Die vierte industrielle Revolution hat längst begonnen: »Industrie 4.0« bezeichnet die digitale Vernetzung von Fertigungsprozessen – Menschen, Maschinen und Abläufe sind auf intelligente Art und Weise übers Internet miteinander verbunden. Wobei nicht länger der Computer als zentrale Technologie fungiert, sondern eben das Internet.

Wer ein Großbauprojekt ins Auge fasst, ist gut beraten, von Anfang an auf kompetente, verlässliche Partner zu setzen.

Was genau bedeutet »Greenfield«?

Unter Greenfield Investment versteht man den Bau einer neuen Produktionsstätte »auf der grünen Wiese«. Beispiele für Greenfield Projekte sind neue, vollständig digitalisierte Fabriken, Kraftwerke, Produktionsstätten und Fertigungsanlagen.

Sogenannte Smart Factorys basieren auf einer digital transformierten und vernetzten Produktion, bei der sämtliche Maschinen und Anlagen mit Sensoren oder Chips ausgestattet sind und dank deren »smarter« Funktionsweise sich Prozesse laufend optimieren lassen.

Unterschied zwischen Greenfield und Brownfield

Üblicherweise werden Fertigungsanlagen und Fabriken mit einer Laufzeit von mindestens 20 bis 25 Jahren gebaut. Nur dann lassen sich die Kosten amortisieren und Gewinne erwirtschaften. Darum sind Greenfield Investments eher die Ausnahme.

Viele Unternehmen realisieren die Digitalisierung deshalb im Rahmen eines Brownfield Ansatzes: Dabei digitalisiert man im ersten Schritt alle analogen Bestandteile und Prozesse einer bereits vorhandenen Fertigungsanlage. Anschließend findet die eigentliche digitale Transformation statt, indem Maschinen, Menschen und Materialien mithilfe von Sensoren oder Chips digital vernetzt werden. Das bedeutet, Fertigung, Zulieferung, Wartung, Produktion, Auslieferung und Kundenservice sind in Echtzeit übers Internet miteinander verknüpft.

Automatisierung bei Greenfield-Projekten

Plant und baut man eine Smart Factory, ist die Automatisierung ebenso Bestandteil wie der Aufbau von Systemen für Gase, Flüssigkeiten, Instrumentation und Temperierung. Beim Bau einer neuen Produktion muss also die gesamte Installation für sämtliche Medien geschaffen und auch automatisiert werden.

Wir von SMC können Ihnen ein großes Sortiment an Komponenten für Gas- und Chemieleitungen sowie Lösungen für Kühlkreisläufe anbieten.

Gaskomponenten

Jedes Gasversorgungssystem bringt spezifische Anforderungen an Druck, Durchfluss und Material mit sich. Wir können Sie mit kompletten Lösungen für Ihre Gas-Anwendungen versorgen – von Reglern und Ventilen über Venturi Vakuumgeneratoren bis zu Sensoren.

Flüssigkeiten

Mit unseren Ultra-High-Purity-Produkten wie zum Beispiel Membranpumpen, Chemieventile und Druckregler können wir Sie dabei unterstützen, Ihre Prozesse im High-End-Industriebereich zu automatisieren und gleichzeitig Produktivität sowie Effizienz zu steigern. Des Weiteren haben Sie damit eine präzise Kontrolle über Säuren, Laugen und andere flüssige Chemikalien.

Temperierung

Zahlreiche Industrieprozesse, bei denen Wärme entsteht wie beispielsweise Laser, Analytik, Schweißen, Halbleiter, Druckindustrie etc., erfordern den Einsatz von Temperiergeräten. Damit lässt sich die Temperatur überwachen und regeln sowie bei richtiger Auswahl und Größe des Kühlgerätes auch die Qualität des Endprodukts verbessern.

Der Bereich der additiven Fertigung, wie 3D-Druck meist im industriellen Kontext bezeichnet wird, ist in den letzten Jahren exponentiell gewachsen. Dabei entstehen dreidimensionale Gegenstände, indem Material Schicht für Schicht aufgetragen wird.

Gleichzeitig erhöhen sich die Anforderungen in Bezug auf den Schutz der Geräte vor Hitze. Hitzestaus sollten tunlichst vermieden werden, da sie sich äußerst negativ auswirken können:

• Teile von Maschinen können zerstört werden
• die Lebensdauer wird reduziert
• die Kosten steigen

3D-Druck: Funktionsweise und Vorteile

Beim 3D-Druck wird ein Bauteil durch Verschmelzen oder Aushärten eines Mediums schichtweise aufgebaut. Das Verschmelzen von  Metallpulver wird in der Regel mit Laserstrahlen erwirkt, das Aushärten von Harzen mit einer Belichtungseinheit. Je konstanter die Betriebstemperatur des Lasers bzw. der Belichtungseinheit ist, desto präziser ist das Ergebnis des gedruckten Modells.

Beim 3D-Druck handelt es sich um eine hochpräzise Technologie, die qualitativ hochwertige Druckergebnisse liefert – entsprechend präzise, temperaturstabil und zuverlässig muss demzufolge die Kühlung der Geräte sein.

Daraus ergeben sich vier wesentliche Vorteile:

• der Aufwand in der Nachbearbeitung ist geringer
• höhere Lebensdauer der Laser- bzw. Lichtquelle
• geringere Kosten
• kürzere Lieferzeit

Beim FDM (Fused Deposition Modeling, das ist das Drucken mit Kunststoff Filament Draht) kann auch eine Wasserkühlung erforderlich sein, wenn beispielsweise Motoren zum Antrieb der Achsen, die Düsen oder der Bauraum selbst gekühlt werden müssen.

Insgesamt bringen die Technologien des 3D-Drucks große Vorteile hinsichtlich Effizienz, Qualität, Kosten und Lieferzeiten.

Wo wird 3D-Druck angewendet?

Je nach Drucktechnologie werden unterschiedliche Industrien bedient. Einsatzgebiete sind unter anderen: Industrie, Modellbau, Forschung, Baugewerbe und Medizin.

Klassische Werkstoffe für das 3D-Drucken sind Kunststoffe, Kunstharze, Keramiken und speziell aufbereitete Metalle.

Zu den etabliertesten additiven Fertigungsverfahren gehören: Stereolithografie, Laser-Sintern, Laser-Strahlschmelzen, Elektronen-Strahlschmelzen und etliche andere mehr.

Das Drucken von Keramik findet vorwiegend in der Luft- und Raumfahrt zur Erzeugung von Turbinenmotoren Anwendung sowie in der Medizintechnik beispielsweise zum Herstellen von Zahnimplantaten.

Im Bereich Finishing (das umfasst alle Prozesse, die nach der Herstellung im 3D-Druck kommen) beim metallischen 3D-Druck geht es darum, die im chemischen Nachbehandlungsprozess entstehende Wärme in den Säurebädern abzukühlen.

Kühlsysteme von SMC

Bei SMC produzieren wir seit 1978 Kühlmaschinen, wobei sich unsere Kühlsysteme über all die Jahre mit den Anforderungen und Bedürfnissen unserer Kunden weiterentwickelt haben. SMC Geräte stechen durch ihre hohe Zuverlässigkeit (24/7-Betrieb ohne Ausfälle) und Temperaturstabilität hervor.

Sie finden bei uns verschiedene Kühllösungen, einschließlich

• Standardkühler
• Rack-Mount-Kühler
• Dual-Channel-Kühler
• High-Level-Kühler

Wir begleiten unsere Kunden dabei vom Startschuss bis zum Abschluss eines Projektes: Von der ersten Berechnung über Tests vor Ort, um den richtigen Kühler auszuwählen, bis hin zu Installation und Inbetriebnahme.

Bei einer Zusammenarbeit profitieren Sie von unserem globalen Support, da wir in mehr als 80 Ländern vertreten sind. Zudem können Sie die Anzahl an Lieferanten reduzieren, weil wir Ihnen als Komplettlieferant (Kühlung, Pneumatik, Fittinge, Schläuche) zur Verfügung stehen.

CVD (Chemical Vapour Deposition) und PVD (Physical Vapour Deposition) sind Beschichtungsverfahren, die gerne bei der Oberflächenbehandlung von Werkzeugen und Formen eingesetzt werden.

CVD – Funktionsweise

Die Chemical Vapour Deposition (CVD), auf Deutsch chemische Gasphasenabscheidung, ist ein Beschichtungsverfahren, aus dem dickere Schichten hervorgehen und bei dem vergleichsweise hoher Druck und eine hohe Temperatur herrschen. Die wichtigste Anwendung von CVD ist die Waferbeschichtung.

Bei der CVD erhitzt man ein Substrat, an dessen Oberfläche aufgrund einer chemischen Reaktion eine Feststoffkomponente aus der Gasphase abgeschieden wird. Um bei einer bestimmten Reaktionstemperatur die feste Schicht abscheiden zu können, müssen flüchtige Verbindungen der Schichtkomponenten vorhanden sein.

Im Unterschied zu physikalischen Verfahren lassen sich mit der chemischen Gasphasenabscheidung auch komplex dreidimensional geformte Oberflächen, wie beispielsweise feinste Vertiefungen in Wafern, beschichten.

Anwendungsgebiete der chemischen Gasphasenabscheidung (CVD)

• Elektronikindustrie (Chipherstellung)
• Veredelung von Glas (z. B. Wärmeschutzschichten auf Architekturglas oder Schutz vor mechanischen Stoßbelastungen in Abfüllanlagen)
• optische Schichten auf Glas und Kunststoff
• gasdichte Barriereschichten
• synthetische Diamantschichten auf Werkzeugen

PVD – Funktionsweise

PVD basiert auf physikalischer Gasphasenabscheidung (Physical Vapour Deposition). Dabei handelt es sich um vakuumbasierte Beschichtungsverfahren bzw. Dünnschicht-Technologien. Im Gegensatz zum CVD-Verfahren bildet sich hier die Schicht direkt durch Kondensation eines Materialdampfes des Ausgangsmaterials.

Bei der physikalischen Gasphasenabscheidung herrscht sehr niedriger Druck (Hochvakuum) und vergleichsweise niedrige Temperaturen, typischerweise entstehen dabei sehr dünne Beschichtungen.

PVD-Verfahren sind gekennzeichnet durch:

• Gas-(Dampf-)Erzeugung der schichtbildenden Teilchen
• der Dampf wird zum Substrat transportiert
• und kondensiert auf diesem, wodurch es zur Schichtbildung kommt

Anwendungsgebiete der physikalischen Gasphasenabscheidung (PVD)

• Industrie, vor allem im Bereich der spanenden Bearbeitung
• Mikroelektronik
• Chipherstellung
• Werkzeuge
• Schmuck
• Glasbeschichtung (Architekturgläser, Displays …)
• Lebensmittelindustrie
• Unterhaltungselektronik (Festplatten, CDs, DVDs)

Hochvakuum erforderlich

Die physikalische Gasphasenabscheidung funktioniert nur im Hochvakuum, weil bei der Herstellung von Mikrochips, CDs und DVDs eine extrem saubere Umgebung unabdingbar ist. Schon kleinste Partikel stellen ein großes Problem dar.

Deshalb ist das Belüften einer Hochvakuumkammer immer eine große Herausforderung. Es ist wichtig, sie langsam und kontrolliert zu belüften, da durch zu schnelles Belüften Turbulenzen entstehen, die Partikel in der Kammer aufwirbeln.

Bei SMC erhalten Sie sämtliche Komponenten, die Sie für CVD-Verfahren sowie zur Belüftung und Evakuierung Ihrer Hochvakuumkammer bei PVD-Verfahren benötigen: unterschiedlichste Ventile, Temperiergeräte, Sensoren usw.