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Investition in 400 Quadratmeter Reinraum modernster Technologie: Ausgabe 08/2020, 28.05.2020

Reine Luft am Plansee

Die Plansee Group ist auf die pulvermetallurgische Verarbeitung der Hightech-Metalle Molybdän und Wolfram spezialisiert. Kontinuierliche Investitionen in die Entwicklung von neuen Produkten und Prozessverbesserungen prägen die Unternehmensphilosophie. Jetzt wurde ein fast 400 Quadratmeter grosser Reinraum der ISO-Reinraumklasse 6 in Betrieb genommen, der die hohen Sicherheitsstandards der Halbleiterindustrie erfüllt.

Autor: Iris Dörffeldt, Produktmanagement / Marktforschung

Bilder: Plansee

Mit weltweit über 14'000 Mitarbeitern an 50 Produktionsstandorten erwirtschaftete das Privatunternehmen Plansee Group im Geschäftsjahr 2018/2019 einen Umsatz von 1,5 Milliarden Euro und gehört damit zu einer Marktgrösse in der pulvermetallurgischen Verarbeitung von Wolfram und Molybdän. In Österreich, wo die Firma 1921 als Metallwerk Plansee ihren Ursprung hat, liegt die Zentrale und der grösste Produktionsstandort.

Absolute Sauberkeit hat höchste Priorität
Denkt man bei einem metallverarbeitenden Betrieb zunächst an eine Produktion mit Spänen, Staub und Schmutz, so ist bei Plansee genau das Gegenteil der Fall. Das Unternehmen konzentriert sich auf hochschmelzende Metalle wie Wolfram und Molybdän, die besondere Eigenschaften wie hohe Widerstandsfähigkeit und gute Leitfähigkeit besitzen. Die Metalle werden zunächst zu hochreinem Pulver aufbereitet und dann gepresst, gesintert und mechanisch bearbeitet. Die Halbzeuge und Komponenten werden in der Elektronikindustrie, in der Halbleiterfertigung und in der Medizintechnik benötigt. Absolute Sauberkeit in der Fertigung hat also oberste Priorität.

Verunreinigungen würden Funktion beeinträchtigen
Für die aktuelle Produktion von Bauteilen für die Halbleiterfertigung findet der Prozess sogar innerhalb eines Reinraums der ISO Klasse 6 statt. In dem modernen Reinraum CleanCell4.0 werden Bauteile und Komponenten aus Molybdän und anderen Werkstoffen montiert, die schon durch kleinste Verunreinigungen in ihrer Funktion beeinträchtigt werden. Eine Kontamination der empfindlichen Bauteile durch Partikel muss absolut ausgeschlossen werden. Über die Hälfte der 400 Quadratmeter Produktionsfläche erfüllt daher die strengen Reinheitsvorgaben der ISO-Reinraumklasse 6.

Reinraumtechnik mit energieeffizienter Umluftführung
Mithilfe von in der Decke integrierten Laminarfloweinheiten, die mit ULPA15 Hochleistungsfiltern ausgestattet sind, wird reine Luft in den Reinraum eingeführt. Die partikelfreien Luftströme verdrängen luftgetragene Partikel nach unten und werden dann aus dem Reinraum in die Umluftführung abgeführt. Dieser Prozess des Luftwechsels wird in der Stunde bis zu 60-mal durchgeführt. Umluft- und Rückluftführung erfolgt innerhalb der Reinraumwände. Die bereits gekühlte und gefilterte Luft wird dabei in einem Kreislauf geführt, was zu einem sehr effizienten Betrieb des Reinraums beiträgt. Zudem gewährleistet die Luftführung innerhalb der Wände eine optimale Raumnutzung. Plansee hat sich für ein Reinraumsystem der Firma Schilling Engineering entschieden. Mario Kuisle, Projekt- ingenieur bei Plansee erläutert die Vorteile des Systems: «Die Umluftführung des Reinraumsystems CleanCell4.0 hat uns von Anfang an überzeugt. Wir können hier auf Dauer hohe Energiekosten einsparen. Wichtig war auch, dass die Luftführung innerhalb der Wände eine optimale Raumnutzung gewährleistet. Der Reinraum wurde genau an unsere Gegebenheiten angepasst.»

Ganz auf Kundenbedürfnisse zugeschnitten
Die besonderen Verhältnisse des bauseitigen Standortes erforderten in mehrfacher Hinsicht einen Reinraum, der ganz auf die Kundenbedürfnisse zugeschnitten wurde. Der Projektingenieur erinnert sich an einige Herausforderungen, die auf die planende Reinraumfirma zukamen: «Die bauseitige Decke der Halle von Plansee ist unter anderem aufgrund der zu erwartenden Schneelasten statisch nicht für eine Abhängung geeignet. Die Reinraumdecke wurde daraufhin mit einem selbsttragenden Fachwerk aus Aluminiumprofilen konstruiert. Die Decke ist begehbar und wurde mit stabilen Laufwegen ausgewiesen. Ein Riesenvorteil der Konstruktion ist, dass der Reinraum ohne Stützen und Säulen konstruiert wurde.»

Modularer Aufbau
Eine weitere Herausforderung bestand in der gewünschten Höhe des Reinraums, der mit vier Meter Innenhöhe höher als gewöhnliche Reinräume konzipiert wurde. Die Höhe, durch die Einbringung von Messmaschinen erforderlich, konnte mit demontierbaren Wandelementen erreicht werden. Auch die mit 67 Reinluftunits ausgestattete Decke ist modular aufgebaut und kann flexibel umgestaltet werden. Das modulare System des Reinraums CleanCell4.0 ermöglicht eine flexible Planung der zukünftigen Auslastung, wie Mario Kuisle erläutert: «Der modulare Aufbau des Reinraumsystems hat uns bei unserer Investitionsentscheidung enorm geholfen. Wir wollten die Möglichkeit haben, den Reinraum schnell und flexibel auf andere Produktionsvorgänge umzurüsten. Im Moment produzieren wir für die Halbleiterfertigung und haben die Produktionsmaschinen passend in die Reinraumwände integriert. Durch die modularen Wand- und Deckenelemente können wir zukünftig auf veränderte Belegungskonzepte umrüsten.»

Intelligente Steuerung
Homogen in die Aluminiumleisten der Decke integriert sind dimmbare LED Lichtbänder, die mit 1000 Lux eine gleichmässige Beleuchtung mit wenig Schatten erreichen und zur Energieeinsparung beitragen. Türen und Materialschleusen werden ebenfalls LED beleuchtet und visualisieren mit unterschiedlichen Farben, ob eine Tür geöffnet werden kann oder zum Druckausgleich und aktiver Spülung zunächst geschlossen bleiben muss. Eine intelligente Steuerung bietet das angeschlos- sene Steuer und Monitoringsystem CR-Control, über das einzelne Filter-Units, produk- tionsrelevante Raumdaten wie Temperatur und Feuchte und die Klimatechnik gesteuert und überwacht werden. Die hochpräzise Klimatechnik temperiert den Raum mit einer sehr geringen Abweichung von +/- 1 C und zeichnet sich zudem durch eine extrem energieeffiziente Aufbereitung der Luft aus.

«Die Energieoptimierung war uns sehr wichtig»
Mario Kuisle ist sehr zufrieden mit den ersten Monaten, die der Reinraum im Einsatz ist: «Der Reinraum läuft einwandfrei. Die Technik ist sehr komplex, aber perfekt aufeinander abgestimmt und durchdacht. Die Energieoptimierung des Reinraums war uns sehr wichtig. Mit dem Einsatz einer Wärmepumpe können wir langfristig hohe Nebenkosten einsparen. Wir haben auch die Möglichkeit, eine Nachtabsenkung zu programmieren. Sehr positiv sind auch die leisen Filter und die gute Beleuchtung, was die tägliche Arbeit im Reinraum erleichtert.»

Infoservice
Schilling Engineering Schweiz GmbH
Dorfstrasse 37, 8219 Trasadingen
Tel. 052 212 78 90
info@SchillingEngineering.chwww.SchillingEngineering.ch

 



In dem 400 Quadratmeter Reinraum CleanCell4.0 der ISO Reinraumklasse 6 werden Bauteile für die Halbleiterfertigung hergestellt.


Materialschleusen und Türen beinhalten ein intelligentes Beleuchtungskonzept, das die Spülungszeiten berücksichtigt und anzeigt, wann eine Tür geöffnet werden darf.


Spezielle Reinraummöbel und Rolltore mit berührungsloser Ansteuerung sorgen für sichere Prozessabläufe.


Da an der bauseitigen Decke keine Abhängung möglich war, wurde der Reinraum eigentragfähig aus einem Fachwerk aus Aluminiumprofilen konstruiert.