Reinraum-Roboter für Solar Module

Reinraum-Roboter für Solar Module

Die Solarindustrie hat sich in wenigen Jahren zu einem der zukunftsträchtigsten globalen Energiemärkte entwickelt. Maximale Sicherheit, bestes Handling und schnellste Handhabung sind gefragt. Eine leistungsstarke, flexible, an die speziellen Anforderungen der Photovoltaikindustrie angepasste Roboterautomation macht?s möglich.

Die explosionsartige Nachfrage nach Solarstrom stellt die Photovoltaikindustrie vor erhöhte Anforderungen an Produktivität, Qualität und massiv gesenkte Herstellungskosten. Der Automationsexperte Schiller wurde mit der Komplettautomatisierung einer Fabrik zur Herstellung von Dünnschicht-Photovoltaik-Substraten beauftragt. In der anspruchsvollen Produktion von Dünnfilm-Solarzellen auf Glassubstratbasis durchläuft das Substrat mehrere Fertigungs- und Prozessstationen. Transport und Umsetzung der eineinhalb Quadratmeter großen und nur drei Millimeter dünnen, empfindlichen Substrate müssen dabei sanft und schonend aber gleichzeitig schnell und präzise erfolgen. Das betrifft das exakt vorgegebene Be- und Entladen und Umsetzen von Substraten oder Prozessequipment. Die Substrate werden den Transportbehältern entnommen und positionsgenau in den Prozessanlagen transportiert. Dabei dürfen sie nicht beschädigt oder gar verunreinigt werden. Eine ausgeklügelte Logistik in Reinraumgebung ist dabei unentbehrlich.

IRB 6640 in Reinraumausführung
Solch komplexe Aufgaben sind nur vollautomatisiert realisierbar. Die Schiller-Ingenieure mussten schnellstmöglich den geeigneten Roboter für das Projekt finden. Laut Bernhard Früh, dem Projektleiter von Schiller, musste der Roboter die Anforderungen der Reinraumklasse 5 erfüllen und extrem leistungsstark hinsichtlich Präzision und Zykluszeiten sein. ABB (Unternehmensbereich Robotics) modifizierte in enger Zusammenarbeit mit Schiller den Roboter IRB 6640 in Reinraumausführung. Format und Gewicht der Glasscheiben sind schwierig zu handhaben, eine manuelle Fertigung ist daher nicht denkbar. Nur der Robotereinsatz in den einzelnen Prozessabschnitten macht die Projektrealisierung möglich.

Der enge Dialog zwischen Schiller und ABB war äußerst positiv und mündete in die Roboter-Reinraum-Zertifizierung (ISO 146441). Drei Lackschichten (Grundierung, Weißlack, Decklack) zeichnen den ABB Reinraum-Roboter aus. Vor der Lackierung werden Schrauben und Inspektionszugänge abgedeckt und danach für die einfache Reinigung teilweise mit Abdeckhülsen geschützt. Für eine geordnete und gekapselte Kabelführung befinden sich die Kabel teilweise in geschlossenen Kabelschlepps. Damit wird Partikeleintrag von Kabelabrieb verhindert. Mikroabplatzungen von Lack sind beim Robotereinsatz ein kritischer Punkt. Der ABB-Fokus richtet sich daher bei der Roboterherstellung darauf, dieser Reinraumvorgabe zu genügen: Mögliche Verschmutzungsstellen werden werkseitig mit Metallplatten verschlossen. Vor Auslieferung durchlaufen die Reinraum-Roboter eine spezielle Reinigung und werden zweifach in Folie gepackt, die unterste Folie wird erst im Reinraum entfernt. Der IRB 6640 erfüllt alle  Reinraumkriterien und ist nicht nur deshalb optimal für die Dünnfilm- oder Elektronikindustrie geeignet. Für kürzeste Zykluszeiten und höchste Produktivität sorgt die Quick-Move-Funktion der Bewegungssteuerung. Die Positioniergenauigkeit bewegt sich dank True-Move-Funktionalität innerhalb von 0,07 mm. Der IRB 6640 hat eine Reichweite von 2,55m ? 3,20 m und eine Handhabungskapazität von 130 kg ? 235 kg.

Hohe Leistungsfähigkeit
Schiller benötigte für die Projektierung und Realisierung des gesamten Projektes einschließlich Integration der Roboter lediglich ein knappes Jahr. Mittlerweile wurden bereits weitere vollautomatisierte Anlagen, TF Solar Cell Fab Automation, in Solarmodul-Fertigungen aufgebaut. Schiller benötigte für Projektierung und Realisierung des Projekts einschließlich Roboterintegration ein knappes Jahr. Eine spezielle Software gestaltet effiziente Abläufe, sammelt relevante Daten und hat Werkstücke und Qualitätsstandards immer im Blick. Sechs ABB Reinraum-Roboter tragen zu einer Jahresproduktion von 20 Megawatt bei. Dabei passen sie sich ohne aufwändige Konstruktions- und Entwicklungsarbeiten an die jeweilige Produktionssituation an und macht nachträgliche Modifikationen über die Programmierung möglich. Aufstellung und Vorab-Inbetriebnahme erfolgte vor der Komplettmontage beim Kunden zunächst bei Schiller. Ergänzend zur allgemeinen Anlagenschulung durch Schiller führte das ABB Schulungszentrum eine spezielle Einweisung für die sichere Bedienung der Reinraum-Roboter durch. Erste Erfahrungsberichte belegen die hohe Leistungsfähigkeit der ABB Reinraum-Roboter, die die Produktionseffizienz bei maximaler Sicherheit deutlich erhöhen.