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LOGISTIK
FTS für Reinraum-Anwendungen
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Noch haben fahrerlose Transportsysteme für den Reinraum Exoten-Status. Doch der Markt wächst. Ob in der Halbleiterproduktion, im Pharmabereich oder der Medizintechnik – FTS können den Materialtransport in sensiblem Produktionsumfeld revolutionieren, wie erste Anwendungsbeispiele zeigen.
Ralf Högel ¹
Staub, Pollen, Schwebstoffe, Aerosole: In einem einzigen Kubikmeter gesunder und vermeintlich sauberer Bergluft kann man rund 10 Millionen Fremdpartikel messen. In der Halbleiterfertigung sowie in der Pharmaproduktion hingegen sind es je nach ISO-Reinraumklasse nur 20 oder 30 Teilchen in µm-Grösse. Nötig ist das, weil jeder einzelne Partikel die Funktion eines Mikrochips oder die Wirkung einer Medikamentendosis beeinträchtigen kann – was nicht überrascht, wenn Strukturgrössen von unter 100 nm – das ist etwa ein Tausendstel des Durchmesser eines menschlichen Haars – das «Mass der Dinge» bei der Halbleiterfertigung sind.
Der Reinraum-Markt wächst
Dabei wächst der Markt für zahlreiche Produkte, die im Reinraum gefertigt werden – man denke nur an Wafer und Mikrochips, die in jedem Smartphone, jedem Auto und fast jedem Haushaltgerät zum Einsatz kommen, oft in Kombination mit weiteren sensiblen Bauteilen wie Displays oder Touchscreens. Weil die Sauberkeit in diesem Bereich so wichtig ist, werden bereits die Anlagen für die Produktion der Halbleiter im Reinraum gefertigt. Und da die kompletten Anlagen zum Beispiel für das Bedrucken der Wafer (Lithographie) mehr als 100 Tonnen wiegen können, muss auch ein «sauberer» innerbetrieblicher Transport der Anlagenkomponenten gewährleistet sein. Für diese Aufgabe hat Stäubli WFT in Kooperation mit zwei namhaften Herstellern von Halbleiter-Produktionsanlagen Schwerlast-FTS mit Tragkräften bis 24 Tonnen entwickelt.
Stäubli WFT verfügt über ausgewiesene Expertise im Bereich Reinraum-FTS.
Der Hauptgrund für den Einsatz von FTS ist ein anderer als in der Automobilindustrie und weiteren Bereichen, die diese Technologie schon intensiv nutzen. Es geht hier nicht um eine Kontinuität und Automatisierung der Prozesse. Vielmehr reduziert man mit den FTS den Einsatz von Personal, das im Reinraum immer eine potenzielle Kontaminationsquelle darstellt. Weil das FTS niemals den Produktionsbereich verlässt, trägt es keine noch so feinen Verschmutzungen ein. Und: Hallenkrane sind aufgrund des möglichen Abriebs keine Option in der Reinraumproduktion. Deshalb müssen schwere Anlagen und ihre Komponenten flurgebunden transportiert werden – zum Beispiel mit fahrerlosen Plattformwagen.
Eigener Produktionsbereich für Reinraum-FTS
Stäubli WFT hat für dieses wachsende Geschäftsfeld einen eigenen Produktionsbereich aufgebaut – zunächst als einfaches Zelt in der Fertigung, jetzt als eigenständige «Sauberraum-Produktion» in einer separaten Halle. Dabei war die Schaffung der räumlichen Voraussetzungen noch relativ überschaubar im Vergleich zu dem intensiven Konstruktionsaufwand, der in der Entwicklung reinraumtauglicher FTS samt Auswahl und Qualifizierung geeigneter Materialien und Komponenten steckt. Wie tief die Prüfungen ins Detail gehen, zeigen zwei Beispiele. Dazu Elena Baunoch, Projektleiterin Stäubli WFT: «Die Ummantelungen von elektrischen Leitungen müssen oberflächenbehandelt, das heisst getempert oder aber abgedeckt werden, zum Beispiel durch reinraumgeeignete Faltenbälge oder Schrumpfschläuche. Und weil beim Lösen und Verbinden jeder Schraubverbindung Abrieb entstehen kann, müssen wir auch hier zugelassene Werkstoffe verwenden oder jede Materialkombination aufwändig prüfen.»
Stäubli produziert die reinraumtauglichen Fahrzeuge in einer separaten Halle unter Sauberraumbedingungen.
Mit diesen Prüfungen sowie den zugehö- raum-Bekleidung und mit sauberraumrigen Dokumentations- und Abstim- tauglichen Werkzeugen. mungsarbeiten war bei den ersten beiden Reinraum-FTS-Projekten ein Mitarbeiter sechs Monate lang beschäftigt – Folgeaufträge für für die komplette Arbeitszeit. Dass sich die ersten Reinraum-FTS dieser Aufwand auszahlen wird, davon ist Die ersten Reinraum-FTS von Stäubli WFT Jan Louwen, Global Head of AGV bei werden dazu genutzt, bis zu 24 Tonnen Stäubli WFT überzeugt: «Wir sind jetzt schwere Anlagenkomponenten und -segnicht nur fertigungstechnisch, sondern mente im Reinraum der Klasse ISO 7 zu auch von der Organisation und vom verfahren bzw. von der Komponenten- zur 0_IR_Ins_1-3q_183x85_fbg_Rohstoffland.pdf 1 11.10.12 11:06 Know-how her so weit, dass wir Folgepro- Endmontage zu transportieren – mit hoher jekte mit sehr viel geringerem Aufwand Zuverlässigkeit, erschütterungsfrei und vor und kürzeren Durchlaufzeiten abarbeiten allem ohne den Eintrag von Verschmut0_IR_Ins_1-3q_183x85_fbg_Rohstoffland.pdf 1 11.10.12 11:06 können.» zungen. Die FTS werden per FunkfernsteuAuch die Mitarbeiter in der separaten, erung bedient. Bei einem der beiden Kundurch eine Personen- und Materialschleu- den können die Steuerungen von zwei se abgetrennten Sauberraum-Fertigung FTS im Master-Slave-Modus kombiniert haben die Routine entwickelt, unter den werden, so dass ein Fahrzeug dem ande0_IR_Ins_1-3q_183x85_fbg_Rohstoffland.pdf 1 11.10.12 11:06 sehr speziellen Bedingungen diese an- ren folgt. Aus Anwendersicht bringt das spruchsvollen FTS zu bauen – in Sauber- neue Materialflusskonzept deutliche Vorteile. Der Beweis: Beide Kunden haben bereits weitere Schwerlast-FTS bei Stäubli WFT bestellt.
Neue Anwendungsbereiche erschliessen
Im nächsten Schritt wird das Unternehmen neben der Halbleiterproduktion neue Einsatzfelder für Reinraum-FTS erschliessen. Jan Louwen: «Wir haben hier spezielles Know-how und eine Alleinstellungsposition erworben, die wir in andere Anwenderbranchen transferieren werden.» Im Fokus steht dabei auch die Pharmaindustrie. Hier sind allerdings weniger Schwerlast-FTS gefragt als vielmehr FTS-Flotten für den Paletten- und Behältertransport. Stäubli WFT hat in dieser Branche aber auch eine andere, nochmals anspruchsvollere Applikation im Blick. Das mobile Robotersystem HelMo, für das Stäubli WFT die Fahr- und Dreheinheit an die RoboticsKollegen in Bayreuth liefert, könnte Handling-Aufgaben in ganz verschiedenen Bereichen der Pharmaproduktion übernehmen. Auch hier vermeidet die ´mannlose´ Produktion unnötige Partikelemissionen und vereinfacht die Prozesse im Reinraum. Dieses Konzept wird Stäubli WFT der Branche vorstellen. Dazu muss der Mobilroboter HelMo nur noch reinraumtauglich ausgestattet werden, aber diese Kompetenz ist bei Stäubli WFT ja bereits vorhanden.
Kontakt Stäubli AG Robotics Seestrasse 280 CH-8810 Horgen +41 43 244 22 66 robot.ch@staubli.com www.staubli.com
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