Mit Unterstützung von Eichstätter Maschinenbau ist in Augsburg eine weltweit einmalige Anlage entstanden – für ein zukunftsweisendes Produkt. Denn die Photovoltaik-Dünnschicht-Röhren von Tubesolar vereinen Umweltschutz und Energiegewinnung: sie schützen dem Boden vor zu starker Sonneneinstrahlung oder Hagel und produzieren zugleich Strom.
Die patentgeschützte Technologie zur Herstellung dieser Röhren kombiniert das Know-how des ehemaligen Leuchtmittelherstellers Osram zur Herstellung und Verarbeitung von Glasröhren mit den neuesten Entwicklungen in der Photovoltaik (PV). Eine dünne Halbleiterschicht, die in einer gekapselten Glasröhre eingeschlossen ist, erzeugt dabei den Strom. Das die Systeme ausreichend Platz zwischen den einzelnen PV-Röhren lassen, kann Licht und Wasser ungehindert durch. So bleibt etwa die Funktion einer Dachbegrünung erhalten.
Im Spätsommer 2020 erhielt der Sonderanlagenbauer Eichstätter Maschinenbau den Auftrag, zur Herstellung diese innovativen Röhren eine vollautomatische Produktion mit hoher Fertigungsleistung aufzubauen. „Diese Anlage in Augsburg zur Herstellung der Dünnschicht-Röhren ist weltweit einmalig und äußerst anspruchsvoll, denn sie umfasst neben der Glasverschmelzung auch Vakuumprozesse, Spülabläufe, Heizprozesse sowie diverse Prüfstationen unter Einbindung von Kameras und vielen Servomotoren“, erläutert Dominik Bauernfeind, Projektleiter bei Eichstätter Maschinenbau.
Montage-Know-how gefragt
Gefragt waren also sowohl ein profundes Konstruktions-Know-how als auch einschlägige Erfahrung in der Montageautomatisierung. Eichstätter Maschinenbau hat sich den Kooperationspartner Afag zur Seite geholt, zu dem man aus früheren Projekten bereits enge Kontakte hatte. „Als führender Anbieter in der Montageautomation hat Afag für die Umsetzung dieser Anlage seine hohe Prozesskompetenz unter Beweis gestellt“, betont Dominik Bauernfeind. „Für uns als Anlagenbauer waren vor allem Taktzeit, Zuverlässigkeit und Präzision wesentliche Auswahlkriterien, sodass Afag-Module für uns erste Wahl waren.“
Die Ingenieure von Afag und Eichstätter Maschinenbau haben gemeinsam den Anlagenteil des Glasröhrenverschmelzens und Vakuumpumpens aufgebaut. Ausgangsprodukt ist eine bereits mit einer innenliegenden PV-Folie bestückte Glasröhre, die manuell in die Linie eingebracht und zunächst erwärmt wird. Zugleich erfolgt über ein Afag-Handlingsystem die Quervereinzelung der in Reih und Glied bereitgestellten Glasgestelle zum beidseitigen Verschließen der Röhren. Das Handlingsystem mit dynamischen Afag-Modulen zum Greifen, Drehen und Querverfahren muss hier zu Prozessbeginn eine sehr hohe Stückzahl zuführen und handhaben – jeweils zwei Gestelle pro Röhre.
Pick-and-Place im Einsatz
Nach dem thermischen Glas-Einschmelzprozess erfolgt eine Qualitätskontrolle. Anschließend geht die Röhre über eine Pick-and-Place-Station mit Linearmodulen und Schwenkeinheiten von Afag auf den weiteren Transport durch die Linie zu einer Pufferstation. Im darauffolgenden Schritt wiederum über eine Pick-and-Place-Einheit wird die Röhre der Pumpe zugeführt, um sie zu evakuieren.
Ein thermischer Prozess laminiert die PV-Folie im Röhreninneren, anschließend erfolgt die Gasbefüllung. An der Station des Abschmelzens zieht ein Linearmodul von Afag den Pumpstengel vom Glas weg, sodass nach dem Abschmelzen die Enden sauber abgetrennt und verschlossen sind. Erneut sorgt nun eine Pick-und-Place-Einheit von Afag für den weiteren Transport.
„Wir sind sehr stolz, dass wir unsere Automatisierungsexpertise im Bereich Montage und Handhabung bei diesem Projekt einbringen konnten“, sagt Dominic Nägele, Leiter Engineering Services Afag Solutions: „Dank der hervorragenden Zusammenarbeit mit Eichstätter Maschinenbau, Notum-Ingenieure und Tubesolar ist eine effiziente Anlage für ein sauberes, zukunftsfähiges Produkt gelungen, das ein enormes Potenzial dazu hat, sich in vielen Einsatzbereichen zu bewähren.“
Afag Engineering GmbH
Unten Schatten, oben Strom
Die PV-Module von Tubesolar vereinen eine Schutzfunktion mit der Stromerzeugung. So muss nicht mehr zwischen einer PV-Anlage und einer anderen Flächennutzung entschieden werden. Dank der runden PV-Röhren kann der Anwender gleichmäßig über den ganzen Tag Strom erzeugen. Auch die Funktion einer Dachbegrünung bleibt erhalten. Über der Grünfläche kann direkt Strom generiert werden. Eine gleichmäßige Verschattung ist in vielen Einsatzbereichen von Vorteil – etwa auf Agrarfeldern in der Landwirtschaft, bei Carports, Pergolen, Pausenplätzen, Terrassen, Pools sowie energieautarken Wohneinheiten.
Module im Einsatz
Um hohe Dynamik, Prozesssicherheit, schonende Teilehandhabung und hochpräzise Abläufe zu gewährleisten, hat Afag für jede Prozessstation spezifische Handlingsysteme mit seinen bewährten roten Modulen konfiguriert.
- Kompakte, flexible Portachsen vom Typ PDL30 und PDL40 überzeugen mit maximalem Hub bei minimalem Bauraum.
- Die elektrischen Präzisionsgreifer PG20 und PG16 in Miniaturbauweise punkten mit einer hochpräzisen Backenführung.
- die kompakten elektrischen Rotationsmodule CR20 und CR25 bringen hohe Massenträgheitsmomente auf.
- Anspruchsvolle und präzise Greif- und Rotationsaufgaben übernimmt der schlanke pneumatische Drehgreifer DG20.
