KUKA-Cobot umožňuje výrobu 24/7 díky induktivní nabíjecí technologii

KMR iiwa CR je automatizační řešení zvyšující produktivitu pro přepravu vysoce citlivých waferů.

Vyloučeno opotřebení částicemi – bezkontaktní dodávka energie umožňuje použití cobotu ve třídě čistoty ISO 3. / No more particle abrasion – contact-free energy supply allows the cobot to be used in cleanroom class ISO 3.

Celosvětová poptávka po mikročipech rychle roste. Aby výrobci mohli uspokojit vysokou poptávku, musí dále automatizovat své továrny. KUKA nabízí bezpečné a produktivitu zvyšující automatizační řešení pro přepravu vysoce citlivých polovodičových substrátů (wafer), sestávající z kolaborativního robota a mobilní platformy KMR iiwa CR. Díky integrované induktivní nabíjecí technologii od Wiferion systém splňuje nejvyšší požadavky na čistotu, produktivitu a bezpečnost.

Automatizace ve výrobě polovodičů

Průmysl polovodičů zažívá boom. Megatrendy jako práce z domova, růst umělé inteligence a rostoucí poptávka po elektromobilech vedou k dalšímu výraznému nárůstu poptávky po polovodičích. Podle poradenské společnosti McKinsey & Company vzrostl tento sektor v roce 2021 o 20 %. Poradci předpovídají, že celosvětový průmysl polovodičů poroste ročně o 6–8 % a do roku 2030 se stane bilionovým odvětvím. Aby pokryli obrovskou potřebu výkonných procesorů, investují výrobci čipů do nových výrobních závodů.

Transport waferů je náchylný k chybám

Pro moderní továrny na čipy nejsou investiční náklady v řádu několika miliard dolarů ničím výjimečným. Očekávání na spolehlivost a efektivitu chytrých továren jsou proto vysoká.

Od surového wafru po mikroprocesor je často třeba několik tisíc pracovních kroků v pečlivě zabezpečeném čistém prostředí. V závislosti na součástce trvá přibližně tři měsíce, než wafer opustí nepřetržitě taktovanou výrobu. Proto hrají přepravní systémy a řízení zařízení a procesů klíčovou roli pro úspěch takových megafabrik. Některé výrobní kroky jsou již velmi dobře automatizované a na vysoké úrovni kvality.

Bezdrátové nabíjení pro nejvyšší požadavky na čistotu

Dosud byla výjimkou přeprava polovodičových substrátů z jedné pracovní stanice na druhou. Zejména ve starších výrobních závodech jsou wafery převážně ručně odebírány zaměstnancem z takzvaných waferových kazet z obráběcího stroje a přemísťovány vozíkem do dalšího procesu. Tento proces je náchylný k chybám. Pokud zaměstnanec upustí křehký wafer nebo omylem vloží nesprávnou kazetu do stroje, může dojít ke ztrátě i několika desítek tisíc dolarů. Automatizace manipulace a přepravy pomocí mobilních manipulátorů minimalizuje riziko poškození. S KMR iiwa CR má KUKA v portfoliu mobilního kolaborativního robota určeného pro bezpečné zacházení s citlivými díly, jako jsou wafery, který díky induktivní nabíjecí technologii splňuje i nejvyšší požadavky na čistotu.

Mobilní kolaborativní robot od KUKA pro čisté prostředí s induktivním nabíjením

KMR iiwa CR je kombinací čistého prostoru kolaborativního robota a mobilní robotické platformy. Patentovaný uchopovač robota je speciálně navržen pro manipulaci v prostředí čistých prostor. Díky inovativní navigační softwaru pracuje autonomně v prostoru, samostatně nakládá a vykládá waferové kazety a přivádí je k další pracovní stanici, a to při dodržení přísných podmínek třídy ISO 3. Mobilní průmyslové roboty od KUKA jsou určeny k spolehlivému výkonu v prostředích, která musí být čistší než operační sál.

Minimální tvorba částic při maximální produktivitě

Pro splnění požadavků třídy ISO 3 je klíčovým prvkem například napájení KMR iiwa CR. „Pro náročné prostředí čistých prostor nejsou běžné nabíjecí systémy s kartáčovými kontakty vhodné,“ vysvětluje Jakob Brandl, manažer portfolia Mobility ve společnosti KUKA. „Při každém nabíjení vzniká měďní odpad. Částice se šíří v výrobním prostředí a v extrémních případech mohou poškodit cenné wafery.“ Proto KUKA používá induktivní nabíjecí systém etaLINK 3000 od Wiferion. Přenos energie v čistém prostředí je bezkontaktní a bezdrátový. Tím KUKA zajišťuje nabíjení s minimální tvorbou částic.

Starý proces je velmi náchylný k chybám

Navíc technologie nabíjení umožňuje udržovat výrobu bez přerušení kvůli dobíjení baterie. „Nabíjíme našeho kolaborativního robota prostřednictvím ‚In-Process-Charging‘. Robot během procesu pick-and-place jezdí přes nabíjecí stanici a dobíjí se – bez jakéhokoliv zpoždění,“ vysvětluje Pascal Caprano, vedoucí konceptového inženýrství v oblasti průmyslového managementu ve společnosti KUKA. Nabíjecí body lze například umístit před obráběcí stroje. Napájení se automaticky spustí, jakmile KMR iiwa CR vloží nebo vyjme waferové kazety.

KUKA zvyšuje bezpečnost procesů

Co se týče bezpečnosti, nastavuje kolaborativní robot nová měřítka díky induktivnímu přenosu energie. Zatímco běžné kontaktní nabíjecí desky jsou vysoké několik centimetrů, aby bylo možné napájení i při volném prostoru pod robotem, desky od Wiferion jsou velmi tenké a mohou být zapuštěny do podlahy na úroveň povrchu. „Tím eliminujeme nebezpečí zakopnutí pro zaměstnance v čistých prostorách,“ vysvětluje Jakob Brandl výhody systému. Navíc odpadá údržba kvůli přerušeným nebo znečištěným kontaktům. „Výsledkem je zvýšení bezpečnosti celého výrobního procesu.“