cf-Clean Adern  Igus

Links: Cfclean-Adern in e-skin flat single pods sind die kostengünstige partikelfreie Lösung für den Reinraum. Die Leitung kann jederzeit dank des Reißverschlussprinzips der skin flat single pods getauscht werden. Bild: IGUS

Entscheider-Facts

  • Um Kontaminationen in Reinräumen zu vermeiden, müssen mechanisch bewegte Leitungen besondere Anforderungen erfüllen.
  • Verschleiß führt hier häufig zu zeit- und kostenintensiven Ausfällen.
  • Ein neues Leitungssystem ermöglicht den schnellen und kostengünstigen Austausch defekter Leitungen.

Pharmaproduzenten kämpfen in Reinräumen nicht nur gegen Mikroorganismen und Keime. Zu den Widersachern der Hygiene zählen auch Partikel, die sich von Maschinen lösen und in die Umgebungsluft gelangen. Für das Auge kaum sichtbar, können die winzigen Teilchen Produkte kontaminieren. Entsprechend gefragt sind Reinraumkomponenten, die keinerlei Abrieb erzeugen. Zu diesen Komponenten zählen beispielsweise Führungen von Energie- und Datenkabeln. Hier sind laminierte Flachbandleitungen aus Polytetrafluorethylen (PTFE) in der Branche etabliert, sie sind auch als Teflonleitungen oder Reinraumleitungen bekannt. Das allgemeine Grundprinzip: Verseilte Adern, sogenannte Verseilverbände, werden parallel geführt und durch zwei PTFE/PUR/PTFE-Folien untrennbar miteinander verbunden. So entsteht ein geschlossenes System, das selbsttragend ist und keine Partikel an die Umgebungsluft abgibt. PTFE-Flachbandleitungen haben allerdings eine sehr kostenintensive Schattenseite: ihr hoher Wartungsaufwand.

Kompletter Austausch der Flachbandleitungen im Wartungsfall

Da die verseilten Adern in einem durchgängigen Flachband verschweißt und nicht trennbar sind, müssen Anwender beim Bruch einer einzelnen Ader das gesamte System tauschen. Das kostet Geld und Zeit, da Flachbandleitungen meist nicht ab Lager lieferbar sind. Sie werden kundenspezifisch gefertigt. Hat der Kunde keinen verbindlichen Rahmenvertrag mit dem Hersteller, kann es zu langen Warte- und Ausfallzeiten kommen. Ein weiteres Manko: Klassische Flachbandleitungen sind unflexibel. Sie bieten dem Anwender nicht die Gelegenheit, Maschinen und Anlagen zu skalieren. Wollen Anlagenbetreiber beispielsweise ein neues Bussystem für eine zusätzliche Kamera hinzufügen, müssen sie die gesamte Flachbandleitung wechseln. „Herkömmliche Flachbandleitungen sind eine feste Einheit, die, einmal definiert, nicht mehr zu ändern ist“, bestätigt Rainer Rössel, Prokurist und Leiter des Geschäftsbereichs chainflex Leitungen bei igus. „Um mit dieser starren, teuren Anordnung zu brechen, haben wir ein alternatives System, bestehend aus Leitung beziehungsweise Ader und Energieführung, entwickelt.“

e-skin flat single pods   Igus
Rechts: Mit den e-skin flat single pods kann der Anwender selbst die Anzahl der Kammern definieren, sie miteinander verbinden und jederzeit erweitern. Bild: Igus

INTERVIEW mit Peter Mattonet und Ulf Hottung, igus

Mattonet: Flachbandleitungen werden in der Regel untrennbar aus einem Stück gefertigt und mechanisch miteinander verschweißt. Wenn eine Ader im laufenden Betrieb bricht, muss das ganze System ersetzt werden. Das bedeutet einen enormen zeitlichen Aufwand, gerade wenn die Teile nicht auf Lager verfügbar sind. Die Lieferzeiten liegen nicht selten zwischen 2 und 16 Wochen. Bei den e-skin flat single pods können einzelne Adern bzw. Leitungen einfach ersetzt werden. Wo sonst Stillstandzeiten und Kosten über 1.000 Euro entstehen, geht der Austausch dann ganz schnell und kostet um die 50 Euro. Außerdem muss der Anwender dann nicht mit Kabelbinder-Provisorien leben, die Abrieb erzeugen und den Reinraum gefährden.

P+F: Wo sehen Sie in der Praxis die meisten Probleme beim Betrieb von Maschinen mit Energie-Zufürsystemen?
Hottung: Ein neuralgischer Punkt ist immer wieder der Betrieb nach Lastenheft: Werden beispielsweise Reinigungsbedingungen nicht eingehalten oder wird zu scharf gereinigt, kann es zu einer vorzeitigen Alterung der Materialien kommen. Auch der Einsatz der falschen, nicht spezifizierten Reinigungsmitteln kann zu Problemen führen. In der Pharmaindustrie werden zudem sehr hohe Stückzahlen gefertigt, was zu einem erhöhten Verschleiß an Maschinen führen kann. Die Lebensdauer eines bewegten Elements ist endlich. Vorbeugende Wartung ist hier eine mögliche Strategie.

Mattonet: In der Praxis wird häufig nach festgelegten Zyklen, zum Beispiel halbjährlich, getauscht. Selten wird Condition Monitoring angewandt und werden Ausfallzeiten vorausberechnet.

Hottung:…wobei die Berechnung ihre Tücken hat, denn das ist ja kein statisches System. Wenn man den Prozess und die Veränderungen nicht überwacht, dann erlebt man häufig, dass sich Schäden aufbauen und es trotz Vorausberechnung dann zu unerwarteten Ausfällen kommen kann. Aber wir sehen, dass die Zustandsbezogene Instandhaltung in der Pharmaindustrie vorankommt.

P+F: Welche Aspekte sind beim Betrieb solcher Maschinen im Reinraum zu beachten?
Hottung: Neben den richtigen Reinigungsbedingungen ist das hygienische Design der Komponenten natürlich ein wesentlicher Aspekt. Darauf haben wir beim Design der single pods geachtet.

Ulf Hottung
Ulf Hottung, Branchenmanager Medizintechnik, igus

"Neben den richtigen Reinigungsbedingungen ist das hygienische Design der Komponenten natürlich ein wesentlicher Aspekt. Darauf haben wir beim Design der single pods geachtet."

Peter Mattonet
Peter Mattonet, Branchenmanager Reinraumtechnik, igus

"In der Praxis wird häufig nach festgelegten Zyklen, zum Beispiel halbjährlich, getauscht. Selten wird Condition Monitoring angewandt und werden Ausfallzeiten vorausberechnet."

Verseilelemente mit Aderisolation in PTFE-Folie

igus hat einen Weg gefunden, klassische Flachbandleitungen durch ein modulares System zu ersetzen. Der Experte für bewegte Leitungen hat bereits 918 seiner chainflex Leitungen in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer IPA nach Reinraumklasse ISO 1 und 166 Leitungen nach ISO 2 zertifizieren lassen. Die Cfclean ergänzt nun das Portfolio als eine Alternative zu Flachbandkabeln in Kombination mit einer neuen reinraumtauglichen Energieführung. Sie ist keine klassische Leitung, da sie auf den Außenmantel verzichtet.

Die Adern für die Übertragung von Energie, Motorsteuerungs-, Bus- und Ethernetsignalen sind mit einer PTFE-Folie verschweißt, was den elektrischen Schutz sicherstellt. Für den mechanischen Schutz sorgt ein Profil aus Hochleistungskunststoff, der sogenannte „e-skin flat single pod“. Der Clou: Anders als bei klassischen Flachbandleitungen sind die neuen Profile nicht mit den Adern verbunden. Sie lassen sich über einen Reißverschluss öffnen, sodass der Anwender die Verseilelemente Cfclean mit wenigen Handgriffen einlegt – bei einer geschlossenen Variante führt er die Leitungen durch die Kammeröffnungen. Im Inneren der Profile sind die Verseilelemente vor mechanischen Einflüssen geschützt. Gleichzeitig ist ausgeschlossen, dass Partikel die Umgebungsluft kontaminieren.

Reinraumklasse 1 wird erreicht

Somit ist das System reinraumtauglich nach der strengsten Reinraumklasse 1 der ISO 14644-1, was auch durch Tests beim Fraunhofer Institut für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA) bewiesen wurde. In einen Kubikmeter Umgebungsluft gelangen dabei höchstens zehn Partikel der Größe 0,1 µm, umgerechnet 0,0001 mm. Zum Vergleich: Neben einem Raucher schweben bis zu 100.000.000 Partikel, die größer als 0,5 µm sind. Möchte der Anwender neue Leitungen in Betrieb nehmen, kann er die Einzelprofile miteinander verbinden.

„Die Modularität der e-skin flat single pods bricht mit den Beschränkungen klassischer Flachbandleitungen. In der Vergangenheit waren reinraumtaugliche Kabelführungen meistens auf die gewählte Ausbaustufe festgelegt. Kamen im Laufe des Maschinenlebens Leitungen hinzu, mussten Anwender oft das Führungssystem wechseln. Unser neues Kabelführungssystem wächst hingegen mit den Anforderungen, garantiert Investitionssicherheit und erhöht abermals die OEE“, erklärt Andreas Hermey, Leiter der Entwicklung e-kettensysteme bei igus. Zwar wären die neuen Profile mit marktüblichen Energie- und Datenkabeln kompatibel, die maximale Effizienz entfalten die Profile allerdings erst in Kombination mit chainflex Cfclean.

Dank des fehlenden Außenmantels ist der Durchmesser der Verseilelemente um 18 % reduziert, das Gewicht um 21 %. „Das ist sehr vorteilhaft bei den ständig wachsenden Anforderungen an höhere Beschleunigungswerte“, unterstreicht Rössel. Zum anderen ist das Gesamtvolumen reduziert, da im Vergleich zu marktüblichen Leitungen mit Mantel wesentlich dünnere Elemente zum Einsatz kommen. „Platz ist im Reinraum ein teures Thema. Die Kosten für einen Reinraum steigen exponentiell, je mehr Volumen benötigt wird.“

In 40 Millionen Testzyklen bestätigt

Um die Entwicklung reinraumtauglicher Produkte zu beschleunigen, hat der Hersteller in Kooperation mit dem Fraunhofer IPA ein hauseigenes Reinraumlabor in Köln gebaut. „Mit dem neuen Reinraumlabor können wir Langzeittests unter realen Bedingungen durchführen, unsere Produkte in kürzester Zeit weiterentwickeln und auch kundenspezifische Aufbauten direkt umsetzen. Es war der Startschuss für unsere zukünftige Reinraumforschung, die das Ziel hat, die OEE von Maschinen und Anlagen zu verbessern“, sagt Hermey. „Wir haben Cfclean eineinhalb Jahre ausführlich getestet, mit über 40 Mio. Zyklen. Wir sind von den Verseilelementen in Kombination mit den e-skin flat single pods vollkommen überzeugt. Jetzt ist es Zeit für die Markteinführung“, freut sich Rainer Rössel.

 

Reinraumlabor   igus
In seinem neuen Reinraumlabor, welches vom Fraunhofer IPA gebaut wurde, entwickelt partikelfreie motion plastics.Bilder: igus

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