Reinraum zum Mitnehmen

Mit Cape haben Forscherin­nen und Forsch­er des Fraun­hofer-Insti­tuts für Pro­duk­tion­stech­nik und Automa­tisierung IPA ein mobiles, zeltähn­lich­es Rein­raum­sys­tem entwick­elt, das sich in weniger als ein­er Stunde sowohl in Innen­räu­men als auch in wet­tergeschützten Außen­bere­ichen auf­bauen lässt. Der Anstoß zu dieser Inno­va­tion ist auf die OHB Sys­tem AG, einen bedeu­ten­den Key­play­er der europäis­chen Raum­fahrt, zurück­zuführen. Cape schützt empfind­liche Pro­duk­te beim Her­stel­lung­sprozess, aber auch bei der Ver­mei­dung von Querkon­t­a­m­i­na­tio­nen. Darüber hin­aus lassen sich Anla­gen und Pro­duk­te unter der Ein­hausung sterilisieren.

Schon geringe Kon­t­a­m­i­na­tio­nen führen in vie­len Branchen zu Qual­ität­sein­bußen. Ger­at­en Verun­reini­gun­gen und Keime auf Automa­tisierungskom­po­menten, Werkzeuge, Mikrochips, Raum­son­den oder medi­z­in­tech­nis­che Bauteile, kann dies zu fehler­haften Endgeräten führen. Um solche Defek­te zu ver­mei­den, lagern Unternehmen ihre kon­t­a­m­i­na­tion­ssen­si­tiv­en Fer­ti­gungs- und Mon­tageschritte in Rein­räume aus. Diese sind jedoch teuer, nicht über­all ver­füg­bar und schützen nicht vor Querkon­t­a­m­i­na­tio­nen. Oft­mals müssen auch die Rein­räume selb­st keim­frei gehal­ten wer­den, etwa beim Auf­bau oder bei der Wartung von Automa­tisierungskom­po­nen­ten. Mit Cape bekom­men Her­steller nun eine mobile, kon­t­a­m­i­na­tions­freie Fer­ti­gung­sumge­bung, die Luftrein­heit­en von der ISO-Klasse 1 bis 9 ermöglicht. Sie eignet sich sowohl, um Verun­reini­gun­gen während der Wartungsar­beit­en in Rein­räu­men möglichst auszuschließen, schafft aber auch einen ster­ilen Raum unter dem zeltähn­lichen Sys­tem. Unternehmen kön­nen das Cape in Indus­triehallen oder auch im Außen­bere­ich auf­stellen, sofern ein fes­ter Unter­grund und ein Wet­ter- und Wit­terungss­chutz vorhan­den ist. Das Fraun­hofer IPA pro­jek­tiert diesen “Rein­raum on Demand”, maßgeschnei­dert auf die kun­den­spez­i­fis­chen Indus­triebedürfnisse, in unter­schiedlich­sten Aus­führun­gen, For­men und Größen – wahlweise mit und ohne Boden. Das Cape kann auch ohne bauliche Anpas­sun­gen in der indus­triellen Fer­ti­gung in kürzester Zeit in beste­hende Pro­duk­tions­bere­iche inte­gri­ert wer­den. Die kle­in­ste Vari­ante misst ger­ade ein­mal 30 x 30 Zen­time­ter. Sie eignet sich beispiel­sweise für Löt­prozesse, wenn nur ein klein­er Schutzbere­ich abgeschot­tet wer­den soll. Eine Zelt­vari­ante mit einem Gewicht von 60 Kilo­gramm hat die Maße 3 x 3 x 4 Meter.

Rasanter Aufbau ohne Hilfsmittel

Cape beste­ht aus einem aus­ga­sungsar­men, wasch- und ster­il­isier­baren Spezial­gewebe, das wie eine Käse­glocke von der Decke her­abge­lassen wer­den kann oder am Boden aufge­baut wird. Die Kon­struk­tion des Sys­tems beste­ht aus dop­pel­rah­mi­gen GFK-Seg­menten. Die Steck­verbindun­gen aus Alu­mini­um wer­den werkzeugfrei arretiert. Cape ist schnell aufge­baut. Dafür sind kein­er­lei Hil­f­s­mit­tel und Werkzeuge erforder­lich – ein großer Vorteil, Mate­ri­alkosten und aufwändi­ge Mon­ta­gen ent­fall­en. Für die 3 x 3 x 4 Meter große Vari­ante sind nur 30 Minuten erforder­lich. “Das 11 x 12 x 7 Meter große Sys­tem bauen wir in ein bis zwei Tagen auf. Um einen herkömm­lichen Rein­raum dieser Größe zu instal­lieren, benötigt man ein bis zwei Monate”, sagt Dr. Udo Gom­mel, Leit­er der Abteilung “Reinst- und Mikro­pro­duk­tion” am Fraun­hofer IPA. “Zudem sparen Unternehmen Betrieb­skosten, wenn der Rein­raum nicht benötigt wird”, beschreibt Gom­mel einen weit­eren Vorteil des mobilen Sys­tems, das kom­pakt ist wie ein Zelt. Ins­beson­dere Kun­den, die nicht per­ma­nent eine rein­heit­stech­nisch kon­trol­lierte Umge­bung benöti­gen, prof­i­tieren davon. Der Trans­port des Sys­tems erfol­gt in ein­er sta­bilen Box aus Alu­mini­um, die sich auch als Luft­fracht ver­schick­en lässt.

Höchste Reinheitsanforderungen sind gewährleistet

Cape genügt höch­sten Rein­heit­san­forderun­gen, unter anderem der ISO-Klasse 1. Das bedeutet, dass ein Kubik­me­ter Luft nicht mehr als zehn Par­tikel von 0,1 Mikrom­e­ter Größe enthal­ten darf. Dieser ultra­reine Bere­ich ist etwa eine Mil­liarde mal sauber­er als die Umge­bungsluft. Ein eigens entwick­eltes Strö­mungskonzept gewährleis­tet eine ster­ile Fer­ti­gung­sumge­bung. “Unser Luftverteil­sys­tem, das unter anderem auch eine Fil­ter­an­lage umfasst, sorgt für eine homo­gene Strö­mungsverteilung, die Strö­mungs­führung ist gerichtet. Damit heben wir uns von am Markt ver­füg­baren Sys­te­men ab. Da Cape aus ein­er durch­läs­si­gen, aus­ga­sungs­freien und elek­tro­sta­tisch ableit­baren Gewe­be­hülle beste­ht, kann die Luft gle­ich­mäßig radi­al von innen nach außen durchge­drückt wer­den. Indem man die rel­a­tiv­en Luft­druck­ver­hält­nisse ändert beziehungsweise das Druck­ge­fälle umkehrt, kann man entwed­er den Zeltin­nen­raum oder auch den Bere­ich außer­halb des Capes schützen”, führt Gom­mel aus. “Wie in zahlre­ichen Tests nachgewiesen wurde, treten kein­er­lei chemis­che Emis­sio­nen des CAPEs auf.2

Die Anwen­dungsmöglichkeit­en des Leicht­gewichts sind vielfältig: Es eignet sich für den Ein­satz in der Chipfer­ti­gung, der Medi­z­in­tech­nik, der Lebens­mit­telin­dus­trie oder der Satel­liten­mon­tage, aber auch die Auto­mo­bil­branche prof­i­tiert von dem kom­pak­ten “Rein­raum on Demand” – beispiel­sweise in der Bat­teriezellen- oder der Brennstof­fzel­len­fer­ti­gung. “Cape kann selb­st in Krisen­ge­bi­eten einge­set­zt wer­den, etwa um eine reine und ster­ile Umge­bung bere­itzustellen, wenn vor Ort kein Oper­a­tionssaal vorhan­den ist”, sagt der Wissenschaftler.

Fraun­hofer IPA auf der Han­nover Messe 2019: Halle 17, Stand C83