Forschung & Innovation

Cleanzone Award Präsentation

2ndSCIN – Clean Sterile Automation

02.11.2020 - Maßgeschneiderter reinheitstauglicher Maschinenanzug.

Als industrienahes Forschungsinstitut arbeitet das Fraunhofer IPA eng mit Kunden und Partnern aus der Industrie zusammen. Aktuelle Beobachtungen zeigen, dass Unternehmen in der Produktion unter reinen Bedingungen vermehrt von Automatisierungskomponenten abhängig sind. Eine besondere Herausforderung stellen hierbei Partikel oder chemische und biologische Rückstände dar, die von den Anlagen in die Fertigungsumgebung abgegeben werden und Einfluss auf die Qualität und Sicherheit der Erzeugnisse nehmen. Aus diesem Grund müssen bspw. Roboter für ihren Einsatz im Reinraum eine Reihe spezifischer Anforderungen erfüllen und dürfen ihre Umgebung nicht verunreinigen. Vielfach kommen starre Einhausungen oder Minienvironments als Workaround zum Einsatz.

Da bisherige Einhausungssysteme die hohen Sauberkeitsanforderungen der Industrie nicht erfüllten, haben sich Forscher und Forscherinnen des Fraunhofer IPA mit den Herausforderungen auseinandergesetzt und nach einer Lösung gesucht.

2ndSCIN ist eine reinraumtaugliche textile Schutzhülle, mit deren Hilfe Hardwarekomponenten wie Roboter, Greifer und Produktionsanlagen für den Einsatz in der reinen Fertigung ertüchtigt werden können. In Abhängigkeit von der Ausgangssauberkeit der Automatisierungskomponente und den gewählten Betriebsparametern erreicht das System unter Verwendung reinraumtauglicher Werkstoffe Reinraumtauglichkeiten bis zur ISO Klasse 1 nach DIN EN ISO 14644- 1. Auch das Ausgasungsverhalten kann mit den eingesetzten speziellen Textilkombinationen in den Grenzbereich der chemischen Nachweisbarkeit mittels TD/GC-MS gebracht werden. Das Partikelemissionsverhalten der Automatisierungseinheit verbessert sich mit Verwendung des 2ndSCIN-Anzugs ca. um den Faktor 1000.

CAD-Daten von dynamischen Automatisierungskomponenten ermöglichen die schnelle und individuelle Realisierung der Maschinenanzüge. Durch die Maßanfertigung bleibt die Bewegungsfreiheit nahezu uneingeschränkt. Inspiriert von der menschlichen Haut besteht 2ndSCIN aus einem luftdurchlässigen, flexiblen und mehrschichtigen Textil, das eine Sauberkeitsbarriere schafft. Die verschiedenen Textilschichten sind durch Abstandshalter getrennt und können mittels einer Filter-Fan-Unit Gase, Feuchtigkeit, Substanzen und Partikel transportieren und abführen. Der Volumenstrom wird je nach Größe und Anforderung ausgelegt. Bei Bedarf kann die reinheitstechnische Haut mit Sensornetzwerken ausgestattet werden, die u.a. kontinuierlich Daten über Partikelverunreinigung, chemische Verunreinigung, Temperatur und Feuchtigkeit sammeln. Mit Hilfe von KI-Algorithmen können diese Daten ausgewertet werden. Sie ermöglichen das Monitoring des reinheitstechnischen Verhaltens innerhalb und außerhalb des 2ndSCIN-Systems sowie die Ableitung einer vorausschauenden Instandhaltungsstrategie.

Ursprünglich entwickelt für die Halbleiterindustrie, ist das System durch eine optional integrierbare H2O2-Begasung GMP-konform und kann ebenfalls im Bereich der Sterilproduktion eingesetzt werden, beispielsweise in der Lebensmittelproduktion und der Pharmazie.

2ndSCIN kann variabel an die individuellen Bedürfnisse und Anforderungen von Produzenten und Maschinen angepasst werden und lässt sich nach Fertigstellung in wenigen Stunden installieren. Das System ertüchtigt bestehende Automatisierungskomponenten und Anlagen für den Einsatz in reinen Produktionsumgebungen und wird jenen industriellen Anforderungen gerecht, die von bisherigen Schutzhüllen nicht erfüllt werden.

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Fraunhofer Institut für Produktionstechnik und Automatisierung