Precisiebeurs: ‘Nederland loopt voorop in vacuüm en clean’

Klein, kleiner, kleinst betekent ook schoon, schoner, schoonst. Omdat het in vrijwel ieder hightech- en maakbedrijf alsmaar nauwkeuriger en preciezer moet, is het logisch dat de reinheid van alle componenten aan steeds hogere eisen moet voldoen. Als je producten in vacuüm wil gebruiken, zullen deze schoon moeten zijn.

Of een product schoon genoeg is, hangt van de applicatie af. ‘Schoon voor de een is niet schoon voor de ander’, zegt Jeroen van Westing van vacuümspecialist Vacutech uit Den Hoorn. ‘Klanten komen soms met wensen die ze in de praktijk helemaal niet nodig hebben. Wij denken hierin met de klant mee, want er hangt natuurlijk een prijskaartje aan hoe hoog de lat ligt.’

Maakbaarheid en mogelijke reinheid beginnen bij het ontwerp, stelt Van Westing. ‘Als we een tekening van een klant krijgen, beoordelen we deze op maakbaarheid en mogelijkheid om het te kunnen reinigen. Het gebeurt bijvoorbeeld wel eens dat een designer onvoldoende rekening houdt met de reinigbaarheid van het ontwerp. We gaan dan graag met zo’n partij om tafel – het liefst zo vroeg mogelijk in het traject – en zorgen samen voor een goed maakbaar en goed te reinigen ontwerp.’

Voorsprong biedt kansen

De vraag naar schone en extreem schone producten wordt steeds groter. Cleanrooms schieten als paddenstoelen uit de grond bij heel veel toeleveranciers, zeker als ze werkzaam zijn in de hightechindustrie. De grote motoren achter deze trend zijn ASML en Thermo Fisher. ‘De push vanuit die bedrijven en hun hele ecosysteem maakt dat Nederland wereldwijd vooroploopt in contamination control’, stelt Freek Molkenboer, senior systems engineer bij TNO en vicevoorzitter van de Nederlandse vacuümvereniging Nevac. Hij trekt een vergelijking met de Amerikaanse tegenhanger van de Nevac. ‘Bij de AVS had niemand 5 tot 6 jaar geleden nog gehoord van ultraclean vacuüm terwijl dat in Nederland toen al heel groot was.’

Vraag een Nederlandse hightech toeleverancier om grade 1 of grade 2 en hij weet wat er wordt bedoeld. ‘Het is wellicht niet gek dat die term in het buitenland niet direct wordt herkend, want het is ASML-taal, maar ze weten in het buitenland vaak niet eens wat er überhaupt belangrijk is. Nederland heeft echt een voorsprong en daarmee kunnen we ons voordeel doen’, zegt Molkenboer.

In de analytische markt liggen kansen, die voor een deel al worden ingevuld via Thermo Fisher Scientific. Ook bij de productie van bijvoorbeeld componenten en sensoren voor de space industrie zijn de reinheidseisen steeds hoger. Dat is nu wellicht nog niet op hetzelfde niveau als bij ASML, maar je kunt erop wachten totdat ook die markten ultraclean moeten gaan werken. Nederlandse specialisten hebben dan alles al klaarstaan.

De eisen die ASML stelt aan reinheid zijn immens. ‘Er is geen bedrijf ter wereld dat de lat zo hoog legt’, weet Hans Cools, operations managers bij IPS Innovar dat zich heeft gespecialiseerd in zeer nauwkeurig industrieel reinigen. ‘Bij Thermo Fisher en Carl Zeiss vragen ze ook veel op het gebied van schoon werken, maar ASML zet de standaard. Dat bedrijf heeft de taal voor extreem clean geschreven.’

En dat bedoelt Cools letterlijk. De reinheidsniveaus grade 1, 2, 3 en 4 komen direct van de specialisten in Veldhoven. ‘Onlangs heeft ASML de grades herzien waardoor ze nog weer een trapje strenger zijn. Ik verwacht dat die trend zich zal doorzetten. Dat is niet gelijk iets voor volgend jaar, maar stelselmatig zal het steeds schoner moeten en dus steeds lastiger om aan de eisen te voldoen.’

Eigenlijk onmogelijk

Om uit te leggen hoe moeilijk de ASML-grades zijn, geeft Cools een introductieles in hightech reiniging. ‘Er zijn twee grote groepen vervuilingen: particles en moleculaire verontreiniging. Bij deeltjes moet je denken aan stof en vezels. Voor grade 4 mogen die 40 tot 50 micrometer groot zijn. In principe zou je dat kunnen halen met een goede vaatwasser. Zodra je de onderdelen echter uit het apparaat haalt, zijn ze al niet meer grade 4 door al het stof dat in de keuken dwarrelt, dus je moet dat in een cleanroom doen. Bij grade 2 gaat het om deeltjes die niet groter mogen zijn dan 20 tot 30 micron. Dat lijkt niet zo’n grote stap, maar het is een wereld van verschil. Wij hebben daarvoor een speciale wasstraat staan, dat maakt het reinigen een stuk eenvoudiger.’

Dan het summum: grade 1. ‘Alle deeltjes groter dan 0,5 micron moeten dan worden verwijderd. Dat is eigenlijk onmogelijk’, lacht Cools. ‘Daarom is de eis dat er maximaal twintigduizend per vierkante meter mogen blijven liggen. Dat klinkt veel, maar is echt enorm weinig. Daarvoor heb je zeer specialistische apparatuur nodig, met uitgebreide reinigingsprogramma’s.’

Bij moleculaire vervuiling moet je denken aan koel- en smeermiddelen, oliën en emulsies die tijdens het productieproces zijn gebruikt en op het onderdeel zijn achtergebleven. ‘Grotendeels kun je dat oplossen met dezelfde reinigingsstappen als voor de particles, waarbij het vooral draait om ontvetting’, aldus Cools. ‘Daarna gaan de producten vaak nog in een oven om alles uit te stoken en volgt er een restgasanalyse ter controle. Moleculair reinigen klinkt wellicht ingewikkelder dan het verwijderen van alle deeltjes, maar in de praktijk is het iets makkelijker.’

Ten slotte is er nog zoiets als hydrogen induced outgassing. Cools: ‘Dat zijn elementen die uitbreken op het moment dat ze in contact komen met waterstof. Dat is nefast voor de werking van de ASML-machines dus die moet je voorkomen. Helaas kun je dat niet inline meten zoals met een RGA. Het moet op procesniveau. De effort daarvoor is extreem hoog.’

Basiskennis ontbreekt te vaak

De grades van ASML zijn natuurlijk nuttig voor alle bedrijven uit het ecosysteem van de Veldhovense machinebouwer. Maar ze zijn ook wat extreem; lang niet alle toepassingen hebben dat niveau nodig. ‘Het zou mooi zijn als er algemene richtlijnen zouden komen”, vindt Van Westing. ‘Zelfs grade 4 is lang niet altijd aan de orde. Een algemene norm in de industrie zou daarom heel prettig zijn. De VCCN heeft met een projectgroep, die uit OEM-ers, toeleveranciers en kennisorganisaties bestaat, richtlijn 12 geschreven. Deze richtlijn geeft productie bedrijven handvatten hoe ze schoon moeten produceren.’

Van Westing constateert dat het bij veel technische nieuwkomers ontbreekt aan de basiskennis over vacuüm en clean. ‘Nieuwe medewerkers moeten we vrijwel altijd bijscholen. We zitten weliswaar in een vrij specialistisch gebied, maar de markt groeit zo hard dat alle toeleveranciers in de keten mee moeten. En dat is geen vanzelfsprekendheid.’

Molkenboer vult aan: ‘Het zou heel goed zijn als vacuüm en clean een standaard onderwerp wordt op technische universiteiten, op hbo’s en op mbo’s. Want over het algemeen is er nu te weinig aandacht voor, terwijl het belang alleen maar toeneemt. Zonder vacuüm en clean zouden we jaren terug zijn in heel veel ontwikkelingen.’

Ook Cools bemerkt de druk op de arbeidsmarkt. ‘Iedereen bouwt een cleanroom maar die moeten ook gevuld worden met mensen. Het is sowieso al uitdagend om genoeg technische personeel te vinden, maar mensen met cleanroomervaring zijn nog dunner gezaaid. Met de groei die bijvoorbeeld ASML de komende jaren wil doormaken, moet er overal nog heel veel volk bij. Een deel van die puzzel is om meer te automatiseren; niet omdat dat uit reinheid moet, maar gewoon om het met de beschikbare bezetting te kunnen oplossen. Met machines kun je nu al heel veel, maar het gaat erom dat je ze op een goede manier inzet. Dat is mensenwerk, het vakmanschap van vacuüm en clean.’

De Precisiebeurs vindt plaats op 16 en 17 november in de Brabanthallen te ‘s-Hertogenbosch.