Vertrauen in einen gemeinsam genutzten Reinraum schaffen: Airtho und Vaisala am Olson Center der UNH

In der modernen Fertigung und Forschung bildet das Vertrauen in die Umgebungsbedingungen die Grundlage für Innovation. Von der Montage von Satellitenkomponenten und der Verpackung empfindlicher Elektronik bis hin zur Halbleiterfertigung und Batterieentwicklung beeinflussen präzise Steuerung und bewährte Messungen von Temperatur und Feuchte die Qualität und Zuverlässigkeit unmittelbar.

Am John Olson Center for Advanced Manufacturing der University of New Hampshire war dieses Verständnis ausschlaggebend für die Einrichtung eines öffentlich zugänglichen Reinraums, der Studierenden, Forschenden und Industriepartnern gleichermaßen zugutekommt. Der ISO-7-Reinraum, der von Airtho in Zusammenarbeit mit der UNH entworfen, gebaut und gestiftet wurde, erweitert den Zugang zu professionellen Produktionsumgebungen und fördert praxisnahes Lernen, angewandte Forschung sowie Industriekooperation.

Da der Reinraum eine vielfältige Nutzungsgemeinschaft ermöglicht, müssen die Umgebungsbedingungen nicht nur gesteuert, sondern auch kontinuierlich gemessen, dokumentiert und von allen Benutzenden als vertrauenswürdig angesehen werden. In enger Zusammenarbeit mit der UNH konzipierte und setzte Airtho den Reinraum unter Berücksichtigung dieser Anforderungen um. Dabei wurde Vaisala Messtechnik verwendet, um die für die gemeinsame Nutzung erforderliche Genauigkeit, langfristige Stabilität und Datenzuverlässigkeit sicherzustellen.

Das Ergebnis ist ein Reinraum, der Vertrauen schafft, die Bildung bereichert und praxisorientierte Fertigungserlebnisse in einem Raum ermöglicht, in dem die Bedingungen sichtbar und überprüfbar sind.

Die Herausforderung: Vertrauen in einen Reinraum für mehrere Benutzende schaffen

Der Airtho-Reinraum im Olson Center ermöglicht die Nutzung durch eine breite Gruppe von Personen – von Studierenden und akademischen Forschenden bis hin zu Industriepartnern, die kommerzielle Technologien entwickeln. Im Gegensatz zu exklusiv genutzten industriellen Reinräumen oder akademischen Labors mit begrenztem Zugang hat Airtho diese Einrichtung auf Industriestandard bewusst für die gemeinsame und öffentlich zugängliche Nutzung konzipiert. Diese Unterscheidung führte zu einer wichtigen Voraussetzung: Alle Benutzende müssen den Umgebungsbedingungen vertrauen können, die die Qualität ihrer spezifischen Arbeit bestimmen.

In einem Reinraum für mehrere Benutzende ist die Aufrechterhaltung von Temperatur- und Feuchtesollwerten wesentlich, aber das ist nur der Ausgangspunkt. Benutzende müssen außerdem auf vorherige Daten zugreifen können, die zeigen, dass die Umgebungsbedingungen während des genauen Zeitfensters ihrer Aktivität innerhalb der Spezifikationen blieben. Ein Unternehmen, das beispielsweise einen neuen Verpackungsprozess validiert, muss nachweisen, dass die Feuchte nie einen definierten Schwellenwert überschritten hat. Ein Forschungsteam, das eine Veröffentlichung oder einen Förderbericht vorbereitet, benötigt möglicherweise zeitgestempelte Aufzeichnungen, die stabile Bedingungen während wichtiger Experimente bestätigen.

Für Forschungsvalidierung, Produktentwicklung und Qualitätssicherung reichen Echtzeitanzeigen allein nicht aus. Überprüfbare, rückführbare Verlaufsdaten sind unerlässlich.

Diese Anforderungen stellten hohe Ansprüche an die Messsysteme des Reinraums. Sie mussten hohe Genauigkeit und langfristige Stabilität bieten, eine zuverlässige Kalibrierung gewährleisten und Daten bereitstellen, auf die sich Benutzende zwecks Dokumentation und Berichterstellung zuversichtlich beziehen können. Gleichzeitig musste das System intuitiv und zugänglich bleiben, die tägliche Verwendung durch Studierende unterstützen und die Erwartungen von Fachleuten aus der Industrie erfüllen.

Die Lösung: Messorientiertes Design durch Vaisala und Airtho

Airtho entwickelte einen Reinraum, der vielfältige Anwendungsfälle unterstützt und dabei Konsistenz und Transparenz aufrechterhält. Schon in den frühesten Planungsphasen wählte Airtho Vaisala als seinen Standardmesspartner – gestützt auf eine nachweisliche Erfolgsbilanz in einer Vielzahl von Reinraumumgebungen, von mäßig trockenen Laborräumen bis zu einigen der trockensten Reinräume in Nordamerika.

Im Mittelpunkt der Lösung stehen Vaisala Indigo Messwertgeber, die als zentrale Messplattform des Reinraums dienen. Indigo ist ein modulares System, das mehrere intelligente Sonden verbindet, Echtzeitmessdaten bereitstellt und die langfristige Datenerfassung unterstützt. Die Funktionen können erweitert oder neu konfiguriert werden, sobald sich die Anforderungen ändern.

An die Indigo Messwertgeber sind Vaisala Taupunkt-, Feuchte- und Temperatursonden der Serie DMP angeschlossen. Diese Sonden wurden für anspruchsvolle Industrie- und Reinraumanwendungen entwickelt. Sie liefern präzise Messungen von Parametern des Feuchtegehalts mit hervorragender Langzeitstabilität. Eine minimale Sensorabweichung stellt sicher, dass Verlaufsdaten für die Verifizierung und Berichterstellung zuverlässig und geeignet bleiben.

Mehrere DMP Sonden werden in zwei verbundenen Reinraumbereichen eingesetzt, um die Umgebungsbedingungen abzubilden und die Einheitlichkeit in der gesamten Einrichtung zu bestätigen. Dieser verteilte, modulare Ansatz stellt sicher, dass lokalisierte Schwankungen gemessen und dokumentiert werden – ein entscheidender Aspekt in einer gemeinsam genutzten Umgebung, in der verschiedene Benutzende unterschiedliche Zonen nutzen können.

Die flexible Messarchitektur spiegelt Airthos modulares Reinraumdesign wider. Dieses ermöglicht es der Einrichtung, neue Benutzende, zusätzliche Überwachungspunkte oder erweiterte Funktionen aufzunehmen, ohne den bestehenden Betrieb zu unterbrechen.

„Modularität ist ein zentraler Bestandteil unserer Philosophie. Die Partnerschaft mit einer ebenso modularen Messplattform rundet unser Konzept ab. Dies, zusammen mit Genauigkeit, Kalibrierstabilität und Vertrauen in die Daten, ist der Grund, warum wir Vaisala als Standard in all unseren Projekten einsetzen“, sagt Brandon Bogart, Gründer und President von Airtho.

Ergebnisse: Vertrauen durch Transparenz und Rückführbarkeit

Seit der Inbetriebnahme des Reinraums hat sich die Vaisala Messlösung zum Mittelpunkt des täglichen Betriebs im Olson Center etabliert. Daten zu Taupunkt, Temperatur und relativer Feuchte werden kontinuierlich protokolliert, wodurch eine transparente Umgebungszeichnung entsteht, die lange nach Abschluss eines Projekts überprüft werden kann.

Für Industriepartner bietet diese Rückführbarkeit die Sicherheit, dass während empfindlicher Prozesse die Umgebungsanforderungen eingehalten wurden. Wenn sie einen neuen Prozess validieren oder sich auf Audits vorbereiten, können sie auf objektive, zeitgestempelte Messaufzeichnungen zurückgreifen, anstatt sich auf Annahmen oder unvollständige Notizen zu verlassen.

Für Studierende und Forschende ermöglicht es praxisnahe Einblicke darin, wie Messungen als Grundlage für Qualität, Validierung und Prozesssteuerung dienen. Sie sehen nicht nur Sollwerte auf einer Anzeige, sondern auch, wie vergangene Trends, Alarme und dokumentierte Bedingungen zu vertrauenswürdigen Ergebnissen und reproduzierbaren Prozessen beitragen.

Die langfristige Stabilität der DMP Sonden reduziert den Bedarf an häufiger Kalibrierung oder Wartung und vermeidet Betriebsunterbrechungen. Gebäudefachkräfte können sich auf eine konstante Leistung verlassen, während Benutzende darauf vertrauen können, dass Verlaufsdaten die tatsächlichen Bedingungen im Zeitverlauf genau widerspiegeln.

„Seit dem ersten Tag wurde in allen von uns gebauten Reinräumen Vaisala Messtechnik eingesetzt. Genaue Messungen sind keine Funktion, sie sind die Grundlage des Vertrauens. Wenn Fragen zu den Prozessergebnissen aufkommen, können die Beteiligten auf objektive, zeitgestempelte Messaufzeichnungen zurückgreifen, anstatt sich auf Annahmen zu verlassen“, so Brandon Bogart weiter.

Bildung, Zusammenarbeit und zukünftiges Wachstum ermöglichen

Neben der Unterstützung der modernen Fertigung dient der Airtho-Reinraum als Lern- und Demonstrationsplattform. Studierende sammeln praktische Erfahrungen in einer professionellen Reinraumumgebung und lernen dabei, wie präzise Umgebungsmessungen die Prozesszuverlässigkeit und Produktqualität beeinflussen.

Industriepartner profitieren von derselben Strenge. Indem Unternehmen in einer Einrichtung arbeiten, in der die Umgebungsbedingungen gemessen, dokumentiert und überprüfbar sind, können sie den Reinraum vertrauensvoll für Entwicklung, Tests und Kleinserienproduktion nutzen.

Der Airtho-Reinraum ist offen und einladend gestaltet. Er ermöglicht es Besucher*innen, die Abläufe und die Umgebungsüberwachung in Echtzeit zu beobachten – im Gegensatz zu vielen betriebseigenen Einrichtungen.

Brandon Bogart zufolge: „Es ist selten, eine offene und einladende Einrichtung zu finden, in der man tatsächlich zeigen kann, wie ein Reinraum und seine Messsysteme in der Praxis funktionieren. Dieser Reinraum stellt einen bedeutenden Fortschritt für die Universität sowie für die Unternehmen und Studierenden dar, die er unterstützt – und Vaisala macht dies durch Messungen möglich, denen sie vertrauen können.“

Mit Blick auf die Zukunft entwickelt sich die Messinfrastruktur parallel zur Einrichtung und ihren Benutzenden weiter. Airtho beabsichtigt, die Vaisala Taupunkt- und Temperatursonden DMP1 einzuführen, wodurch die Messfunktionen auf extrem niedrige Taupunktwerte erweitert und schnellere Ansprechzeiten sowie hervorragende Stabilität geboten werden. Damit werden noch anspruchsvollere Anwendungen und zukünftige Industriepartnerschaften unterstützt. Die zukünftige Integration umfasst auch Vaisala Jade Smart Cloud, die den Remotezugriff auf Echtzeit- und Verlaufsdaten, Trendvisualisierung, Alarme und umfassende Berichte ermöglichen wird.

Durch die Standardisierung auf die Vaisala Indigo Plattform, DMP Sonden und zukünftige Cloudfunktionen stellen UNH und Airtho sicher, dass Genauigkeit, Rückführbarkeit und Vertrauen auch weiterhin im Mittelpunkt stehen, während der Reinraum sein Anwendungsspektrum erweitert. Das Ergebnis ist ein skalierbares Modell für einen gemeinsam genutzten, messorientierten Zugang zu Reinräumen, das auf andere Institutionen und Regionen repliziert werden kann.