Adattamenti progettuali per i nanolab

Le strutture dedicate alla nanotecnologia richiedono condizioni estremamente silenziose. Gestire fin dall’inizio vibrazioni e interferenze elettromagnetiche consente di tutelare sia le prestazioni scientifiche sia la flessibilità operativa nel lungo periodo.

In Deerns consideriamo i nanolab e gli impianti per la fotonica come ambienti mission-critical, dove l’edificio non è il prodotto finale: lo è il processo. Le apparecchiature più avanzate non sono sensibili solo alle perturbazioni evidenti, ma anche a quelle meno percepibili: micro-vibrazioni che si propagano attraverso solai e strutture, e campi elettromagnetici generati da sistemi di trasporto, distribuzione elettrica e persino dalle normali attività del campus.

Il silenzio è un parametro progettuale misurabile

Due indicatori guidano le fasi iniziali: i criteri di vibrazione (VC) e le interferenze elettromagnetiche (EMI). Entrambi sono regolati da standard rigorosi, ma nella pratica la vera sfida non è tanto superare un test quanto garantire la ripetibilità. Un processo che funziona una sola volta non basta: un nanolab deve assicurare risultati identici il martedì mattina come durante una manutenzione nel weekend.

Le “quiet zones” sono aree in cui condizioni del sito, struttura, impianti MEP e comportamenti degli utenti lavorano insieme per soddisfare il livello di sensibilità richiesto dalle apparecchiature.

Partire dal sito, non dall’edificio

Le grandi infrastrutture di ricerca sorgono spesso in contesti di campus complessi, dove le decisioni urbanistiche vengono prese molto presto. Quando la posizione di un nanolab è definita prima di aver chiarito tutte le condizioni tecniche, le fonti esterne di vibrazione ed EMI diventano fattori determinanti. Linee tranviarie, strade trafficate, cantieri e percorsi logistici influenzano la disposizione dei laboratori e il posizionamento degli strumenti più sensibili. In alcuni casi, sono necessarie strategie di mitigazione aggiuntive per raggiungere i livelli prestazionali richiesti.

Progetti come DTU Nanolab dimostrano come le infrastrutture di campus evolvano nel tempo. Interventi su larga scala, come nuove linee tramviarie, seguono tempi di pianificazione e realizzazione più lunghi rispetto ai singoli edifici. Una volta operativi, il loro impatto elettromagnetico e vibrazionale diventa parte integrante del contesto in cui i nanolab devono funzionare.

Tre domande chiave sul sito:

• Quali corridoi di trasporto esistenti o pianificati (ferrovia, tram, autobus, traffico pesante) ricadono nel raggio d’influenza delle cleanroom?
• Come evolverà il campus nei prossimi 10–15 anni e quali metodi costruttivi saranno ammessi vicino alle aree sensibili?
• Dove è possibile garantire zone a bassa vibrazione e EMI non solo tramite ingegneria, ma anche attraverso regolamenti e policy?

È qui che una due diligence precoce fa la differenza. Con misurazioni adeguate e analisi degli scenari, il cliente può evitare di vincolarsi a un sito che in seguito richiederebbe investimenti sproporzionati, rischi di programma e limitazioni operative.

Fonti interne: posizionamento strategico fin dall’inizio

Definita la strategia del sito, l’attenzione si sposta sulle sorgenti interne di vibrazione ed EMI.

Quattro fattori da considerare:

• Trasformatori, UPS e quadri elettrici: carichi elevati corrispondono spesso a maggiori disturbi.
• Unità di trattamento aria, ventilatori e pompe: le vibrazioni possono trasmettersi alle strutture se non adeguatamente isolate.
• Ascensori e sistemi di trasporto verticale: grandi masse metalliche possono alterare i campi magnetici anche a distanza.
• Utility di processo (gas, chimici, vuoto): le scelte di distribuzione influenzano rischio tecnico e costi.

Quando il rischio di interferenza persiste anche dopo aver ridotto o eliminato le sorgenti, si può ricorrere a sistemi attivi di compensazione, applicati in modo mirato dove necessario.

Tre casi in cui i sistemi attivi sono giustificati:

• Le sorgenti esterne non sono eliminabili e la sensibilità del processo è inderogabile.
• Le quiet zones devono restare stabili anche durante picchi prevedibili (traffico, eventi di campus).
• I vincoli spaziali impediscono adeguate distanze di separazione.

I sistemi attivi di smorzamento vibrazionale e cancellazione EMI sono efficaci, ma richiedono investimenti significativi, consumano energia e possono interferire con altri impianti. Inoltre, possono imporre distanze minime tra ambienti protetti, influenzando la flessibilità futura della struttura.

Progettare per le reali esigenze

Non tutte le apparecchiature richiedono i livelli più stringenti di VC/EMI. Una sovra-progettazione amplia inutilmente le quiet zones, le strutture e le schermature, aumentando costi e impatto ambientale.

In Deerns lavoriamo a stretto contatto con i clienti per comprendere le esigenze specifiche. Nel progetto HTC 12 a Eindhoven, ad esempio, abbiamo utilizzato un approccio basato sui processi per ridurre l’estensione della zona più sensibile e riposizionare le attività lontano dalle fonti di disturbo, mantenendo le prestazioni e riducendo la complessità costruttiva.

Progettare per il cambiamento

I nanolab non sono ambienti statici: le apparecchiature cambiano, i carichi evolvono, i contesti circostanti si sviluppano. L’ingegneria deve essere accompagnata da regole operative che preservino le quiet zones, come la pianificazione dell’uso dei montacarichi fuori dalle finestre di test, la gestione dei percorsi di consegna e la definizione di requisiti costruttivi a bassa vibrazione per futuri interventi nel campus.

Il valore di Deerns sta nell’integrare questi livelli: conoscenza del sito, ingegneria strutturale e MEP, pianificazione dei processi e governance nel lungo periodo. Poiché non esiste una cleanroom standard, non proponiamo soluzioni standard: ogni progetto viene adattato ai processi, al profilo di rischio e alle prospettive di crescita del cliente, affinché il “silenzio” resti una risorsa affidabile per tutta la vita utile della struttura.