Mobil robotok a félvezetők gyártásában
Noha a tavalyi év részletes adatai még nem állnak rendelkezésre, a német ZVEI elektronikai szövetsége arra számít, hogy a félvezetők globális értékesítése összesen 474 milliárd dollárt tesz ki. Az előző évben ez az érték 412 milliárd dollár volt.

 

A bővülés a jövőben is megtartja dinamikáját, nem utolsósorban azért, mert a kereslet más területeken is növekedni fog, mint például a fogyasztói elektronikában vagy az ipari környezetekben. A félvezetők és a mikrochipek többsége a szilíciumon alapul. Maga a szilícium valójában nem nagyon alkalmas elektromos vezetőként való használatra, azonban az elektromos tulajdonságai pontosan beállíthatók dópolással. A félvezetők gyártása során a dópolt szilíciumot szeletek formájában dolgozzák fel. A szeletek kerek szilícium szeletek, amiket különféle méretekben gyártanak, és vastagságuk kisebb, mint egy milliméter.

A szeleteket a gyártás során speciális műanyag kazettákban tárolják és számos feldolgozási lépésen keresztül mennek át, amíg végtermékké alakulnak. A technológiai folyamat során összességében több, mint száz lépés szükséges a mikrochipek gyártásához. Az egyes szeletfeldolgozási lépések nagyrészt már automatizáltak. Az egyik szerszámgépről a másikra történő átvitelre és a feldolgozógépek felügyeletére elsősorban manuálisan került sor, legalábbis eddig.

Kihívásokkal teli gyártási környezet

A félvezetők iránti kereslet a következő években is növekedni fog – ezért a gyártók is arra törekszenek, hogy folyamataikat termelékenyebbé és hatékonyabbá tegyék. Mivel maga a szeletfeldolgozás már nagymértékben automatizált, kevés mozgástér van ezen a területen. Azonban jelentős lehetőség van az alapanyagnak az egyes megmunkáló állomások közötti átvitele során, ami továbbra is manuális jellegű. Az automatizált átviteli megoldás, és így az egyes megmunkáló állomások hatékonyabb összekapcsolása azonban rendkívül bonyolult, és korábban ritkán fordult elő a gyakorlatban.

Ez egyrészt a kihívásokkal teli környezetnek, másrészt a bonyolult paramétereknek tulajdonítható. A nagyon érzékeny félvezetők a legmagasabb követelményeket támasztják a gyártási folyamattal szemben a hőmérséklet szabályozás, a tisztaság és a funkcionalitás szempontjából. Ezek a feltételek csak a tisztatéri környezetben vannak jelen. Csak itt lehet a lehető legkisebbre csökkenteni a helyiségbe behozott vagy a helyiségben keletkezett és lerakódott részecskék számát.

A drága és energiaigényes légkondicionáló egységek, valamint a többlépcsős szűrés révén fenntartható légtisztítás mellett megfelelő munkaruhát, speciális felszerelést és eszközöket, valamint megfelelő technológiát kell biztosítani a megadott tisztasági osztályoknak való megfelelés érdekében. A gyártás során további kihívás a szeletek nagyfokú érzékenysége. Emiatt az alkatrészek különösen érzékenyek a rezgések vagy nyomás által okozott mechanikai sérülésekre.

Az emberek és a gépek erősségeinek egyesítése

A kazetták automatizált átviteléhez elméletileg lehetséges lenne a gyártó létesítmények teljes lebontása, a semmiből való újjáépítésük, valamint statikus szállítási megoldások, például lineáris tartókeretek használata. A vállalatok azonban jelentős mértékű beruházásokat hajtottak végre a jelenlegi gyártási rendszereikben. Ezért ez a forgatókönyv pusztán költségi okok miatt nem egy valós alternatíva. Ugyanez vonatkozik a kiterjedt átalakításra.

Ezért lehetővé kellene tenni egy automatizált megoldást az egyes gyártási lépések összekapcsolására, a meglévő gyártási környezetbe való integrálásra, az emberek és a gépek legfontosabb tulajdonságainak kombinálásával, és ugyanakkor az emberi munkavállalók által előidézett kihívások minimalizálásával. Végül is, a tisztatéri berendezés ellenére a részecskék bejutása mindig kockázatot jelent.

Ezenkívül még a legkörültekintőbb kézi mozgatás sem jelent garanciát a veszteségmentes gyártásra. Tekintettel az egyes szeletek magas költségeire, az ilyen hibák költségei hamar összeadódhatnak. Az automatizált megoldásnak tehát követnie kell a tisztatérre vonatkozó irányelveket és megfelelő érzékenységgel kell rendelkeznie a különféle területeken való mozgáshoz és a mozgatási feladatok elvégzéséhez a szükséges finom ügyességgel.

Fontos, hogy az automatizált megoldás egyben monil is legyen, hogy valódi hozzáadott értéket biztosítson. A szeletkazettákat önállóan kell szállítani az egyik eljárási lépésről a másikra és az egyes gépekbe önállóan kell be- és kihelyezni őket. További kihívást jelent az a tény, hogy a szeletek feldolgozása a meglévő gyártási környezetben ritkán lineáris, az egyes szerszámgépek nem feltétlenül egymás mellett helyezkednek el, hanem gyakran bizonyos távolságra vannak egymástól.

Ezen összetett követelmények ellenére a vállalatok továbbra is olyan megoldásokat keresnek, amik automatikusan össze tudják kapcsolni a különféle gyártási lépéseket. Ez érthető egyszerűen a félvezetők iránti igény várható növekedésének és a gyártás szükséges bővítésének szempontjából. Egy olyan automatizált szállítási megoldás, ami mobil és nemcsak érzékenyen és tisztatéri feltételek mellett képes működni, hanem a meglévő gyártási környezetbe is a lehető leghatékonyabban integrálható számos különféle szerszámgéppel együtt, támogatást nyújthat.

Az érzékeny, mobil robot alkalmazás megfelel a követelményeknek

Az a megoldás, amely lehetővé teszi a szükséges mobilitást és érzékenységet, és amely integrálható egy meglévő gyártási környezetbe, ideális esetben moduláris felépítésű. A nagyon specifikus követelmények csak a kifinomult technológiák kombinációjával teljesíthetők. Az egyetlen forrásból származó megoldások előnyösek egy olyan megoldás biztosításához, ami a lehető legmegbízhatóbb és a szoftverek egyszerű integrációját is lehetővé teszi. A szeletmozgató megoldással a KUKA kifejlesztett egy mobil robot megoldást, ami lehetővé teszi a félvezetők gyártásának automatizált támogatását.

 

 

Az alkalmazás egy szabványosított automatikus vezérlési járműből (AGV) és egy már a munka során bevált LBR iiwa könnyűsúlyú robotból áll. Ezen felül egy kifinomult fogórendszert is kifejlesztettek. A szoftver komponens szintén a KUKA fejlesztése. A mobilitást a KMR 200 CR mobil platform biztosítja, ami számos kifinomult alkatrészből áll. Az első és a legfontosabb a platform Mecanum kerekei. Ezek két talpból és kilenc szabadon futó görgőből állnak, amelyeket 45 fokos szögben szerelnek fel. A kerekek egymástól függetlenül mozognak, ami azt jelenti, hogy a jármű nem csak előre és oldalra, hanem átlósan és körben is mozoghat.

A mindenirányú kerék technológia lehetővé teszi a jármű bármilyen irányba történő mozgatását. Minden egyes kereket külön elektromos motor hajt meg. Számos érzékelő biztosítja a platform biztonságát azáltal, hogy valós időben érzékeli a környezetet, és ezzel megakadályozza a tárgyakkal, más mobil platformokkal vagy emberekkel való ütközéseket. Ebből a célból az érzékelők egy virtuális védőmezőt alakítanak ki a platform körül, ami egy belső biztonsági mezőből és egy külső figyelmeztető mezőből áll. Ha egy személy belép a figyelmeztető mezőbe, a platform lecsökkenti a sebességét.

Ha egy személy a biztonsági mezőn belül van, akkor a platform azonnal leáll. A reakció és a fékezés idejének figyelembevétele érdekében a mezők nagyobb sebességnél kiterjedtebbek és kisebbek, ha a platform lassan mozog. Az érzékelőket úgy fejlesztették ki, hogy a mobil robotnak tájékozódás céljából nincs szüksége padlón lévő jelzésekre. A mobil robot így teljesen önállóan mozog. A platformba leesésgátló érzékelőket is telepítettek. Ezek lézeres letapogatást használnak az akadályok felismerésére, mint például a félvezetőgyártásban jellemző nyitott padlólemezek az emelt padlókon.

A platform második fontos alkotóeleme az ember-robot együttműködésre képes LBR iiwa, akár 14 kg hasznos teherbírással. A robot érzékenysége lehetővé teszi a biztonságos együttműködést az emberi munkásokkal, biztonsági kerítés szükségessége nélkül. Ugyanakkor képes az érzékeny szeletkazettákat biztonságosan és rezgésmentesen mozgatni. A könnyűsúlyú robot és a mobil platform is az ISO 3 tisztatér osztályba tartozik. Így tanúsítvánnyal rendelkeznek a szeletgyártás érzékeny környezetében való felhasználásra. Ezenkívül a teljes rendszer az UL1740-es, UL1998-as és a jelenlegi SEMI szabványok szerint tanúsított.

Az alkalmazás harmadik része egy egyedi kialakítású fogó. A különféle méretű szeletkazetták biztonságos mozgatása érdekében számos olyan tulajdonsággal van ellátva, mint például a földrengés elleni védelem, halmozás és alkatrész érzékelők, valamint egy kamera. A 200 mm (POD) és 300 mm (FOUP) átmérőjű kazettákat megbízhatóan meg lehet fogni a fogórendszer segítségével. A FOUP-ok fogórendszerét a KUKA szabadalmaztatta (publikációs szám: WO 2018/192799 A1). A hardvert egy tárolórendszer egészíti ki, amiben a kazettákat egymásra rakják a következő gépre történő átvitel során.

A szoftver lehetővé teszi a szerszámgépekkel való együttműködést és a flottakezelést

A szeletmozgató megoldás hardvere és szoftvere egyaránt a KUKA vállalattól származik. A félvezetőipar igényeihez igazított hardver mellett nagy szerepet játszik az alkalmazás szoftveralapú integrálása a meglévõ gépi környezetbe. A szabványosított E82 és E84 interfészeknek köszönhetően a szeletmozgató szoftvermegoldás zökkenőmentesen beleolvad a félvezetőgyártók gyártási végrehajtási rendszerébe. A szoftverbe integrált flottakezelő a beérkező szállítási megrendeléseket a jármű rendelkezésre állása, a meghatározott prioritások és távolságok szempontjából értékeli a gyártás optimális támogatása érdekében.

Itt nincs különbség, hogy egy-robot megoldásokat, vagyis gyártósoronként egy járművet, vagy multi-robot megoldásokat, gyártósoronként több járművet használnak-e. A rendszer lehetővé teszi a jármű és a munkavállaló egymással párhuzamos működését is. Ez a kifinomult hibakezelésen és az ember és a gép közötti interakciók biztonsági koncepcióin alapul. Minden megoldás egyetlen forrásból származik és tanúsítvánnyal rendelkezik. Az összes robotkar-mozgást katalogizálják és szabványosítják a chipgyártó létesítmény követelményeinek megfelelően. Ez rendkívül rövid üzembe helyezési időt eredményez, és a rendszert a piacon elérhető legrugalmasabb mozgatási rendszerré teszi.

Kutatás-fejlesztést is hoz a Schaeffler új gyára
A Schaeffler-csoport 23,5 milliárd forintos beruházással épít gyárat Szombathelyen, 150 új munkahelyet teremtve, amelyhez a kormány 5 milliárd forint vissza nem térítendő készpénztámogatást nyújt.
A kontúrmérés új módja
A megoldás bonyolult kameratelepítés nélkül képes pontosan és gazdaságosan észlelni még a lapos tárgyakat, például a műanyag zacskókat is.
Különleges fejlesztéssel hódíthatnak az MI-megoldások
Az első, kereskedelmi forgalomban is elérhető, integrált, folyadékhűtéses szerverszekrény azon túl, hogy támogatja a nagy számításigényű feladatok elvégzését, hatékony energiafelhasználást is biztosít.
Megszűnő állások az automatizáció miatt
A Magyar Kereskedelmi és Iparkamara Gazdaság- és Vállalkozáskutató Intézete (MKIK GVI) felmérte, hogy az automatizáció terjedése hány munkahelyet veszélyeztet, és mely szakmákat érint elsősorban az új technológiák bevezetése.
Digitáli(s)iker a gyártásban, termelésben és logisztikában
„Kedves uram, gratulálunk, Önnek gyönyörű szép digitális ikerpárja született.” – Mindez viszont legalább kilenc hónapot vett igénybe…