2 % für Perfektion
Einleitung
Reinräume gehören zu den teuersten Bauprojekten überhaupt.
Zwischen 1.000 € und 5.000 € pro Quadratmeter muss man üblicherweise rechnen, in der Halbleiterfertigung oder Lithografie kann es auch schnell 15.000 € bis 20.000 € pro Quadratmeter werden.
Ein Reinraum mit 1.000 m² Fläche kostet also locker eine Million Euro – und doch verzichten viele Bauherren und Betreiber auf eine Maßnahme, die gerade einmal 2 % der Investitionskosten ausmacht, aber massiven Mehrwert bringt: die CFD-Simulation zur Strömungs- und Partikeloptimierung.
Warum? Das wollte ich wissen. Und wie immer, wenn mich etwas wurmt, fange ich an, zu rechnen.
Der Status quo: Hightechräume – gebaut nach Bauchgefühl
Nach ein paar Gesprächen mit Reinraumlieferanten und -fertigern zeigt sich ein erstaunlich einheitliches Bild:
Simulationen werden kaum eingesetzt – und wenn doch, dann erst, wenn etwas schiefgelaufen ist.
Ein Beispiel: Die Luftströmung bringt Verunreinigungen genau dorthin, wo die sensibelsten Prozesse stattfinden. Oder eine vermeintlich gute Filterkonfiguration erzeugt Wirbel, die Partikel wieder in den Arbeitsbereich zurückführen.
In diesen Fällen ruft man dann gerne den „Rechenmenschen“ – also Merkle CAE Solutions – an, um die Katastrophe zu verstehen und, wenn möglich, zu reparieren.
Dabei wäre es so viel günstiger (und ehrlicher), vorher einmal digital zu lüften, statt nachher real den Staub zu zählen.
Das Rechenbeispiel: 2 % Aufwand gegen 100 % Ärger
Nehmen wir einen Reinraum mit 1 Million Euro Baukosten.
Eine CFD-Simulation zur Strömungs- und Temperaturverteilung kostet in der Regel zwischen 5.000 € und 20.000 €, also 1 – 2 % der Gesamtinvestition.
Was bekommt man dafür?
- Eine optimierte Luftströmung, die Partikel gezielt abführt statt verteilt.
- Verifizierte Temperaturfelder, um empfindliche Anlagen zu schützen.
- Eine Früherkennung von Tot-Zonen, die in der Realität nur mit Messaufwand oder Fehlersuche auffallen würden.
- Und vor allem: Sicherheit, dass das System funktioniert, bevor der erste Filter montiert ist.
Im Verhältnis:
20.000 € für eine Simulation sind günstiger als ein einziger unzufriedener Endkunde, der seine Anlage nicht abnehmen will, weil sich Staub auf der Linse absetzt.
Simulation = Prävention
Die Argumentation „wir simulieren erst, wenn es Probleme gibt“ ist, als würde man die Statik eines Hochhauses erst prüfen, wenn es sich neigt.
Gerade bei komplexen Reinraumströmungen ist das Zusammenspiel von Luftgeschwindigkeit, Temperatur, Filtern, Decken- und Wandstrukturen sowie Einrichtungen hochgradig nichtlinear. Ein falsch positionierter Luftauslass kann die gesamte Zonenlogik aushebeln.
CFD-Simulationen (Computational Fluid Dynamics) ermöglichen es, diese Effekte vorab sichtbar zu machen – inklusive Partikelbahnen, Strömungsgeschwindigkeiten und Druckverteilungen.
Das Ergebnis: Planungssicherheit. Und im Idealfall ein Reinraum, der hält, was sein Zertifikat verspricht.
Wenn Ingenieure auf ihre Intuition hören – und der Luftstrom lacht
In Gesprächen hört man oft:
„Das haben wir schon immer so gemacht, funktioniert schon.“
Das mag stimmen – solange es funktioniert. Aber Strömung ist launisch.
Sie hält sich ungern an Erfahrungswerte. Schon kleine geometrische Änderungen, eine andere Maschinenaufstellung oder geänderte Prozessbedingungen können das Verhalten komplett verändern.
Eine Simulation liefert dagegen harte Daten statt weicher Vermutungen.
Oder, um es mit Ingenieurshumor zu sagen:
„Gefühlte Strömungsgeschwindigkeit ist keine Messgröße.“ 😉
Fazit: Wer für 1 Mio. baut, sollte für 20 T€ denken
Die Investition in eine CFD-Simulation ist kein Luxus, sondern eine Versicherung gegen Planungsfehler, die man später nicht mehr beheben kann.
Gerade in Branchen, in denen Reinräume Standard sind – Halbleiter, Pharmazie, Medizintechnik, Optik – entscheidet die Qualität der Luft über Millionenwerte.
Wer also den Mut hat, vorher in Prävention statt nachher in Reklamation zu investieren, bekommt:
✅ bessere Performance,
✅ zufriedenere Kunden,
✅ und im besten Fall – keinen Anruf wegen „unerklärlichen“ Staubproblemen.
Ihr Stefan Merkle
PS: Ein Beispiel eines von uns begleiteten Kundenprojektes aus der Raumfahrt finden Sie HIER.
Kommentare und Antworten
Sei der Erste, der kommentiert