Erstmals Luftlagertechnik und Leichtbauweise im Gantry System vereint
Neuheit: Ultrapräzisionssystem
Die Fertigung von Mikroelektronik wird immer präziser. Um die sehr hohen Anforderungen an Genauigkeit und Dynamik zu erfüllen, konzipiert JAT erstmals ein Gantry mit einer innovativen Technologiekombination für einen energetischen Rundumschlag. Granit hat als Fundament eine hohe thermische Stabilität und eine sehr gute Schwingungsdämpfung, ist daher bestens geeignet, wenn es um Präzision im Nanometerbereich geht. Darauf verfährt eine CFK-Achse auf Luftlagern reibungsfrei. Aufgrund seiner mechanisch und thermisch hohen Belastbarkeit ist der Verbundwerkstoff CFK prädestiniert für diesen Einsatz. Durch das reibungsfreie Verfahren und die minimale Masse der Leichtbau-Achse sind Beschleunigungen von 100 m/s2 und besser umsetzbar.
Einsatzbereich der Technologie
Mikrochips in smarten Produkten werden immer leistungsfähiger und der Bauraum immer kleiner. Doch Maschinenhersteller für die Halbleiterfertigung geraten zunehmend an die Grenzen, was Genauigkeit und Dynamik betrifft. Das Gantry-System ist konzipiert für eine Reinraumklasse ISO 5. Kann aber durch Änderungen an Reinräume der ISO Klasse 4 oder sogar 3 angepasst werden. So kann man derartige Systeme in der Elektronikfertigung, beispielsweise bei der Belichtung einzelner Bauelemente auf einem Wafer oder in der Leiterplattenbearbeitung beim Microdicing oder Microbonden einsetzen.
Herausforderung beim Umsetzen
Die Herausforderung war es, erstmals die zwei Nischentechniken des klassischen Maschinenbaus miteinander zu kombinieren. Bisher hatten wir Erfahrung mit Leichtbauachssystemen und auch mit luftgelagerten Systemen, aber diese nie vereint. Auch konnten wir nicht von externen Kompetenzen profitieren, denn diese Kombination ist am Markt bisher einmalig.
Eine weitere Herausforderung waren die Schleppketten. Üblicherweise haben die Gliederungen von Schleppketten Einfluss auf die Genauigkeit. So entschieden sich die Antriebsexperten von JAT, Schleppkettenschläuche zu verwenden.
Vorteile CFK-Technologie
Durch die Verwendung von CFK (Kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff) in Antriebssystemen ergeben sich neuartige Konstruktionen, die zusätzlich zu den Materialeigenschaften den Produktionsprozess der Maschine hinsichtlich Dynamik und Präzision enorm verbessern.
Vorteile
- Minimales Gewicht bei maximaler Festigkeit (Verglichen mit Aluminium sind Gewichtseinsparungen bis 40 % möglich)
- Festigkeit des CFK-Werkstoffes mit 2000 N/mm2 ist um ein Vielfaches größer als Aluminium (190 N/mm2) und Stahl (490 N/mm2) und gewährleistet ein vibrations- und schwingungsfreies Verfahren
- Zudem müssen bei herkömmlichen Antriebssystemen durch die Schwingungen häufig Abklingzeiten eingehalten werden oder die Drehzahlen reduziert werden. Beim Einsatz des CFK-Auslegers entfallen diese Maßnahmen und der Anwender kann in kürzeren Zeiten effizienter produzieren.
- Durch höhere Dynamik ergeben sich deutliche Wettbewerbsvorteile für den Anwender, wie die Steigerung der Prozessgeschwindigkeit bei gleichzeitiger Energieeinsparung
Vorteile Luftlagertechnologie
Luftgelagerte Bewegungssysteme positionieren ein Werkstück reibungsfrei, stick-slip-frei und verschleißfrei und eigenen sich u.a. zum Einsatz im Reinraum. Luftlager sind Lager, bei denen die beiden zueinander bewegten Lagerungspartner durch einen dünnen Luftfilm getrennt sind. Luftlager sind prädestiniert für Präzisionsmaschinen. Mit Luftlagertechnik sind rotative und lineare Bewegungen mit Wiederholgenauigkeiten < 100 Nanometer realisierbar.
Vorteile
- Reibungsfrei, stick-slip-frei und verschleißfrei
- Für hohe Geschwindigkeiten und sehr hohe Beschleunigungen
- Sehr hohe Genauigkeiten (Ablauf- und Wiederholgenauigkeit)
- Kein Öl oder andere Schmiermittel erforderlich
- Selbstreinigung durch Luftdruck in staubiger Umgebung
- Für einen geräuschlosen und reibungslosen Betrieb
- Wartungsfrei
- Reinraumtauglich
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