في عالم التصنيع عالي الدقة الذي يشمل أشباه الموصلات والأدوية والفضاء، يمكن لأصغر تهديد غير مرئي أن يؤدي إلى أكبر الخسائر المالية.
في حين أن الغرف النظيفة مصممة لتصفية الملوثات المحمولة جواً، فإن الغرفة النظيفة المزدحمة تُدخل متغيرًا ديناميكيًا غالبًا ما تفشل الترشيحات القياسية في التقاطه: إعادة تعليق الجسيمات.
تستكشف هذه المقالة كيف يمكن لنمذجة إعادة تعليق الجسيمات أن تساعد مديري المرافق ومهندسي مراقبة الجودة في تحديد النقاط الساخنة للتلوث، وتحسين تدفق الهواء، وتقليل معدلات عيوب المنتج بشكل كبير.
في بيئة ساكنة، تتبع الجسيمات أنماط ترسب جاذبي يمكن التنبؤ بها. ومع ذلك، في غرفة نظيفة مزدحمة، فإن الطاقة الناتجة عن النشاط البشري والآلات يمكنها التغلب على قوى الالتصاق (قوى فان دير فالس) التي تربط الجسيم بالسطح.
بمجرد إعادة تعليقها، يمكن لهذه الجزيئات أن تنتقل إلى المناطق النظيفة الحساسة أو مباشرة على المنتجات الحساسة، مما يتسبب في خدوش دقيقة عليها. رقائق السليكون أو التلوث البيولوجي في دفعات الأدوية المعقمة.
غرفة نظيفة تصنيف ISO غالباً ما يتم قياسها في حالة السكون. ومع ذلك، فإن حالة التشغيل هي التي تحدث فيها معظم العيوب المتعلقة بالتلوث.
البشر هم المصدر الرئيسي لـ الجسيمات في غرفة نظيفة. بالإضافة إلى تساقط خلايا الجلد، فإن الفعل الجسدي للمشي يخلق موجات من الاضطراب.
يعمل هذا الاضطراب مثل المكنسة الكهربائية، حيث يسحب الجزيئات المستقرة من الأرض إلى منطقة التنفس وأسطح العمل.
عندما يكون للـ غرفة نظيفة عندما يكون المكان مزدحماً، يزداد معدل الحركة. تُظهر النماذج أن الشخص الواحد الذي يمشي بخطى معتدلة يمكنه إعادة تعليق آلاف الجسيمات في الدقيقة.
إذا لم يتم تحسين سرعة تدفق الهواء لدفع هذه الجزيئات نحو فتحات الهواء العائد على الفور، فإنها تظل طافية لفترة كافية لتستقر على المنتج.
لتقليل العيوب، يتجه المصنعون إلى الابتعاد عن التنظيف التفاعلي ونحو النمذجة التنبؤية.
باستخدام ديناميكيات الموائع الحسابية (CFD) وتصور تدفق الهواء، يمكن للمنشآت إنشاء توأم رقمي لغرفها النظيفة.
تتيح نمذجة ديناميكيات الموائع الحسابية للمهندسين محاكاة سيناريوهات مختلفة ذات ضغط عمل عالٍ.
عن طريق إدخال متغيرات مثل عدد المشغلينيمكن للنموذج التنبؤ بسرعة أحزمة النقل، وانبعاثات الحرارة من الآلات.
بينما توفر ديناميكيات الموائع الحسابية الحسابات الرياضية، فإن تصوير تدفق الهواء يقدم الدليل. يتيح استخدام أجهزة توليد الضباب فائقة النقاء لإجراء دراسات الدخان للفرق البحثية رؤية كيفية تصرف الجسيمات المعلقة مجدداً من الناحية الفيزيائية.
إذا أظهر جهاز التضبيب هواءً يدور حول قدمي الفني ثم يرتفع باتجاه طاولة العمل، فهذا يشير إلى خطر كبير لحدوث عيوب ناتجة عن إعادة التعليق.
بمجرد أن تحدد النماذج المخاطر، يمكن تنفيذ العديد من الاستراتيجيات للتخفيف من تأثير غرفة التنظيف المزدحمة.
إن تقليل العيوب في غرفة نظيفة مزدحمة يتطلب النظر إلى ما هو أبعد من مرشحات HEPA.
من خلال فهم ونمذجة فيزياء إعادة تعليق الجسيمات، يمكن للمنشآت الانتقال من النظافة العامة إلى التحكم الدقيق في التلوث.
إن تطبيق هذه النماذج لا يحمي سلامة المنتج فحسب، بل يضمن أيضًا الامتثال لمعايير ISO 14644 ويحسن إنتاجية التصنيع الإجمالية.
بالنسبة للصناعات التي يمكن أن تؤدي فيها جسيمة واحدة بحجم الميكرون إلى فشل بملايين الدولارات، فإن نمذجة إعادة التعليق لم تعد اختيارية؛ بل أصبحت ضرورة تنافسية.
تحدث إعادة تعليق الجسيمات عندما تُدفع الملوثات التي استقرت بالفعل على الأسطح، مثل الأرضيات أو المعدات، إلى الهواء مرة أخرى. وينتج هذا عادةً عن الحركة المادية، أو فتح الأبواب، أو اضطراب الهواء، مما يسمح للجسيمات بالهبوط على المنتجات الحساسة والتسبب في عيوب.
في غرف التنظيف المزدحمة، تُحدث حركة الأفراد المستمرة وتشغيل الآلات تيارات هوائية غير متوقعة. تعمل هذه التيارات المضطربة كمصادر طاقة ترفع الغبار والألياف المتراكمة إلى منطقة التنفس، مما يجعل من الصعب على مرشحات HEPA القياسية الحفاظ على تعقيم المنطقة.
نعم. باستخدام ديناميكيات الموائع الحسابية (CFD) أو تصوير تدفق الهواء، يستطيع المهندسون تحديد المناطق الميتة التي تميل فيها الجسيمات المُعلقة إلى البقاء لفترة أطول. ومن خلال تحسين تدفق الهواء بناءً على هذه النماذج، يُمكن ضمان كنس الجسيمات إلى فتحات التهوية الراجعة فورًا بدلًا من استقرارها على المكونات الحيوية.
منذ 1992، Applied Physics تُعدّ شركتنا من الشركات الرائدة عالميًا في مجال توفير معايير دقيقة للتحكم في التلوث وعلم القياس. نتخصص في تصوير تدفق الهواء، ومعايير حجم الجسيمات، وحلول تطهير غرف الأبحاث في البيئات الحساسة.