In de vacuümwerkplaats

Zelfs bij mensen die in techniek geïnteresseerd zijn kan het begrip "vacuümventiel" maar op weinig enthousiasme rekenen. Want wat zou er aantrekkelijk aan een vacuümventiel kunnen zijn? Het wordt pas echt interessant als je op bezoek gaat bij VAT, een internationaal actief bedrijf gevestigd in Haag in Oostelijk Zwitserland. Telkens als in de industrie een vacuüm nodig is, behoort VAT wereldwijd tot de topadressen. In grove lijnen is een vacuümventiel een ventiel dat de toegang tot een vacuüminstallatie opent of blokkeert. Maar wie bij het woord vacuüm aan verpakte levensmiddelen in de supermarkt denkt, zit op het verkeerde spoor. In de industrie worden vacuümkamers vooral gebruikt als elk stofdeeltje of waterdruppel een complete productiefase kan ruïneren. En zo zijn we op het punt aanbeland waar zich alles afspeelt: in de hightech-industrie. Smartphones, flatscreens, zonnepanelen, processoren – de productie van al deze en vele andere producten zou zonder vacuüminstallaties ondenkbaar zijn. Zodoende levert de firma VAT een groot deel van zijn systemen naar Azië, waar de "big players" op het gebied van de micro-elektronica en de halfgeleidertechnologie gevestigd zijn.

Een lift voor wafers

Een belangrijke processtap in de micro-elektronica is de productie en verdere verwerking van zogenaamde wafers. Het gaat daarbij om dunne, ronde platen van halfgeleidermateriaal zoals silicium. Deze schijven vormen de basis voor geïntegreerde schakelingen. Als je bedenkt dat in moderne processoren – dus ook in smartphones – meerdere miljarden transistors werkzaam zijn, wordt duidelijk dat bij de productie van halfgeleidersubstraten elk vreemd deeltje moet worden vermeden. En dit gaat het best als dergelijke productiefases in vacuümkamers worden uitgevoerd. Het probleem: Hoe sterker een vacuüm is, des te sterker drukt de lucht van buiten. Er werken enorme krachten op een professionele vacuümkamer. Een normaal ventiel zou geen enkele kans hebben tegen deze druk. De ventielen van VAT krijgen het voor elkaar.

Het bedrijf is in de afgelopen jaren echter nog een stap verder gegaan en biedt naast ventielen nu ook hele systemen voor verschillende productiefases in vacuümkamers aan. Een van deze systemen heet Pinlifter. Dit is een soort 'lift' voor silicium-wafers. De wafer ligt op drie pins, en elk van deze pins kan met een motor verticaal worden bewogen. Zo ontstaat een soort driebenige lift (drie Pinlifters), waarmee een erop liggende wafer in een vacuümkamer omhoog kan worden bewogen, waar een handlingsysteem de wafer overneemt. En hier komt maxon in beeld. De Pinlifter is als uiterst precies mechatronisch aandrijfsysteem het resultaat van een maandenlange samenwerking tussen VAT en maxon. De aandrijfeenheid voor een Pinlifter bestaat uit een borstelloze EC flat motor met een optische encoder, rem en spindel. Een bijzondere uitdaging was de maximale lengte van de aandrijfeenheid van 40 millimeter.

Marco Apolloni, chef Engineering bij VAT, blikt terug: "Aanvankelijk werden ongeveer zes concepten uitgewerkt, waar verschillende leveranciers voor motoren, remmen, encoders etc. voor konden worden gekozen. Vier concepten hadden vooral een componenten-approach, twee concepten een systeem-approach, waarin de aandrijving als een geheel en als geteste eenheid (inclusief behuizing, spindel, motoras, isolatie-onderdelen) werd geconcipieerd. "Op grond van de strenge eisen qua precisie en afmetingen haalde alleen de systeem-approach de eindronde, omdat zo veel risico's geminimaliseerd en een optimale oplossing ontwikkeld kon worden", aldus Marco Apolloni. "maxon overtuigde op basis van zijn van technische expertise en was in staat alles van dezelfde producent aan te bieden."

 © maxon motor ag