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Effizienz durch Integration

Mit integrierten Prozessen und durchgängiger Automatisierung zu hocheffizientem Bricking

3. Juni 2014, 12:19 Uhr | Nadine Haufe und Freddy Müller

In der neuen Wafer-Vorproduktion hat Meyer Burger sämtliche Bearbeitungsschritte vom Ingot bis zu sägefertigen Bricks zu einem durchgängigen Gesamtprozess integriert. Das spart Platz, Zeit und Kosten und bringt die geforderte Qualität und Ausbeute.

Der Schweizer Maschinenhersteller Meyer Burger hat alle Wafer-Produktionsschritte vom runden Siliziumrohling bis zu den sägefertigen »Blocks« zu einer modularen Fertigungslinie integriert. Die kompakte Linie realisiert hohe Ausbeute und Qualität bei komfortabler, zentraler Bedienung.

Im Technologie- und Produktcenter (TPC) der Firma Meyer Burger im schweizerischen Thun wurde die Baisse auf dem Photovoltaikmarkt dazu genutzt, das Maschinenprogramm für die Wafer-Produktion zu konsolidieren und zu erneuern. Ein Ergebnis ist die »MB VI-ProBrickLine«, die weltweit erste vollautomatische Fertigungslinie, die ohne manuelle Eingriffe aus runden monokristallinen Siliziumrohlingen (Ingots) sägefertige pseudoquadratische Blocks (Bricks) produziert. Die neue Linie integriert die bisher mit separaten Einzelmaschinen ausgeführten Arbeitsschritte der Ingot- bzw. Brick-Herstellung zu einem vollständig automatisierten Prozess, der sich von einem zentralen Panel aus komfortabel bedienen und beobachten lässt. Das Unternehmen hat das Handling und den Transport der Werkstücke in die Linie verlagert und automatisiert – und damit praktisch alle Möglichkeiten eliminiert, die wertvollen Rohlinge versehentlich zu beschädigen. Dieser integrierte Ansatz erfordert bei gleicher Ausbringung nur etwa die Hälfte der Stellfläche konventioneller Lösungen. »Die in sich erneuerten Teilprozesse und die sehr hohe Sicherheit und Reproduzierbarkeit des Prozesses führen bei konstant hoher Qualität zu weiter reduzierten Schnittverlusten und damit zu verbesserter Materialausbeute«, erläutert Bernhard Hunziker, Project Manager R&D des TPC. »Die Betreiber reduzieren damit ihre Investitions- und Prozesskosten und sind somit auf die wieder steigende Nachfrage in einem globalen Marktumfeld vorbereitet.«

Hocheffizientes Bricking mit der »MB VI-ProBrickLine«

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Per Simulation zum optimalen Workflow

Die optimale Konstellation einer integrierten Linie, also die erforderliche Anzahl und Anordnung der Einzelmodule, wurde im Vorfeld mit Hilfe der Plant-Simulation-Software »Tecnomatix« von Siemens simuliert und optimiert. Die Simulation ergab, dass sich mit einem Modul für das Qualifizieren und das Schneiden, drei parallel angeordneten Quadrier-Modulen und je einer Station für das Schleifen und Kleben Engpässe vermeiden lassen und ein zeitlich optimal aufeinander abgestimmter Zyklus für die Versorgung von acht bis zehn Wafer-Sägen gewährleisten lässt. »Der Vorteil ist, dass wir die Module nicht erst aufbauen und langwierig aufeinander abstimmen mussten, um einen kontinuierlich hohen Durchsatz auch ohne die ursprünglich vorgesehenen Pufferstationen zu erreichen«, verdeutlicht der Projekt-Manager. Bei idealer Beladung mit Ingots der größtmöglichen Länge von 3000 mm beträgt die Durchsatzrate einer Bricker-Linie in der Simulation wie auch in der Praxis rund 1600 mm pro Stunde.