Мы стремимся к разработке отечественной платформы CAE/CFD и программного обеспечения для извлечения 3D-моделей, специализирующегося на предоставлении решений для цифрового моделирования и проектирования, направленных на оптимизацию проектирования, снижение энергопотребления и выбросов, а также снижение затрат и повышение эффективности в таких областях, как биомедицина и передача заболеваний, производство высокотехнологичных материалов, проектирование чистых помещений, центры обработки данных, хранение энергии и тепловое регулирование, а также тяжелая промышленность.
В высокотехнологичных производственных областях, таких как производство полупроводников, биомедицина и прецизионная оптика, даже мельчайшая частица пыли может привести к сбою всего производственного процесса. Исследования показывают, что в производстве интегральных схем каждое увеличение количества частиц пыли размером более 0,3 мкм на 1000 частиц/фут³ повышает процент брака на 8%. В стерильном фармацевтическом производстве чрезмерное количество плавающих бактерий может привести к браку целых партий продукции. Чистые помещения, являющиеся краеугольным камнем современного высокотехнологичного производства, обеспечивают качество и надежность инновационных продуктов благодаря точному контролю на микронном уровне. Технология моделирования вычислительной гидродинамики (CFD) революционизирует традиционные методы проектирования и оптимизации чистых помещений, становясь двигателем технологической революции в области проектирования чистых помещений. Производство полупроводников: война с микрочастицами пыли. Производство полупроводниковых чипов — одна из областей с наиболее строгими требованиями к чистым помещениям. Процесс фотолитографии чрезвычайно чувствителен к частицам размером до 0,1 мкм, что делает эти ультратонкие частицы практически невозможными для обнаружения с помощью традиционного оборудования. На предприятии по производству 12-дюймовых пластин, использующем высокоэффективные лазерные детекторы пылевых частиц и передовые технологии очистки, удалось успешно контролировать колебания концентрации частиц размером 0,3 мкм в пределах ±12%, увеличив выход продукции на 1,8%.
Биомедицина: Хранитель бактериального производства
В производстве стерильных фармацевтических препаратов и вакцин чистая комната имеет решающее значение для предотвращения микробного загрязнения. В биомедицинских чистых комнатах требуется не только контролируемая концентрация частиц, но и поддержание соответствующих температурных, влажностных и перепадов давления для предотвращения перекрестного загрязнения. После внедрения интеллектуальной системы чистых комнат производитель вакцин снизил стандартное отклонение количества взвешенных частиц в своей зоне класса А с 8,2 частиц/м³ до 2,7 частиц/м³, сократив цикл рассмотрения заявки на сертификацию FDA на 40%.
Аэрокосмическая отрасль
Точная механическая обработка и сборка компонентов аэрокосмической отрасли требуют наличия чистых помещений. Например, при обработке лопаток авиационных двигателей мельчайшие примеси могут вызывать дефекты поверхности, влияя на производительность и безопасность двигателя. Сборка электронных компонентов и оптических приборов в аэрокосмическом оборудовании также требует чистой среды для обеспечения надлежащего функционирования в экстремальных условиях космоса.
Производство прецизионного оборудования и оптических приборов
В прецизионной обработке, например, при производстве высококачественных часовых механизмов и высокоточных подшипников, чистые помещения позволяют снизить воздействие пыли на прецизионные компоненты, повышая точность изготовления и срок службы изделий. Производство и сборка оптических приборов, таких как линзы для литографии и линзы астрономических телескопов, могут осуществляться в чистой среде, предотвращая поверхностные дефекты, такие как царапины и точечная коррозия, и обеспечивая оптические характеристики.
Технология CFD-моделирования: «цифровой мозг» проектирования чистых помещений.
Технология вычислительной гидродинамики (CFD) стала ключевым инструментом проектирования и оптимизации чистых помещений. Использование методов численного анализа для прогнозирования потока жидкости, передачи энергии и других связанных физических явлений значительно повышает эффективность чистых помещений. Технология CFD для оптимизации воздушного потока позволяет моделировать воздушный поток в чистом помещении и оптимизировать расположение и конструкцию приточных и отводных вентиляционных отверстий. Исследование показало, что за счет правильного расположения и схемы отвода воздуха в вентиляционно-фильтрующих установках (ВФУ), даже при уменьшении количества HEPA-фильтров в конце, можно достичь более высокого рейтинга чистоты помещения при значительной экономии энергии.
Тенденции будущего развития
Благодаря прорывам в таких областях, как квантовые вычисления и биочипы, требования к чистоте становятся все более строгими. Производство квантовых битов даже требует чистой комнаты класса ISO 0.1 (т.е. размер частиц ≤1 на кубический метр, ≥0,1 мкм). Чистые комнаты будущего будут развиваться в направлении повышения чистоты, интеллектуальности и экологичности: 1. Интеллектуальная модернизация: интеграция алгоритмов ИИ для прогнозирования тенденций концентрации частиц с помощью машинного обучения, проактивная корректировка объема воздуха и циклов замены фильтров; 2. Применение цифровых двойников: создание трехмерной цифровой системы картирования чистоты, поддержка удаленных инспекций с использованием виртуальной реальности и снижение фактических затрат на ввод в эксплуатацию; 3. Устойчивое развитие: использование низкоуглеродистых хладагентов, солнечной фотоэлектрической генерации энергии и систем переработки дождевой воды для сокращения выбросов углерода и даже достижения «чистой комнаты с нулевым выбросом углерода».
Заключение
Технология чистых помещений, как невидимый хранитель высокотехнологичного производства, постоянно развивается благодаря цифровым технологиям, таким как моделирование CFD, обеспечивая более чистую и надежную производственную среду для технологических инноваций. С непрерывным развитием технологий чистые помещения будут продолжать играть незаменимую роль во все большем количестве высокотехнологичных областей, защищая каждый микрон технологических инноваций. Будь то производство полупроводников, биомедицина или производство оптических и прецизионных приборов, синергия между чистыми помещениями и технологией моделирования CFD будет продвигать эти области вперед и создавать новые научные и технологические чудеса.
Дата публикации: 18 сентября 2025 г.