Zwei Wege zur Stickstoffregelung: Einfach oder intelligent

1. Weg: Festblende oder eingestelltes Drosselventil – günstig, simpel, aber mit Einschränkungen

Blenden stellen die einfachste Form der Stickstoffflussregelung dar. Es handelt sich dabei um mechanische Verjüngungen (feste Bohrungen) im Schlauchsystem, durch die bei konstantem Druck eine definierte Menge Stickstoff hindurchströmt. Der Vorteil: extrem günstige Gesamtkosten, oft unter 90 € – inklusive des Aufbaus sowie eines einfachen Schaltventils und der Blende selbst. Das macht sie ideal für einfache Anwendungen der Durchflusseinstellung für Stickstoff mit stabilen Bedingungen.

Ein häufig eingesetztes Produkt in diesem Zusammenhang ist das MH1-Ventil. Es handelt sich hierbei um ein preiswertes Standardventil, das in Kombination mit einer Blende eine funktionale, analoge Lösung zur Regulierung des Gasdurchflusses in der Industrie bietet. In vielen Anwendungen genügt diese Kombination – insbesondere, wenn der Investitionsdruck hoch ist oder keine digitale Rückmeldung erforderlich ist.

Allerdings gibt es klare Grenzen:

  • Kaum Flexibilität: Änderungen im Stickstoffbedarf lassen sich nur aufwendig abbilden.
  • Keine Reaktion auf Druckschwankungen: Sinkt der Eingangsdruck, sinkt auch der Durchfluss – unbemerkt.
  • Kein Monitoring: Weder Durchflussüberwachung noch Datenerfassung sind möglich.

Darüber hinaus ist zu beachten: Wenn man später dennoch Messwerte erfassen möchte, ist zusätzlicher Hardwareaufwand nötig (z. B. separate Druck- oder Durchflusssensoren sowie der notwendige Eingang an der Steuerung), was die Kosten und Systemkomplexität erhöht. Trotz der sehr hohen Lebensdauer und Zuverlässigkeit des Ventils, sind einfache Schaltventile wie das MH1 aufgrund der Bauweise nicht ideal für reinheitskritische Prozesse, da im Vergleich zu dedizierten Massendurchflussreglern mit einer höheren Partikelemission zu rechnen ist.

Dennoch setzen viele Produktionslinien weiterhin auf dieses Prinzip – gerade, wenn nur einfache Volumenströme konstant gehalten werden müssen und entsprechende Filter die Partikel wieder absorbieren. Aber: Sobald dynamische Anpassungen, ein verlässliches Monitoring oder Prozessrückverfolgbarkeit gefragt ist, stößt diese Lösung schnell an ihre Grenzen.

2. Weg: Intelligente Regelventile – präzise, datenfähig und zukunftssicher

Massendurchflussregler wie VEFC, VEMD oder VEAD bieten Methoden zur Regelung des Stickstoffdurchflusses, was Festblenden oder einstellbare Drosselventile nicht können:

  • Dynamische Regelung des Stickstoffflusses
    Selbst bei schwankendem Eingangsdruck bleibt der gewünschte Volumenstrom konstant. Das schützt empfindliche Prozesse.
  • Prozesssicherheit durch Monitoring
    Diese Geräte geben Rückmeldung in Echtzeit – etwa ob der Durchfluss in der gewünschten Range liegt. Sinkt der Druck, kann sogar automatisch eine Warnmeldung ausgegeben werden.
  • Einsatz in komplexen Systemen
    Über Steuerungen lassen sich die Daten zentral auslesen und z. B. für Kostenstellenabrechnung oder Prozessoptimierung nutzen. Das ist besonders interessant, wenn Stickstoff bereitgestellt und verbrauchsbezogen intern verrechnet wird.
  • Voraussetzung für Predictive Maintenance & KI
    Regelventile liefern kontinuierlich Daten (z. B. Durchfluss, ggf. Temperatur oder Druck), die sich in Plattformen wie Festo AX zur Überwachung des Stickstoffdurchflusses integrieren lassen – für vorausschauende Wartung und Datenanalysen.

Die Geräte selbst sind zwar nicht „intelligent“ im Sinne autonomer Anomalieerkennung – aber sie sind KI-ready. In Verbindung mit Filterüberwachung, Drucksensorik und Algorithmen lässt sich z. B. der Verschmutzungsgrad von Filtern erkennen, was eine rechtzeitige Wartung ohne Produktionsunterbrechung ermöglicht.

Welche Ventiltypen gibt es – und wofür eignen sie sich?

Bevor man sich für ein konkretes Ventil entscheidet, sollte man die technischen Anforderungen sowie das Einsatzumfeld genau betrachten. Jedes Ventil bringt eigene Stärken mit – sei es im Hinblick auf Durchflussmenge, Baugröße oder Konnektivität.

Warum teurer manchmal günstiger ist

Während einfache Systeme im Einkauf deutlich günstiger erscheinen, bieten zuverlässige Regelventile mit Monitoring-Funktion entscheidende Vorteile:

  • Prozesssicherheit: Fluktuationen beim Eingangsdruck führen nicht zu Schwankungen im Durchfluss
  • Rückmeldung in Echtzeit: Ideal für Predictive Maintenance & interne Verbrauchsmessung
  • Skalierbarkeit: Insbesondere bei komplexen Linien mit vielen Regelstellen lassen sich Anomalien sofort erkennen
  • Total Cost of Ownership: Präzise Systeme regeln den Durchfluss genau auf den jeweilig benötigen Grad, so lässt sich Stickstoff aktiv einsparen, was letztlich zur Reduzierung des Stromverbrauchs und CO2 Footprint führt.

Ein Beispiel: In einer Anlage mit 50 Regelventilen kann ein einfaches Display an jedem Gerät helfen, defekte Stellen rasch zu identifizieren – ohne digitale Auslesung.

Perspektive: Ready für KI & Predictive Maintenance

Moderne Massendurchflussregler liefern wertvolle Daten – Durchfluss, Druck, Temperatur – die in übergeordnete Systeme wie Festo AX integriert werden können. Damit eröffnen sich Möglichkeiten wie:

  • Verbrauchsermittlung für Kostenstellen
  • Filterverschleißüberwachung durch Druckdifferenz
  • Wartungsvorhersagen auf Basis realer Lastdaten

Diese Geräte sind nicht per se „intelligent“, aber sie sind KI-ready – und bilden die Grundlage für zukunftsfähige, datengestützte Fertigungsprozesse.

Entscheidungshilfe: Die richtige Lösung für Ihren Prozess

Die Wahl des passenden Ventils hängt von vielen Faktoren ab:

  • Benötigter Durchflussbereich
  • Energieverbrauch
  • Prozessanforderungen (z.B. Reinraumklasse)
  • Integration in bestehende Steuerung
  • Monitoring- und Auslesebedarf

Für eine individuelle Empfehlung setzen wir künftig auf ein interaktives Tool, das Ihnen durch gezielte Fragen die optimale Lösung vorschlägt – von der einfachen Blende bis zum KI-fähigen VEFC.

Fazit

Die Regulation von Stickstoff in der Halbleiterfertigung ist weit mehr als eine technische Nebensache – sie beeinflusst Qualität, Prozessstabilität und Kosten. Ob einfache Lösung oder hochmoderne Regeltechnik: Entscheidend ist, was Ihre Anwendung benötigt. Mit der richtigen Auswahl sichern Sie sich nicht nur Betriebssicherheit, sondern auch Effizienz und Zukunftsfähigkeit.