AGVs para entornos de salas blancas

Los sistemas de transporte sin conductor o los vehículos de guiado automático (AGV) para aplicaciones de sala blanca siguen teniendo un estatus algo exótico. Pero el mercado está creciendo. Ya sea en la producción de semiconductores, en la industria farmacéutica o en la tecnología médica, los AGV pueden revolucionar el transporte de materiales en entornos de producción sensibles, como muestran los ejemplos que aquí se muestran.

Polvo, polen, materia en suspensión, aerosoles... Se pueden medir hasta 10 millones de partículas extrañas en un solo metro cúbico de aire de montaña saludable y supuestamente puro. Por el contrario, dependiendo de la clase de sala blanca ISO, las únicas partículas que se registrarán en un metro cúbico de aire en un entorno de fabricación de semiconductores o productos farmacéuticos estarán en el rango de 20-30 μm. Este nivel de pureza es necesario porque cada partícula puede perjudicar la función de un microchip o la eficacia de un fármaco, lo que no es sorprendente cuando las estructuras de menos de 100 nm de tamaño, aproximadamente una milésima parte del diámetro de un cabello humano, son el límite de tolerabilidad en la producción de semiconductores.

El mercado de numerosos productos fabricados en salas blancas está creciendo. Tomemos, por ejemplo, las obleas y los microchips que se encuentran en todos los teléfonos inteligentes y automóviles, y en casi todos los electrodomésticos, a menudo en combinación con otros componentes sensibles como pantallas o pantallas táctiles.

Debido a que la limpieza es tan importante en este campo, incluso el equipo utilizado para la producción de semiconductores debe fabricarse en condiciones de sala limpia. Y dado que los sistemas litográficos completos para la impresión de obleas, por ejemplo, pueden pesar más de 100 toneladas, también se debe garantizar un transporte interno "limpio" de los componentes del sistema. Para esta tarea, Stäubli colaboró con dos fabricantes de equipos de producción de semiconductores de alto perfil para desarrollar AGV de alta resistencia con capacidades de carga de hasta 24 toneladas.

En las salas blancas, la principal razón para utilizar AGV difiere de la automoción y otros sectores que ya utilizan esta tecnología de forma generalizada. No se trata de la continuidad y automatización de procesos. Más bien, el AGV se utiliza para limitar el contacto con el personal, que siempre es una fuente potencial de contaminación en las salas blancas. Debido a que el AGV nunca sale del área de producción, no introduce ni siquiera la contención de partículas más finas. Los puentes grúa tampoco son una opción en la producción de salas blancas, debido al riesgo de escombros por abrasión. Esta es la razón por la que los equipos pesados y sus componentes deben transportarse por el suelo, por ejemplo, en camiones de plataforma sin conductor.

Stäubli ha creado un área de producción específica para este creciente segmento de negocio, primero como una simple carpa en el área de producción, ahora como una instalación de producción independiente en sala blanca en una nave separada. La creación de este espacio dedicado fue relativamente sencilla, en comparación con el intenso esfuerzo de construcción que implicó el desarrollo de AGV compatibles con salas blancas, incluida la selección y calificación de materiales y componentes adecuados.

"Los usuarios de los AGV para salas blancas nos dan sus especificaciones de limpieza, que son muy completas. Muchos de los materiales requeridos ya han sido probados, pero siempre hay algunos, a menudo de plástico, que no figuran en las especificaciones, que luego tenemos que probar exhaustivamente", dice Fabian Forster, gerente de proyectos de Stäubli. Estas pruebas incluyen la desgasificación durante todo el ciclo de vida útil de los componentes, así como la abrasión causada por el funcionamiento de los AGV. No hace falta decir que cada prueba debe documentarse en detalle.

Dos ejemplos muestran lo detalladas que son las pruebas. Elena Baunoch, directora de proyectos de Stäubli, explica: "El revestimiento de los cables eléctricos debe ser tratado superficialmente, es decir, recocido o cubierto, por ejemplo, con fuelles o tubos termorretráctiles compatibles con salas blancas. Y debido a que la abrasión puede ocurrir al aflojar y apretar las conexiones roscadas, también tenemos que usar materiales aprobados aquí o llevar a cabo pruebas exhaustivas de cada combinación de materiales".

Estas pruebas y la documentación relacionada y el trabajo de coordinación en los dos primeros proyectos de AGV de sala limpia mantuvieron a un empleado completamente ocupado durante seis meses. Jan Louwen, director global de AGV de Stäubli, está convencido de que el tiempo y los gastos valdrán la pena: «Ahora estamos tan avanzados, no solo en términos de tecnología de producción, sino también de organización y experiencia, que podemos gestionar proyectos posteriores con mucho menos esfuerzo y plazos de entrega más cortos».

El personal del área de producción de salas blancas, separadas por un bloqueo de personal y materiales, también ha desarrollado rutinas para construir estos sofisticados AGV en condiciones muy especiales: usar ropa de sala limpia y herramientas compatibles con salas blancas. El mercado de numerosos productos fabricados en salas blancas está creciendo. Tomemos, por ejemplo, las obleas y los microchips que se encuentran en todos los teléfonos inteligentes y automóviles, y en casi todos los electrodomésticos, a menudo en combinación con otros componentes sensibles como pantallas o pantallas táctiles.

Debido a que la limpieza es tan importante en este campo, incluso el equipo utilizado para la producción de semiconductores debe fabricarse en condiciones de sala limpia. Y dado que los sistemas litográficos completos para la impresión de obleas, por ejemplo, pueden pesar más de 100 toneladas, también se debe garantizar un transporte interno "limpio" de los componentes del sistema. Para esta tarea, Stäubli colaboró con dos fabricantes de equipos de producción de semiconductores de alto perfil para desarrollar AGV de alta resistencia con capacidades de carga de hasta 24 toneladas.

En las salas blancas, la principal razón para utilizar AGV difiere de la automoción y otros sectores que ya utilizan esta tecnología de forma generalizada. No se trata de la continuidad y automatización de procesos. Más bien, el AGV se utiliza para limitar el contacto con el personal, que siempre es una fuente potencial de contaminación en las salas blancas. Debido a que el AGV nunca sale del área de producción, no introduce ni siquiera la contención de partículas más finas. Los puentes grúa tampoco son una opción en la producción de salas blancas, debido al riesgo de escombros por abrasión. Esta es la razón por la que los equipos pesados y sus componentes deben transportarse por el suelo, por ejemplo, en camiones de plataforma sin conductor.

Los dos primeros AGV para salas blancas suministrados por Stäubli se utilizan para mover componentes y segmentos de equipos que pesan hasta 24 toneladas dentro de entornos de sala blanca de clase ISO 7 y/o transportarlos desde el ensamblaje de componentes hasta el ensamblaje final. Lo hacen con un alto grado de fiabilidad, sin vibraciones y, sobre todo, sin introducir ningún contaminante. Los AGV se manejan por control remoto. Uno de los dos primeros clientes combina los controladores de dos AGV en modo maestro-esclavo para que un vehículo siga al otro.

Desde el punto de vista del usuario, el nuevo concepto de flujo de materiales aporta claras ventajas, como lo demuestra el hecho de que ambos clientes ya han pedido más AGV para cargas pesadas a Stäubli.

Stäubli planea ahora abrir nuevos campos de aplicación para los AGV de sala blanca, además de la producción de semiconductores. "Hemos adquirido conocimientos especializados y una posición única en el mercado que transferiremos a otras industrias usuarias", dijo Louwen. En esta ocasión, la atención se centrará en la industria farmacéutica. Sin embargo, en este sector hay más demanda de flotas de AGV que transportan palets y contenedores que de AGV pesados.

Stäubli también tiene en mente otra aplicación aún más exigente en esta industria. El sistema robótico móvil HelMo, para el que Stäubli suministra la unidad de accionamiento y rotación a los compañeros de Robotics en Bayreuth, podría hacerse cargo de las tareas de manipulación en áreas completamente diferentes de la producción farmacéutica. También en este caso, la producción sin intervención humana evita las emisiones innecesarias de partículas y simplifica los procesos en el entorno de la sala blanca. Stäubli presentará este concepto a la industria. Para ello, el robot móvil HelMo solo necesita estar equipado para su uso en salas blancas, pero esta es un área de especialización que ya existe en Stäubli.

Texto: Ralf Högel