Herausforderung Sauberkeit.

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1 Herzlich Willkommen Herausforderung Sauberkeit. Vortrag VDI BV Saar + DGQ-RK Dirk Steil, VDI Geschäftsführer BECKER Reinraumtechnik Saarbrücken, 08. März 2016 Seite 1

2 Inhalt 1. Einstieg in die Reinraumtechnik 2. Was ist ein Reinraum? Planung + Bau 3. Anwendungsbeispiele 4. Gibt es den 3-Liter Reinraum? 5. Sauberräume für die Automobilindustrie 6. Begriffsdefinitionen, VDA Typische Anwendungsfälle, Beispiele 8. Diskussionsrunde Seite 2

3 Die BECKER Gruppe: Portrait Familienunternehmen seit 3 Generationen 300 Mitarbeiter ca. 30 Mio Jahresumsatz Hauptsitz Saarbrücken Niederlassungen deutschlandweit, Frankreich, Luxemburg, Asien Seite 3

4 Die BECKER Gruppe Seite 4

5 BECKER Reinraumtechnik In 5 Stufen zum schlüsselfertigen Reinraum Seite 5

6 Nicht nur sauber, sondern rein! Seite 6

13 Was ist Reinraumtechnik? Summe der technischenund betrieblichenvorkehrungen, um Kontaminationsrisikendurch Partikel und Mikroorganismen am Arbeitsplatz und am Produkt zu beherrschenund die maximal zulässigen Konzentrationen der Verunreinigungen nichtzu überschreiten. Seite 13

14 Partikelentstehung Partikelquellen Personen -Kleidung -Bewegung -Verhalten -Arbeitsplatzgestaltung Raumausführung -Wände -Decken -Böden Umwelt / Zuluft -Strömungsführung / RR-Typ -Qualität der Luft Reinheit (Partikel und Gase) Feuchte / Temperatur Geschwindigkeit Fertigungsmittel -Partikelabgabe -Wärmequellen -An und Abströmung -Oberflächen Handhabung -Bewegungsabläufe -Logistik Prozeß / Fertigungstechnik - Produkt / Geräte / Ablauf - Hilfs- und Betriebsstoffe Seite 14

15 Wozu benötigt man Reinräume? Produktschutz Personenschutz Produkt- und Personenschutz Seite 15

16 Partikelkonzentrationen Stratosphäre Antarktis Über dem Meer Über den Kontinenten (unverschmutzt) Durchschnittlich über Kontinenten Über den Städten Nahe der Autobahn Reinraumklasse Partikelkonzentrationen >= 0,5 µm in 1 cuft Seite 16

17 Partikelemission beim Menschen Anzahl Partikel Tätigkeit < 0,3 µm / min. Sitzen oder Stehen ohne Bewegung Sitzen mit leichter Handbewegung Sitzen mit mittleren Körper- und Armbewegungen Abwechselnd Stehen und Sitzen Spazierengehen, 3,5 km / h Spazierengehen, 6,0 km / h Schnelles Gehen oder Treppensteigen Freiübungen Seite 17

18 Anwendungsbereiche der Reinraumtechnik Pharmazie / Medizintechnik -Wirkstoffherstellung -Bio- und Gentechnik -Verpackungsmittel -Zytostatika -Spritzgießmaschinen -Implantate Elektronik /MST -Halbleitertechnik -Speichermedien -Waferherstellung -MikroSensorik -Bildschirme -F&E Lebensmitteltechnik -Bierherstellung -Milchverarbeitung -Fruchtsaftabfüllung -Fleischverarbeitung -Pilzzucht Optik / Feinwerktechnik -Lasertechnik -Satellitenanwendung -Glasindustrie -Automotive -Uhren -Nanobeschichtungen -Folienherstellung Seite 18

19 Partikelgrößen 60 µm Menschliches Haar Fingerabdruck 30 µm 0,5 µm Leiter bahnen 1 µm Rauch partikel 5 µm Staubkorn Seite 19

20 Reinraumklassen nach DIN EN ISO Reinraumklassen nach ISO Partikel je m 3 Klasse 0,1 µm 0,2 µm 0,3 µm 0,5 µm 1,0 µm 5,0 µm ISO ISO ISO ISO ISO ISO ISO ISO ISO Seite 21

21 Raumkonzepte Turbulente Mischlüftung - Prinzip eingesetzt in Reinraumklassen ISO 9-6 Seite 23

22 Raumkonzepte Turbulenzarme Verdrängungsströmung Mit Doppelboden Eingesetzt in Reinraumklassen <= ISO 5 Seite 24

23 Raumkonzepte Laminare Strömung Seite 25

24 Raumkonzepte Aufbau Druckkaskaden Seite 26

25 Planung und Bau Die Bauphase Zeit Geld - Nerven Seite 27

26 Die beteiligten Partner Brandschutz Feuerwehr Leiter Herstellung Berufs genossen schaften Reinraum Planung + Bau Investor Statiker Bau- Aufsicht UBA/OBA Architekt Betriebsrat Seite 28

27 Die Gewerke Reinraumhülle Reinraumboden Reinraumwände Personalschleusen Materialdurchreichen Reinraumdecken Beleuchtung MSR Technik Mess-, Steuer- und Regelungstechnik Monitoringsysteme Ausstattung Sicherheitswerkbänke Kühlschränke Labormöbel Schleuseneinrichtungen Verbrauchsmaterialien Dienstleistungen Reinigung Qualifizierung Validierung Inbetriebhnahme Dokumentation Schulung Reinluft- und Klimatechnik Klimatechnik Lüftungstechnik Filtertechnik Kältetechnik Weitere Gewerke Reinstmedien Elektro / EDV Heizung Sanitär Statik Seite 29

28 Planung + Bau 3D -Modelling Seite 30

29 Planung + Bau 3D -Modelling Seite 31

30 Planung und Bau Energieeffizienz Energierückgewinnung Filtereffizienz Vermeidung Leckagen Vermeidung innerer Lasten Volumenverlust Volumenverlust in m³ Pa 10 Pa 15 Pa 20 Pa 30 Pa ,02 0,06 0,10 0,14 0,18 0,22 0,26 0,30 0,34 0,38 freier Querschnitt in m² Seite 32

31 Die Zeitplanung Sept. Okt. Nov. Dez. Jan. Feb. März April Mai Vergabe Ausführung Ausf.planung Bestell+ Lieferphase Rohbau zu und dicht Bauphase Inbetriebnahme Qualifizierung Bezugsfertig Seite 33

32 Projektteam BECKER Geschäftsleitung H. Becker, H. Steil PM: H. Steil Planung Layout H. Endres H. Steil RR-Ausbau H. Schönborn RLT / Kälte H. Schwindt. Elek./Hzg/San H. Klemens Medien H.Pastille Regelung H. Drumm. Kaufmännisch. Fr. Schöman PM: H. Seifert Installation RR Ausbau H. Bindrich RLT H. Hölscher Kälte H Mees Elek./Hzg/San H. Schmitt Medien. H.Pastille Regelung H. Brandy Kaufmännisch. Fr. Schöman Inbetrieb PM: H. Seifert H. Tenzer, H. Brandenburger Service GF H. Stark Niederlassung Stuttgart H. Kerger Seite 34

33 Bau - Raumausbildung Seite 35

34 Bau - Lüftung, Filter, Klima Zuluft Halle 0 HEPA-Filter Außenluft RLT- Gerät Abluft Reinraum + Überströmung Seite 36

35 Planung + Bau Messen im Reinraum - Qualifizierung Partikel Temperatur / Feuchte Luftgeschwindigkeit Strömungsvisualisierung Differenzdruck Lautstärke Luftmenge Seite 37

36 Reinraumreinigung Seite 38

37 Reinraumbekleidung Seite 40

38 Reinraumschulung Ankleiden Seite 41

39 Reinraumschulung Verhalten im Reinraum Nicht über Wafer oder in Arbeitsbereiche beugen! Wafer nicht horizontal bewegen! Seite 42

40 Ausgeführte Beispiele vorher / nachher Seite 43

45 Nicht rein, sondern nur sauber? Seite 48

46 Technische Sauberkeit im Bereich Automotive Motorblock (vor der Bearbeitung) Gewicht: ca kg Späne aus der Bearbeitung Gewicht: ca. 5 13% Zerspanung Zulässiger Restschmutz: max. 7-9 mg/block Seite 49

47 Einflussfaktoren auf die Sauberkeit Quelle: VDA 19.2 Seite 50

48 Sauberzone / Sauberraum / Reinraum Quelle: VDA 19.2 Seite 51

49 Flugfähigkeitsdiagramm Quelle: VDA 19.2 Stahl 7,8 Aluminium 2,7 Polystyrol 0,02-0,09 Seite 52

50 Zum Vergleich : Reinraumklassen Nach DIN EN ISO ISO Klasse Maximale Partikelkonzentration pro m³ Luft >= 0,1 µm >= 0,2 µm >= 0,3 µm >= 0,5 µm >= 1 µm >= 5 µm Seite 53

51 Kriterium Böden Maßnahme Stufe 0 Stufe 1 Sauberzone Stufe 2 Sauberraum Stufe 3 Reinraum Holzboden Rauer, beschädigter Industrieestrich Wie vor ohne Beschädigungen Kunststoff- Versiegelung Reinraumtauglicher Bodenbelag Schmutzfangmattean Zugängen O O O O/ O/+ + Legende: + = geeignet - = ungeeignet o = nicht erforderlich Quelle: VDA 19, Teil 2: Tabelle C.5: Gestaltungsvarianten für Bodenbereiche Seite 54

52 Kriterium Wände Maßnahme Stufe 0 Stufe 1 Sauberzone Stufe 2 Sauberraum Stufe 3 Reinraum Poröse Wände/ Wandelemente; nicht abriebfest (z.b. Beton, Putz) Wände/ Wandelemente; abriebfest (z.b. beschichtet) O Reinraumtaugliche Wandelemente O O O + Legende: + = geeignet - = ungeeignet o = nicht erforderlich Quelle: VDA 19, Teil 2: Tabelle C.7: Gestaltungsvarianten für Wandbereiche Seite 55

53 Kriterium Raumluft Seite 56

54 Anwendungsbereiche Von Sauber- und Reinräumen Analyse unter Sauberraumbedingungen Typischerweise bei Stichprobenkontrollen Vermeidung von Partikeleintrag vor oder während des Messens Definierte und rekonstruierbare Raumbedingungen Reinraum Produktion Stichprobe Analyse Seite 57

55 Anwendungsbereiche Von Sauber- und Reinräumen Reinigung und Weiterbearbeitung im Reinraum Andocken des Reinraumes an den Reinigungsautomaten Vermeidung von Kontamination nach dem Reinigen Verpackung im Reinraum Produktion Reinraum Reinigung Montage Verpackung Seite 58

56 Fertigung komplett unter Reinraumbedingungen Voll integrierter Prozeß Insbes. wenn Reinigung (= Beseitigung) nicht möglich ist Umfangreiche Voraussetzungen an Personal, Material Anwendungsbereiche Von Sauber- und Reinräumen Personal Material Reinraum Produktion Verpackung Seite 59

57 Druckkaskaden Schleusenaufbau Diffdruck [Pa] Analyse einheit ++ Reinraumklasse ISO 8 + Personal Mat erial + 0 Schwarzbereich Luftströmung Seite 60

58 Technische Umsetzung Wesentliche bauliche Kriterien Schaffung separater Raum, getrennt von Produktion Wand-, Decken-und Bodensysteme leicht und dauerhaft reinigbar, versiegelte Fugen Überdruck im Raum, gerichtete Luftströmung innen -> außen Klima-, Luft-und Filtertechnik angepaßtauf Prozeßparameter Auswahl der geeigneten Luftwechselzahl Trennung von Personal- und Materialfluß Schaffung von gegenseitig verriegelten Schleusen zur Druckhaltung Seite 61

59 Varianten der Umsetzung Lokale Einhausungen Verpackungseinheit Reinigung Montage Verpackung Seite 62

60 Ausgeführte Beispiele Spülstand mit Reinstluftmodulen Reinstspülen von Bauteilen zu 100% und anschließende Verpackung Komplett unter Laminar Flow Seite 63

61 Ausgeführte Beispiele Grundriss Analyselabor ++ Personalschleuse CT Analyseraum ISO Regal Spüle 1200x900x800 Analysebereich Tisch 2000x900x800 5,20 m Tisch 2000x900x800 Halle Tisch 2000x900x800 Fenster Fenster 3,60 m Materialschleuse Regal 0 Luftströmung Seite 64

62 Ausgeführte Beispiele Isometrie Analyselabor Seite 65

63 Ausgeführte Beispiele Technische Umsetzung Seite 66