Lumea curățării pieselor se schimbă

Îndepărtarea contaminanților particulari de tip peliculă sau extrem de fine a fost mult timp o cerință în industria semiconductoarelor, optică și medicală. Cu toate acestea, de ceva timp, există indicii clare că restructurarea industrială va avea un impact direct asupra cerințelor de curățenie a componentelor și a proceselor în toate industriile.

Datorită cerințelor din ce în ce mai mari pentru îndepărtarea contaminanților particulelor și a filmelor de pe componente, trebuie acordată o atenție sporită curățeniei procesului și a mediului în ceea ce privește posibila contaminare încrucișată.

Cerința privind puritatea validă a pieselor nu este nouă. În ultimele două decenii, industria sa concentrat în principal pe particule. S-a axat pe componentele utilizate în procesele de inginerie a fluidelor (angrenaje, hidraulice și aplicații similare). Eliminarea materiei organice reziduale înainte de tratamentul termic, vopsire, lipire și acoperire a fost, de asemenea, o problemă relevantă. Datorită noilor concepte de mobilitate (tehnologie de acționare, opțiuni de rețea și conducere autonomă), nu numai industria auto a schimbat cerințele de calitate ale produselor și proceselor. Industriile care au pus în mod tradițional un puternic accent pe curățenie au suferit, de asemenea, mari schimbări. Industria medicală se adaptează, de asemenea, la noile reglementări pentru fabricarea dispozitivelor medicale (MDR 2020) și la sarcinile modificate datorate noilor tehnologii de fabricație (implanturi produse prin procese aditive). Alți factori de dezvoltare sunt cererea de sisteme optice de înaltă calitate, cum ar fi senzorii pe cameră sau laserele optice noi, sau cerințele de puritate din ce în ce mai mari pentru echipamentele de producție utilizate în industria semiconductoarelor.

Acest lucru a declanșat o schimbare profundă în fiecare industrie. Procedurile cunoscute și dovedite nu ar trebui abandonate, dar nu se așteaptă să aducă progrese tehnologice semnificative, nici acum, nici în viitorul apropiat, și vor deveni din ce în ce mai puțin rentabile din cauza concurenței în creștere. De asemenea, este important să se ia în considerare faptul că procesele de fabricație, manipulare și asamblare determină în mare măsură gradul de puritate. Recontaminarea directă sau incrementală devine din ce în ce mai importantă în lanțul de proces și în funcția finală,
problema contaminării încrucișate de particule fine sau materiale asemănătoare filmelor. Procesele de curățare trebuie, de asemenea, să se ocupe de acestea, totuși ele reprezintă adesea doar o singură stație în fluxul general de componente. Ar fi o mare nevoie de o abordare holistică, precum și o imagine de ansamblu asupra tuturor factorilor relevanți pentru sistem.

Stratul limită îl face mai greu pentru impurități mai fine îndepărtarea
Linia directoare FiT „Limitarea contaminanților de tip film” se referă la elementele străine nedorite, subțiri, coezive, neparticulare, găsite pe suprafețele parțiale și complete ale componentelor. Aceste elemente subțiri, asemănătoare filmului, dar extrem de fine, sunt extrem de dificil de îndepărtat în domeniul submicronului printr-un flux simplu de gaz sau lichid. Acest lucru este valabil chiar și pentru suprafețele bidimensionale simple, iar cele tridimensionale cu zone ascunse sau capilare devin și mai adevărate.
geometrii.

Chiar și în procesele de curățare turbulente, rămâne un substrat laminar separat și cu debit redus, ceea ce face dificilă slăbirea contaminării cu particule de tip film sau extrem de fină. Rezistența la frecare a suprafeței afectează direct debitul, astfel rezistența mecanică a mediului și, în final, efectul de curățare.

În funcție de mecanica fluidului, fluxul în jurul corpului formează inițial un strat limitar laminar, urmat de o zonă de tranziție înainte de formarea unui strat limită complet turbulent. Deplasându-se spre suprafață, viteza mediului care curge scade la zero - chiar și în cazul unui strat limită turbulent. Se creează un substrat foarte subțire, așa-numitul vâscos, care protejează suprafața ca un scut
și contaminanții care îi aderă din schimbul intensiv al mediului și forțele mecanice ale fluidului turbulent al stratului limită.

Aceasta înseamnă că, cu metodele convenționale de curățare, eficiența curățării scade pe măsură ce vă apropiați de suprafață. Cu cât murdăria este mai subțire și mai fină, cu atât mai multe metode de curățare trebuie luate în considerare pe baza capacității lor de a străpunge acest strat limită. Aceasta include, pe de o parte, elaborarea efectului mecanic al spălării, analiza efectului proprietăților specifice ale substanțelor chimice asupra murdăriei și dezvoltarea îndepărtării murdăriei de pe suprafață. Este important să se țină cont de factorul chimic, deoarece mulți contaminanți de tip peliculă nu se găsesc doar la suprafață, deoarece sunt adesea încorporați în material în timpul operațiilor de prelucrare și/sau turnare.

O prezentare generală a diferitelor procese de curățare
O gamă largă de abordări tehnice sunt disponibile pentru curățarea suprafețelor. Acestea diferă fundamental dacă sunt pe bază de lichid, folosind apă sau solvent ca mediu sau dacă utilizează un fascicul laser, dioxid de carbon sau, eventual, plasmă. Curățarea cu laser și, în general, cu plasmă de joasă presiune sunt, de asemenea, comparabile prin faptul că contaminanții organici sunt transformați în materiale gazoase, astfel volatile, îndepărtându-le astfel de pe suprafața piesei. Cu toate acestea, reziduurile anorganice pot rămâne în cantități mici din cauza contaminării încrucișate. Curățarea plasmei la presiune scăzută își va atinge curând limitele dacă sarcina ar fi curățarea contaminanților organici care intraseră pe suprafață. Presiunea scăzută
curățarea cu plasmă este, evident, un proces de curățare foarte fin, în timp ce laserul este o metodă de curățare parțială, care este, de asemenea, capabilă să pătrundă în stratul limită. Avantajul ambelor metode este că nu necesită operațiuni ulterioare de uscare.

Curățarea cu explozie de carbon-zăpadă este o alegere ideală pentru curățarea particulelor fine sau a substanțelor poluante. Metoda este potrivită pentru geometrii complexe și structuri capilare fără alte întrebări, dar în cazul impurităților încorporate în suprafață, limitele metodei sunt deja evidente. Particulele libere pot fi aspirate sau suflate. Nici nu este necesar să uscați piesa mai târziu.

Când bula de cavitație din apropierea peretelui se prăbușește, în acest caz folosind ultrasunete, micro-fasciculul străpunge substratul laminar și, pe lângă forța aplicată direct pe stratul de delimitare, provoacă și amestecarea mediului, ceea ce crește semnificativ curățarea eficienţă.

Noi abordări și provocări
Sarcinile legate de îndepărtarea fiabilă a contaminanților sub formă de peliculă și particule fine se referă în principal la slăbirea acestui contaminant special de pe suprafața piesei și îndepărtarea acestuia din stratul limită. Procesul este adesea complicat de complexitatea geometriei și de disponibilitatea murdăriei. Procedurile individuale sunt rareori capabile să rezolve totul de la sine. Orientările FiT, intitulate „Împiedicarea contaminării asemănătoare filmului”, reprezintă un prim pas important în rezolvarea acestei probleme. Comisiile sindicale
se ocupă intens de posibilitățile de implementare practică a construcției de instalații și a tehnologiei de proces. O serie de proiecte de cercetare și dezvoltare contribuie în prezent la avansarea definiției obiective a zonei. Cu toate acestea, există încă multe întrebări deschise de răspuns, cum ar fi care combinații de procese sunt cele mai potrivite pentru o sarcină dată sau un anumit grad de puritate sau cum să proiectăm sisteme de preparare medii. În cazul geometriilor complexe, procesele de extracție pentru a genera probe pentru testarea purității trebuie dezvoltate și validate.

Cea mai mare provocare se va confrunta cu companiile care deja trebuie să-și proiecteze lanțul de proces conform noilor criterii. Principiul purității tehnice, care afectează procesul general de producție al unui produs, chiar și într-un mediu de producție cu poluare redusă sau zero, se dovedește a fi o nouă abordare și necesită un mod diferit de gândire. Pentru adecvarea comparativă a diferitelor metode și medii de curățare pentru îndepărtarea contaminanților sub formă de peliculă și particule fine, se recomandă utilizarea componentelor de testare cu forma geometrică adecvată.

Gerhard Koblenzer | LPW Reinigungssysteme GmbH