Virtuelle Planung beschleunigt die Entwicklung komplexer Anlagen
Brückenschlag zwischen Maschinenkonstruktion und Softwareentwicklung
Mit herkömmlichen Simulationswerkzeuge die auf MCAD-Systemen basieren, lassen sich kaum realitätsnahe Aussagen zur Performance oder gar zur Steuerungslogik treffen. Das war jedoch eine der Anforderungen von NexGen Wafer Systems bei der Suche nach einer neuen Engineeringsoftware, um bei seiner neuen High-End-Maschine für die Wafer-Herstellung und -Bearbeitung eine effiziente und frühzeitige Softwareentwicklung zu ermöglichen. Die Entscheidung fiel am Ende auf die Simulationssoftware iPhysics, die auch die passende Verbindung zum mechanischem Design herstellt.
Bild: ©Prathankarnpap/stock.adobe.comNexGen Wafer Systems entwickelt moderne Single Wafer Wet Etch- und Clean-Systeme für die Halbleiterindustrie. Das Unternehmen mit Standorten in Österreich, Singapur, den USA, China, Taiwan und Korea hat über 100 Mitarbeitenden weltweit. Als 2023 die Entwicklung eines völlig neuen Produkts namens Sereno Platform angestoßen wurde, war klar: Der Anspruch an Performance, Durchsatz und Effizienz muss neue Maßstäbe setzen. Umso wichtiger war es, kritische Konstruktionsentscheidungen frühzeitig abzusichern und die entsprechende Softwareentwicklung von Beginn an zu ermöglichen. Doch das war mit den bis dato verwendeten Werkzeugen kaum möglich.
Die Herausforderung
"Die Entwicklung unserer neuen Plattform erforderte von Anfang an Klarheit über die Machbarkeit und Zielerreichung - insbesondere in Bezug auf den angestrebten Durchsatz", erinnert sich Daniel Sanchez, Head of Software Engineering bei NexGen Wafer Systems. Doch die herkömmlichen Simulationswerkzeuge basierten ausschließlich auf MCAD-Systemen, wodurch realitätsnahe Aussagen zur Performance oder gar zur Steuerungslogik nicht oder nur unzureichend möglich waren.
Dazu kam ein weiteres Problem: Die Softwareentwicklung war an bestehende Maschinen gebunden - eine parallele Entwicklung zur Konstruktion war somit ausgeschlossen. "Das bedeutete nicht nur zeitliche Verzögerungen, sondern auch eine erhöhte Fehleranfälligkeit und Inbetriebnahmezeiten, da wichtige Konzepte erst spät validiert werden konnten", so Sanchez.
Besonders deutlich wurde die Situation mit Beginn des neuen Entwicklungsprojekts. Es fehlte eine Brücke zwischen Maschinenkonstruktion und Softwareentwicklung sowie zwischen virtueller Planung und realer Ausführung. Eine neue Lösung musste her.
Der Entscheidungsprozess
NexGen kannte die Simulationssoftware iPhysics von Machineering bereits aus früheren Kooperationsprojekten. So war schnell klar: iPhysics könnte die passende Verbindung zwischen mechanischem Design und Softwareentwicklung herstellen.
"Besonders überzeugt hat uns die einfache Integration zwischen Inventor - unserem CAD-System - und der Steuerungsumgebung von B&R, mit der wir seit Jahren arbeiten", erklärt Sanchez. Ein Schnupperworkshop legte den Grundstein, gefolgt von einem zweitägigen Intensivtraining in München, bei dem sowohl das Software- als auch das Konstruktionsteam gemeinsam geschult wurden. Der strukturierte Einstieg half dem Team, frühzeitig ein tiefes Verständnis für die Funktionsweise und Möglichkeiten von iPhysics zu gewinnen.
Die Umsetzung - von der Idee zur Simulation
Nach der Schulung begannen die Implementierungen: Die ersten 3D-Modelle der neuen Maschinenplattform wurden in Inventor aufbereitet und in iPhysics überführt. Anschließend wurde die Kinematik realisiert, Steuerungskomponenten virtuell angebunden und die ersten Proof-of-Concept-Simulationen erzeugt.
"Von der Schulung bis zum ersten vorzeigbaren Video vergingen rund vier Monate - allerdings nicht durchgehend in Vollzeit. Wenn man die effektive Entwicklungszeit betrachtet, waren es etwa drei bis vier Wochen", erinnert sich der Head of Software Engineering bei NexGen Wafer Systems.
Die Einführung verlief weitgehend reibungslos. Zwar traten vereinzelt Schwierigkeiten bei der Einbindung der Steuerung auf, doch diese wurden entweder durch den Support von Machineering oder durch eigene Anpassungen im Team rasch gelöst. "Die Unterstützung war jederzeit verfügbar - sowohl telefonisch als auch per Remote - und wir fühlten uns nie allein gelassen", ergänzt Sanchez.
Die Ergebnisse - messbar und nachhaltig
Der Einsatz von iPhysics brachte für NexGen messbare Vorteile. So konnten kritische Konstruktionsentscheidungen bereits in einer sehr frühen Phase überprüft werden. Die Durchsatzanforderungen wurden nicht nur simulativ bestätigt, sondern später auch durch reale Messungen an der physischen Maschine verifiziert. Auch die Softwareentwicklung lief erstmals synchron zur mechanischen Konstruktion. Dadurch konnten Schnittstellenprobleme und konzeptionelle Fragen bereits vor der realen Inbetriebnahme gelöst werden. Da die Software bereits getestet war, verkürzte sich die Inbetriebnahme der ersten realen Maschine erheblich. Die Visualisierung der Kinematik half zudem dabei, im interdisziplinären Team ein gemeinsames Verständnis für die Funktionsweise der Anlage zu entwickeln.
Besonders erfolgreich war der Einsatz bei der Entwicklung der neuen Sereno Platform. Die Kombination aus digitalem Modell, realistischer Steuerungsanbindung und Simulationsfähigkeiten bildete die Grundlage für den Projekterfolg. In kurzer Zeit konnte ein hohes Maß an Sicherheit bezüglich der Zielerreichung gewonnen werden.
Der Integrationsgrad
Aktuell wird iPhysics ausschließlich in der Entwicklungsabteilung genutzt - vorrangig für Neuentwicklungen. Eine eigene Simulationsabteilung existiert noch nicht - das Thema ist aber teamübergreifend verankert.
Die standortübergreifende Zusammenarbeit erfolgt über zentral bereitgestellte Modelle, klar definierte Schnittstellen und gemeinsame Trainings. Künftig ist geplant, iPhysics auch in weiteren Abteilungen, etwa im Marketing oder Service, einzusetzen - beispielsweise zur Visualisierung von Konzepten oder für Schulungszwecke.
Ausblick - vom Prototyp zur Standardlösung
Die bisherigen Erfolge motivieren NexGen, den Einsatz von iPhysics weiter auszubauen. In Zukunft könnte die Software auch im Angebotsprozess eingesetzt werden, um potenziellen Kunden frühzeitig virtuelle Anlagenkonzepte zu präsentieren - ähnlich einem digitalen Showroom. Zudem wird diskutiert, ob standardisierte Projektabläufe geschaffen werden sollen, in denen die Simulationssoftware als fester Bestandteil verankert wird.
"Besonders im Hinblick auf zunehmende Komplexität, steigende Anforderungen an Time-to-Market und die immer engeren Verzahnungen zwischen Software und Mechanik ist ein Werkzeug wie iPhysics für uns nicht mehr wegzudenken", sagt Sanchez.
Mit herkömmlichen Simulationswerkzeuge die auf MCAD-Systemen basieren, lassen sich kaum realitätsnahe Aussagen zur Performance oder gar zur Steuerungslogik treffen. Das war jedoch eine der Anforderungen von NexGen Wafer Systems bei der Suche nach einer neuen Engineeringsoftware, um bei seiner neuen High-End-Maschine für die Wafer-Herstellung und -Bearbeitung eine effiziente und frühzeitige Softwareentwicklung zu ermöglichen. Die Entscheidung fiel am Ende auf die Simulationssoftware iPhysics, die auch die passende Verbindung zum mechanischem Design herstellt.
Bild: ©Prathankarnpap/stock.adobe.comNexGen Wafer Systems entwickelt moderne Single Wafer Wet Etch- und Clean-Systeme für die Halbleiterindustrie. Das Unternehmen mit Standorten in Österreich, Singapur, den USA, China, Taiwan und Korea hat über 100 Mitarbeitenden weltweit. Als 2023 die Entwicklung eines völlig neuen Produkts namens Sereno Platform angestoßen wurde, war klar: Der Anspruch an Performance, Durchsatz und Effizienz muss neue Maßstäbe setzen. Umso wichtiger war es, kritische Konstruktionsentscheidungen frühzeitig abzusichern und die entsprechende Softwareentwicklung von Beginn an zu ermöglichen. Doch das war mit den bis dato verwendeten Werkzeugen kaum möglich.
Die Herausforderung
"Die Entwicklung unserer neuen Plattform erforderte von Anfang an Klarheit über die Machbarkeit und Zielerreichung - insbesondere in Bezug auf den angestrebten Durchsatz", erinnert sich Daniel Sanchez, Head of Software Engineering bei NexGen Wafer Systems. Doch die herkömmlichen Simulationswerkzeuge basierten ausschließlich auf MCAD-Systemen, wodurch realitätsnahe Aussagen zur Performance oder gar zur Steuerungslogik nicht oder nur unzureichend möglich waren.
Dazu kam ein weiteres Problem: Die Softwareentwicklung war an bestehende Maschinen gebunden - eine parallele Entwicklung zur Konstruktion war somit ausgeschlossen. "Das bedeutete nicht nur zeitliche Verzögerungen, sondern auch eine erhöhte Fehleranfälligkeit und Inbetriebnahmezeiten, da wichtige Konzepte erst spät validiert werden konnten", so Sanchez.
Besonders deutlich wurde die Situation mit Beginn des neuen Entwicklungsprojekts. Es fehlte eine Brücke zwischen Maschinenkonstruktion und Softwareentwicklung sowie zwischen virtueller Planung und realer Ausführung. Eine neue Lösung musste her.
machineering GmbH & Co. KG
Dieser Artikel erschien in SPS-MAGAZIN 11 (Oktober) 2025 - 22.10.25.Für weitere Artikel besuchen Sie www.sps-magazin.de
