Reinräume effizienter gestalten

Anspruchsvolle Technik auf engstem Raum
Ein Reinraum ist weit mehr als ein sauberer Raum. Er stellt ein hochkomplexes Zusammenspiel aus Gebäudetechnik, Strömungsmechanik und Thermodynamik dar. Sensorik überwacht kontinuierlich Parameter wie Partikelkonzentration, Temperatur, Feuchte und Differenzdruck. Bereits kleinste Abweichungen können Mikrochips unbrauchbar machen oder die Qualität und Sicherheit von Medikamenten beeinträchtigen.

Um stabile Bedingungen zu gewährleisten, laufen Lüftungs- und Klimasysteme im Dauerbetrieb. Luft wird permanent gefiltert und ausgetauscht, Temperaturen exakt geregelt und Druckstufen präzise gehalten. Dieser kontinuierliche Betrieb ist der Haupttreiber des hohen Energieverbrauchs von Reinräumen.

Sicherheit versus Effizienz
Bei der Planung entstehen häufig systematische Überkapazitäten. Dureid Qazzazie, Senior Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Gebäudetechnik und Energie (IGE) der HSLU, beobachtet, dass Reinraumsysteme oft deutlich über dem tatsächlichen Bedarf betrieben werden. Die Motivation ist dabei nachvollziehbar, nämlich maximale Sicherheit und regulatorische Konformität.

Gleichzeitig erschweren regulatorische Rahmenbedingungen nachträgliche Anpassungen. Jede Änderung muss geprüft, dokumentiert und validiert werden und ist mit einem zeit- und kostenintensiven Prozess verbunden, der schnelle Optimierungen oft verhindert. Parallel dazu wächst der Bedarf an Reinräumen stetig, getrieben durch die globale Halbleiternachfrage sowie durch Entwicklungen in Biotechnologie und personalisierter Medizin.

Der Ansatz der Hochschule Luzern
Die HSLU verfolgt einen praxisnahen, datenbasierten Ansatz. Ziel ist es, Reinräume so auszulegen und zu betreiben, dass sie regulatorische Anforderungen erfüllen und gleichzeitig nur so viel Energie verbrauchen wie technisch notwendig. Im Labor Gebäudetechnik des IGE werden experimentelle Messungen, numerische Simulationen und regulatorisches Fachwissen systematisch verknüpft.

Herzstück dieser Arbeiten ist ein modularer Reinraumprüfstand, mit dem sich reale Betriebsbedingungen gezielt nachbilden lassen. Dadurch können Fragestellungen unter kontrollierten, zugleich praxisnahen Bedingungen untersucht werden.

Flexible Infrastruktur für konkrete Probleme
Der Reinraumprüfstand der HSLU ist modular aufgebaut und flexibel erweiterbar. Einzelne Module können angepasst oder ergänzt werden, um unterschiedliche Reinraumklassen, Luftführungskonzepte oder Strömungssituationen abzubilden.

Diese Flexibilität ermöglicht es, konkrete industrielle Fragestellungen fundiert zu analysieren. Unternehmen können beispielsweise untersuchen, wie sich reduzierte Luftwechselraten auf die Partikelkonzentrationen auswirken oder unter welchen Bedingungen sich Einsparpotenziale eröffnen lassen, ohne die Betriebssicherheit zu gefährden.

Messdaten statt Annahmen
Ein zentraler Mehrwert der HSLU liegt in der Kombination aus präziser Messtechnik und fundierter Interpretation. Als akkreditierte Prüfstelle liefert die HSLU belastbare Ergebnisse, die auch gegenüber Behörden und Zertifizierungsstellen Bestand haben.

Das Leistungsspektrum umfasst unter anderem:

• thermische und strömungstechnische Messungen
• Partikel- und Aerosolanalysen
• Strömungsvisualisierungen
• akustische Untersuchungen zur Analyse von Luftströmungen

Diese Daten ersetzen Annahmen durch belastbare Fakten und schaffen die Grundlage für sichere, nachvollziehbare Entscheidungen im Reinraumbetrieb.

Von der Dienstleistung zur gemeinsamen Forschung
Die Zusammenarbeit zwischen der Hochschule Luzern und Industriepartnern ist vielseitig. Sie reicht von klassischen Mess- und Validierungsdienstleitsungen für bestehende Anlagen bis hin zu gemeinsamen Forschungs- und Entwicklungsprojekten. Insbesondere bei komplexen Fragestellungen entstehen Kooperationen, in denen neue Konzepte, Methoden oder Technologien entwickelt werden, mit dem Ziel, langfristige Innovationen oder marktfähige Lösungen hervorzubringen.

Blick in die Zukunft
Der Bedarf an Reinraumlösungen wird weiter steigen. Getrieben wird diese Entwicklung durch den anhaltenden Ausbau der Halbleiterindustrie sowie durch dynamische Fortschritte im Life-Science-Bereich, beispielsweise in der Biotechnologie und der personalisierten Medizin.

Parallel dazu rücken Energieeffizienz, Nachhaltigkeit und flexible regulatorische Konzepte stärker in den Fokus. Reinräume müssen künftig nicht nur höchste Qualitäts- und Sicherheitsanforderungen erfüllen, sondern auch wirtschaftlich und ressourcenschonend betrieben werden. Gefragt sind daher intelligente, datenbasierte Konzepte, die technische Innovationen ermöglichen, regulatorische Sicherheit gewährleisten und gleichzeitig die Wirtschaftlichkeit über den gesamten Lebenszyklus der Anlagen verbessern.

HSLU als Forschungs- und Entwicklungspartnerin
Stehen Sie vor einer konkreten Herausforderung im Reinraumbereich oder möchten Sie bestehende Systeme gezielt weiterentwickeln? Die HSLU unterstützt Sie als unabhängige Forschungs- und Entwicklungspartnerin bei Analysen, Messungen sowie der Ausarbeitung neuer Konzepte und Entwicklung neuer Lösungen. Im Fokus stehen dabei nicht nur technische Machbarkeit und regulatorische Sicherheit, sondern auch der wirtschaftlich optimierte Betrieb von Reinraumanlagen über ihren gesamten Lebenszyklus. Gemeinsam mit Industriepartnern schafft die HSLU belastbare Entscheidungsgrundlagen für effiziente, zukunftsfähige und wirtschaftliche Lösungen.

Dureid Qazzazie steht Ihnen für Anfragen gerne zur Verfügung.