Reinraum-robot voor zonnepaneel

Reinraum-Roboter für Solar Module

De zonne-energie-industrie heeft zich in slechts enkele jaren ontwikkeld tot een van de meest veelbelovende wereldwijde energiemarkten. Maximale veiligheid, optimaal gebruiksgemak en snelle hantering zijn vereist. Een krachtige, flexibele robotautomatisering, afgestemd op de specifieke eisen van de fotovoltaïsche industrie, maakt dit mogelijk.

De explosieve vraag naar zonne-energie stelt de fotovoltaïsche industrie voor verhoogde eisen op het gebied van productiviteit, kwaliteit en sterk verlaagde productiekosten. De automatiseringsexpert Schiller kreeg de opdracht voor de volledige automatisering van een fabriek voor de productie van dunne-film fotovoltaïsche substraten. In de veeleisende productie van dunne-film zonnecellen op glasbasis doorloopt het substraat meerdere fabricage- en processtations. Transport en handling van de gevoelige substraten, die anderhalf vierkante meter groot en slechts drie millimeter dik zijn, moeten daarbij zacht en voorzichtig gebeuren, maar tegelijkertijd snel en precies. Dit betreft het exact volgens specificatie beladen en ontladen en het verplaatsen van substraten of procesapparatuur. De substraten worden uit de transportbakken gehaald en nauwkeurig gepositioneerd in de procesinstallaties. Daarbij mogen ze niet beschadigd of vervuild raken. Een uitgekiende logistiek in een cleanroomomgeving is daarbij onmisbaar.

IRB 6640 in cleanroom-uitvoering
Zulke complexe taken kunnen alleen volledig automatisch worden uitgevoerd. De ingenieurs van Schiller moesten zo snel mogelijk de juiste robot voor het project vinden. Volgens Bernhard Früh, de projectleider van Schiller, moest de robot voldoen aan de eisen van klasse 5 cleanroom en extreem krachtig zijn op het gebied van precisie en cyclustijden. ABB (onderdeel Robotics) heeft in nauwe samenwerking met Schiller de robot IRB 6640 aangepast voor cleanroomgebruik. Het formaat en gewicht van de glasplaten maken handmatige verwerking moeilijk, daarom is het gebruik van robots in de verschillende processtappen onmisbaar voor de realisatie van het project.

De nauwe communicatie tussen Schiller en ABB was uiterst positief en leidde tot de certificering van de robot voor cleanroomgebruik (ISO 14644-1). Drie laklagen (grondlaag, witte lak, toplaag) kenmerken de ABB cleanroom-robot. Voor het lakken worden schroeven en inspectiearmen afgedekt en daarna, voor eenvoudige reiniging, gedeeltelijk beschermd met afdekkappen. Voor een ordentelijke en afgeschermde kabelgeleiding bevinden de kabels zich deels in gesloten kabelgoten. Hiermee wordt het inbrengen van deeltjes door kabelslijtage voorkomen. Micro-afschilferingen van lak zijn bij het gebruik van de robot een kritisch punt. De focus van ABB bij de fabricage van de robot ligt daarom op het voldoen aan deze cleanroom-voorschriften: mogelijke vervuilingsbronnen worden fabrieksmatig afgedicht met metalen platen. Voor levering ondergaan de cleanroom-robots een speciale reiniging en worden ze dubbel verpakt in folie; de onderste folie wordt pas in de cleanroom verwijderd. De IRB 6640 voldoet aan alle cleanroom-criteria en is daarom niet alleen geschikt voor de dunne-film- of elektronica-industrie. Voor de kortste cyclustijden en maximale productiviteit zorgt de Quick-Move-functie van de bewegingsbesturing. De positioneringsnauwkeurigheid ligt dankzij de True-Move-functionaliteit binnen 0,07 mm. De IRB 6640 heeft een bereik van 2,55 m tot 3,20 m en een hanteringscapaciteit van 130 kg tot 235 kg.

Hoge prestaties
Schiller had slechts ongeveer een jaar nodig voor de planning en realisatie van het hele project, inclusief de integratie van de robot. Inmiddels zijn er al meer volledig geautomatiseerde installaties, TF Solar Cell Fab Automation, opgebouwd in zonnepaneelfabrieken. Schiller had voor de planning en uitvoering van het project, inclusief robotintegratie, slechts een jaar nodig. Een speciale software zorgt voor efficiënte processen, verzamelt relevante gegevens en houdt de werkplaatsen en kwaliteitsnormen altijd in de gaten. Zes ABB cleanroom-robots dragen bij aan een jaarlijkse productie van 20 megawatt. Ze passen zich zonder ingrijpende constructie- en ontwikkelingswerkzaamheden aan de specifieke productiesituatie aan en maken latere modificaties via programmering mogelijk. De opstelling en de pre-commissioning vonden plaats vóór de volledige montage bij de klant, eerst bij Schiller. Naast de algemene installatieopleiding door Schiller verzorgde het ABB trainingscentrum een speciale instructie voor de veilige bediening van de cleanroom-robots. Eerste ervaringsrapporten bevestigen de hoge prestaties van de ABB cleanroom-robots, die de productie-efficiëntie bij maximale veiligheid aanzienlijk verhogen.