Montaż zespołów laserowych w czystym pomieszczeniu

Już w 2012 roku eksperci od technologii laserowej z firmy TRUMPF Werkzeugmaschinen GmbH + Co. KG w Ditzingen zainstalowali system czystego pomieszczenia, w którym w przepływowych skrzynkach montowane są elementy optyczne do obróbki i zespoły prowadzenia wiązki laserowej klasy ISO 5. (Źródło: Nerling Systemräume GmbH)

Już w 2012 roku eksperci od technologii laserowej z TRUMPF Werkzeugmaschinen GmbH + Co. KG w Ditzingen zainstalowali system czystego pomieszczenia, w którym w przepływowych skrzynkach montowane są optyki obróbkowe i zespoły prowadzenia wiązki laserowej klasy ISO 5. (Źródło: Nerling Systemräume GmbH)

Aby umożliwić wysoką klasę czystości w przepływowych skrzynkach i utrzymać wszystkie komponenty możliwie wolne od cząstek, również poza skrzynkami, w kabinie czystego pomieszczenia, musi być utrzymywana odpowiednia klasa czystości. Czyste pomieszczenie ma więc klasę ISO 8 i dysponuje dodatkowym obszarem montażowym klasy ISO 7. (Źródło: Nerling Systemräume GmbH)

Cały system ścian i sufitów, który był używany w TRUMPF, jest wolnostojący. Ponadto system pomieszczeń jest modułowy, co umożliwia łatwą rozbudowę i demontaż. (Źródło: Nerling Systemräume GmbH)

Przed montażem i zintegrowana z czystym pomieszczeniem znajduje się 7-strefowa maszyna do ultradźwiękowego mycia, która bezpośrednio transportuje oczyszczony materiał do pomieszczenia montażowego. Została zakupiona równolegle z czystym pomieszczeniem i musiała zostać uwzględniona w planowaniu. (Źródło: Nerling Systemräume GmbH)

Przed montażem i zintegrowany z czystym pomieszczeniem znajduje się siedmio-strefowa ultradźwiękowa myjnia, która bezpośrednio transportuje oczyszczony materiał do pomieszczenia montażowego. Została zakupiona równolegle z czystym pomieszczeniem i musiała zostać uwzględniona w planowaniu. (Źródło: Nerling Systemräume GmbH)

Nerling zainstalował system zawieszenia z ładownością 250 kg, przy czym dwa podpory całkowicie ukryto za ścianą czystego pomieszczenia. Pozostałe dwie znajdują się za stalową obudową w narożnikach pomieszczenia. (Źródło: Nerling Systemräume GmbH)

„Ponieważ rozwój działalności w TRUMPF jest bardzo dynamiczny, od początku chcieliśmy mieć elastyczny system czystego pomieszczenia”, wyjaśnił Dipl.-Ing. Frank Schaffert, kierownik grupy PE Optik w TRUMPF Werkzeugmaschinen GmbH + Co. KG. „Powinien on umożliwiać przebudowę w razie potrzeby lub ewentualnie przeniesienie go do innej lokalizacji.” (Źródło: TRUMPF Werkzeugmaschinen GmbH + Co. KG)

„Także część klimatyzacji obiegowej opiera się na koncepcji modułowej. Ma to jeszcze jedną zasadniczą zaletę: jeśli jedno z urządzeń ulegnie awarii, wszystkie pozostałe działają bez problemu”, mówi Jan Kürbis, kierownik projektu ds. technologii czystych pomieszczeń w Nerling Systemräume GmbH. (Źródło: Nerling Systemräume GmbH)

Podczas montażu komponentów do laserów wysokiej wydajności w pomieszczeniach muszą być przestrzegane najwyższe wymagania dotyczące czystości technicznej. W 2012 roku eksperci od technologii laserowej z firmy TRUMPF zainstalowali w głównej siedzibie firmy w Ditzingen system czystego pomieszczenia klasy ISO 8. Zleceniobiorcy od budowy czystych pokoi Nerling Systemräume GmbH zaprojektowali go według koncepcji modułowej; system może być teraz używany bardzo elastycznie, w razie potrzeby przebudowany, a nawet przeniesiony do innej lokalizacji. Cały system jest również wolnostojący, dzięki czemu drgania maszyn do wycinania z tłoczników z piętra powyżej nie są przenoszone. Ponadto, mimo wysokości stropu surowego około 3,60 m, przy użyciu niskich podwieszeń i instalacji sufitowych za pomocą bardzo niskiego sufitu podwieszanego uzyskano wysokość światła od podłogi do sufitu wynoszącą 2,90 m. W 2014 roku system został rozbudowany o dodatkowe moce oraz zainstalowano system dźwigowy, którego podpory są niemal niewidoczne w konstrukcji nośnej.

„W czystym pomieszczeniu montuje się optyki obróbcze i zespoły prowadzenia wiązki laserowej. Dzieje się to w dużej mierze w przepływowych skrzynkach klasy ISO 5”, wyjaśnia inż. Frank Schaffert, kierownik grupy PE Optik w firmie TRUMPF Werkzeugmaschinen GmbH + Co. KG. Warunki te są warunkiem koniecznym dla tego, aby komponenty były wolne od cząstek większych niż 50 µm. „Takie cząstki, podgrzewane przez laser, osadzałyby się na soczewkach, powodując cienie i uniemożliwiając prawidłowe cięcie laserem. Konsekwencją byłaby awaria jednostki”, kontynuuje Schaffert. Organiczne cząstki tego rozmiaru są ręcznie usuwane z optyk za pomocą światła ultrafioletowego w oddzielnym kroku w firmie TRUMPF. Aby zapewnić wysoką czystość w przepływowych skrzynkach i utrzymać wszystkie komponenty możliwie jak najczystsze, również poza skrzynkami, w kabinie czystego pomieszczenia musi być utrzymywana bliska klasa czystości. Czyszczony w 2012 roku system czystego pomieszczenia o wymiarach 9,75 x 9,66 m z przejściem dla personelu ma klasę ISO 8 i dodatkową strefę montażową klasy ISO 7.

Przed montażem i zintegrowany z czystym pomieszczeniem znajduje się także 7-strefowy system ultradźwiękowego mycia, który bezpośrednio transportuje oczyszczony materiał do pomieszczenia montażowego. Podłączony jest również laser dyskowy, służący do odbioru zamontowanych optyk obróbczych. Oprócz systemu czyszczącego i pomieszczenia laserowego z przedsionkiem oraz dwóch przejść dla materiałów, w systemowym pomieszczeniu o łącznych wymiarach 31,03 x 10,20 m, przed rozbudową w 2014 roku znajdowały się także czyste pomieszczenie i biuro. Aby zwiększyć moce w zakresie montażu, te obszary zostały niedawno przebudowane na czyste pomieszczenie klasy ISO 8 oraz dodano system dźwigowy w konstrukcji nośnej.

Rozbudowany i demontowalny modułowy system czystego pomieszczenia

„Jednym z ważnych wymagań było uzyskanie jak najbardziej elastycznego systemu czystego pomieszczenia”, wyjaśnia Schaffert. „Powinien on być możliwy do przebudowy lub rozbudowy w razie potrzeby, a nawet przeniesienia do innej lokalizacji”. Z tego powodu miał być jak najbardziej wolnostojący, posiadać własną konstrukcję nośną i nie być zawieszonym od sufitu. To również miało zapobiegać przenoszeniu się drgań wywołanych przez maszyny do tłoczenia z piętra powyżej na czyste pomieszczenie.

„Aby sprostać tym wymaganiom, w konstrukcji sufitu zastosowano pełny system nośny, rozpięty na ponad 10 m”, mówi Jan Kürbis, menedżer projektu ds. technologii czystych pomieszczeń w Nerling Systemräume GmbH. „Profile sufitowe częściowo opierają się na systemowych słupach, a częściowo korzystamy z wolnostojących portali w obszarze ścian budynku”, dodaje. „Cały system ścian i sufitów, który zastosowaliśmy w TRUMPF, jest wolnostojący”. Ponadto system pomieszczenia jest modułowy, co umożliwia nie tylko łatwą rozbudowę, ale i demontaż. „Elementy, które zostaną wyjęte, można ponownie wykorzystać zgodnie z systemem podczas przebudowy. Na przykład elementy ścian biura, które zdemontowaliśmy podczas tegorocznej rozbudowy, zostały ponownie użyte w innym miejscu w systemie”, wyjaśnia Kürbis.

Wymienialne lampy i FFU

Również część klimatyzacji powietrza obiegowego opiera się na koncepcji modułowej z całkowicie autonomicznymi, strefowymi klimatyzatorami z bezpośrednim odparowaniem. „Ma to jeszcze jedną zasadniczą zaletę: jeśli jedno z urządzeń ulegnie awarii, pozostałe mogą działać bez problemu”, wyjaśnia Kürbis. Można również zwiększyć moc chłodzenia systemu w Ditzingen, dodając kolejne urządzenia. To samo dotyczy modułowych jednostek filtracyjno-wentylacyjnych (FFU) z energooszczędną technologią EC, które odpowiadają za usuwanie cząstek zgodnie z wymaganą klasą czystości i zasysają schłodzone powietrze z wyższej strefy. Mają one również te same wymiary co specjalne lampy z wkładką z siatki lustrzanej, co umożliwia ich wymianę w razie potrzeby.

Zaopatrzenie całego systemu pomieszczenia w powietrze hali do zapewnienia higienicznej wymiany powietrza oraz utrzymanie nadciśnienia w obszarze czystego pomieszczenia jest zapewnione przez oddzielny system wentylacji o wydajności 1000…1500 m³/h. Zastosowana technika MSR, umieszczona w dwóch szafach sterowniczych bezpośrednio przy ścianie kabiny czystego pomieszczenia, umożliwia sterowanie i nadzorowanie urządzeń klimatyzacyjnych, wentylacyjnych oraz wszystkich FFU za pomocą kolorowego wyświetlacza webowego 15”. „W ten sposób można monitorować każdy pokój indywidualnie i graficznie wizualizować każdą jego część”, wyjaśnia Kürbis.

Bardzo niskie podwieszenie

Jednym z największych wyzwań w tym projekcie były ograniczone warunki przestrzenne istniejącej struktury budynku, w którą miał zostać zintegrowany system czystego pomieszczenia. „Wysokość surowego sufitu wynosiła zaledwie 3,645 m, co jest stosunkowo niskie, a do tego występowało wiele podwieszeń i instalacji sufitowych, które trzeba było uwzględnić w planowaniu”, wyjaśnia Schaffert. Aby uzyskać wysokość światła od podłogi do sufitu wynoszącą 2,9 m w czystym pomieszczeniu, zbudowano bardzo niskie podwieszenie. Technika została szczegółowo zaplanowana, a także zastosowano specjalnie niskie FFU w niestandardowej formie.

System czyszczący został zakupiony równolegle do czystego pomieszczenia i musiał zostać uwzględniony w planowaniu. Było to szczególnie ważne, ponieważ system został dostarczony dopiero po ukończeniu czystego pomieszczenia. „Ponieważ zwykle przekazujemy nasze systemy czystych pomieszczeń w stanie gotowym do użytku, działając jako generalny wykonawca dla naszych klientów, przejęliśmy również konieczną koordynację układu, terminów i sterowania z producentem systemu”, wyjaśnia Kürbis. Ponadto, do systemu zintegrowano istniejący system odciągowy dla systemu czyszczącego.

Estetyczny system pomieszczenia

„W przypadku dźwigu, który został dodatkowo zintegrowany w konstrukcji nośnej czystego pomieszczenia w ramach rozbudowy w 2014 roku, szczególnie ważne było, aby podpory były jak najmniej widoczne”, wyjaśnia Schaffert. Nerling zbudował system dźwigowy Demag-KBK z dwoma suwnicami o udźwigu 250 kg, długości toru około 5,50 m i długości ramienia około 4,0 m, wyposażony w elektryczny wciągacz łańcuchowy. „Konstrukcja stalowa systemu dźwigu i pokrycie sufitowe mają łączne wymiary 9,42 x 5,86 m”, mówi Kürbis. „Podpory udało nam się ukryć za ścianą czystego pomieszczenia. Dwie pozostałe znajdują się za stalową osłoną w narożach pomieszczenia”.

TRUMPF przykładał ogólnie dużą wagę do wyglądu systemu, zarówno od zewnątrz, jak i od wewnątrz. „Powinien on harmonijnie wpisywać się w nowoczesną architekturę na terenie firmy”, wyjaśnia Schaffert. Z tego powodu wszystkie okna zostały zintegrowane w jednolitej tafli, a przewody elektryczne ukryto w pustych ścianach, aby w pomieszczeniu nie było widocznych kanałów kablowych. Ponieważ jednostki zewnętrzne, których lokalizacja jest widoczna bezpośrednio z centrum obsługi, również miały wyglądać estetycznie, rury chłodzące zostały poprowadzone pod ziemią.

„Jesteśmy bardzo zadowoleni z realizacji modułowego systemu czystego pomieszczenia przez Nerling oraz z jego rozbudowy w tym roku”, mówi Schaffert. „Dzięki rozbudowie zyskaliśmy miejsce dla dziesięciu dodatkowych stanowisk pracy, z których pięć jest już wyposażonych. Mamy więc jeszcze wolne moce na przyszłość”, dodaje kierownik grupy.