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Manufacturing-Execution-SystemeDie selbstregelnde Fabrik

Mobile MES-Anwendungen mit Hydra von MPDV

Begriffe wie Selbstregelung, Selbstoptimierung oder selbstlernende Maschinen tauchten bereits in den Anfängen der Industrie 4.0 auf. Sie halten sich hartnäckig, werden in jüngster Zeit sogar häufiger genannt.

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Fördern im ReinraumFördern im Reinraum

Eine reinraumgerechte Fertigung stellt insbesondere an die Fördertechnik hohe Anforderungen. So erzeugen die beim Fördern unvermeidbaren Bewegungen potenziell nicht nur für die Produkte gefährlichen Abrieb, sondern drohen diesen zudem noch unkontrolliert zu verteilen. Für die Auslegung und den Aufbau von Förderanlagen, die in Reinraumbereichen eingesetzt werden, gelten deshalb besondere Regeln, die im Folgenden kurz umrissen werden sollen.

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Techno-SCOPE: Fördern im Reinraum

Die Trapo AG beliefert seit vielen Jahren Unternehmen der Halbleiter- und Pharmaindustrie sowie der Medizin- und Lebensmitteltechnik mit Materialflusslösungen. Aufbauend auf dem aus dieser engen Zusammenarbeit entstandenen Know-how ist ein Angebot entstanden, das heute Rollenbahnen, Drehstationen, Riemenförderer und Hubstationen für nahezu alle Reinraumklassen umfasst. Auf Wunsch können auch Umhausungen oder Tunnellösungen geliefert werden, lediglich die produktionskritische Klima- und Reinlufttechnik bleibt stets in den Händen der Kunden.

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Reinraumgerechte Förderanlagen sind selten Standardanlagen. Obwohl unser Baukasten viele spezielle Reinraumelemente enthält, ist in den meisten Fällen eine individuelle Anpassung erforderlich. So stehen beim ersten Gespräch mit dem Kunden neben reinen Materialflussfragen wie Transportvolumen, Transportgeschwindigkeit und Streckenführung insbesondere die durch das zu schützende Produkt vorgegebenen Randbedingungen im Vordergrund. Diese bestimmen maßgeblich Auswahl der Förderlösung, des Antriebs und Materials. Die wichtigste Randbedingungen ist die Reinraumklasse.

Reinraumklassifizierungen

Die Klassifizierung erfolgt hierbei über die Anzahl der Partikel einer gewissen Größe pro Volumeneinheit. Weit verbreitet ist hierbei der amerikanische Federal Standard 209, nach dem 1000 Partikel der Größe 0,5 µm und größer pro Kubikfuß der Reinraumklasse 1000 entsprechen, 100 Partikel der Klasse 100 und so weiter. Parallel dazu gilt inzwischen ein internationaler Standard ISO 14644, der sich auf ein Volumen von einem Kubikmeter bezieht, eine genauere Größenaufteilung zugrunde legt und zudem logarithmisch aufgeteilt ist, so dass die oben genannte Klasse 1000 der ISO-Klasse 6, die Klasse 100 der ISO-Klasse 5 entspricht. Tabelle 1 vergleicht die beiden Standards. Unsere Förderanlagen finden sich in Reinräumen bis Klasse 10 (ISO 4) der Halbleitertechnik, Kunden der Lebensmitteltechnik dagegen genügt häufig schon Klasse 100.000 (ISO 8). Zum Vergleich: In einem ruhigen Büro finden sich ungefähr 1.000.000 (ISO 9) Partikel.

Die Reinraumklasse beeinflusst maßgeblich den Aufbau der Förderstrecke und insbesondere die Wahl des Antriebs. Während bei geringen Anforderungen zum Teil sogar Kettenantriebe möglich sind, fordern echte Reinräume konsequent abriebarme Zahnriemenantriebe und sogar gekapselte Antriebseinheiten. Zum Teil kommen bei den Hubeinheiten spezielle, reinraumgeeignete Linearmodule zum Einsatz.

Reinraumgerechtes Konstruieren

Für die eigentliche Förderstrecke gelten unabhängig von der Reinraumklasse generelle Konstruktionsprinzipien. So sollte die Strecke möglichst offen gestaltet sein, um die durchströmende, saubere Luft so wenig wie möglich zu behindern. Flächen, auf denen sich Staub oder Partikel ablagern können sind zu vermeiden, zum Beispiel indem Vierkantprofile bevorzugt um 45 Grad gedreht verbaut oder Aluminiumprofile mit möglichst vielen geschlossenen Nuten verwendet werden. Hohe Reinraumklassen fordern zudem präzisere Verarbeitung und verbesserten Rundlauf bei Rollenförderern, um den Abrieb zu minimieren und das empfindliche Produkt zu schützen und präzise Übergaben zwischen den Förderern. Aus dem gleichen Grund sind Reaktivbewegungen, wie sie beispielsweise durch Endanschläge entstehen, möglichst zu vermeiden.

Ein weiterer wichtiger Punkt ist die wartungsarme und wartungsfreundliche Auslegung der gesamten Anlage. Wartungsarbeiten im Reinraum sind wegen den kontrollierten Umgebungsbedingungen und den gegebenenfalls erforderlichen Reinigungsarbeiten extrem zeit- und kostenaufwendig. Hinzu kommt, dass Umhausungen und Absaugungen die Förderanlagen meist schwer zugänglich machen.

Die Materialwahl sowie die Art der Oberflächenbehandlung wird weitgehend vom Produkt bestimmt. So verbietet beispielsweise die Fertigung von Halbleitern den Einsatz von Buntmetallen, da schon kleinste Verunreinigungen durch diese das Produkt schädigen oder zerstören könnten. In eine Lebensmittelfertigung dagegen dürfen keine Schmierfette verwendet werden. Bei der Oberflächenbehandlung setzen wir grundsätzlich auf Kunststoffbeschichtungen, da ein Abplatzen von Lackpartikeln und anschließendes Rosten nicht toleriert werden kann. Unter Umständen müssen sogar Teile der Anlage wie Greifer mit PVDF umschweißt werden. Edelstahl findet als Grundmaterial häufig Verwendung, je nach geforderter Reinraumklasse mit Glasperlen gestrahltem oder gar elektropoliertem Finish.

Die Vielfalt der dargestellten Einflussfaktoren zeigt, dass eine optimale, reinraumgerechte Fördertechnikanlage nur im engen Dialog mit dem Kunden entstehen kann. Wir verstehen uns als einen kompetenten Ansprechpartner für die Reinraumindustrie, der das Vokabular der Branche kennt und auch hier auf Standards zurückgreifen kann.

Dipl. Ing. Thomas Steffan

Entwicklung

Trapo AG

Industriestr. 1

48712 Gescher-Hochmoor

Tel. 02863/20050

Fax 02863/4264

www.trapo.de

Reinraumtechnik und klassische Fördertechnik mit Rollenbahnen und Riemenförderern müssen sich nicht ausschließen, selbst in hochempfindlichen Bereichen der Halbleitertechnik, Pharmazie, Medizin- und Lebensmitteltechnik können diese bewährten Elemente zum Einsatz kommen. Die Anforderungen an Konstruktion, Material und Ausführung sind jedoch hoch. Unser Expertenreport gibt einen Überblick, worauf es dabei ankommt. mm

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