Ausgangslage
Die Diplomarbeit beschreibt die Entwicklung einer sogenannten "Flipping Unit" (Wendeeinheit) zur Verbesserung einer Produktionslinie für Solarmodule bei der Meyer Burger AG in Thun. Die Wendeeinheit ist ein essenzieller Teil der Pilot-Produktionslinie, da sie die Solarzellenstränge (Strings) greift, wendet und für eine optische Kontrolle präsentiert.
Kernprobleme
Zu den zentralen Herausforderungen gehören die Bewältigung unterschiedlicher String-Geometrien, die Empfindlichkeit der Strings gegenüber Beschädigungen und die Einhaltung der Taktzeiten von den vorhergehenden Maschinen. Zudem stellte sich die Frage, welche Greifertechnologie am besten geeignet ist, um die Anforderungen an das präzise und schonende Greifen der Strings zu erfüllen.
Zielsetzung
Die Zieldefinition erfolgte nach dem SMART-Prinzip, wobei der Fokus auf der Erstellung eines funktionsfähigen Entwurfsmodells lag.
Spezifisch:
Entwicklung eines funktionsfähigen Entwurfsmodells der Flipping Unit, inklusive mechanischer Komponenten sowie der Integration von Sensoren und Aktoren. Die Sensoren sollten die Position der Flipping Unit erfassen, während die Aktoren lineare oder rotative Bewegungen ausführen.
Messbar:
Das Ziel war, die Entwurfskonstruktion als 3D-Modell fertigzustellen und sicherzustellen, dass alle Taktzeiten, die durch die vorangehenden Maschinen vorgegeben wurden, eingehalten werden können. Zudem sollten alle festigkeitskritischen Bauteile mittels Berechnungen überprüft werden.
Attraktiv:
Die Arbeit bot die Möglichkeit, Fachgebiete wie Konstruktionslehre, Antriebstechnik, Sensorik sowie Durchsatz- und Taktzeitberechnungen zu vertiefen. Die Attraktivität wurde zudem durch die direkte Umsetzung und den geplanten Einsatz der entwickelten Lösung erhöht.
Realistisch:
Die Zielvorgaben waren realistisch, da das nötige Fachwissen und die personellen Ressourcen innerhalb des Unternehmens verfügbar waren. Externe Expertise, beispielsweise von einem Vakuumspezialisten, wurde bei Bedarf ebenfalls hinzugezogen.
Terminiert:
Die Entwurfskonstruktion musste bis zur Abgabe der Diplomarbeit am 28. Oktober 2024 fertiggestellt sein.
Lösung und Ergebnis
In der Konzeptphase wurden mehrere Greiferkonzepte wie Balgsauger, Flachsauger und Bernoulli-Schwebesauger getestet. Basierend auf den Versuchsergebnissen wurde der Flachsauger als die beste Lösung identifiziert, da er eine ausreichende Haltekraft bietet und die Strings schonend behandelt. Die anschließende Entwurfsphase beinhaltete die detaillierte Entwicklung des Greifers und der Antriebstechnik für die vertikale sowie rotative Bewegung. Durch die Wahl geeigneter Greiferkonzepte und Optimierung der Prozessparameter konnte die Taktzeit eigehalten und unterboten werden. Der entwickelte Entwurf der Flipping Unit erfüllt die Anforderungen und trägt dazu bei, die Produktionskapazität zu steigern und die Fehlerquote zu reduzieren.
Impressionen der Arbeit
Glossar
String
Flipping Unit
Weiteres
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