Wafer-Herstellung mittels Drahtsägemaschine

LEINFELDEN-ECHTERDINGEN (sp). Zulieferer innovativer Produktionsanlagen und Systeme für die Herstellung von PV-Wafern ist die Technologiegruppe Meyer Burger. Als Spezialist für die Verarbeitung von Silizium zu dünnsten Wafern, bietet das Unternehmen Drahtsägemaschinen ausgerüstet mit Euchner Sicherheitstechnik an.

Bei der Herstellung von Wafern werden Siliziumblöcke (so genannte Bricks) mittels einer Drahtsägemaschine in dünnste Scheiben (140 – 180 µm) geschnitten. Dazu wird ein Draht über Drahtführungsrollen (DFR) geführt und durchläuft dabei bis zu 3 000 Rillen der DFR, um schließlich ein komplettes Drahtfeld zu bilden. Eine Suspension, eine Mischung aus Siliziumkarbid und Polyethylenglykol (Slurry), wird durch Düsen auf das sich bewegende Drahtfeld aufgegeben und verursacht einen mechanischen Abrieb.

Während das zu trennende Werkstück in das Drahtfeld abgesenkt wird, schneiden die mit Suspension behafteten Drähte das Material in Scheiben (Wafer), deren Dicke durch den Abstand der Berillung der DFR vorgegeben ist. Bei der Auswahl der zu verwendenden Sicherheitstechnik wurde vonseiten der Firma Meyer Burger AG höchste Ansprüche gestellt, um die Fertigung von hohen Stückzahlen effizient und fehlerfrei zu gestalten und dabei alle sicherheitstechnischen Anforderungen abzudecken. Zudem ist das Schneidemittel wegen des Glykols aggressiv und flüchtig.

Um eine effiziente Herstellung zu ermöglichen, ist es wichtig, den Montage- und Verdrahtungsaufwand auf ein Minimum zu reduzieren. Speziell an den Schutztüren musste darauf geachtet werden, dass Schalter mit Zuhaltung zum Einsatz kommen, die flexibel in der Anbringung sowie problemlos den rauen Umgebungsbedingungen standhalten. Weiterhin sollte ein unkontrolliertes Öffnen der Schutzeinrichtungen verhindert werden, um Drahtrisse und eine irreversible Zerstörung des Bricks zu vermeiden.

Aufgrund dieser speziellen Rahmenbedingungen entschied sich die Meyer Burger AG für den Einsatz von AS-Interface Safety at Work, welches über ein sicheres Protokoll verfügt und durch das herstellerunabhängige ASi-Konsortium entwickelt wurde. Durch die Übergabe der Signale über einen ASi-DP-Link direkt via Profisafe an die sichere SPS und damit an die sicheren Antriebssysteme hat sich jegliche konventionelle Verdrahtung erübrigt. Auch die Diagnose des gesamten Systems ist über die Busse ASi und Profibus sehr anwenderfreundlich ausgefallen.

ASi benötigt eine Zykluszeit von max. 5 ms und ermöglicht in einem Strang eine Länge bis zu 100 m, die sehr einfach auf bis zu 300m erweitert werden kann. Maximal sind bis zu 31 Teilnehmer (Slaves) wie Sicherheitsschalter, Not-Aus, usw. an einem ASi-Strang möglich. Auf der Suche nach dem passenden Sicherheitsschalter fiel die Wahl auf den elektromechanischen Sicherheitsschalter TP und STP mit integrierter ASi-Schnittstelle von Euchner.

Diese Ausführung zeichnen sich durch ihre robuste aber schlanke und Platz sparende Bauweise aus. Das glasfaserverstärkte Kunststoffgehäuse mit Schutzart IP67 erlaubt den Einsatz in rauer Umgebung. Die schmale Bauform und einstellbare Anfahrrichtungen ermöglichen, dass die ASi-Schalter flexibel an den verschiedenen Schutztüren der Drahtsägemaschine gleichermaßen eingesetzt werden können.

Die Anbindung der TP- und STP-Schalter an den ASi-Bus erfolgt über die übliche 4-polige M12-Leitung. Alle sicherheitsrelevanten Signale und natürlich auch die Meldesignale wie beispielsweise die Stellung der Schutztür oder auch Fehlermeldungen stehen dem ASi-Master und in diesem Fall auch der SPS zur Verfügung. Die integrierte Zuhaltung der STP- und TP-ASi-Schalter mit Zuhaltungsüberwachung und Zuhaltekräften von bis zu 2500 N verhindert, dass während der Waferherstellung unkontrolliert eine der Schutzeinrichtungen geöffnet werden kann.

Durch die Kombination aus dem AS Interface Safety at Work und den Sicherheitsschalter TP und STP ASi von Euchner können alle Sicherheits-Anforderungen der Meyer Burger AG erfüllt werden.

Euchner auf der AUTOMATICA
Halle B3, Stand 303