KUKA-Cobot permet une production 24/7 grâce à la technologie de charge inductive

Le KMR iiwa CR est une solution d'automatisation permettant d'augmenter la productivité pour le transport de wafers hautement sensibles.

Abrasions de particules exclues – l'alimentation en énergie sans contact permet l'utilisation du cobot en classe propre ISO 3. / Plus d'abrasion de particules – l'alimentation en énergie sans contact permet l'utilisation du cobot en classe propre ISO 3.

La demande mondiale en microprocesseurs augmente rapidement. Pour répondre à cette forte demande, les fabricants doivent continuer à automatiser leurs usines. Avec le KMR iiwa CR, composé d’un robot collaboratif et d’une plateforme mobile, KUKA propose une solution d’automatisation sûre et augmentant la productivité pour le transport de substrats de semi-conducteurs très sensibles (wafers). Grâce à la technologie de charge inductive intégrée de Wiferion, le système répond aux exigences les plus strictes en matière de pureté, de productivité et de sécurité.

Automatisation dans la fabrication de semi-conducteurs

L’industrie des semi-conducteurs connaît un essor. Des mégatendances telles que le télétravail, la croissance de l’intelligence artificielle et la demande croissante de véhicules électriques entraînent une forte augmentation de la demande en semi-conducteurs. Selon le cabinet de conseil McKinsey & Company, le secteur a crû de 20 % en 2021 seulement. Les experts prévoient que l’industrie mondiale des semi-conducteurs croîtra annuellement de 6 à 8 % et deviendra une industrie valant plusieurs billions de dollars d’ici 2030. Afin de couvrir la demande énorme en processeurs performants, les fabricants de puces investissent dans de nouveaux sites de production.

Le transport des wafers est sujet à erreur

Pour une usine de chips moderne, des coûts d’investissement de plusieurs milliards de dollars ne sont pas rares. Les attentes en matière de fiabilité et d’efficacité des usines intelligentes sont donc très élevées.

Avant qu’un wafer brut ne devienne un microprocesseur, plusieurs milliers d’étapes de travail sont souvent nécessaires dans un environnement de salle blanche hautement sécurisé. Selon la pièce, il faut environ trois mois pour qu’un wafer quitte la production, qui fonctionne 24/7. C’est pourquoi les systèmes de transport et la gestion de l’installation et des processus jouent un rôle crucial dans le succès de ces mégafabriques. Certaines étapes de la production sont déjà très bien automatisées et de haut niveau qualitatif.

Charge sans fil pour des exigences de pureté maximales

Jusqu’à présent, le transport des substrats de semi-conducteurs d’une station de travail à une autre était une exception. Surtout dans les anciennes usines, les wafers étaient principalement manipulés manuellement par un employé, qui les retirait d’une machine de traitement dans des cassettes de wafers, puis les transportait avec un chariot à la prochaine étape du processus. Ce processus est sujet à erreur. Si un employé fait tomber un wafer fragile ou insère accidentellement la mauvaise cassette dans une machine, cela peut rapidement entraîner des pertes à cinq chiffres. L’automatisation des processus de manipulation et de transport avec des robots manipulateurs mobiles réduit au minimum le risque de dommage. Avec le KMR iiwa CR, KUKA propose un cobot mobile pour la manipulation sûre de composants sensibles comme les wafers, qui, grâce à sa technologie de charge inductive, répond également aux exigences de pureté les plus strictes.

Cobot mobile de KUKA pour la salle blanche avec charge inductive

Le KMR iiwa CR est une combinaison d’un cobot en salle blanche et d’une plateforme robotique mobile. La pince brevetée du robot est spécialement conçue pour les applications de manipulation en environnement de salle blanche. Grâce à un logiciel de navigation innovant, le KMR iiwa CR opère de manière autonome dans l’espace, charge et décharge automatiquement les cassettes de wafers, et les amène à la prochaine station de travail. Et ce, tout en respectant les strictes conditions de classe ISO 3 en salle blanche. Les robots industriels mobiles de KUKA sont conçus pour effectuer leurs tâches de manière fiable dans des environnements plus propres qu’une salle d’opération, avec leurs mouvements mécaniques parfaitement maîtrisés.

Génération minimale de particules avec une productivité maximale

Pour respecter la classe ISO 3, l’alimentation électrique du KMR iiwa CR est un élément central. « Pour un environnement de salle blanche exigeant, les systèmes de charge classiques avec contacts glissants ne conviennent pas », explique Jakob Brandl, responsable du portefeuille Mobility chez KUKA. « À chaque charge, il y a de l’usure du cuivre. Les particules se dispersent dans l’environnement de production et peuvent, dans les cas extrêmes, endommager les wafers précieux. » C’est pourquoi KUKA utilise le système de charge inductive etaLINK 3000 de Wiferion. La transmission d’énergie dans la salle blanche se fait sans contact et sans fil. Cela garantit un processus de charge avec une génération minimale de particules.

Ancien processus très sujet à erreur

De plus, la technologie de charge permet de maintenir la production sans interruption pour la recharge de la batterie. « Nous chargeons notre cobot via « In-Process-Charging ». Le robot se déplace pendant le processus de pick-and-place sur une station de charge et se recharge en cours de fonctionnement — sans perte de temps », explique Pascal Caprano, responsable de la gestion des concepts industriels chez KUKA. Les points de charge peuvent être installés, par exemple, devant les machines de traitement. L’alimentation électrique démarre automatiquement lorsque le KMR iiwa CR insère ou retire les cassettes de wafers.

KUKA améliore la sécurité des processus

En matière de sécurité, le cobot établit également de nouvelles références grâce à la transmission inductive d’énergie. Alors que les plaques de charge classiques reposent plusieurs centimètres au sol pour assurer l’alimentation malgré la libre circulation du robot, les plaques de charge de Wiferion sont très plates et peuvent être intégrées au sol de manière plane. « Nous éliminons ainsi les risques de trébuchement pour les employés en salle blanche », souligne Jakob Brandl, en évoquant les avantages du système. De plus, la maintenance est simplifiée grâce à l’absence de contacts usés ou contaminés. « En résumé, cela augmente la sécurité globale du processus de production. »