Spritzgießen im Reinraum

Genug Luft nach oben für die Spritzgießmaschine

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Reinraumtechnik | Eine sterile Atmosphäre fürs Spritzgießen – bis zu einer Raumhöhe von über 6 m – ließ sich mit speziellen Wandprofilen und einem ausgeklügelten Lüftungssystem schaffen. Da sie nach dem Baukastenprinzip erstellt wurde, lässt sich die Lösung auch nachträglich noch ändern oder erweitern.

Andrea Schütz
Fachjournalistin in München

Wo eine Spritzgießmaschine aufgestellt werden soll, muss der Raum genug Luft nach oben haben – was natürlich auch dann gilt, wenn auf der Maschine Medizinprodukte hergestellt werden sollen und sie daher unter Reinraumbedingungen arbeiten soll.

Ein entsprechendes Vorhaben hat die Bahlinger Braunform GmbH am neuen Standort in Endingen umgesetzt. Den Anstoß gab die Erkenntnis, dass das stark gewachsene Unternehmen am alten Standort zunehmend unter Raumnot litt. „Die Aufträge im Gesamtunternehmen wurden in den vergangenen Jahren umfangreicher, sodass unsere Produktionsgebäude irgendwann aus allen Nähten platzten und auch nicht mehr dem Stand der Technik entsprachen“, erinnert sich Thomas Geier, Leiter Industrial Engineering bei Braunform. Während das Kerngeschäft des Familienunternehmens – der Formenbau – weiterhin in Bahlingen verblieb, sollte das neue Werk im nahe gelegenen Endingen auf das Spritzgießen von Kunststoff- und Pharmaprodukten ausgerichtet werden. Dort wollte man den neuesten technischen Stand umsetzen und auch logistische Anforderungen der Fertigung berücksichtigen.

Um allen Qualitätsanforderungen entsprechen zu können, erfolgt die Fertigung in zwei Reinräumen der Klassen GMP C und GMP D. Eine Mindestdeckenhöhe von 6,3 m mussten diese haben, um darin die Spritzgussmaschinen unterzubringen und die Lastkräne in ihrem Umfeld. Geplant und realisiert wurden diese Produktionsräume von der BC-Technology GmbH aus Dettingen an der Erms. Bereits im Jahr 2012 hatten die Dettinger an der Erweiterung der bestehenden Reinräume in Bahlingen mitgewirkt. Aufgrund der guten Zusammenarbeit und des besonders energiesparenden Konzepts, das sie für das neue Werk vorgestellt hatten, erhielt das Unternehmen den aktuellen Auftrag.

Große Deckenhöhe war
eine Herausforderung

Die ungewöhnliche Deckenhöhe war auch für die Fachleute von BC-Technology eine Herausforderung: Sie verlangte zum einen ein ausgeklügeltes Lüftungskonzept, zum anderen mussten die Wände den hohen baulichen Anforderungen – etwa bezüglich der Statik – gerecht werden. „Für gewöhnlich haben Reinräume eine durchschnittliche Höhe von etwa drei bis dreieinhalb Metern “, erklärt Jürgen Wolf, Projektleiter bei BC-Technology.

Da die Spritzgussmaschinen eine hohe Wärmelast von 8 kW abstrahlen, mussten sie in das Energie- und Lüftungskonzept miteinbezogen werden. Die Reinraumexperten schlugen eine abwärts gerichtete Luftströmung über Filter-Fan-Units (FFU) mit Drallauslässen und Rückluftkühlern vor. Gegenüber anderen Systemen haben diese den Vorteil, dass sie einen Großteil der vorhandenen Luft wieder aufbereiten und dadurch weniger Frischluft benötigt wird; somit besitzen sie einen sehr hohen energetischen Wirkungsgrad. Darüber hinaus lassen sie sich mit den Komponenten des von BC-Technology entwickelten Cleanoflex-Systems kombinieren. Dieses flexible und modular aufgebaute Reinraumsystem ermöglicht es, in bestehenden Lösungen Aus- und Umbaumaßnahmen durchzuführen.

Heizlüfter simulierte Abwärme der Maschinen

Um die Effizienz der abwärts gerichteten Luftströmung zu testen, wurden Versuchsreihen in einem Prüflabor in Auftrag gegeben. „Da wir keine Spritzgießmaschine für die Tests zur Verfügung hatten, simulierten wir die Wärmelast mit Hilfe eines Heizstrahlers“, beschreibt Wolf die ausführlichen Vorplanungen. Auch wurden die Versuchsreihen in einer vergleichbar hohen Arbeitsumgebung durchgeführt. „Mittels optischer Strömungssimulation wurden anschließend die Luftströmungen dokumentiert, sodass wir aus diesen Erkenntnissen eine sehr energieeffiziente Lösung für Braunform entwickeln konnten“, führt Wolf weiter aus.

Zum Belüftungskonzept der Reinräume gehören eine dezentrale Lüftungsanlage mit FFU und H14-Filtern, die für eine turbulente Durchströmung der Hallen sorgt, sowie eine zentrale Lüftungsanlage, die die Frischluft bringt. Damit die Maschinen keine Partikel in die Halle ausstoßen, werden an den Spritzeinheiten Partikel lokal abgesaugt. Diese Luft wird wiederum durch die Außenluft der Zentralanlage ersetzt. Hier kommt die Wärmerückgewinnung über einen Rotationswärmetauscher zum Einsatz, was die Heiz- und Klimatisierungskosten senkt.

Das zentrale Lüftungsgerät be- und entfeuchtet die Luft entsprechend der geforderten Reinraumbedingungen. Dabei wurde ein intelligentes, sich selbst regelndes System eingesetzt, das nach dem Kaskadenprinzip funktioniert: Während die Filter-Fan-Units im Dauerbetrieb laufen und damit auch die Raumtemperatur regeln, schaltet die Hauptlüftungsanlage erst aktiv in den Kühl- oder Heizmodus, wenn Sensoren registrieren, dass die eingestellte Temperatur über- oder unterschritten wird. So beträgt die Temperatur konstant 22 ± 3 °C bei einer Luftfeuchtigkeit von 50 ±10 % rF.

Selbsttragende Wand vermeidet Lastübertragung zur Decke

Das Raumdeckensystem besteht aus mehreren, einfach austauschbaren Modulen und wird von Profilen aus Aluminium getragen. Durch Gewindestangen ist die Höhe flexibel verstellbar. Die Decke kann mit maximal 110 kg/m2 zusätzlich belastet werden. Die verwendeten Wandpaneele sind selbst tragend und haben einen flexiblen Aufbau. So ließ sich eine Lastübertragung zur Decke vermeiden. Die Paneele sind 60 mm stark und haben kunststoffbeschichtete Sichtflächen. Das Material ist nicht brennbar gemäß DIN 4102/A1. Besonders hervorzuheben sind die sehr guten Wärme- und Schallisolierwerte.

Da die Dettinger auch die Qualifizierung der Reinräume übernahmen, musste kein externes Unternehmen beauftragt werden. Thomas Geier, Leiter Industrial Engineering bei Braunform, kann sich auch für weitere Projekte eine Zusammenarbeit vorstellen: „BC-Technology verfügt über ein sehr kompetentes Team, das auch bei Unstimmigkeiten mit anderen Gewerken schnell Lösungen gefunden hat. Das Unternehmen hat sich als zuverlässiger Partner erwiesen.“

www.bc-technology.info



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