Saubere Energie mit Hilfe von Autodesk

Oerlikon Solar
Anwenderbericht
Autodesk ® Inventor ®
Ohne moderne Konstruktionstools
wie Inventor,
wären wir wahrscheinlich
nicht in der Lage,
dem Kostendruck und
der starken Konkurrenz
standzuhalten. Für uns ist
es ein Muss, unsere Anlagen
virtuell zu entwerfen,
zu analysieren und zu optimieren.
Schließlich ist
es unser Ziel, leistungsfähige
Alternativen zu bestehendenEnergiequellen
zu liefern, um einen
entscheidenden Beitrag
zum Umweltschutz zu
leisten.
—Philipp Wagner
Mechanical Design Engineer
Oerlikon Solar
Saubere Energie mit Hilfe
von Autodesk ®
Inventor ®
Oerlikon Solar setzt auf Digital
Prototyping Technologien und löst
damit Umweltprobleme.
Produzierte Solarmodule installiert auf dem Flachdach eines Oerlikon Solar Gebäudes.
Projektzusammenfassung
In Trübbach in der Schweiz hat Oerlikon Solar, ein
weltweit führender Hersteller von Dünnschicht-
Photovoltaik-Technologien auf Siliziumbasis,
seinen Hauptsitz. Das sonnige Örtchen bietet
mit seinen zahlreichen Sonnenstunden gleichzeitig
auch die richtigen Vorraussetzung für den
Geschäftserfolg des Unternehmens. Durch die
Kreativität und das Know-how seiner Mitarbeiter
sowie durch den Einsatz von Autodesk Digital
Prototyping Technologien, leistet Oerlikon Solar
damit einen entscheidenden Beitrag, weltweit
bestehende Umweltprobleme zu lösen. Das
Unternehmen entwickelt End-to-End-Lösungen
für die Massenproduktion von ökologisch unbedenklichen
Dünnschicht-Silizium-Solarmodulen.
Bei den Produktionsstraßen handelt es sich um
vollautomatisierte Fertigungsanlagen, die so konzipiert
werden, dass die Herstellungskosten der
Solar-Module reduziert werden und eine möglichst
hohe Produktivität gewährleistet wird. Dabei ist
es jederzeit möglich, die bestehenden Anlagen
hinsichtlich Durchsatz- und Prozesstechnologie
modular zu erweitern. Zudem ist Oerlikon Solar
Erfinder der hochleistungsfähigen Micromorph-
Tandemtechnologie, auf deren Grundlage die
Anlagen des Unternehmens entwickelt werden.
Die erzeugten PV-Paneele zeichnen sich durch
eine extrem dünne sowie ungiftige Siliziumschicht
aus und stellen eine kostengünstige Alternative
zu klassischen PV-Technologien dar. Nicht nur
deswegen wurde das Unternehmen 2009 sowohl
mit dem CELL AWARD als auch mit dem SOLAR
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INDUSTRY AWARD ausgezeichnet. Für die Konstruktion
der Anlagen vertraut Oerlikon Solar seit
Jahren auf die 3D-CAD-Lösung Autodesk Inventor.
Zusammenführung verschiedener Disziplinen
Für die Entwicklung der Produktionsanlagen müssen
verschiedene Disziplinen beherrscht werden.
Es wird großes Know-how in den Bereichen Vakuumtechnik,
Prozesstechnik, Anlagenbau sowie
Lasertechnik benötigt. Die Entwicklung der Anlage
ist bei Oerlikon in fünf Gruppen unterteilt, die für
die Konstruktion der einzelnen Komponenten als
auch für die eigentliche Fabrikplanung verantwortlich
sind. Intern sind PECVD (Plasma Enhanced
Chemical Vapor Deposition), TCO (Transparent
Conductive Oxide), LASER und der Bereich Module
Technology Zulieferer für das FEP (Fab Engineering
& Planning). Dabei werden alle Kern-Produkte
inhouse konstruiert. Allein der Bereich Module
Technology, der zum Beispiel Komponenten für
das Laminieren sowie das Reinigen und Waschen
der Glasplatten beinhaltet, wird durch Zulieferer
abgedeckt. Damit es bei der Zusammensetzung
der einzelnen Komponenten nicht zu bösen Überraschungen
kommt, arbeiten die Konstrukteure
im Unternehmen mit dem 3D-CAD-Programm
Autodesk Inventor. „In Hinblick auf Umfang und
Komplexität unserer Anlagen war es für uns eine
logische Konsequenz, alle Konstruktionen in 3D
zu entwerfen“, sagt Philipp Wagner, Mechanical
Design Engineer bei Oerlikon Solar. „Für mich ist
es eigentlich ein Stück weit unvorstellbar, bei der
guten Bedienbarkeit und den Möglichkeiten, die

Meiner Meinung nach, gibt es am Markt kein vergleichbares
Programm, das so schnell und intuitiv zu erlernen ist.
3D bietet, überhaupt noch einmal in einer 2D-
Umgebung zu arbeiten.“ Seit 2001 wird Autodesk
Inventor im Unternehmen eingesetzt. Damals
sprachen vor allem der Preis und das Potenzial,
dass Autodesk Inventor bot, für die Lösung. „Wir
verwenden Inventor im Prinzip Out-of-the-Box
und benötigen keine weiteren Zusatzapplikationen.
Allein das Herz unserer Anlage, dass PECVD-
System, hat ein Gewicht von mehr als 100 Tonnen
und eine Fläche von etwa 90 Quadratmetern, und
erlaubt daher keine Fehler. Die Arbeit mit Inventor
in einer 3D-Umgebung gibt uns die Gewissheit,
dass am Ende alles reibungslos zueinander passt“,
ergänzt Wagner. Für den Bereich FEP werden in Inventor
Hüllenmodelle der einzelnen Komponenten
erzeugt, die Aufschluss über die Geometrie und
die vorhandenen Anschlüsse geben. Diese werden
dann mit Hilfe eines neutralen SAT-Formats an die
Fabrikplaner übergeben, die mit SmartPlant 3D
von Intergraph ein virtuelles Abbild der fertigen
Anlage erzeugen. Eventuelle Fehler können dadurch
vor der eigentlichen Endmontage frühzeitig
erkannt und kostenschonend behoben werden.
Flexibel und schnell auf Anforderungen reagieren
Die Erforschung der Solar-Technologie ist eine
immer noch sehr junge Wissenschaft. Regelmäßig
erlangen Ingenieure neue Erkenntnisse, die
diese saubere Energieform wirtschaftlich nutzbar
machen. Für die Konstrukteure bei Oerlikon Solar
ist es daher Normalität, dass Konstruktionen
während der Entwicklung überarbeitet werden
müssen, damit eine Anlage am Tag der Fertigstellung
nicht bereits als veraltet gilt. „In unserer
Branche benötigen wir flexible Werkzeuge, da die
Technologie und der Markt noch sehr jung und
ständig in Bewegung sind. Inventor ermöglicht es
uns, bestehende Konstruktionen schnell zu verändern
und auf die Anforderungen des Marktes und
unserer Kunden reagieren zu können. So können
wir auch gewährleisten, dass die Anlagen und die
damit erstellten Solar-Module ein Maximum an
Produktivität bieten“, ist Wagner überzeugt. Dies
ist ein entscheidender Punkt, da Solarstrom mit
konventionellen Energiearten konkurrieren muss
und damit ein hoher Kostendruck herrscht. Dass
die Anlagen die Ansprüche erfüllen, zeigt ein aktuelles
Projekt des Unternehmens. Anfang März
2010 wurde die Parkplatzüberdachung des Rheinparks
in St. Margarethen mit Solarpaneelen ausgerüstet.
Diese wurden auf einer Produktionsanlage
von Oerlikon Solar hergestellt und erzielen sogar
bei diffusen Lichtverhältnissen gute Ertragswerte.
Jährlich sollen so 150.000 Kilowattstunden Strom
erzeugt werden. Bemerkenswert ist, dass bereits
bis Ende Mai 87.000 Kilowattstunden, also mehr
als die Hälfte, verbucht werden konnten. Dies
spricht zum einen für die gute Qualität der Anlage,
zum anderen für die entwickelten Technologien
von Oerlikon Solar.
Datenaustausch per SAP-Schnittstelle
Für die Zusammenarbeit zwischen den einzelnen
Konstruktionsgruppen und innerhalb der Produktbereiche,
wurde eine CAD-SAP-Schnittstelle mit
entsprechendem Interface integriert. Durch die
Schnittstelle greifen die Konstrukteure auf alle
Daten zum Beispiel Normteile zu. Einzelne Komponenten
und ganze Baugruppen können dadurch von
anderen Konstrukteuren übernommen, kopiert sowie
ergänzt werden. „Die Daten sind jederzeit und
überall für jeden mit den entsprechenden Zugriffsrechten
verfügbar. Jeder kann sehen, wer gerade
an welchen Dokumenten arbeitet.“ Dadurch wird
gewährleistet, dass benötigte Bauteile reserviert
werden können, so dass keine Produktionsprobleme
entstehen.
Einfache Bedienung spart Zeit
Philipp Wagner ist vor allem von der intuitiven
Bedienung von Autodesk Inventor überzeugt.
„Meiner Meinung nach, gibt es am Markt kein vergleichbares
Programm, das so schnell und intuitiv
zu erlernen ist. Ich sage neuen Kollegen, dass sie
einfach die Tutorials von Inventor absolvieren sollen.
Diese sind sehr gut aufbereitet und beinhalten
alle Informationen, die sie benötigen, um das
Programm zu erlernen und um schnell produktiv
arbeiten zu können.“
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Umweltschutz ist notwendig und wird stark von Regierungen
und privaten Investoren gefördert. Dies
bietet Unternehmen viele Chancen sich am Markt
zu etablieren, führt jedoch gleichzeitig zu einem
starken Wettbewerb. Mit Autodesk Inventor kann
Oerlikon Solar anhand digitaler Prototypen Anlagen
bereits während der Konstruktion optimieren und
kostspieliger Fehler vermeiden. Gleichzeitig wird
die Zeit bis zur Marktreife einer Anlage verringert.
„Ohne moderne Konstruktionstools wie Inventor,
wären wir wahrscheinlich nicht in der Lage, dem
Kostendruck und der starken Konkurrenz standzuhalten.
Für uns ist es ein Muss, unsere Anlagen
virtuell zu entwerfen, zu analysieren und zu optimieren.
Schließlich ist es unser Ziel, leistungsfähige
Alternativen zu bestehenden Energiequellen zu
liefern, um einen entscheidenden Beitrag zum Umweltschutz
zu leisten.“
Wir verwenden Inventor im Prinzip Out-of-the-Box und
benötigen keine weiteren Zusatzapplikationen. Allein das
Herz unserer Anlage, dass PECVD-System, hat ein Gewicht
von mehr als 100 Tonnen und eine Fläche von etwa 90
Quadratmetern, und erlaubt daher keine Fehler. Die Arbeit
mit Inventor in einer 3D-Umgebung gibt uns die Gewissheit,
dass am Ende alles reibungslos zueinander passt.
—Philipp Wagner
Mechanical Design Engineer
Oerlikon Solar
Patentiertes Spezialventil, das luftdichte Trennung zweier
Vakuumkammern ermöglicht.
Ein im PECVD System (KAI) beschichtetes Substrat (Glas) wird aus der Anlage zurück in die Kassette geladen, worin es zum nächsten Prozessschritt transportiert wird.