgodnie z GMP i ISO 14644 musiało być stale monitorowane” – opisuje Wolf wyzwania. Nie bez znaczenia było również to, że bc-technology może samodzielnie przeprowadzić kwalifikację czystych pomieszczeń, dzięki czemu nie trzeba było angażować zewnętrznej firmy. Braunform był bardzo zadowolony ze współpracy. „bc-technology dysponuje bardzo kompetentnym zespołem, który szybko znajdował rozwiązania nawet w przypadku nieporozumień z innymi branżami. Firma ta okazała się również tym razem niezawodnym partnerem” – mówi Geier. Kierownik działu inżynierii przemysłowej widzi więc dobre perspektywy na kolejne wspólne projekty.