Eine Installation mit Anziehungskraft

Bruker BioSpin AG: Einsatzbereich Helium mit Optipress


In der neuen Endtesthalle der Bruker BioSpin AG in Fällanden ist vieles anders, als man es in den meisten Industriebetrieben kennt. Erstens ist es kalt – eiskalt. Zweitens gibt es Magnetfelder, die Mobiltelefone, Uhren und Kreditkarten sofort ausser Funktion setzen. Und drittens wird in den Optipress-Edelstahlleitungen der R. Nussbaum AG nicht Wasser, sondern erstmals Helium geführt.

Text: Andreas Stettler, Olten / Fotos: Roland Spring, Oberburg


Das Objekt auf einen Blick
• Bruker BioSpin AG, Fällanden: Neubau Endtesthalle F1-14
• Fläche: 800 m2
• Volumen: 6'500 m3
• Inbetriebnahme: April 2016
• Übergabe an die Bauherrschaft: Mai 2016
• Investitionsvolumen: ca. 3 Mio CHF

Eingesetzte Nussbaum-Produkte    
• Optipress-Aquaplus
• Optipress-Therm
• Nach Mass vorfabrizierte Edelstahlverteiler
• Diverse Nussbaum Armaturen im Sanitär- und Heizungsbereich

Am Bau Beteiligte
• Bauherrschaft: Bruker BioSpin AG, Fällanden
• Architektur & Gesamtplanung Infrastruktur: Drees & Sommer Schweiz, Zürich
• HLK- und Sanitärplanung/-ausführung: Klinova AG, Zürich / Ganz Installationen AG, Volketswil


Das Hightech-Unternehmen Bruker BioSpin AG, eine Tochtergesellschaft der amerikanischen Bruker Corporation, entwickelt, produziert und verkauft modernste analytische Messgeräte. Als weltweiter Marktführer für die magnetische Kernspinresonanz-Spektroskopie (NMR) stellt Bruker Apparate her, die supraleitende Magnete und Hochleistungselektronik vereinen. Die Magnete erreichen Feldstärken bis zu 23.5 Tesla (1 Tesla entspricht dem 20‘000-fachen des Erdmagnetfeldes). Der Frequenzbereich der Elektronik liegt zwischen 300 und 1000 MHz. Diese Geräte werden weltweit an Universitäten, in Forschungslabors und Produktionsstätten in den Bereichen Chemie, Biotechnologie und Life Science eingesetzt. Nach mehreren Wachstums- und Ausbauschritten hat sich gezeigt, dass die Endmontage und der Test der seit diesem Jahr in Fällanden produzierten Höchstfeldmagnete in einer neu erstellten Halle am besten durchgeführt werden können.

Technische und ökonomische Anforderungen im Zentrum
Die Aufgabe des Projektierungs- und Installationsteams bestand darin, die der Hallenwand entlang angeordneten Arbeits- und Teststationen – 10 Stück mit Versorgungs- und 12 mit Absaugleitungen – mit Helium (He), Stickstoff (N2) und technischer Druckluft (tDL) zu versorgen. Dazu hat der Installateur auf einer Höhe von rund 10 Metern drei Ringleitungen an die Decke montiert und von da aus jeden darunter liegenden Arbeitsplatz mit den drei Medien erschlossen. Das Ungewöhnliche an der Installation ist die Wahl des Systems. Entsprechend den Philosophien der Firmen Ganz Installationen AG und Klinova AG, die das Projekt als ARGE planten und ausführten, wurde ein innovativer Ansatz gewählt: Anstatt viel Zeit für die Suche nach einem Spezialsystem aufzuwenden und mit grosser Wahrscheinlichkeit technisch und finanziell über das Ziel hinaus zu schiessen, analysierte Geschäftsführer Patrick Moro die effektiven Anforderungen des Kunden und dessen spezifische Anwendung sehr genau. „Ich suche immer nach Alternativen, nach Denkansätzen ausserhalb der Gewohnheiten“, begründet Moro seine Vorgehensweise. Gefunden hat er sie im Trinkwasser-Verteilsystem Optipress-Aquaplus von Nussbaum.

Optipress für Helium zertifiziert
Die über zwei Meter hohen Kernspinresonanz-Magnetsysteme, die das Herzstück der Höchstfeld-NMR-Geräte bilden, werden während des Fertigungsprozesses mit Druckluft abgeblasen, um grobe Verunreinigungen zu entfernen. Im Endtest wird das Magnetsystem mit flüssigem Stickstoff und flüssigem Helium auf eine Temperatur knapp über dem absoluten Nullpunkt (-273,15 °C) gekühlt. Erst unter diesen Bedingungen können die hohen Magnetfelder erzeugt werden. Um die empfindlichen NMR-Messungen nicht zu stören, wird im Validierungsraum die Raumtemperatur auf 21 °C geregelt, wobei nur kleine Schwankungen von 0.5 K toleriert werden. Um die Versorgung dieses Hightech-Prozesses mit den entsprechenden Medien gewährleisten zu können, hat Patrick Moro die Rahmenbedingungen – beispielsweise die Anforderungen des Gas-lieferanten – unter die Lupe genommen und alles minuziös durchgerechnet und überprüft. Die Schlussfolgerungen aus diesen Zahlenmodellen: tieferer Druck, höherer Volumenstrom, kleinere Rohrdimensionen. Dies bedeutet kürzere Montagezeiten, weniger Materialverbrauch und geringere Kosten. Vor allem das rationelle Verpressen der Verbindungen konnte dadurch überhaupt erst in Erwägung gezogen werden. Eine wichtige Voraussetzung dafür war insofern gegeben, als die Optipress-Verbindungen für Helium zertifiziert sind.

Weiterverwendung von überschüssigem Helium
Das beim Geräte-Endtest verdampfende flüssige Helium wird als Heliumgas über ein separates Leitungsnetz aus Optipress-Rohren gesammelt und unter hohem Druck in Gasflaschen und/oder -tanks abgefüllt. Das Heliumgas kann vor Ort nach einer Reinigungsstufe wieder verflüssigt werden. Ein Überschuss an He-Gas kann weiterverkauft und im ungereinigten Zustand für weniger anspruchsvolle Anwendungen, wie z.B. Luftballone eingesetzt werden.

Gemeinsame Lösungssuche
Für die Realisierung dieser auf den ersten Blick nicht offensichtlichen Systemwahl für nicht alltägliche Medien vertraute Patrick Moro auch auf die Erfahrung von Nussbaum. Gemeinsam näherten sie sich Schritt für Schritt der heutigen Lösung. Sie besteht aus Optipress-Edelstahlrohren (1.4401) in den Dimensionen 15 bis 54 mm für die Ring- und Zuleitungen sowie 108 mm für die Absaugleitungen. Die Planungsabteilung "Nussbaum Plantec" konstruierte und vorfabrizierte die geschweissten Edelstahlverteiler nach Mass, so beispielsweise die Helium-Absaugleitungen und die millimeter-genau platzierten Abgänge. Diese objektspezifischen Anfertigungen sind die ideale Ergänzung zum Trinkwasser-Installationssystem Optipress-Aquaplus, das bei Bruker seine Premiere als Helium-Verteilleitung erlebt.

Heizleistung von 120 kW    
Bleibt zu erwähnen, dass die Installation für die leistungsstarke Lüftungsheizung mit Optipress-Therm von Nussbaum ausgeführt wurde. Ab der Unterstation kamen verzinkte Optipress-Therm-Stahlrohre mit der Dimension 76.1 mm zum Einsatz.