Montáž laserových sestav v čistém prostoru

Již v roce 2012 odborníci na laserovou techniku společnosti TRUMPF Werkzeugmaschinen GmbH + Co. KG na pobočce v Ditzingenu zřídili čistící zařízení, ve kterém jsou v rámci Flowboxů třídy ISO 5 montovány optiky pro obrábění a laserové řídicí sestavy. (Zdroj: Nerling Systemräume GmbH)

Již v roce 2012 odborníci na laserovou techniku společnosti TRUMPF Werkzeugmaschinen GmbH + Co. KG v Ditzingenu zřídili čistící zařízení, ve kterém jsou v rámci Flowboxů sestavovány optiky pro obrábění a laserové řízení paprsku třídy ISO 5. (Zdroj: Nerling Systemräume GmbH)

Aby bylo možné dosáhnout vysoké čistoty ve flowboxech a udržet všechny komponenty co nejvíce bez částic, musí být i mimo boxy, v čistícím prostoru, dodržována odpovídající třída čistoty. Čistící prostor má proto třídu ISO 8 a disponuje dodatečným montážním prostorem třídy ISO 7. (Zdroj: Nerling Systemräume GmbH)

Celý systém stěn a stropů, který byl použit u TRUMPF, je samostatný. Navíc je prostorová sestava modulární, a proto je snadno rozšiřitelná a demontovatelná. (Zdroj: Nerling Systemräume GmbH)

Před montáží a integrovaná do čistého prostoru je sedmizónová ultrazvuková čisticí zařízení, které přímo dopravuje očištěný materiál do montážní místnosti. Byla zakoupena paralelně s čistým prostorem a musela být začleněna do plánování. (Zdroj: Nerling Systemräume GmbH)

Před montáží a integrovaná do čisté místnosti je sedmizónová ultrazvuková čisticí zařízení, která přímo dopravuje očištěný materiál do montážní místnosti. Byla zakoupena paralelně s čistou místností a musela být začleněna do plánování. (Zdroj: Nerling Systemräume GmbH)

Nerling nainstaloval zavěšený systém s nosností 250 kg, přičemž dvě podpěry byly zcela skryty za stěnou čisté místnosti. Další dvě se nacházejí za ocelovou krytinou v rozích místnosti. (Zdroj: Nerling Systemräume GmbH)

„Vzhledem k tomu, že obchodní vývoj ve společnosti TRUMPF je velmi dynamický, chtěli jsme od začátku mít flexibilní čistící zařízení,“ vysvětlil Dipl.-Ing. Frank Schaffert, vedoucí skupiny PE Optika ve společnosti TRUMPF Werkzeugmaschinen GmbH + Co. KG. „Mělo by být možné jej podle potřeby přestavět nebo případně přesunout na jiné místo.“ (Zdroj: TRUMPF Werkzeugmaschinen GmbH + Co. KG)

„I také část klimatizace s recirkulací vzduchu je založena na modulárním konceptu. To má další zásadní výhodu: Pokud jedno z zařízení selže, ostatní pokračují bez problémů,“ říká Jan Kürbis, projektový manažer pro čisté místnosti ve společnosti Nerling Systemräume GmbH. (Zdroj: Nerling Systemräume GmbH)

Při montáži komponentů pro vysoce výkonné lasery musí být v prostorách dodržovány nejvyšší požadavky na technickou čistotu. V roce 2012 si experti na laserovou techniku společnosti TRUMPF proto zřídili na svém hlavním sídle v Ditzingenu čistý prostor s třídou ISO 8. Vybraní dodavatelé čistých prostor Nerling Systemräume GmbH navrhli tento systém podle modulového konceptu; zařízení je nyní možné využívat velmi flexibilně, při potřeby jej přestavět a dokonce přesunout na jiné místo. Celý systém je navíc samostatně stojící, takže se nešíří vibrace z výstřihovacích strojů v podlaží nad ním, které jsou součástí předváděcího centra. Navíc, i přes stropní výšku přibližně 3,60 m s podhledy a stropními instalacemi, bylo pomocí velmi nízkého podhledu dosaženo světlé výšky stropu 2,90 m. V roce 2014 byl systém rozšířen o další kapacity a byla instalována jeřábová dráha, jejíž podpěry jsou téměř neviditelné a integrovány do nosné konstrukce.

„V čistém prostoru jsou montovány pracovní optiky a laserové řídicí sestavy paprsků. To se děje převážně v flowboxech třídy ISO 5,“ vysvětluje Dipl.-Ing. Frank Schaffert, vedoucí skupiny PE Optika ve společnosti TRUMPF Werkzeugmaschinen GmbH + Co. KG. Tyto podmínky jsou předpokladem pro to, aby komponenty byly bez částic větších než 50 µm. „Takové částice by se při zahřátí laserem vypalovaly do čoček, způsobovaly stíny a bránily správnému řezání laserovou strojní jednotkou. Důsledkem by byl výpadek zařízení,“ dodává Schaffert. Organické částice této velikosti jsou proto ve společnosti TRUMPF manuálně odstraňovány z optik pomocí ultrafialového světla v samostatném pracovním kroku. Aby bylo možné dosáhnout vysoké čistoty v flowboxech a udržet všechny komponenty co nejméně částicové, musí být i mimo boxy, v čisté kabině, dodržována přísná třída čistoty. Čistý prostor o rozměrech 9,75 x 9,66 m, který byl objednán v roce 2012, má třídu ISO 8 a obsahuje další montážní prostor třídy ISO 7.

Před montáží a integrovaný do čistého prostoru je dále 7-zónový ultrazvukový čisticí systém, který přímo dopravuje očištěný materiál do montážní místnosti. Připojen je také diskový laser, který slouží k přejímce namontovaných pracovních optik. Kromě čisticího zařízení a laserové místnosti s předprostorem a dvou přístupových komor pro materiál se v celkovém systémovém prostoru o rozměrech 31,03 x 10,20 m před rozšířením v roce 2014 nacházelo také čisté místnosti a kancelář. Aby se zvýšila kapacita v oblasti montáže, byly tyto prostory nedávno přestavěny na čistý prostor třídy ISO 8 a do nosné konstrukce byla integrována další jeřábová dráha.

Rozšiřitelný a demontovatelný modulární systém čistého prostoru

„Důležitou požadavkem bylo získat co nejvíce flexibilní systém čistého prostoru,“ vysvětluje Schaffert. „Měl být možné jej při potřeby přestavět nebo rozšířit, případně jej přesunout na jiné místo.“ Z tohoto důvodu měl být co nejvíce samostatný, vlastnit vlastní nosnou konstrukci a být zavěšený pod stropem. To mělo také zabránit přenosu vibrací způsobených výstřihovacími stroji v podlaží nad ním na čistý prostor.“

„Abychom těmto požadavkům vyhověli, byl při konstrukci stropu použit plně nosný systém, který je zavěšený na volném rozpětí přes 10 m. Nosníky stropu byly částečně položeny na systémových rámech, částečně používáme volně stojící portály v oblasti konstrukčních stěn,“ říká Jan Kürbis, projektový manažer pro čisté prostory ve společnosti Nerling Systemräume GmbH. „Celý systém stěn a stropů, který jsme použili u TRUMPF, je samostatně stojící.“ Navíc je systém modulární, což umožňuje nejen snadné rozšíření, ale i demontáž. „Odstraněné prvky lze při přestavbě opětovně použít podle systémových norem. Například jsme znovu použili stěnové prvky kanceláře, které jsme během letošního rozšíření demontovali, na jiném místě v zařízení,“ vysvětluje Kürbis.

Vyměnitelné lampy a FFU

Také část klimatizace s cirkulací vzduchu je založena na modulárním konceptu s plně autonomními, zónově řízenými přímovaporovými klimatizačními jednotkami. „To má další zásadní výhodu: pokud některé zařízení selže, ostatní mohou pokračovat bez problémů,“ vysvětluje Kürbis. Zvýšení chladicí kapacity zařízení v Ditzingenu pomocí dalších zařízení je také možné. To samé platí pro modulární filtračně-větrací jednotky (FFU) s energeticky úspornou technologií EC, které jsou určeny k zachytávání částic podle požadovaných tříd čistoty a nasávají kondicionovaný vzduch z horního plenum. Tyto jednotky mají stejné rozměry jako speciální osvětlení s odrazovým mřížkovým vložkou, takže je lze podle potřeby vyměnit.“

Celý systém vzduchotechniky v prostoru, včetně zajištění hygienického výměnu vzduchu a udržování přetlaku v čisté zóně, je zajištěn samostatným ventilačním systémem s kapacitou 1 000–1 500 m³/h. Použitá měřicí a řídicí technika, umístěná ve dvou řídicích skříních přímo na stěně kabiny čistého prostoru, umožňuje řídit a sledovat klimatizační zařízení, ventilační systém a všechny FFU přes barevný webový displej s rozlišením 15“. „Tak může být každý prostor samostatně monitorován a všechny komponenty vizualizovány graficky,“ dodává Kürbis.

Velmi nízký podhled

Jednou z největších výzev tohoto projektu byly omezené prostorové podmínky stávající struktury budovy, do které měl být systém čistého prostoru integrován. „Výška hrubého stropu byla s 3,645 m relativně nízká, bylo zde mnoho podhledů a stropních instalací, které bylo nutné při plánování zohlednit,“ říká Schaffert. Aby bylo možné realizovat světlou výšku stropu 2,9 m v čistém prostoru, byl postaven velmi nízký podhled. K tomu byla technika detailně naplánována a byly použity speciální nízké FFU ve speciální konstrukci.“

Čisticí zařízení bylo zakoupeno paralelně s čistým prostorem a muselo být začleněno do plánování. To bylo zvlášť důležité, protože zařízení bylo dodáno až po dokončení čistého prostoru. „Jelikož naše systémové prostory obvykle předáváme jako hotové, působíme jako generální dodavatel pro naše zákazníky, a proto jsme také převzali potřebné technické, časové a řídicí koordinace s výrobcem zařízení,“ říká Kürbis. Kromě toho byla do řízení zařízení integrována stávající odsávací jednotka pro čisticí zařízení.

Esteticky příjemný systém

„U jeřábu, který byl v rámci rozšíření v roce 2014 dále integrován do nosné konstrukce čistého prostoru, nám bylo zvlášť důležité, aby podpěry byly co nejméně viditelné,“ říká Schaffert. Nerling instaloval dvojramenný jeřáb Demag-KBK s nosností 250 kg, délkou jeřábové dráhy přibližně 5,50 m a délkou nosné konstrukce přibližně 4,0 m, vybavený elektrickým řetězovým jeřábem. „Celková konstrukce jeřábu a stropní obložení má rozměry přibližně 9,42 x 5,86 m,“ říká Kürbis. „U podpěr jsme mohli dvě úplně schovat za stěnu čistého prostoru. Další dvě jsou skryty za ocelovou krytinou v rozích místnosti.“

Na vzhledu zařízení, jak zvenku, tak zevnitř, společnost TRUMPF kladla od začátku velký důraz. „Mělo se harmonicky začlenit do moderní architektury naší firmy,“ říká Schaffert. Z tohoto důvodu byly například všechny okna spojena do jednoho celku a elektrické vedení bylo ukryto v dutých stěnách, takže v místnosti nejsou vidět žádné kabelové kanály. Aby i venkovní agregáty, jejichž umístění je přímo viditelné z předváděcího centra, vypadaly co nejlépe, byly chladicí potrubí vedena pod zemí.“

„S realizací modulárního systému čistého prostoru Nerling a jeho rozšířením v letošním roce jsme velmi spokojeni,“ říká Schaffert. „Rozšířením jsme získali prostor pro deset dalších pracovních míst, z nichž pět je již zařízeno. „Máme tak ještě kapacity do budoucna,“ dodává vedoucí skupiny.