汽车/航空净化工程-无尘室解决方案

航空洁净室概述：

美国国家航空航天局( NASA )飞往太阳系天体的太空行动要能够维持生命，或者可能要维持处于基本进化状态的生命，对于太空船表面上的最大孢子数有严格的限制要求；随着洁净室规程效率的提高，这些限制等级很可能会慢慢地降低。 作为多年从事航空业净化工程的iwuchen来说，其它航空类的洁净室要求也基本上差不多。

几项前景看好的技术可以帮助承包商降低孢子数，达到可接受的水平，快速测定微生物，并确定飞船微生物的详细基因组。

NPR 8020.12 允许采用其他方法替代125°C干热灭菌，只要程序和质量控制得到 NASA 行星保护官方( PPO )批准。然后，这些方法就会在得到批准的 PP (行星保护)计划中被列出。通过引用规格数字，飞行器硬件图纸可以采用这些独特的微生物减量方法。微生物屏障可用于防止先前经过消毒的区域被重复污染；至少 1,244 Pa ( 5英寸水柱 )的压力才能满足防止微生物入侵的需要。高效空气过滤器 HEPA (0.3 μm，效率99.97% )也是一种公认的高效微生物屏障。NASA 要求航天飞船的装配要在最低限度为 ISO 8 级( Fed. Std. 209E Class 100,000 )的洁净室中进行。

对于一个火星登陆任务，整个航天飞船所能允许的最大孢子数为 300,000 (或<300个细菌芽孢/m2)；所有的其它目标仍然有一个边坡稳定性概率( probabilistic )要求。每个航天飞船的所有表面区域可以有 300,000 个孢子的数量，适用于火星的非特殊区域(大多数表面)；而包括硬件内的有机体(如罐封胶囊)在内，总允许量为 500,000 。海盗号以及其它接触“特殊区域”或寻找生命的航天飞船必须满足 300,000 的要求，并且通过干热灭菌将表面生物载荷降低到 10,000，这意味着在飞船表面的所有可见孢子将不会超过30个。

多数的航空无尘室都有未知的微生物沉积率和表面微生物群体，通常并没有可立即投入使用的微生物实验室。当建造一个合适的微生物学实验室，以实施 NPR 5340.1 时，PP 程序首先要做的是使它们的洁净室尽可能的无菌。为此可以建造一个临时实验室，使用 100 级( ISO 5级 )洁净工作台，并设有台式恒温箱。采用市场上有售的沉降板（捕捉微生物辐射尘）和基于胰酶大豆琼脂（TSA）的接触板（测定洁净室表面），就可以完成对洁净室（包括热真空室，声学和振动设施），以及相关的设备的初步检测。这些程序主要是设计用来检测并计算异养菌、嗜温菌、好氧/厌氧微生物的数目的。最可能在太空和行星环境下存活下来的微生物有喜盐生物、某些品种的芽孢杆菌和极端微生物。

汽车制造行业洁净室概述：

汽车制造业的“洁净室”并没有按照ISO分类。多数关键的地方，如变速器、燃料喷射器装配车间以及喷漆间最初并不是按照“洁净室”的要求设计的，而是仍然按照未分类的“洁净室”设计的。但是，汽车制造厂的工程师们越来越认识到，在生产过程中需要保持洁净，而且目前的这种越来越严格的控制趋势的发展速度也正在加快。

德国的汽车供应商西门子公司在十多年前就已经将净化级别为10,000级的设施用于燃料喷射器装配车间。八年前，我作为一个洁净室顾问，为福特公司设计了一套净化级别为10,000级的燃料喷射器装配设施，它的设计概念更接近于一个典型的半导体设施而不是传统的汽车生产线。

我们对存在汽车“洁净室”内的空气作了采样，结果显示污染物质颗粒的体积都比较大，通常在50μm左右甚至更大。这些颗粒的产生主要是由于正压不良以及缺少气闸室和通道，还有忽略了对仪器、工作人员以及部件的预清洁处理工作。我们发现经过我们实施了下面的措施后，可以达到洁净室等级的要求。

1、进入洁净室之前，预先清洁仪器、人员以及零件；

2、用可控的多级压力、温度和湿度控制装置密封建筑；

3、HEPA过滤；

4、增强工艺以减少颗粒/沉淀物的产生；

5、保护性外衣；

6、清洁；

7、双门配置将相邻的空间分开，包括运送和接收区域。

在将关键空间设计为分级的洁净室是合理的。

案例说明：

在比较宽大的汽车组装环境中，从机器人和其它装配设备上散发出来油雾和金属微粒会散布到空气中，精密的机械组件必须清洗和处理。解决这个问题的核心在于设置无尘区或者保护区，把喷漆和重要的生产区域分开，避免交叉污染。控制空气污染物，不能让它进入生产区，例如发动机和传动装置组装区。

污染物微粒聚集在组件不适当的位置上可能会损害其功能或者使其彻底报废。柴油喷射技术就是一个很好的例子。从1996年开始，在五年时间里这项技术性能迅速提高，结果是喷射压力越来越高、喷嘴尺寸越做越小。高压泵的最大压力在2000巴以上，燃料通过直径大约为100μm的孔注入燃烧室。在生产这类系统时只是保证不同的组件高度清洁是不够的，组装工艺也必须在高度清洁的环境下进行。

喷射系统说明，许多汽车组件都必须保持表面高度清洁，但是这些关键的区域往往集中在组件的内部。许多组件采用非常复杂的金属结构，在成形后加工成最终的形状并且包含介质通孔或需要高度清洁的内表面。唯一可以用来检查这种组件清洁程度的办法是通过清洁程序，提取所有微粒污染物，然后分析清洗液。为了做到这一点，一般是把微粒污染物沉积到过滤膜上，然后进行显微分析或者重量测定分析。

在制造环境中，人们所关注的微粒尺寸一般都比较大，它们不会像烟雾那样散开，而会掉到组件的表面上，所以与在半导体洁净室中的空气控制方案完全不同。另外，人们关注的范围也越来越窄，需要控制的污染物的尺寸最大的直径在80至120μm之间，最小的在40至60μm之间，例如金属、类污染物。这些用户的目标与常规洁净室用户的没有什么两样：防止产品出现用肉眼看得到的缺陷和功能性缺陷。

一些公司从比较传统的洁净室领域进入汽车行业，这并不令人感到惊奇。Fabrinet公司是一家专门从事光学组件和机电组件的工程和制造服务公司，它从DEL半导体和高密度驱动器制造公司成功转型成为汽车厂商的组件供应商，就是一个典型的例子。

Fabrinet公司汽车事业部负责材料和监督的高级副总裁MikeAlarid说：“我们向汽车行业用户提供一种非常有效的解决办法，在汽车制造过程中具有非常突出的优势。我们提供一种更严格、要求更高的办法进行生产和全球输送机制，这样，汽车制造商只需要找到合适自己的合同供应商就可以了。”

Fabrinet 公司在它的生产运作中主要使用Class1000和Class100洁净室，采用独一无二的制造分隔仓系统，在分隔仓中可以针对不同的用户和要求对各种条件分别进行控制和配置。Alarid说：“我们最初生产的汽车组件并不需要这样的控制，但是与推倒重来相比，保持一定水平的控制会更有效。” 他说：“这个行业的整个供应链已经发生了根本的改变。汽车制造商紧紧盯着合作者的质量系统的每一个环节和他们管理系量系统的能力。供应商使用Fabrinet公司的洁净室，对于第一层厂家，必须达到0dpm（每百万缺陷率）。”