Präzision unter Vakuum: Reinraum- und Vakuumtechnik als Schlüssel zu neuen Technologien

Vakuumeinflussfaktoren

Die Vakuum- und Reinraumtechnik gehen Hand in Hand und bilden das Fundament vieler zukunftsweisender Technologien. Sowohl die Reinraumtechnik als auch die Vakuumtechnik schaffen eine kontrollierte Umgebung, die unerwünschte Einflüsse eliminiert und dadurch Präzision, Reinheit und Effizienz in industriellen und wissenschaftlichen Anwendungen erheblich steigert. Durch das Erzeugen eines reinen Vakuums lassen sich unerwünschte Partikel, Gase und Verunreinigungen gezielt entfernen, wodurch die Qualität von Produkten maßgeblich verbessert wird.

Die Streicher Maschinenbau GmbH & Co. KG vereint Vakuum- und Reinraumtechnologie, um die Vakuumperformance ihrer maßgeschneiderten, vollautomatisierten Vakuumsysteme entscheidend zu verbessern.

Ein zentraler Aspekt in der Ultrahochvakuum-Technologie (UHV) ist die Kontrolle von verschiedenen Vakuumeinflussfaktoren wie der Vaporisation – dem Verdampfen von filmischen Rückständen unter Vakuum. Rückstände von Kühlschmierstoffen, Fetten oder Reinigungsmitteln auf Vakuumoberflächen können die Erreichung extrem niedriger Betriebsdrücke verhindern, da die Vaporisation die Gaslast innerhalb des Vakuumsystems erhöht. Um eine irreversible Kontaminierung zu verhindern, werden wasserbasierte Zwischenreinigungen sowie visuelle Sauberkeitskontrollen – Water Break Test, Wischtest, UV- und Weißlichtkontrolle – bereits während des Fertigungsprozesses eingesetzt. Sie dienen der frühzeitigen Detektion von hartnäckigen Kontaminationen, welche sich nur durch abrasive Fertigungsmethoden entfernen lassen. Zusätzlich ist die gesamte Fertigungskette unter den Prinzipien Kontaminationsvermeidung und Kontaminationsprävention zu beleuchten. Verschmutzungen, die erst gar nicht auf Bauteile gelangen, müssen später nicht aufwändig entfernt werden. Ergänzt durch eine gezielte Auswahl von Betriebs- und Hilfsstoffen sowie einer Montage und Inbetriebnahme unter Reinraumbedingungen (≤ ISO7) wird gewährleistet, dass keine unerwünschten molekularen Rückstände in der Vakuumkammer nach der Feinstreinigung zurückbleiben.

Darüber hinaus ist bei der Auslegung der Vakuumprozesstechnik darauf zu achten, dass es im Betrieb zu keinen ungewünschten Rückströmungen in das Kammerinnere kommt.

Ein weiterer entscheidender Schritt zur Optimierung der UHV-Leistung ist der sogenannte „Bakeout“-Prozess. Durch das Erhitzen des Vakuumsystems auf ≥ 120 °C für mindestens 24 Stunden wird die Desorption unerwünschter Moleküle gefördert, die dann von den Vakuumpumpen aus dem Vakuumsystem befördert werden. Ein Bakeout verkürzt zudem die Abpumpzeiten, weil damit das auf den Vakuumoberflächen verbliebene Restwasser effizient von den Vakuumoberflächen entfernt wird. Gleichermaßen hat sich ein Ausheizen von Vakuuminnenanbauteilen vor der Montage bewährt, da damit die Bauteilausgasquellstärke, getrieben von Diffusions- und Desorptionsprozessen während des Vakuumbetriebs minimiert wird.

Mit diesem fundierten Vakuum-Know-how konnte Streicher Maschinenbau eine voll-automatisierte UHV-Vakuumanlage mit einem Gewicht von 28 Tonnen und einem Innenvolumen von 27 m³ unter Reinraumbedingungen in Betrieb nehmen, die einen End-Druck von 3,5 × 10⁻⁸ mbar erreichte. Eine noch bessere Vakuumperformance wurde durch die Permeationseffekte des FKM-Dichtmaterials begrenzt, das unter anderem für die Abdichtung der 4 x 4 Meter großen Tür verwendet wurde. Weiter ist angesichts der guten RGA-Ergebnisse zu Gunsten des Projektterminplans auf einen Bakeout verzichtet worden, womit der Wasserpeak im RGA-Spektrum nochmal erheblich reduziert und ein noch besserer End-Druck erreicht werden hätte können.

Die Restgasanalyse (RGA) ist eine in der Vakuumbranche verbreitete zerstörungsfreie Prüfmethode zur Quantifizierung und Bestimmung der chemischen Zusammensetzung flüchtiger und schwerflüchtiger Molekülverbindungen.

Mit diesen Ansätzen zeigt das Unternehmen, wie sich modernste Technologien und fundiertes Know-how nutzen lassen, um die Anforderungen der Ultrahochvakuum-Technologie zu erfüllen. So wird ein wichtiger Beitrag zur Weiterentwicklung von Präzision und Effizienz in industriellen Anwendungen geleistet.