Smart Welding Station P3 UHP voor het orbitale lassen in de cleanroom

Abb.1: Smart Welding Station P3 UHP mit geschlossenem Schweißkopf zum Orbitalschweißen von Rohren und Fittings. / Fig.1: Smart Welding Station P3 UHP met gesloten chamber laskop voor orbitale lassen van buizen en fittingen.

Abb.2: Installation von Rohrleitungen für medizinisches Gas in einer Klinik. / Fig.2: On-site installation for medical gas lines in a hospital.

Abb.3: Draadloze touchscreen-controller voor het bedienen van één of meerdere slimme lasinstallaties. / Fig.3: Wireless Touchscreen Controller om één of meerdere slimme lasinstallaties te bedienen.

De wereldwijde markt voor halfgeleiderproducten is al geruime tijd sterk in beweging. Trends met betrekking tot voortschrijdende digitalisering, kunstmatige intelligentie, high-performance computers en het Internet der Dingen leiden tot een sterk toenemende vraag. In het kader van een voortdurende technologische ontwikkeling zijn Intel, Samsung en TSMC bezig met de planning van de commerciële productie van 3 nm schakelingen, terwijl IBM onlangs de voltooiing van een prototype in 2 nm-technologie heeft aangekondigd. Chinese fabrikanten, die nog veel in te halen hebben ten opzichte van de internationaal leidende bedrijven op het gebied van geavanceerde technologie, doen grote inspanningen om eindelijk hun afhankelijkheid van internationale toeleveringsketens te overwinnen.

Om de exponentieel stijgende vraag het hoofd te bieden, moeten bestaande installaties worden uitgebreid en nieuwe halfgeleiderfabrieken worden gebouwd. Daarbij is het onvermijdelijk om extra cleanroomcapaciteit beschikbaar te stellen die voldoen aan zowel HP- (High Purity) als UHP- (Ultra High Purity) eisen.

Onder invloed van de momenteel heersende pandemie moeten een groot aantal nieuw ontwikkelde geneesmiddelen worden getest en geproduceerd, waarbij vooral voor de bereiding van de in enorme hoeveelheden benodigde vaccins voldoende cleanrooms aanwezig moeten zijn die voldoen aan UHP- of ten minste HP-standaarden.

Om mogelijke knelpunten op dit gebied resoluut tegen te gaan, heeft het Franse bedrijf Polysoude haar activiteiten op het gebied van onderzoek en ontwikkeling gebundeld en na slechts 16 maanden de Smart Welding Station P3 UHP (Fig.1) op de markt gebracht.

In de sector van de halfgeleiderproductie zijn uitgebreide buizennetwerken noodzakelijk om de installaties te voorzien van hoogzuivere gassen en vloeistoffen voor inertisering, etsen en spoelen, terwijl bij de geneesmiddelenproductie vooral stoom en steriel water worden gebruikt voor sterilisatie, verdunning en injectie. Daarbij moeten de in de distributiebuizennetwerken aanwezige lasverbindingen aan de hoogste eisen voldoen.

De fabrikanten van cleanroomapparatuur en de daarbij benodigde componenten zoals buizen, kleppen, fittingen enzovoort, kunnen de lassen uitvoeren in hun productievestigingen, terwijl de lassen die bij de bouw van de cleanrooms plaatsvinden, alleen ter plaatse op de bouwplaats kunnen worden uitgevoerd (Fig.2). In elk geval kan de vereiste verbindingskwaliteit alleen worden bereikt als alle laswerkzaamheden onder cleanroomomstandigheden plaatsvinden.

Bij de ontwikkeling van de P3 UHP is het doel geweest om een uitrusting te creëren die volledig is afgestemd op de behoeften van cleanroomlassen. De operator van een cleanroom weet natuurlijk precies dat de kwaliteit van de lasnaden directe invloed heeft op de kwaliteit van de eindproducten en verwacht daarom niet alleen perfect uitgevoerde lasverbindingen, maar eist ook een uitgebreide en betrouwbare documentatie. De bedrijven die de laswerkzaamheden uitvoeren, letten er weer op dat hun lasinstallaties alle voorwaarden vervullen die nodig zijn voor de feilloze naleving van de UHP- of HP-specificaties.

De Smart Welding Station P3 UHP is ontworpen voor gebruik met de gesloten lasklemmen UHP 250, UHP 500 en UHP 625. TIG-orbitallassen staat voor lasnaden zonder poriën en scheuren met een uiterst glad oppervlak, terwijl de gekamde orbitallasmoffen door een perfecte gasbescherming lasverbindingen zonder verkleuring bieden en door verminderde deeltjesemissie helpen om de cleanroom schoon te houden. De luchtgekoelde lasklemmen van het type UHP maken het mogelijk om dunwandige buizen zonder toevoegmateriaal te lassen, waarbij de diameters variëren tussen 1,6 en 6,35 mm. Precies lassen vereist nauwkeurige instellingen, daarom kan de lasstroomsterkte in stappen van 1/10 A worden geprogrammeerd.

Met een gewicht van slechts 17 kg is de Smart Welding Station P3 UHP de lichtste stroombron op de markt voor geautomatiseerd lassen, wat al aanzienlijke voordelen biedt in de werkplaats, maar onmisbaar is bij gebruik op de bouwplaats.

Vanwege de extra deeltjesemissies worden watergekoelde uitrustingen in een cleanroomomgeving vaak niet getolereerd; in dit opzicht vormen de luchtgekoelde UHP-lasbekken geen probleem. Als echter een hogere productiviteit wordt geëist of grotere buisdiktes tot 170 mm moeten worden gelast, worden de watergekoelde orbitallasmoffen van het type MW ingezet en wordt de Smart Welding Station uitgebreid met een externe koeleenheid. Om ook bestaande uitrustingsonderdelen verder te kunnen gebruiken, kunnen niet alleen alle orbitallasmoffen van Polysoude samen met de Welding Station worden ingezet, maar kunnen ook de meeste gangbare externe fabrikaten volledig worden bedreven.

Met geautomatiseerde lasmethoden kunnen echter alleen dan betrouwbaar goede resultaten worden behaald, wanneer de betreffende werkprocessen nauwkeurig worden nageleefd. De uitrusting van de Smart Welding Station maakt het mogelijk om de machinebediener zo veel mogelijk te ondersteunen bij zijn taak. Het is gebleken dat de speciaal voor deze taak ontwikkelde draadloze touchscreen-controller veel beter presteert dan een conventionele afstandsbediening of zelfs een normale tablet (Fig.3). Handzaam, overzichtelijk en eenvoudig te bedienen, biedt hij gelijktijdige toegang tot meerdere Smart Welding Stations met aangesloten lasbekken. De softwaregestuurde doorstromingsregelaars voor lasbeschermings- en formatiegas kunnen nauwkeurig worden ingesteld met een draaiknop, de waarden worden continu op het display weergegeven.

De identiteit van de bediener, het type gebruikte beschermgas en het werkstuk zelf kunnen eenvoudig worden ingelezen met een barcode-scanner en via WiFi of bekabeld worden overgedragen aan de Smart Welding Station. Het type lasbek wordt automatisch herkend zodra de juiste aansluitingen zijn gemaakt.

Geschikte lasinstructies voor de betreffende toepassing zijn opgeslagen in een database en verschijnen op het display, zodat ze alleen nog hoeven te worden aangevuld met de actuele gegevens. Nadat de lasbek is vastgezet, kan de lascyclus worden gestart, dat kan via de WTC, een afstandsbediening, een pc via LAN of WLAN, of zelfs via de ingebouwde bedieningsknoppen van de bek. De voortgang van de lascyclus kan nu in realtime op het display worden gevolgd, de actuele waarden van de lasparameters worden voortdurend weergegeven.

Een rapport kan direct na de las worden afgedrukt via de ingebouwde printer. Voor traceerbaarheid en kwaliteitsborging kunnen de gegevens via LAN of WLAN in het bedrijfsnetwerk worden ingevoerd, het DHCP WEB-protocol wordt ondersteund. Ook voor toepassingen in slimme fabrieken is de Smart Welding Station P3 UHP al uitstekend uitgerust; de interfaces zijn afgestemd op Industrie 4.0-processen en ondersteunen het OPC-UA-protocol.

De aanschaf van een Smart Welding Station P3 UHP is niet alleen een toekomstbestendige, maar ook een toekomstwijzende investering. Samen met een uitgebreide selectie opties en accessoires kan voor vrijwel elke klant-specifieke cleanroomtoepassing een op maat gemaakte lasinstallatie worden geconfigureerd, waarmee zelfs de meest veeleisende specificaties veilig kunnen worden vervuld en vaak zelfs overtroffen. Door het gebruiksvriendelijke ontwerp wordt de lasser bij zijn werkzaamheden duurzaam ondersteund, zodat Bedieningsfouten praktisch uitgesloten kunnen worden. Industrie 4.0-geschiktheid en interfaces voor alle mogelijke processen maken de uitrusting compleet, zodat geen gebruikerswensen onvervuld blijven.