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汽車/航空凈化工程
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汽車/航空凈化工程-無塵室解決方案

航空潔凈室概述:

美國國家航空航天局( NASA )飛往太陽系天體的太空行動要能夠維持生命,或者可能要維持處于基本進化狀態的生命,對于太空船表面上的最大孢子數有嚴格的限制要求;隨著潔凈室規程效率的提高,這些限制等級很可能會慢慢地降低。 作為多年從事航空業凈化工程的iwuchen來說,其它航空類的潔凈室要求也基本上差不多。

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幾項前景看好的技術可以幫助承包商降低孢子數,達到可接受的水平,快速測定微生物,并確定飛船微生物的詳細基因組。

NPR 8020.12 允許采用其他方法替代125°C干熱滅菌,只要程序和質量控制得到 NASA 行星保護官方( PPO )批準。然后,這些方法就會在得到批準的 PP (行星保護)計劃中被列出。通過引用規格數字,飛行器硬件圖紙可以采用這些獨特的微生物減量方法。微生物屏障可用于防止先前經過消毒的區域被重復污染;至少 1,244 Pa ( 5英寸水柱 )的壓力才能滿足防止微生物入侵的需要。高效空氣過濾器 HEPA (0.3 μm,效率99.97% )也是一種公認的高效微生物屏障。NASA 要求航天飛船的裝配要在最低限度為 ISO 8 級( Fed. Std. 209E Class 100,000 )的潔凈室中進行。

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對于一個火星登陸任務,整個航天飛船所能允許的最大孢子數為 300,000 (或<300個細菌芽孢/m2);所有的其它目標仍然有一個邊坡穩定性概率( probabilistic )要求。每個航天飛船的所有表面區域可以有 300,000 個孢子的數量,適用于火星的非特殊區域(大多數表面);而包括硬件內的有機體(如罐封膠囊)在內,總允許量為 500,000 。海盜號以及其它接觸“特殊區域”或尋找生命的航天飛船必須滿足 300,000 的要求,并且通過干熱滅菌將表面生物載荷降低到 10,000,這意味著在飛船表面的所有可見孢子將不會超過30個。

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多數的航空無塵室都有未知的微生物沉積率和表面微生物群體,通常并沒有可立即投入使用的微生物實驗室。當建造一個合適的微生物學實驗室,以實施 NPR 5340.1 時,PP 程序首先要做的是使它們的潔凈室盡可能的無菌。為此可以建造一個臨時實驗室,使用 100 級( ISO 5級 )潔凈工作臺,并設有臺式恒溫箱。采用市場上有售的沉降板(捕捉微生物輻射塵)和基于胰酶大豆瓊脂(TSA)的接觸板(測定潔凈室表面),就可以完成對潔凈室(包括熱真空室,聲學和振動設施),以及相關的設備的初步檢測。這些程序主要是設計用來檢測并計算異養菌、嗜溫菌、好氧/厭氧微生物的數目的。最可能在太空和行星環境下存活下來的微生物有喜鹽生物、某些品種的芽孢桿菌和極端微生物。

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汽車制造行業潔凈室概述:

汽車制造業的“潔凈室”并沒有按照ISO分類。多數關鍵的地方,如變速器、燃料噴射器裝配車間以及噴漆間最初并不是按照“潔凈室”的要求設計的,而是仍然按照未分類的“潔凈室”設計的。但是,汽車制造廠的工程師們越來越認識到,在生產過程中需要保持潔凈,而且目前的這種越來越嚴格的控制趨勢的發展速度也正在加快。

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德國的汽車供應商西門子公司在十多年前就已經將凈化級別為10,000級的設施用于燃料噴射器裝配車間。八年前,我作為一個潔凈室顧問,為福特公司設計了一套凈化級別為10,000級的燃料噴射器裝配設施,它的設計概念更接近于一個典型的半導體設施而不是傳統的汽車生產線。

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我們對存在汽車“潔凈室”內的空氣作了采樣,結果顯示污染物質顆粒的體積都比較大,通常在50μm左右甚至更大。這些顆粒的產生主要是由于正壓不良以及缺少氣閘室和通道,還有忽略了對儀器、工作人員以及部件的預清潔處理工作。我們發現經過我們實施了下面的措施后,可以達到潔凈室等級的要求。

1、進入潔凈室之前,預先清潔儀器、人員以及零件;

2、用可控的多級壓力、溫度和濕度控制裝置密封建筑;

3、HEPA過濾;

4、增強工藝以減少顆粒/沉淀物的產生;

5、保護性外衣;

6、清潔;

7、雙門配置將相鄰的空間分開,包括運送和接收區域。

在將關鍵空間設計為分級的潔凈室是合理的。

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案例說明:

在比較寬大的汽車組裝環境中,從機器人和其它裝配設備上散發出來油霧和金屬微粒會散布到空氣中,精密的機械組件必須清洗和處理。解決這個問題的核心在于設置無塵區或者保護區,把噴漆和重要的生產區域分開,避免交叉污染??刂瓶諝馕廴疚?,不能讓它進入生產區,例如發動機和傳動裝置組裝區。

污染物微粒聚集在組件不適當的位置上可能會損害其功能或者使其徹底報廢。柴油噴射技術就是一個很好的例子。從1996年開始,在五年時間里這項技術性能迅速提高,結果是噴射壓力越來越高、噴嘴尺寸越做越小。高壓泵的最大壓力在2000巴以上,燃料通過直徑大約為100μm的孔注入燃燒室。在生產這類系統時只是保證不同的組件高度清潔是不夠的,組裝工藝也必須在高度清潔的環境下進行。

噴射系統說明,許多汽車組件都必須保持表面高度清潔,但是這些關鍵的區域往往集中在組件的內部。許多組件采用非常復雜的金屬結構,在成形后加工成最終的形狀并且包含介質通孔或需要高度清潔的內表面。唯一可以用來檢查這種組件清潔程度的辦法是通過清潔程序,提取所有微粒污染物,然后分析清洗液。為了做到這一點,一般是把微粒污染物沉積到過濾膜上,然后進行顯微分析或者重量測定分析。

在制造環境中,人們所關注的微粒尺寸一般都比較大,它們不會像煙霧那樣散開,而會掉到組件的表面上,所以與在半導體潔凈室中的空氣控制方案完全不同。另外,人們關注的范圍也越來越窄,需要控制的污染物的尺寸最大的直徑在80至120μm之間,最小的在40至60μm之間,例如金屬、類污染物。這些用戶的目標與常規潔凈室用戶的沒有什么兩樣:防止產品出現用肉眼看得到的缺陷和功能性缺陷。

一些公司從比較傳統的潔凈室領域進入汽車行業,這并不令人感到驚奇。Fabrinet公司是一家專門從事光學組件和機電組件的工程和制造服務公司,它從DEL半導體和高密度驅動器制造公司成功轉型成為汽車廠商的組件供應商,就是一個典型的例子。

Fabrinet公司汽車事業部負責材料和監督的高級副總裁MikeAlarid說:“我們向汽車行業用戶提供一種非常有效的解決辦法,在汽車制造過程中具有非常突出的優勢。我們提供一種更嚴格、要求更高的辦法進行生產和全球輸送機制,這樣,汽車制造商只需要找到合適自己的合同供應商就可以了。”

Fabrinet 公司在它的生產運作中主要使用Class1000和Class100潔凈室,采用獨一無二的制造分隔倉系統,在分隔倉中可以針對不同的用戶和要求對各種條件分別進行控制和配置。Alarid說:“我們最初生產的汽車組件并不需要這樣的控制,但是與推倒重來相比,保持一定水平的控制會更有效。” 他說:“這個行業的整個供應鏈已經發生了根本的改變。汽車制造商緊緊盯著合作者的質量系統的每一個環節和他們管理系量系統的能力。供應商使用Fabrinet公司的潔凈室,對于第一層廠家,必須達到0dpm(每百萬缺陷率)。”

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