Stäubli AGV: Fahrerlose Transportsysteme erobern den Reinraum

Stäubli WFT verfügt über ausgewiesene Expertise im Bereich Reinraum-FTS und will diesen Geschäftsbereich zielgerichtet ausbauen.

Staub, Pollen, Schwebstoffe, Aerosole etc. In einem einzigen Kubikmeter gesunder und vermeintlich sauberer Bergluft kann man rund zehn Millionen Fremdpartikel messen. In der Halbleiterfertigung hingegen sind es je nach ISO-Reinraumklasse nur 20 oder 30 Teilchen in µm-Größe. 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 (Lithografie) 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.

Der Hauptgrund für den Einsatz von FTS ist in dem Fall ein anderer als in der Automobilindustrie und weiteren Bereichen, die diese Technologie schon intensiv nutzen. Hier geht es nämlich nicht um eine Automatisierung der Prozesse. Vielmehr reduziert man mit den FTS Personal, das im Reinraum immer eine potenzielle Kontaminationsquelle darstellt. Weil das FTS niemals den Produktionsbereich verlässt, trägt es keine noch so feinen Verschmutzungen ein. Da Hallenkrane aufgrund des möglichen Abriebs keine Option sind in der Reinraumproduktion, müssen schwere Anlagen und ihre Komponenten flurgebunden transportiert werden – zum Beispiel mit fahrerlosen Plattformwagen.

Stäubli WFT produziert die reinraumtauglichen Fahrzeuge in einer separaten Halle unter Sauberraumbedingungen.

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, beschreibt Elena Baunoch, Projektleiterin bei Stäubli WFT: „Die Ummantelungen von elektrischen Leitungen müssen oberflächenbehandelt, d. h. 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.“

Mit diesen Prüfungen sowie den zugehörigen Dokumentations- und Abstimmungsarbeiten war bei den ersten beiden Reinraum-FTS-Projekten ein Mitarbeiter sechs Monate lang beschäftigt. Mittlerweile geht alles sehr viel schneller. „Wir sind jetzt nicht nur fertigungstechnisch, sondern auch von der Organisation und vom Know-how her so weit, dass wir Folgeprojekte mit sehr viel geringerem Aufwand und kürzeren Durchlaufzeiten abarbeiten können“, erklärt Stäubli WFT-Geschäftsführer Franz Wittich.

Auch die Mitarbeiter in der separaten, durch eine Personen- und Materialschleuse abgetrennten Sauberraum-Fertigung haben die Routine entwickelt, unter den sehr speziellen Bedingungen diese anspruchsvollen FTS zu bauen – in Sauberraum-Bekleidung und mit sauberraumtauglichen Werkzeugen.

Die Fertigung von Reinraum-FTS stellt hohe Ansprüche an den Sauberkeitsgrad in der Produktion.

Es gibt bereits Folgeaufträge

Die ersten Reinraum-FTS von Stäubli WFT werden dazu genutzt, bis zu 24 Tonnen schwere Anlagenkomponenten und -segmente im Reinraum der Klasse ISO 7 zu verfahren bzw. von der Komponenten- zur Endmontage zu transportieren – mit hoher Zuverlässigkeit, erschütterungsfrei und vor allem ohne den Eintrag von Verschmutzungen. Die FTS werden per Funkfernsteuerung bedient. Bei einem der beiden Kunden können die Steuerungen von zwei FTS im Master-Slave-Modus kombiniert werden, so dass ein Fahrzeug dem anderen folgt. Aus Anwendersicht bringt das neue Materialflusskonzept deutliche Vorteile und so haben beide Kunden 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. „Wir haben hier spezielles Know-how und eine Alleinstellungsposition erworben, die wir in andere Anwenderbranchen transferieren werden“, sagt Franz Wittich. 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 noch eine andere Applikation im Blick: „Das mobile Robotersystem HelMo, für das wir die Fahr- und Dreheinheit an unsere Robotics-Kollegen in Bayreuth liefern, 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 werden wir der Branche vorstellen“, erläutert Franz Wittich. Dazu muss der Mobilroboter HelMo nur noch reinraumtauglich ausgestattet werden, aber diese Kompetenz ist bei Stäubli WFT ja bereits vorhanden.