Rein- oder Sauberraum?

Beispiel eines Reinraumdeckenraster von Asys Cleanroom

So kann ein von Asys realisierter Reinraum aussehen

Blick von oben auf eine Reinraumdecke von Asys Cleanroom

Manchmal genügt auch eine Reinraumkabine

Karl Goll ist Geschäftsführer der Asys Prozess- und Reinraumtechnik

Mit immer kleiner und empfindlicher werdenden Komponenten zum Beispiel in Antiblockiersystemen oder Airbags wächst der Bedarf an kontrollierter Umgebung in der Fertigung. Oft sind diese Systeme mit Sensoren ausgestattet, die empfindlich auf Staub, Schmutz oder Fasern reagieren. Deshalb ist eine reine, saubere und kontrollierte Umgebung in vielen Elektronik- und Automobilfertigungen unverzichtbar.

Reinräume kommen bereits in vielen Branchen wie zum Beispiel in der Halbleiterfertigung, Optik oder im Pharmabereich zum Einsatz. Ob für ein Unternehmen die Investition in einen Rein- oder Sauberraum sinnvoll ist, hängt von verschiedenen Faktoren ab. Neben den Anforderungen für eine reine Umgebung spielt auch das Fertigungsverfahren und das Produkt eine große Rolle. In Abhängigkeit von der zulässigen Partikelgröße wird entschieden, ob ein Sauber- oder ein Reinraum erforderlich ist.

Bei beiden Vorgehensweisen geht es generell darum, die Entstehung von Partikeln in der Luft zu vermeiden, unvermeidbare zu entfernen und die Umgebung vor Partikeleintrag zu schützen. Das ist auch nötig, wie Karl Goll, Geschäftsführer der Asys Prozess- und Reinraumtechnik in Dornstadt bei Ulm, erklärt: „Schon kleinste Partikel mit einer Größe von 50 µm können die sensible Elektronik in Bremssystemen massiv beschädigen".

Die Reinraumklassifizierung

Die international gültige Norm EN ISO 14644 klassifiziert die Luftreinheit nach dem Referenzpartikel 0,5 µm. Demnach dürfen bei der Klasse ISO 5 maximal 3.520 Partikel der Größe 0,5 µm auf einen Kubikmeter in der Luft vorhanden sein. Branchen- und ländertypische Normen, wie der U.S. Federal Standard wurden von der ISO-Norm abgelöst. So entspricht die alte Einheit Reinraumklasse 100 heute der Klasse ISO 5 (siehe Tabelle).

 Reinraumklassen nach ISO und U.S. Fed.

In Reinräumen werden Partikelgrößen von 0,1 µm bis 5,0 µm kontrolliert und gemessen. Diese Partikel sind sehr leicht, lassen sich aber mit Reinlufttechnik aus der Umgebungsluft filtern. In Sauberräumen werden Größen von 1000 µm bis 1 µm und das spezifische Gewicht (Dichte g/cm³) der Partikel betrachtet. Fallen die Partikel nach ihrer Freisetzung auf den Boden, so ist eine Reinlufttechnik nicht zielführend. Somit entspricht die Fertigungsumgebung mit reinluftunabhängigen Maßnahmen der Sauberkeitsstufe 1 und 2, der Sauberzone oder dem Sauberraum.

Angesichts dieser Herausforderung hat der Verband der Automobilindustrie (VDA) in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer Institut ein Regelwerk erarbeitet. Der VDA-Band 19 hat sich als Standard etabliert. In der ersten Auflage geht es um die „Prüfung der Technischen Sauberkeit". Hier wird die Sauberkeit definiert und in Stufen von 0 bis 3 eingeteilt.

• Sauberkeitsstufe 0 steht für einen nicht regulierten Bereich
• Sauberkeitsstufe 1 entspricht den Standards einer Sauberzone
• Sauberkeitsstufe 2 reguliert die Anforderungen eines Sauberraums ohne Reinlufttechnik
• Sauberkeitsstufe 3 ist ein Reinraum nach EN ISO 14644

Die Stufe null steht für den Bereich in der Fertigung ohne sauberkeitsorientierte Regulierung. Um die Anforderungen der Stufen 1 bis 3 zu erfüllen, sind bestimmte Maßnahmen unabdingbar: So muss eine Abgrenzung der Sauberzone (SaS1) zu kritischen Bereichen durch Bodenmarkierung oder festinstallierten Abgrenzungen bei Sauberräumen (SaS2) erfolgen. Zudem ist es nötig, dass der Personal- und Materialtransfer sauberkeitsorientiert organisiert und das Personal vorher geschult ist. Ebenso müssen Böden eine gute Abriebfestigkeit und mechanische Beständigkeit aufweisen. Je nach Produktionsprozess sind weitere Maßnahmen zu treffen.

Der Sauberraum ist die Vorstufe zum Reinraum. Ist die Sauberkeitsstufe drei nach VDA 19 erreicht, so befindet man sich in der ISO-Klasse 9. „Die Schwierigkeit liegt darin, anhand von Anforderungen den richtigen Ansatz, Rein- oder Sauberraum, zu wählen. Denn je höher die Reinraumklasse, desto höher sind die Investitions- und Betriebskosten", betont Goll.

Eine Frage der Beratung
Bei der Planung eines Sauber- oder Reinraums ist es absolut notwendig, den gesamten Fertigungs- und Montageprozess zu betrachten. Die Asys Prozess- und Reinraumtechnik, ein Unternehmen innerhalb der Asys-Gruppe, ist auf die Planung und Realisierung von Rein- und Sauberräumen spezialisiert. Gemeinsam mit den Kunden analysiert das Unternehmen deren Fertigungsprozesse und erstellt entsprechende Konzepte. Wichtig dabei ist es, die Balance zwischen den Qualitätsansprüchen der Fertigung und die Umgebungsqualität zu finden und zu halten. Hierbei gilt es, überdimensionierte Räume und zu hohe Anforderungen an die Reinraumklasse zu vermeiden. „Die richtige Beratung unserer Kunden liegt uns besonders am Herzen. Manchmal kommen Kunden zu uns die in ihrer Fertigung ein Reinraum einbauen möchten. Doch nach genauer Analyse stellt sich heraus, dass ein Sauberraum für deren Bedarf ausreichend ist. So vermeiden wir unnötige Investitions- und Betriebskosten", weiß Karl Goll zu berichten.

Ein weiterer wichtiger Punkt ist es, flexibel auf geänderte Sauberkeitsansprüche zu reagieren und die Räumlichkeiten entsprechend anzupassen. Asys kombiniert zentrale Klima- und Lüftungsanlagen mit flexiblen Filter-Fan-Modulen (FFU). Die zentrale Anlage reguliert die Frischluftzufuhr, Temperatur und die relative Feuchte im Raum, die FFUs werden eingesetzt um die erforderliche Luftwechselrate zu erreichen. Wird eine höhere Reinraumklasse gefordert, lässt sich dementsprechend die Anzahl der Module erhöhen. Dabei liegt besonderes Augenmerk auf Energieeffizienz und geringen Betriebskosten.

Spezielle Wandsysteme und ein von Asys entwickeltes Deckensystem ermöglichen dem Planungsteam, den Anforderungen an Flexibilität entsprechend Rechnung zu tragen. Glatte und einfach zu reinigende Oberflächen sind dabei ebenso wichtig wie flächenbündig integrierte Einbauten in den Wänden und Decken. Dank intelligent geplanter Personal- und Materialschleusen wird der Eintrag von Partikeln verhindert und ein optimaler Material- und Personalfluss, gemeinsam mit dem Kunden, entwickelt.

Entscheidend bei der Beauftragung einer kontrollierten Umgebung ist die Abwägung, welche Reinraumklasse überhaupt erforderlich ist, und wie groß der Raum sein soll. Bei der Entscheidungsfindung unterstützt Asys Cleanroom seine Kunden – vielleicht genügt ja schon ein Sauberraum?