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  • 19. September 2011

    Der reinste Reinraum der Welt

    Der reinste Reinraum der Welt befindet sich im Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA) in Stuttgart. Hier befassen sich Wissenschaftler und Ingenieure mit technisch brisanten Fragestellungen zu Prozessen innerhalb der Produktion für miniaturisierte und kontaminationskritische Produkte. Solche Produkte finden sich unter anderem in der Automobilindustrie, der Halbleiterfertigung sowie im Life-Science-Bereich.

    Beprüfung des Motorblocks

    Beprüfung des Motorblocks im reinsten Reinraum der Welt (Foto: Fraunhofer IPA)

    ISO-Reinraumklasse wird um Vielfaches übertroffen

    Im reinsten Reinraum der Welt ist es so rein, dass sogar die ISO Reinraumklasse 1, die offiziell als reinste Reinraumklasse anerkannt ist, um das Zehnfache übertroffen wird. Hier, im reinsten Raum der Welt, herrscht ein permanenter Überdruck. Der Reinraum wird von der Decke mit einer laminaren Luftströmung von 0,45 m/s versorgt. Im reinsten Reinraum der Welt ist es 22 Grad Celsius warm und es herrscht eine kontinuierliche relative Luftfeuchtigkeit von 45 Prozent.

    Welche Industriezweige benötigen einen solchen Raum?

    Das sterile Arbeiten

    Steriles Arebiten genießt höchsten Stellenwert. (Foto: Fraunhofer IPA)

    Doch wozu wird ein solcher Reinraum der Superlative überhaupt benötigt? In vielen Industriezweigen spielen geringste Kontaminationen eine wichtige Rolle. In der Halbleiterindustrie kann ein Partikel von 100 nm Durchmesser (das sind 0,1 µm!) prinzipiell einen Chip zerstören. In der Pharmaindustrie darf in der Sterilproduktion kein Bakterium in ein Medikament gelangen. Selbst in der Automobilindustrie kann ein Partikel von 100 µm Durchmesser eine Einspritzdüse komplett lahmlegen.

    Sind derart geringe Kontaminationen eindeutig nachzuweisen, bedarf es einer solchen Forschungsumgebung, dem reinsten Reinraum der Welt. Oberflächen, die in hygienischen Produktionsmilieus der Lebensmittelindustrie verwendet werden, unterliegen den Bestimmungen der European Hygienic Engineering & Design Group (EHEDG). Die Produkte bzw. deren Oberflächen, müssen daher besonders leicht gesäubert und desinfiziert werden können. Daraus ergibt sich, dass glatt polierte Oberflächen besonders gut für die Fertigung geeignet sind. Diese Eigenschaft wird auch am Fraunhofer IPA untersucht.

    Anzahl der Mikroben hat Relevanz

    Im reinsten Reinraum der Welt wird zur Messung der Reinigungswirksamkeit jeweils vor und nach der Reinigung der Oberflächen mittels eines speziellen linearen Wischsimulators die Anzahl der Mikroben bestimmt. Dabei wird eine Petrischale, die mit einer speziellen Nährlösung angereichert ist, auf die zu untersuchenden Oberfläche gepresst, anschließend inkubiert und die entstehenden Kolonien ausgezählt. Durch den Einsatz einer standardisierten Abreinigung kann ein Vergleich zwischen verschiedenen Materialoberflächen erfolgen. Diese Vorgehensweise wird aktuell in der Richtlinie VDI 2083 Blatt 9.2 erarbeitet und schließlich festgeschrieben.

    Wechselwirkungen von Materialien und Mikroorganismen

    Schneereinigung-CO2

    CO2-Schneereinigung (Foto: Fraunhofer IPA)

    Des Weiteren spielt die Wechselwirkung von Materialien und Mikroorganismen eine gewichtige Rolle im reinsten Reinraum der Welt. Materialien für den Reinraumbau wie etwa Bodenbeschichtungen, Wandmaterialien und Dichtungsstoffe dürfen für Mikroorganismen keine Nährstoffquelle darstellen. Wenn entsprechende Umwelt- und Klimabedingungen vorliegen (Feuchte, Temperatur), können kleinste Mikroorganismen Oberflächen aus verstoffwechselbarem Kunststoff als Nahrungsquelle nutzen und sich dort regelrecht ausbreiten. Dabei kommt es nicht unbedingt nur zu Schäden auf den Oberflächen selbst, sondern auch innerhalb der funktionellen Bereiche im jeweiligen Kunststoff-Teil. Auch hier setzen Untersuchungen im reinsten Reinraum der Welt am Fraunhofer IPA an.

    Teststandard DIN EN ISO 846 kommt zur Anwendung

    Zur Anwendung kommt dabei unter anderem auch der Teststandard DIN EN ISO 846, der Einwirkungen von Mikroorganismen auf den jeweiligen Kunststoffteilen in Hinblick auf mikrobiologische Einwirkungen prüft. Doch auch weitere Untersuchungen und Tests werden im reinsten Reinraum der Welt durchgeführt. Unter anderem zählen hierzu Prüfverfahren zur chemischen Beständigkeit, zu mikrobiziden Eigenschaften von Materialien, zur Partikelabgabe von beweglichen Teilen und Maschinenelementen, elektrostatische Eigenschaften von Materialien und Betriebsmitteln, extrahierbare Kontaminationen (Metalle, Ionen, organische Verbindungen), Reinstwasseranalytik und Gasanalytik (Ausgasungen aus Materialien und Raummessungen). All diese Prüfungen werden im reinsten Reinraum der Welt am Fraunhofer IPA vorgenommen.

    Verweise:

    Reinster Reinraum – Interview mit Dipl.-Biol. Markus Keller
    Reinraumklassen – Herzstück der Standardisierunga>
    Reinraum – Interview mit DI Jörg Vierhaus
    Reinraumtechnik – Interview mit Dr. Lothar Gail</a>
    Buchempfehlungen zum Thema Reinraum
    Reinraum – Definition und Übersicht


    Verfasst von Ursula Pidun

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