De geboorte van de moderne cleanroom vindt zijn oorsprong in de militaire industrie tijdens de oorlog. In de jaren twintig van de vorige eeuw introduceerden de Verenigde Staten voor het eerst de eis voor een schone productieomgeving tijdens het productieproces van gyroscopen in de luchtvaartindustrie. Om stofverontreiniging door de lucht van tandwielen en lagers van vliegtuiginstrumenten te voorkomen, creëerden ze "gecontroleerde assemblageruimtes" in productiewerkplaatsen en laboratoria, waardoor het lagerassemblageproces werd geïsoleerd van andere productie- en operationele ruimtes en tegelijkertijd een constante toevoer van gefilterde lucht werd gegarandeerd. Tijdens de Tweede Wereldoorlog werden cleanroomtechnologieën zoals HEPA-filters ontwikkeld om te voldoen aan de behoeften van de oorlog. Deze technologieën werden voornamelijk gebruikt in militair experimenteel onderzoek en productverwerking om precisie, miniaturisatie, hoge zuiverheid, hoge kwaliteit en hoge betrouwbaarheid te bereiken. In de jaren vijftig, tijdens de Koreaanse Oorlog, kampte het Amerikaanse leger met wijdverbreide storingen in elektronische apparatuur. Meer dan 80% van de radars viel uit, bijna 50% van de hydroakoestische positioneerders viel uit en 70% van de elektronische apparatuur van het leger viel uit. De jaarlijkse onderhoudskosten bedroegen meer dan het dubbele van de oorspronkelijke kosten vanwege de slechte betrouwbaarheid van componenten en de inconsistente kwaliteit. Uiteindelijk identificeerde het Amerikaanse leger de hoofdoorzaak: stof en onhygiënische fabrieksomgevingen, wat resulteerde in een lage onderdelenproductie. Ondanks strenge maatregelen om productiewerkplaatsen af te sluiten, werd het probleem grotendeels opgelost. De introductie van HEPA-luchtfilters in deze werkplaatsen loste het probleem uiteindelijk op en markeerde de geboorte van de moderne cleanroom.
Begin jaren vijftig vonden en produceerden de VS HEPA-luchtfilters, wat de eerste grote doorbraak in cleanroomtechnologie betekende. Dit maakte de oprichting van een aantal industriële cleanrooms mogelijk in de Amerikaanse militaire en satellietproductiesector, en vervolgens de wijdverbreide toepassing ervan in de productie van luchtvaart- en scheepvaartnavigatieapparatuur, versnellingsmeters, gyroscopen en elektronische instrumenten. Naarmate de cleanroomtechnologie in de VS snel vorderde, begonnen ook ontwikkelde landen wereldwijd onderzoek te doen naar en deze toe te passen. Naar verluidt ontdekte een Amerikaans raketbedrijf dat bij de assemblage van traagheidsgeleidingsgyroscopen in de werkplaats van Purdy gemiddeld 120 keer nabewerking nodig was per 10 geproduceerde eenheden. Wanneer de assemblage plaatsvond in een omgeving met gecontroleerde stofvervuiling, werd de nabewerking teruggebracht tot slechts twee. Een vergelijking van gyroscooplagers, geassembleerd met 1200 tpm in een stofvrije omgeving en een stoffige omgeving (met een gemiddelde deeltjesdiameter van 3 μm en een deeltjesaantal van 1000 pc/m³), toonde een honderdvoudig verschil in productlevensduur. Deze productie-ervaringen onderstreepten het belang en de urgentie van luchtzuivering in de militaire industrie en vormden destijds een drijvende kracht achter de ontwikkeling van schoneluchttechnologie.
De toepassing van schoneluchttechnologie binnen het leger verbetert voornamelijk de prestaties en levensduur van wapens. Door de luchtzuiverheid, microbiële inhoud en andere verontreinigingen te beheersen, zorgt schoneluchttechnologie voor een goed gecontroleerde omgeving voor wapens, waardoor de productopbrengst effectief wordt gegarandeerd, de productie-efficiëntie wordt verbeterd, de gezondheid van werknemers wordt beschermd en aan de regelgeving wordt voldaan. Bovendien wordt schoneluchttechnologie veel gebruikt in militaire faciliteiten en laboratoria om de goede werking van precisie-instrumenten en -apparatuur te garanderen.
Het uitbreken van de internationale oorlog stimuleert de ontwikkeling van de militaire industrie. Deze snelgroeiende industrie vereist een hoogwaardige productieomgeving, of het nu gaat om het verbeteren van de zuiverheid van grondstoffen, het verwerken en assembleren van onderdelen, of het verbeteren van de betrouwbaarheid en levensduur van componenten en complete apparatuur. Er worden hogere eisen gesteld aan productprestaties, zoals miniaturisatie, hoge precisie, hoge zuiverheid, hoge kwaliteit en hoge betrouwbaarheid. Bovendien geldt: hoe geavanceerder de productietechnologie wordt, hoe hoger de eisen aan de reinheid van de productieomgeving.
Cleanroomtechnologie wordt voornamelijk gebruikt in de militaire sector bij de productie en het onderhoud van vliegtuigen, oorlogsschepen, raketten en kernwapens, evenals bij het gebruik en onderhoud van elektronische apparatuur tijdens oorlogsvoering. Cleanroomtechnologie waarborgt de precisie van militaire apparatuur en de zuiverheid van de productieomgeving door verontreinigingen in de lucht, zoals fijnstof, gevaarlijke lucht en micro-organismen, te beheersen, waardoor de prestaties en betrouwbaarheid van de apparatuur worden verbeterd.
Cleanroomtoepassingen in de militaire sector omvatten voornamelijk precisiebewerking, de productie van elektronische instrumenten en de lucht- en ruimtevaart. Bij precisiebewerking biedt een cleanroom een stofvrije en steriele werkomgeving, waardoor de precisie en kwaliteit van mechanische onderdelen worden gewaarborgd. Zo vereiste het Apollo-maanlandingsprogramma extreem hoge reinheidsniveaus voor precisiebewerking en elektronische regelinstrumenten, waarbij cleanroomtechnologie een sleutelrol speelde. Bij de productie van elektronische instrumenten reduceert een cleanroom effectief het uitvalpercentage van elektronische componenten. Cleanroomtechnologie is ook onmisbaar in de lucht- en ruimtevaartindustrie. Tijdens de Apollo-maanlandingsmissies vereisten niet alleen precisiebewerking en elektronische regelinstrumenten ultraschone omgevingen, maar moesten ook de containers en gereedschappen die werden gebruikt om maanstenen terug te brengen, voldoen aan extreem hoge reinheidsnormen. Dit leidde tot de ontwikkeling van laminaire stromingstechnologie en een klasse 100 cleanroom. Bij de productie van vliegtuigen, oorlogsschepen en raketten zorgt een cleanroom ook voor de productie van precisiecomponenten en vermindert het het aantal stofgerelateerde storingen.
Cleanroomtechnologie wordt ook gebruikt in de militaire geneeskunde, wetenschappelijk onderzoek en andere sectoren om de nauwkeurigheid en veiligheid van apparatuur en experimenten onder extreme omstandigheden te garanderen. Dankzij technologische vooruitgang worden cleanroomnormen en -apparatuur voortdurend verbeterd en wordt de toepassing ervan binnen het leger steeds breder.
Bij de productie en het onderhoud van kernwapens voorkomen schone omgevingen de verspreiding van radioactief materiaal en garanderen ze de productieveiligheid. Onderhoud van elektronische apparatuur: In gevechtsomgevingen wordt een cleanroom gebruikt voor het onderhoud van elektronische apparatuur, waardoor wordt voorkomen dat stof en vocht de prestaties beïnvloeden. Productie van medische apparatuur: In de militaire medische sector garanderen cleanrooms de steriliteit van medische apparatuur en verbeteren ze de veiligheid ervan.
Intercontinentale raketten vormen een essentieel onderdeel van de strategische strijdkrachten van een land. Hun prestaties en betrouwbaarheid zijn direct gerelateerd aan de nationale veiligheid en afschrikkingscapaciteiten. Daarom is reinheidscontrole een cruciale stap in de productie en vervaardiging van raketten. Onvoldoende reinheid kan leiden tot verontreiniging van raketcomponenten, wat hun nauwkeurigheid, stabiliteit en levensduur beïnvloedt. Hoge reinheid is met name cruciaal voor belangrijke componenten zoals raketmotoren en geleidingssystemen, en garandeert stabiele raketprestaties. Om de reinheid van intercontinentale raketten te garanderen, implementeren fabrikanten een reeks strenge reinheidscontrolemaatregelen, waaronder het gebruik van cleanrooms, cleanroomwerkbanken, cleanroomkleding en regelmatige reiniging en tests van de productieomgeving.
Cleanrooms worden geclassificeerd op basis van hun reinheidsniveau, waarbij een lager niveau een hoger reinheidsniveau aangeeft. Veelvoorkomende cleanroomklassen zijn: Klasse 100 cleanroom, voornamelijk gebruikt in omgevingen die extreem hoge reinheid vereisen, zoals biologische laboratoria. Klasse 1000 cleanroom, geschikt voor omgevingen die zeer nauwkeurige debugging en productie vereisen tijdens de ontwikkeling van intercontinentale raketten; Klasse 10000 cleanroom, gebruikt in productieomgevingen die een hoge reinheid vereisen, zoals de assemblage van hydraulische of pneumatische apparatuur. Klasse 10000 cleanroom, geschikt voor de productie van algemene precisie-instrumenten.
De ontwikkeling van ICBM's vereist een klasse 1000 cleanroom. Luchtzuiverheid is cruciaal tijdens de ontwikkeling en productie van ICBM's, met name tijdens de inbedrijfstelling en productie van zeer nauwkeurige apparatuur, zoals laser- en chipfabricage, waarvoor doorgaans een klasse 10000 of klasse 1000 ultra-schone omgeving vereist is. ICBM-ontwikkeling vereist ook cleanroomapparatuur, die een cruciale rol speelt, met name op het gebied van hoogenergetische brandstof, composietmaterialen en precisiefabricage. Ten eerste stelt de hoogenergetische brandstof die in ICBM's wordt gebruikt hoge eisen aan een schone omgeving. De ontwikkeling van hoogenergetische brandstoffen zoals NEPE solid fuel (NEPE, afkorting voor Nitrate Ester Plasticized Polyether Propellant), een zeer gewaardeerde hoogenergetische vaste brandstof met een theoretische specifieke impuls van 2685 N·s/kg (equivalent aan een verbazingwekkende 274 seconden). Deze revolutionaire stuwstof ontstond eind jaren 70 en werd zorgvuldig ontwikkeld door Hercules Corporation in de Verenigde Staten. Begin jaren 80 kwam het naar voren als een nieuwe nitramine-vaste brandstof. Met zijn uitzonderlijke energiedichtheid werd het de vaste brandstof met de hoogste energie die openbaar is geregistreerd en wereldwijd wijdverbreid wordt gebruikt.) vereist strikte controle van de reinheid van de productieomgeving om te voorkomen dat onzuiverheden de brandstofprestaties beïnvloeden. Cleanrooms moeten zijn uitgerust met efficiënte luchtfiltratie- en -behandelingssystemen, waaronder HEPA- (Hepa Air) en ULPA- (Ultra-Hepa Air) filters, om zwevende deeltjes, micro-organismen en schadelijke stoffen te verwijderen. Ventilatoren en airconditioningsystemen moeten de juiste temperatuur, vochtigheid en luchtstroom handhaven om ervoor te zorgen dat de luchtkwaliteit voldoet aan de productievereisten. Dit type brandstof stelt extreem hoge eisen aan het ontwerp van de korrelvorm (het ontwerp van de korrelvorm is een kernpunt bij het ontwerp van vaste-stofraketmotoren en heeft direct invloed op de motorprestaties en betrouwbaarheid. Bij de selectie van de korrelgeometrie en -grootte moet rekening worden gehouden met meerdere factoren, waaronder de bedrijfstijd van de motor, de druk in de verbrandingskamer en de stuwkracht) en gietprocessen. Een schone omgeving garandeert de stabiliteit en veiligheid van de brandstof.
Ten tweede vereisen de composietbehuizingen van intercontinentale raketten ook schone apparatuur. Wanneer composietmaterialen zoals koolstofvezel en aramidevezel in de motorbehuizing worden geweven, zijn gespecialiseerde apparatuur en processen nodig om de materiaalsterkte en het lichte gewicht te garanderen. Een schone omgeving vermindert verontreiniging tijdens het productieproces, waardoor de materiaalprestaties niet worden beïnvloed. Bovendien vereist het precisieproductieproces van intercontinentale raketten ook schone apparatuur. De geleidings-, communicatie- en aandrijfsystemen in de raketten moeten allemaal in een zeer schone omgeving worden geproduceerd en geassembleerd om te voorkomen dat stof en onzuiverheden de systeemprestaties beïnvloeden.
Kortom, schone apparatuur is essentieel bij de ontwikkeling van intercontinentale raketten. Het waarborgt de prestaties en veiligheid van de brandstof, materialen en systemen, en verbetert zo de betrouwbaarheid en gevechtseffectiviteit van de gehele raket.
Cleanroomtoepassingen gaan verder dan alleen de ontwikkeling van raketten en worden ook veel gebruikt in militaire, lucht- en ruimtevaart-, biologische laboratoria, chipproductie, de productie van flat-panel displays en andere sectoren. Met de voortdurende opkomst van nieuwe technologieën in de computerwetenschappen, biologie en biochemie, en de snelle ontwikkeling van hightechindustrieën, heeft de wereldwijde cleanroomindustrie brede toepassing en internationale erkenning gekregen. Hoewel de cleanroomindustrie voor uitdagingen staat, biedt ze ook volop kansen. Succes in deze sector hangt af van het bijhouden van technologische ontwikkelingen en het proactief inspelen op marktveranderingen.
Plaatsingstijd: 25-09-2025