38 Kolbenpumpen überwacht

Customer Success Story

Mehr Prozesssicherheit bei der Züchtung von Siliziumkristallen

Im italienischen Werk MEMC Electronic Materials werden Silizium Einkristallblöcke gezüchtet, die später in anderen Werken zu Siliziumwafern weiterverarbeitet werden. Kolbenpumpen nehmen dabei eine zentrale Stellung ein. Fallen diese aus, hat dies Auswirkungen auf den gesamten Prozess. Deshalb wandte sich die Instandhaltung von MEMC Electronic Materials, Teil von GlobalWafers, an Schaeffler, um die Vakuumpumpen vorausschauend zu überwachen. Außerdem sucht man nach einer Lösung für generische Aggregate wie Lüfter und andere Pumpen, um eine optimale Anlagenverfügbarkeit in der gesamten Anlage zu gewährleisten. Die Instandhaltung entschied sich für die Zustandsüberwachung OPTIME CM.

Fazit: In nur anderthalb Jahren konnten 9 Maschinenausfälle verhindert werden. Die Verhinderung eines Stopps der Kolbenpumpe bedeutet in Zahlen Einsparungen in Höhe von 78.000 Euro in 12 Monaten.

“Mit OPTIME CM haben wir endlich eine Lösung ge funden, unsere Kolbenpumpen sehr einfach zu überwachen. Rund die Hälfte der Sensoren haben wir selbst installiert. Mit der Lösung haben wir 9 Fehler in nur eineinhalb Jahren gefunden und dadurch teure ungeplante Stillstände verhindert.

Die Einfachheit, Skalierbarkeit und endlich mehr Transparenz über den Zustand der Maschinen zu haben, begeistert uns."

Carlos Vinicius Carnio – Wartungsingenieur & Massimo Iaderosa - Instandhaltungstechniker

Vorteile
Herausforderung
Lösung & Besonderheiten
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Vorteile

Kundenvorteile

Frühzeitige Alarmierung im Falle der Änderung des Zustands
Einfache Installation und einfach zu bedienen
Einfache Skalierbarkeit zu jedem Zeitpunkt möglich
Nähe und Engagement des Teams von der Bereitstellung bis zum Betrieb

Herausforderung

Der erste und wichtigste Schritt bei der Herstellung von Siliziumwafern* ist das Wachstum von einkristallinem Silizium. Das italienische Unternehmen MEMC hat sich auf diese Züchtung von Silizium-Kristallen spezialisiert. In der Produktionsstätte wird dabei das Czochralski-Verfahren* für das Kristallwachstum angewandt, welches im Wesentlichen aus den drei Schritten besteht: Einschmelzen von polykristallinem Silizium mit Dotierstoffen, Eintauchen des Impfkristalls und Ziehen des Einkristalls (Ingot). Wichtig bei der Züchtung ist, eine möglichst reine Umgebung zu schaffen. Dafür sorgen neben der besonderen Beschaffenheit der Schmelztiegel auch die Kolbenpumpen. Durch letztere wird ein Vakuum beim Ziehvorgang des Einkristalls erzeugt, um Verunreinigungen und Oxidation mit Sauerstoff zu vermeiden. Kolbenpumpen sind wichtige Aggregate bei dem Herstellungsprozess und werden von der Instandhaltung als kritisch eingestuft.

Warum? Das fasst der zuständige Instandhaltungsleiter zusammen:

Maurizio Ceriotti, Instandhaltungsleiter:

“Wenn die Kolbenpumpen ausfallen, muss die betroffene Maschine gestoppt werden und der Wachstumsprozess geht verloren. Dadurch entstehen hohe Personal-, Material- und Ausschusskosten."

MEMC setzte in der Vergangenheit ein Vibrationsanalysesystem ein. Das System eignete sich aber wegen seiner Komplexität nicht für die Überwachung der Kolbenpumpen. MEMC wandte sich deshalb an Schaeffler.

*Lesen Sie in der PDF mehr zu Siliziumwafern und dem Czochralski-Verfahren.

Lösung

Die Experten von Schaeffler Italien empfahlen die preisgekrönte Zustandsüberwachungslösung OPTIME. Die skalierbare Lösung besteht aus kabellosen Sensoren, einem Gateway und digitalen Services, die auf proprietären Schaeffler-Algorithmen beruhen. Je zwei OPTIME Sensoren wurden an jeder Kolbenpumpe installiert. Ein Sensor direkt an der Pumpe und ein Sensor am Motor. Über ein mobiles Endgerät ist die Instandhaltung über den Zustand der Kolbenpumpen informiert. Insgesamt wurden in rund 1,5 Jahren 9 Ausfälle vermieden. Hier zwei Fälle:

Fall 1
Rund 2 Monate nach der Installation wurde in der OPTIME-App eine Warnmeldung ausgegeben. Das MEMC Instandhaltungsteam bestätigte bei einem geplanten Stopp erhöhte Vibrationsschwingungen. Daraufhin wurden der Motor und die Antivibrationsfüße ausgetauscht.
Fall 2
Über mehrere Wochen stiegen die Vibrationskennwerte stetig an der Vakuumeinheit an. Und dann wurde ein enormer Anstieg am Motor der Kolbenpumpe mit Spitzenwerten bis 22 m/s^2
angezeigt, während bei der Pumpe niedrige Werte angezeigt wurden. Das Instandhaltungsteam bestätigte nach einer Inspektion, dass es sich hier um ein Bleiproblem am Ende des Laufes handelt, verursacht durch Unwucht. Zudem wurde festgestellt, dass die Hülse durchstochen war. Die entsprechenden Einheiten wurden ausgetauscht und somit konnte ein ungeplanter Stillstand verhindert werden.

Unwucht verursachte Bleiaustritt am Getriebe einer Vakuumpumpe
Durchstochene Hülse

Besonderheiten

Die Instandhaltung der italienischen Produktionsstätte hat schon zuvor Zustandsüberwachungslösungen ausgetestet. Doch diese erwiesen sich als zu kompliziert. Mit der Zustandsüberwachungslösung OPTIME CM ist MEMC vollauf zufrieden. Die Lösung eignet sich nicht nur bei der Kristallzüchtung, sondern auch bei der Herstellung der Siliziumwafer selbst.

Technische Informationen

Und so funktioniert OPTIME CM

Beim Kunden überwachen die Sensoren die Maschinen und das Equipment. Das Gateway empfängt die Daten von den Sensoren und überträgt sie an die Schaeffler-Cloud. OPTIME CM erkennt automatisch Fehler, löst entsprechende Alarme aus und liefert Informationen über die möglichen Ausfallursachen. Expertenwissen zu Condition-Monitoring ist nicht erforderlich, weil dieses Wissen in Form des Know-hows von Schaeffler bereits in OPTIME integriert ist.

Ideal überwacht
Zwei OPTIME 5 Sensoren an Pumpeneinheit (Absauganlage) installiert.
Zentrifugalpumpen
Zwei OPTIME-Sensoren sind an den Pumpeneinheiten für die Wasserzirkulation installiert.
Einfache Installation
Die Installation der kabellosen Schwingungssensoren und die Einrichtung der OPTIME Mobile App dauern nur wenige Minuten.

Technische Informationen zum OPTIME CM Sensor 3/5

Schwingungsbandbreite	OPTIME-3 2 Hz - 3 kHz OPTIME-5 2 Hz - 5 kHz
Errechnete Kennwerte	7
Sensor-Inbetriebnahme	NFC (Near Field Communication)
Kommunikation	Wirepas Mesh (2.4 GHz ISM band)
Messzyklus	Kennwerte: alle 4 h Zeitsignal: alle 24 h

OPTIME CM gehört zum Schaeffler Lifetime Solutions Portfolio, welches ein umfassendes Angebot an Produkten, Services und Lösungen für die industrielle Instandhaltung bietet. Es ist darauf ausgelegt, Instandhalter über die gesamte Lebensdauer einer Maschine zu unterstützen.

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