Modulare Reinraumsysteme: So optimieren Sie Ihre Prozesse ohne Kostenfalle

Die Reinraumtechnik hat sich in den letzten Jahren rasant weiterentwickelt

Reinraumtechnik bietet dem Anwender vielfältige Möglichkeiten

Reinräume können die Produktqualität in vielen Bereichen signifikant steigern. Aufgrund der hohen Kosten für Installation und Wartung wurden sie in der Vergangenheit überwiegend in der Halbleiter- und Pharma-Branche eingesetzt. Für kleine und mittlere Unternehmen sind modulare Reinraumsysteme hier eine ideale Alternative. Sie gewährleisten die notwendigen Reinheitsbedingungen, ohne dabei die Möglichkeiten der einfachen schnellen Veränderung und Umgestaltung von Fertigungsbereichen außer Acht zu lassen. Im Vergleich mit konventionellen Reinraumlösungen wird deutlich, wie einfach sich modulare Reinräume an die spezifischen Produktionsanforderungen und räumlichen Gegebenheiten des eigenen Unternehmens anpassen lassen. Das Ergebnis sind optimale Produktionsbedingungen zu deutlich reduzierten Kosten.

Entwicklungstrends in der Reinraumtechnik

Mit steigenden Anforderungen an die Produktqualität und damit an die Produktionsbedingungen ist in immer mehr Industriezweigen die Produktion unter reinen Umgebungsbedingungen erforderlich. Bereits kleinste Verunreinigungen – hervorgerufen durch unterschiedlichste Einflüsse – können zu hohen Ausschussraten führen. Deshalb gilt es, das Niveau der Fertigung bezüglich der Umgebungseinflüsse so zu gestalten, dass eine kostenoptimierte Produktion ein Maximum an Gutausbeute garantiert. Die Reinraumtechnik nimmt aus diesem Grund einen stetig wachsenden Stellenwert in der Gestaltung der Produktionsumgebung ein.

Durch die wachsende Verbreitung steigen anderseits die Anforderungen an die Reinraumtechnik. Allein unter reinen Bedingungen produzieren zu können, reicht nicht mehr aus. Unternehmen neigen zu kosteneffizienten Lösungen beim Reinraumeinsatz, da sie im Wettbewerb mit Konkurrenten stehen, die ebenfalls unter Reinraumbedingungen produzieren. Dadurch werden zunehmend mehr Unternehmen, Branchen und Produkte von der Reinraumtechnik erfasst. Diese sollte dann auch den geforderten Qualitätsansprüchen entsprechen. Somit hat sich die Reinraumtauglichkeit zum definierten Qualitätsbegriff entwickelt. Hersteller verlagern Reinheitsanforderungen und Kompetenzen nach außen. Ebenso gewinnen genau definierte Standards beim Qualitätsmanagement auch bei Reinraumanwendungen an Bedeutung.

Vergleich verschiedener Reinheitslösungen

Im Ganzen stehen drei grundlegende Möglichkeiten reiner Fertigungsbedingungen zur Verfügung, die teilweise in Kombination miteinander angewendet werden:

Konventioneller Reinraum

Modulares Reinraumsystem

Reine Arbeitszonen (Arbeitsbänke, Kabinen und Minienvironments)

Konventioneller Reinraum

In den meisten Fällen findet man heute die konventionellen Reinräume in den unterschiedlichen Reinheitsklassen. Herkömmliche Reinräume werden vor allem in der Pharmazie und der Halbleiterindustrie verwendet, wo sehr enge Klimatoleranzen neben der Partikelfreiheit für die Fertigung der Produkte unbedingt notwendig sind. Die Kosten für diese Reinräume sind entsprechend hoch. Dabei ist in jedem Fall zu bedenken, dass die Erstellungskosten dieser Reinräume den laufenden Kosten der darauffolgenden Jahre entsprechen. Durch die Vielzahl laufender Kosten, beispielsweise für die Energieversorgung, muss die Investitionssumme für den Reinraum im Turnus weniger Jahre mehrfach aufgebracht werden.

Diese hochwertigen und teuren Reinräume werden allerdings nach wie vor in Fertigungsbereichen eingesetzt, in denen die Klimabedingungen eine untergeordnete Rolle spielen. Zumal sich ein Reinraum ausschließlich über die Luftreinheitsklasse definiert. Temperatur und Feuchte sind zusätzliche Parameter, die in das Lüftungssystem eingebunden werden. So entstehen überhöhte Kosten, die leicht zu vermeiden gewesen wären. Daher sind vor allem das Produkt und die durchzuführenden Produktionsprozesse genauestens zu untersuchen, um zu klären, ob diese konventionelle Reinraumvariante wirklich benötigt wird. Festzustellen ist, an welchen Stellen kritische beziehungsweise weniger kritische Prozesse ablaufen, damit die Fertigungsumgebung darauf abgestimmt werden kann.

Modulares Reinraumsystem

Das modulare Reinraumsystem ist eine Reinraumlösung, die sich speziell für kleine und mittlere Unternehmen eignet, die empfindliche Produkte unter Reinraumbedingungen produzieren müssen. Es stehen verschiedene Möglichkeiten der Einbringung von Prozessequipment zur Verfügung. Dabei kann das Equipment komplett im Reinraum stehen oder als sogenannte Durchsteckvariante eingepasst werden. Bei der zweiten Variante finden nur die Materialein- und -ausgabe im Reinraum statt. Der Rest des Equipments befindet sich außerhalb des reinen Bereiches. Zusätzlich lassen sich Arbeitsflächen, Regale, Nassarbeitsstationen, separat gekapselte Inspektionsarbeitsplätze oder Personen- und Materialschleusen integrieren. 

Jederzeit kann das modulare System erweitert und damit bei einer Ausweitung der Fertigung im Reinraum auf die benötigte Fläche angepasst werden. Es existieren keine Verbindungen zur Gebäudesubstanz, sodass der Reinraum jederzeit wieder demontiert und an anderer Stelle wieder aufgebaut werden kann. Durch das Vorhandensein entsprechender Schnittstellen lässt sich die geforderte Reinheit durch zusätzliche Lüfter-Filter-Module mit äußerst geringen Aufwand erhöhen.

Reine Arbeitszonen

Der prinzipielle Aufbau von modularen Reinraumsystemen lässt sich für reine Arbeitsbänke, Kabinen und Minienvironments nutzen. Besonders die Kundenspezifik und der modulare Aufbau ermöglichen es, mit kleinen einfachen Modulen zu beginnen und nach und nach komplexe Fertigungsbereiche zu gestalten, da Einzelmodule einfach miteinander verbunden werden können. Die einzige Einschränkung besteht darin, dass mit einem einmal genutzten Typ von Aluminium-Profilen weitergebaut werden sollte. So werden Probleme mit nicht-kompatiblen Schnittstellen vermieden.

Reine Arbeitszonen zeichnen sich durch die konsequente Ausnutzung des zur Verfügung stehenden Platzes am vorgesehenen Standort aus. Das Problem, dass Standardmodule nicht die erforderlichen Abmaße besitzen, wird umgangen. Der dezentrale Aufbau von verschiedenen Technologielinien ist möglich. Ebenso bieten sie eine sehr gute Möglichkeit zur lokalen Aufwertung von Reinraumflächen, d.h. zur lokalen Verbesserung der Reinheitsklasse: Durch die interne Luftumwälzung im jeweiligen Raum wird die Luft im Raum gefiltert und es entsteht außerhalb der Arbeitsbereiche eine Zone höherer Reinheit. Dazu sind sie durch Optionen wie Regale oder Gerätehalterungen jederzeit erweiterbar. Der Übergang von großen reinen Arbeitszonen hin zu modularen Reinraumsystemen ist fließend.

Den richtigen Reinraum finden

Modulare Reinraumsysteme stellen also eine kostengünstige und flexible Lösung zur Schaffung von definierten reinen Arbeitsbedingungen dar.

Die große Anzahl von vorhandenen Schnittstellen erlaubt es, Änderungen und Erweiterungen innerhalb kürzester Zeit und mit geringstem Aufwand zu realisieren. Vor der Wahl einer konventionellen Reinraumlösung sollte der tatsächliche Reinraumbedarf exakt geprüft werden, da hier hohe Folgekosten für den Unterhalt auflaufen und eine spätere Verkleinerung nur schwer umsetzbar ist. Minienvironments hingegen bieten als reine Arbeitszonen einen guten Einstieg in die Reinraumtechnik – die sich im Erfolgsfall leicht zu einem modularen Reinraumsystem erweitern lassen.

Es dürfte deutlich geworden sein, wie wertvoll die Unterstützung durch einen Experten im Bereich der Reinraumsysteme und im Besonderen bei modularen Reinräumen ist. Sie möchten einen direkten Ansprechpartner? Im item pluspartner Netzwerk verfügt die COLANDIS GmbH, südlich von Jena, über besondere Expertise in diesem Bereich und hilft Ihnen gerne weiter.


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