Wir engagieren uns für die Entwicklung einer im Inland entwickelten CAE/CFD-Plattform und einer Software zur 3D-Modellabfrage. Wir sind spezialisiert auf die Bereitstellung digitaler Simulations- und Designlösungen zur Optimierung von Konstruktionen, zur Reduzierung des Energieverbrauchs und der Emissionen sowie zur Senkung der Kosten und Steigerung der Effizienz in Bereichen wie Biomedizin und Krankheitsübertragung, High-End-Materialherstellung, Reinraumtechnik, Rechenzentren, Energiespeicherung und Wärmemanagement sowie Schwerindustrie.
In High-End-Fertigungsbereichen wie der Halbleiterfertigung, der Biomedizin und der Präzisionsoptik kann ein einziges winziges Staubpartikel den gesamten Produktionsprozess zum Scheitern bringen. Studien zeigen, dass bei der Herstellung integrierter Schaltkreise jede Erhöhung der Staubpartikelkonzentration um 1.000 Partikel pro Kubikfuß (ft³) mit einer Größe von über 0,3 µm die Fehlerrate der Chips um 8 % erhöht. In der sterilen pharmazeutischen Produktion können übermäßige Konzentrationen von Schwebebakterien zur Verwerfung ganzer Produktchargen führen. Reinräume, die Grundlage moderner High-End-Fertigung, sichern die Qualität und Zuverlässigkeit innovativer Produkte durch präzise Kontrolle im Mikrometerbereich. Die Simulationstechnologie der numerischen Strömungsmechanik (CFD) revolutioniert die traditionellen Reinraumplanungs- und Optimierungsmethoden und ist der Motor einer technologischen Revolution im Reinraum-Engineering. Halbleiterfertigung: Der Kampf gegen Mikrometerstaub. Die Halbleiterchip-Fertigung zählt zu den Bereichen mit den strengsten Reinraumanforderungen. Der Fotolithografieprozess reagiert extrem empfindlich auf Partikel mit einer Größe von nur 0,1 µm, wodurch diese ultrafeinen Partikel mit herkömmlichen Messgeräten praktisch nicht nachweisbar sind. Eine 12-Zoll-Waferfabrik, die Hochleistungslaser-Staubpartikeldetektoren und fortschrittliche Reinraumtechnologie einsetzt, konnte die Konzentrationsschwankungen von 0,3 μm großen Partikeln erfolgreich auf ±12 % begrenzen und so die Produktausbeute um 1,8 % steigern.
Biomedizin: Der Wächter der Bakterienproduktion
Bei der Herstellung steriler Arzneimittel und Impfstoffe ist ein Reinraum unerlässlich, um mikrobielle Kontaminationen zu vermeiden. Biomedizinische Reinräume erfordern nicht nur kontrollierte Partikelkonzentrationen, sondern auch die Einhaltung geeigneter Temperatur-, Feuchtigkeits- und Druckdifferenzen, um Kreuzkontaminationen auszuschließen. Nach der Implementierung eines intelligenten Reinraumsystems konnte ein Impfstoffhersteller die Standardabweichung der Schwebstoffkonzentrationen in seinem Reinraum der Klasse A von 8,2 Partikeln/m³ auf 2,7 Partikel/m³ reduzieren und den FDA-Zertifizierungszyklus um 40 % verkürzen.
Luft- und Raumfahrt
Die Präzisionsbearbeitung und Montage von Luft- und Raumfahrtkomponenten erfordert Reinraumbedingungen. Beispielsweise können bei der Bearbeitung von Triebwerkschaufeln kleinste Verunreinigungen Oberflächenfehler verursachen und somit die Triebwerksleistung und -sicherheit beeinträchtigen. Auch die Montage elektronischer Bauteile und optischer Instrumente in Luft- und Raumfahrtanlagen erfordert eine Reinraumumgebung, um die einwandfreie Funktion unter den extremen Bedingungen des Weltraums zu gewährleisten.
Fertigung von Präzisionsmaschinen und optischen Instrumenten
In der Präzisionsbearbeitung, beispielsweise bei der Herstellung von hochwertigen Uhrwerken und Präzisionslagern, kann der Reinraum die Auswirkungen von Staub auf Präzisionsbauteile reduzieren und so die Produktgenauigkeit und Lebensdauer verbessern. Auch die Fertigung und Montage optischer Instrumente, wie etwa von Lithografie- und Teleskoplinsen, kann in einer Reinraumumgebung erfolgen, um Oberflächenfehler wie Kratzer und Poren zu vermeiden und die optische Leistung zu gewährleisten.
CFD-Simulationstechnologie: Das „digitale Gehirn“ der Reinraumtechnik
Die Simulationstechnologie der numerischen Strömungsmechanik (CFD) hat sich zu einem zentralen Werkzeug für die Reinraumplanung und -optimierung entwickelt. Durch die Anwendung numerischer Analysemethoden zur Vorhersage von Strömung, Energietransfer und anderen relevanten physikalischen Phänomenen verbessert sie die Reinraumleistung signifikant. Die CFD-Technologie zur Luftstromoptimierung ermöglicht die Simulation der Reinraumluftströmung und die Optimierung von Position und Design der Zu- und Abluftöffnungen. Eine Studie hat gezeigt, dass durch die optimale Anordnung und das optimierte Abluftmuster von Lüfter-Filter-Einheiten (FFUs) – selbst bei reduzierter Anzahl von HEPA-Filtern – eine höhere Reinraumklasse bei gleichzeitig signifikanten Energieeinsparungen erreicht werden kann.
Zukünftige Entwicklungstrends
Dank bahnbrechender Entwicklungen in Bereichen wie Quantencomputing und Biochips steigen die Anforderungen an die Reinheit stetig. Die Herstellung von Quantenbits erfordert sogar einen Reinraum der ISO-Klasse 0.1 (d. h. ≤ 1 Partikelgröße pro Kubikmeter, ≥ 0,1 μm). Reinräume der Zukunft werden sich in Richtung höherer Reinheit, größerer Intelligenz und größerer Nachhaltigkeit weiterentwickeln: 1. Intelligente Modernisierungen: Integration von KI-Algorithmen zur Vorhersage von Partikelkonzentrationstrends durch maschinelles Lernen, proaktive Anpassung des Luftvolumens und der Filterwechselzyklen; 2. Digitale Zwillinge: Aufbau eines dreidimensionalen digitalen Reinheitskartierungssystems, Unterstützung von VR-Ferninspektionen und Reduzierung der tatsächlichen Inbetriebnahmekosten; 3. Nachhaltige Entwicklung: Einsatz kohlenstoffarmer Kältemittel, solarer Photovoltaik und Regenwassernutzungssysteme zur Reduzierung von CO₂-Emissionen und sogar zur Realisierung eines „klimaneutralen Reinraums“.
Abschluss
Reinraumtechnologie, der unsichtbare Wächter der High-End-Fertigung, entwickelt sich durch digitale Technologien wie CFD-Simulationen stetig weiter und schafft so eine sauberere und zuverlässigere Produktionsumgebung für technologische Innovationen. Mit dem kontinuierlichen technologischen Fortschritt wird der Reinraum auch in Zukunft in immer mehr High-End-Bereichen eine unverzichtbare Rolle spielen und jedes Mikrometer technologischer Innovation schützen. Ob Halbleiterfertigung, Biomedizin oder die Herstellung optischer und präziser Instrumente – die Synergie zwischen Reinraumtechnologie und CFD-Simulation wird diese Bereiche voranbringen und weitere wissenschaftliche und technologische Meisterleistungen ermöglichen.
Veröffentlichungsdatum: 18. September 2025