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Februar 2022

Im heutigen Beitrag geht es um Positionieranwendungen im Reinraum, auch Clean Room genannt. Wir gehen zunächst darauf ein, was ein Reinraum ist, welche Anwendungsarten von einer Einstufung dieser Art betroffen sind und was zu tun ist, damit die Positionieranwendung die entsprechenden Auflagen erfüllt.

Was ist ein „Reinraum“? Wie sieht die Anwendung dieser Normvorgaben auf den Maschinenbau aus?

Unter dem Begriff Reinraum versteht man einen Raum mit einem kontrollierten Partikelgehalt. Anders gesagt: Die Einstufung eines Raums als Reinraum bestimmt eine maximal zulässige Zahl an Partikeln in einer gegebenen Volumeneinheit (beispielsweise 1 m³), einschließlich der Klassifizierung dieser Partikel nach Größe und Menge. Die häufigste Klassifizierung für einen Reinraumbereich erfolgt anhand der Einstufung laut der Norm EN ISO 14644-1: 2015. Daneben gibt es noch die Normen Federal Standard 209E und EU GMP. Die nachstehende Tabelle zeigt die Entsprechungen zwischen den unterschiedlichen Normen und Standards:

Tabla 1 - Tipos de certificaciones y normas.

Nachstehend sind die Daten zur Partikelmenge in 1 m³ und ihre Größe gemäß ISO 14644-1 dargestellt:

Tabla 2 - Tipos de certificaciones ISO

Wann und für welche Art von Maschinen wird die Reinraumklassifizierung verwendet?

Alle Anwendungen, bei denen eine Partikelkontamination die Qualität, die Reinheit oder die Nutzungsdauer eines Produktes beeinträchtigen kann. Beispielsweise in der pharmazeutischen Industrie, dort schränkt ein zu hoher Partikelgehalt die Reinheit von Medikamenten ein, oder in der Halbleiterindustrie, wo Partikel die Nutzungsdauer von Komponenten wie Chips, Leds oder Touchscreens verkürzen können. Zu den Branchen, in denen die Reinraumnormen Anwendung finden können, gehören auch die Optik (Herstellung von Linsen, Objektiven, Mikroskopen), die Nahrungsmittelindustrie und die Branchen Life Science und Labor.

In der Regel gibt es für diese Branchen aufgrund der vorhandenen Erfahrungen bereits konkrete Spezifizierungen, welche Art von Klassifizierung für jeden konkreten Prozess gilt, und die entsprechenden Verfahren und zu erfüllenden Auflagen sind festgelegt.

Sprechen wir nun über die erforderlichen Schritte, um die Erfüllung der gesetzlichen Auflagen für Anwendungen mit automatischen Positionier- und Verfahrbewegungen sicherzustellen.

Wie wird eine Anwendung mit Bewegung und Positionierung der Maschine unter Erfüllung der ISO-Norm realisiert?

Wenn unser Ziel darin besteht, eine Maschine zu konstruieren, die der Reinraumregelung unterworfen ist, muss zunächst festgestellt werden, welche ISO-Klassifizierung zu erfüllen ist. Je kleiner die Reinraumklasse, umso höher die Ansprüche an die Auswahl der Komponenten, die verwendet werden sollen. Im Allgemeinen wird dabei folgendermaßen vorgegangen:
– Bestimmen der maßgeblichen Vorschriften und der geltende ISO-Reinraumklasse
– Bestimmen, welche Werkstoffe zu verwenden sind und welche nicht
– Bestimmen welche Komponenten zu verwenden sind und welche nicht
– Überprüfen, ob die ausgewählten Komponenten und Werkstoffe ein ISO-Zertifikat besitzen und ob die Reinraumklasse gleich oder kleiner als das eingangs definierte Ziel ist.
– Wenn die ausgewählten Komponenten die Auflagen nicht erfüllen, oder nicht zertifiziert sind, ist eine unabhängige Zertifizierung erforderlich.

Foto MLE2 mit Logo ISO3

Welche Komponenten für Linearbewegungen und Übertragungen sind am besten für Reinräume geeignet?

Im Allgemeinen sind diejenigen Komponenten am besten geeignet, die eine Bewegung ohne Reibung ermöglichen. Reibung erzeugt Verschleiß, damit ist die Abgabe von Partikeln verbunden, die die Luft kontaminieren. Der Antrieb eines Linearmotors erzeugt beispielsweise keine Reibung und keine Partikel und ist zweifellos am besten für den Einsatz in Reinräumen geeignet.

In den letzten zehn Jahren haben sich die Linearmotoren als die erste Wahl für den Bau einer industriell genutzten Maschine erwiesen, für die eine Reinraumklassifizierung relevant ist. Nutzen Sie diesen Vorteil und sichern Sie sich eine erfolgreiche und schnelle Klassifizierung nach ISO-Norm mit Linearmodulen von SINADRIVES.

Foto MLS35 mit Logo ISO3

Welche Art von Linearführungen sind am besten für Reinräume geeignet?

Alle Linearführungen erzeugen Partikel. Gleitführungen erzeugen Partikel durch den Abrieb von Kunststoff oder Bronze und Linearführungen mit Kugeln oder Rollen geben Partikel aus Öl oder Fett ab, die sich während der Bewegung aus der Führung lösen. Um diese Partikel zu minimieren, gibt es spezielle Schmiermittel mit geringer Partikelemission, die ISO-konform sind. Diese Spezialschmierstoffe sind grundsätzlich weiß und für diese Art von Anwendungen geeignet.

Hier ist darauf hinzuweisen, dass im Hinblick auf die Kontrolle der Partikelemission das Schmiermittel von bestmöglicher Qualität sein muss und die Schmierungsintervalle sowie die Nutzungstemperatur eingehalten werden müssen.

Wie wird eine Anwendung mit Bewegung und Positionierung der Maschine unter Erfüllung der ISO-Norm realisiert?

Wenn unser Ziel darin besteht, eine Maschine zu konstruieren, die der Reinraumregelung unterworfen ist, muss zunächst festgestellt werden, welche ISO-Klassifizierung zu erfüllen ist. Je kleiner die Reinraumklasse, umso höher die Ansprüche an die Auswahl der Komponenten, die verwendet werden sollen. Im Allgemeinen wird dabei folgendermaßen vorgegangen:

  • Bestimmen der maßgeblichen Vorschriften und der geltende ISO-Reinraumklasse.
  • Bestimmen, welche Werkstoffe zu verwenden sind und welche nicht.
  • Bestimmen welche Komponenten zu verwenden sind und welche nicht.
  • Überprüfen, ob die ausgewählten Komponenten und Werkstoffe ein ISO-Zertifikat besitzen und ob die Reinraumklasse gleich oder kleiner als das eingangs definierte Ziel ist.
  • Wenn die ausgewählten Komponenten die Auflagen nicht erfüllen, oder nicht zertifiziert sind, ist eine unabhängige Zertifizierung erforderlich.
MLE

Welche Komponenten für Linearbewegungen und Übertragungen sind am besten für Reinräume geeignet?

Im Allgemeinen sind diejenigen Komponenten am besten geeignet, die eine Bewegung ohne Reibung ermöglichen. Reibung erzeugt Verschleiß, damit ist die Abgabe von Partikeln verbunden, die die Luft kontaminieren. Der Antrieb eines Linearmotors erzeugt beispielsweise keine Reibung und keine Partikel und ist zweifellos am besten für den Einsatz in Reinräumen geeignet.

In den letzten zehn Jahren haben sich die Linearmotoren als die erste Wahl für den Bau einer industriell genutzten Maschine erwiesen, für die eine Reinraumklassifizierung relevant ist. Nutzen Sie diesen Vorteil und sichern Sie sich eine erfolgreiche und schnelle Klassifizierung nach ISO-Norm mit Linearmodulen von SINADRIVES.

MLS35 ISO3

Welche Art von Linearführungen sind am besten für Reinräume geeignet?

Alle Linearführungen erzeugen Partikel. Gleitführungen erzeugen Partikel durch den Abrieb von Kunststoff oder Bronze und Linearführungen mit Kugeln oder Rollen geben Partikel aus Öl oder Fett ab, die sich während der Bewegung aus der Führung lösen. Um diese Partikel zu minimieren, gibt es spezielle Schmiermittel mit geringer Partikelemission, die ISO-konform sind. Diese Spezialschmierstoffe sind grundsätzlich weiß und für diese Art von Anwendungen geeignet.

Hier ist darauf hinzuweisen, dass im Hinblick auf die Kontrolle der Partikelemission das Schmiermittel von bestmöglicher Qualität sein muss und die Schmierungsintervalle sowie die Nutzungstemperatur eingehalten werden müssen.

Welche Lösungen für Linearbewegungen und Positionierungen gibt es?

Zurzeit verfügt das Unternehmen SINADRIVES über 3 zertifizierte Lösungen für die Reinraumklasse ISO3. Das sind die Produktfamilien der Linearmodule mit Linearmotor MLS, MLE und MLL. Diese Produktfamilien wurden durch zugelassene Labore zertifiziert und erfüllen die Auflagen der Reinraumklasse ISO3.

Alle Lineareinheiten der Produktfamilien MLS, MLE und MLL arbeiten mit einem Linearmotor als Übertragungselement, Kugelumlauf-Linearführungen mit speziellen Schutzabdeckungen und Spezialschmiermitteln. Das schafft die Möglichkeit, diese Module direkt in die Maschine zu integrieren, und das wiederum gestattet es dem Hersteller, die geforderten Emissionswerte auf einfache Weise zu erreichen.

Wenn Sie eine Anwendung haben, für die eine Zertifizierung und die Einhaltung der ISO-Norm erforderlich ist, können Sie sich an unser technisches Team wenden (Hyperlink). Wir beraten Sie kostenlos.

Welche anderen Faktoren können gewährleisten, dass Anwendungen mit Linearbewegungen die Normvorgaben erfüllen?

Verwendung nichtmetallischer Teile für Reinraumanwendungen

Im Hinblick auf die verwendeten Komponenten ist besonders auf die elastischen und flexiblen Elemente zu achten, von denen sich aufgrund interner Reibungsvorgänge Partikel ablösen. Damit sind Kabel, Kabelketten, elastische Abdeckungen, Lippendichtungen, Gummikämme usw. gemeint. Alle diese Elemente gelten als „schmutzig“ und bieten keine Emissionsstabilität über die geplante Nutzungsdauer.

Verwendung metallischer Teile für Reinraumanwendungen

Oberflächenbehandlungen wie Lack oder Farbe sind nicht empfehlenswert, da sie Schmutzpartikel erzeugen können. Empfehlenswert ist der Einsatz von Oberflächenbehandlungen wie Eloxieren für Aluminiumteile, während Stahlteile vorzugsweise aus Edelstahl gefertigt sein sollten.

Weitere allgemeine Empfehlungen

Alle Teile müssen entgratet und frei von Spänen, Staub, Fett- und Ölresten sein. Es wird empfohlen, eine umfassende Reinigung mit speziellen Mitteln wie Wisch- und Reinigungstücher für Reinräume durchzuführen. Vermeiden Sie die Verwendung von Elementen, die schnell verschleißen und sich nicht für ISO-Reinraumumgebungen eignen.

Wie geht der Zertifizierungsprozess vonstatten?

Im Folgenden sind einige Messbeispiele unserer Teams dargestellt.

David A. Mallee Sala blanca
Embudo de certificación
Embudo de certificación

Wenn Sie unsere zertifizierten Komponenten verwenden, brauchen Sie die gesamte Maschine als solche nicht zu zertifizieren. Diese Schlussfolgerung ist gültig, solange keine anderen beweglichen Elemente in die Gesamtanlage eingebaut werden, die nicht zertifiziert sind.

Wenn irgendein Element unabhängig zu zertifizieren ist, müssen Sie sich damit an ein Labor wenden, das für diese Zertifizierung zugelassen ist, und die Durchführung des Zertifizierungsprozesses beantragen. Die Dauer eines solchen Prozesses kann je nach Art des Elements oder der Baugruppe variieren (etwa 2-3 Tage). Der Zertifizierungsprozess ist mit erheblichen Kosten verbunden und erfordert eine sorgfältige Vorbereitung des Elements, das geprüft werden soll. Wie bei allen Zertifizierungsprozessen kann es sein, dass die Baugruppe die Prüfung nicht besteht oder die erforderliche Klasse nicht erreicht. Das kann sehr entmutigend sein und beinhaltet Kosten, die nie erstattet werden.

Schlussfolgerungen

Aus praktischer Sicht ist die Verwendung zertifizierter Komponenten stets ein Vorteil für den Maschinenhersteller: er erspart sich viel Zeit und Überraschungen. Sichern Sie sich einen erfolgreichen Abschluss des Projekts durch zertifizierte Komponenten, sparen Sie Zeit und Geld.
Unsere Fachleute sind gerne bereit, alle Ihre diesbezüglichen Fragen zu beantworten.

Wenn Sie für eine Ihrer Anwendung die Leistungen Ihrer Maschine in Sachen Geschwindigkeit, Dynamik oder Präzision verbessern oder einfach den Wartungsaufwand senken möchten, dann kontaktieren Sie uns unter info@sinadrives.com

Gerne stehen wir Ihnen auch telefonisch und persönlich zu diesem und allen anderen Themen zur Verfügung.

Wir sehen uns in der nächsten Ausgabe. Bis dahin alles Gute!

Ihr SINADRIVES Team.

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