Čisté místnosti uvnitř čistých místností – jak SwissOptic integroval nové pracovní prostory do výroby

SwissOptic AG byla založena v roce 1997 jako odštěpení od Leica Geosystem AG a specializuje se na vysoce přesnou, zákaznicky specifickou optiku pro průmyslové aplikace. (Zdroj: item a SwissOptic)

Pro citlivé výrobní procesy v čistém prostoru poskytuje item s Mini-Environment ideální pracovní prostředí. Tak vzniklo 16 funkčních montážních buněk třídy ISO 5. (Zdroj: item a SwissOptic)

Mini-Environment se skládají z částečných obalů na základě hliníkových profilů item s integrovanými pracovními systémy. (Zdroj: item a SwissOptic)

Ve stěnách buněk jsou integrovány čtyři filtrační ventilátory. Protože je vzduch uvnitř buněk veden od stropu ke spodní části v laminárním proudění, lze zabránit usazování částic na obrobcích a pracovních plochách. (Zdroj: item a SwissOptic)

SwissOptic představuje vysoce přesná, zákaznicky specifická optická řešení. Společnost vyrábí vysoce přesné optické komponenty a složité sestavy pro různé odvětví v čistém prostředí. Pro novou výrobní linku rozšířila SwissOptic stávající čisté prostory a zvýšila třídu čistoty pracovních prostor. Přitom spoléhá na systémy a komponenty od item. Vznikly tak izolované, kontrolovatelné procesní oblasti odpovídající nejvyšším požadavkům na čistotu a flexibilní přizpůsobení různým pracovním postupům.

Společnost SwissOptic AG byla založena v roce 1997 jako odnož Leica Geosystem AG. Firma se specializuje na vysoce přesnou, zákaznicky specifickou optiku pro průmyslové aplikace a považuje se za komplexního dodavatele optických OEM řešení v oblasti měřicí techniky, polovodičového průmyslu a lékařské techniky. Výroba optických komponent v lokalitě v Heerbrugg ve Švýcarsku sahá až do začátku 20. století. Podnikatelé Heinrich Wild, Jacob Schmidheiny a Roland Helbing založili v roce 1921 „Heinrich Wild, Werkstätte für Feinmechanik und Optik“. Společnost rychle rostla díky inovativním řešením pro geodézii a rozšířila své portfolio o fotogrammetrii – získávání přesných měřicích dat z fotografií – a mikroskopii. Přibyly další aplikace v měřicí technice a optoelektronice, tedy v kombinaci optiky a polovodičové elektroniky. Od roku 2021 patří SwissOptic do skupiny Jenoptik. Ta zaměstnává přibližně 4 500 pracovníků a je uvedena v indexu DAX. SwissOptic má kromě hlavního sídla ve Švýcarsku také pobočku ve Wu-chanu v Číně s přibližně 120 zaměstnanci. Jako poskytovatel kompletních služeb pro OEM společnost nejen vyvíjí optické komponenty a sestavy, ale také vyrábí individuální produkty na základě zákaznických výkresů.

Stávající pracovní místa jsou zastaralá a neflexibilní

SwissOptic spolupracuje již více než 20 let s firmou item Industrietechnik GmbH a má tak ve svém portfoliu řadu aplikací – od pracovních systémů přes lineární techniku až po kryty strojů. Při zařizování nového čistého prostoru oslovila společnost odborníka na optiku právě firma item. „Dobře jsme znali modulární systém založený na hliníkových profilech, a proto jsme se obrátili na item s žádostí o podporu při zařizování nových pracovních míst,“ říká Mark Rüdisser, vedoucí facility managementu SwissOptic AG. „Pro výrobu komponentů pro polovodičový průmysl jsme potřebovali flexibilní pracovní prostory, které splní vysoké požadavky třídy čistoty ISO 5.“ Firma WHO Reinraumtechnik byla pověřena celkovým plánováním. Ačkoliv je výroba již v čistém prostředí, měly by nové prostory odpovídat ještě vyšší třídě čistoty a splnit tak přísnější požadavky na koncentraci částic. Dosavadní pracovní prostory již nesplňovaly požadavky SwissOptic. Pracovní místa byla zastaralá a nedala se přizpůsobit různým pracovním procesům.

Vysoké požadavky na výrobu v čistém prostředí

„Pro zvýšení výrobních kapacit jsme byli nuceni přestavět náš čistý prostor a vytvořit více pracovních a výrobních zón. Přitom jsme chtěli minimalizovat náklady a náročnost přestavby,“ říká Dario Fusinato, vedoucí montáže v čistém prostředí SwissOptic AG. „Pro citlivé výrobní procesy v čistém prostředí nabízí item s Mini-Environments ideální pracovní prostředí.“ Vzniklo 16 funkčních montážních buněk třídy ISO 5. Ty sestávají z dílčích krytů na základě hliníkových profilů item s integrovanými pracovními systémy. Tam se vyrábí, kontrolují a čistí složité optomechanické sestavy pro polovodičový průmysl. Používají se jak optické, tak jemno mechanické komponenty, které jsou pomocí speciálních zařízení mikrometricky přesně umístěny a seřízeny. Je nutné zcela zabránit teplotním výkyvům, vibracím a otřesům. Současně nesmí být v pracovním prostoru přítomny částice větší než 0,025 mm. Proto SwissOptic provádí optickou kontrolu sestav pomocí speciálních mikroskopů. Čistota částic je klíčová pro zajištění kvality a životnosti produktů.

Jednotná konstrukce montážních buněk

Všechny 16 buněk mají stejnou konstrukci. Každá je vybavena výškově nastavitelým stolem, kolečkovým regálem se čtyřmi odkládacími plochami a pohyblivým přídavným vozíkem z komponentů item. Dílčí kryty mají přibližně 2,70 m na šířku, 2,40 m na výšku a hloubku 2,40 m. Základní rám je sestaven z profilů řady X 8 ve spojení s profily XMS. Integrované kabelové vedení umožňuje bezpečné řízení kabelů, neboť jsou vedeny v rámu profilu v uzavřeném prostředí, chráněny před prachem. „Plochy buněk jsou vyrobeny z čistitelného skla,“ říká Michael Hasler, obchodní ředitel item Švýcarsko. „Systém obvodového rámu item slouží k upevnění ploch a je zvláště vhodný do čistého prostředí, protože optimálně spojuje základní profil, krytku a těsnění.“ Výsledkem jsou snadno čistitelné povrchy. Do stropů buněk jsou integrovány čtyři filtrační ventilátory. Jako „čistý prostor v čistém prostoru“ tvoří buňky uzavřenou jednotku. Při potřeby je lze flexibilně přesunout na jiné místo ve výrobě. Vzduch uvnitř buněk je veden od stropu ke spodní části v laminárním proudění, čímž se předchází usazování částic na výrobních dílech a pracovních plochách.

Některé materiály nejsou vhodné do čistého prostředí

Montážní buňky musí být vyrobeny z materiálů vhodných do čistého prostředí. Nemohou uvolňovat výpary. Dále je nutné splnit požadavky na emise těkavých organických látek, jako jsou plyny, oleje a tuky. „Hotový produkt bude provozován ve vysokém vakuu,“ vysvětluje Dario Fusinato. „Proto musíme zajistit, že při montáži nevzniknou molekulární kontaminace.“ Díky své malé velikosti mohou tyto látky proniknout přes vzduchotechnické filtry. Kromě normy ISO 14644-1, která stanoví třídy čistoty na základě redukce částic, je třeba dodržovat také směrnici ISO 14644-8 týkající se klasifikace znečištění vzdušnými molekulami (AMC). Směrnice VDI 2083 list 9.1 obsahuje standardizovaný postup pro kvalifikaci provozních prostředků a vzduchotechnických komponent pro oblasti s vysokou čistotou. „Hodnocení výparného chování je složitý úkol,“ zdůrazňuje Dario Fusinato. „Od začátku nesměly být použity materiály jako silikony nebo speciální plasty. Vzhledem k tomu, že jsou k dispozici výškově nastavitelné stoly, musely splňovat i požadavky na maziva používaná v nich.“ Všechny otevřené drážky profilů musí být uzavřeny odpovídajícími krycími profily, aby se zabránilo hromadění prachu nebo vzniku jiných znečištění.

Montáž za provozu

Před finální montáží SwissOptic otestoval funkčnost modulárních krytů od item v kombinaci s FFU na digitálním modelu. Montáž dílčích krytů byla náročná, protože probíhala za provozu. Nejprve provedla item zkušební projekt a namontovala dílčí kryt v jiném čistém prostoru. Po úspěšném dokončení byly kryty předmontovány u item a poté přepraveny na finální místo instalace. Při tom museli pracovníci item nasadit ochranné obleky a dodržovat pravidla chování v čistém prostředí, aby nezpůsobili kontaminaci. „Pracovali jsme etapově a úzce spolupracovali s item,“ říká Mark Rüdisser. „Jen tak jsme mohli zajistit, že provoz nebude ohrožen.“

Zlepšení pracovních podmínek a výrobních procesů

Proces od dodání po uvedení do provozu v podzimních měsících 2022 trval jen několik měsíců. „Jsme velmi rádi, že jsme mohli naši novou výrobu zřídit během krátké doby. item nám během celé fáze projektu a realizace poskytl vynikající podporu,“ říká Mark Rüdisser. „Součástí bylo i zavedení lean konceptu pro optimalizaci výrobních procesů.“ Hlavními body byly ideální umístění nástrojů a digitalizace na pracovišti. Protože základní vybavení ve všech 16 montážních buňkách je identické a liší se jen v několika detailech podle pracovního procesu, mají zaměstnanci snadnou orientaci. Velkou výhodou je ergonomické vybavení prostor. Dříve byly pracovní procesy vázány na konkrétní pracoviště, dnes může v jedné buňce probíhat více různých procesů – což představuje výrazné zvýšení flexibility. Díky instalaci Mini-Environments SwissOptic nakonec zvýšil výrobní kapacitu a zlepšil pracovní prostředí. S čistým prostředím uvnitř čistého prostředí splňuje optický specialista přísné požadavky na výrobu složitých sestav v nejvyšší třídě čistoty a tím zajišťuje kvalitu svých produktů v každém okamžiku.