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13. März 2008 • Nr. 11 Schwerpunkt: Fertigungstechnik Mikromontage Extreme Anforderungen an Verfügbarkeit Produktion Nr. 11, 2008 KÖLN (mg). Mehrere Mio Arbeitszyklen pro Jahr bei höchster Präzision im Mikrometerbereich und fünf Jahre Wartungsfreiheit: Die Häcker Automation GmbH entwickelt und fertigt Maschinen für die Mikromontage. Dabei setzt sie vorkonfektionierte Leitungen und Energieketten von Igus ein. chmark. Die Kernkompetenz des Unternehmens liegt in der Fertigung für die hochintegrierte Produktion im Mikrometerbereich. Hier erreichen die Maschinen beeindruckende Genauigkeiten. So vergießen sie – unterstützt von einer 3D- Bildverarbeitung mit zwei Kamerasystemen – zuverlässig einzelne Bond- Drähte mit einer Genauigkeit unter 20 µm. Diese Genauigkeiten werden auch bei der 3D-Montage mit Mikrobauteilen erreicht. Gerrit Häcker: „Wir haben ein Modulsystem für die einzelnen Arbeitsschritte wie z. B. Kleben, Dosieren und Bestücken entwickelt, das wir jeweils individuell kombinieren. Für die Montageprozesse stehen mehr als 35 verschiedene Systeme zur Verfügung.“ Dabei gelten höchste Qualitätsanforderungen. Ein ESP- System im Fahrzeug z. B. beziehtInformationen Eigenschaften: www.hyblade.ebmpapst.com +++ Produktion Nr. 11, 2008 EISENBERG (lz). Beim Schweißen entstehen in der Regel über 95 % der Schweißrauche aus den Zusatzwerkstoffen. Oerlikon hat mit der Cristal- Fülldrahtelektrode eine neue Generation von Schweißzusätzen geschaffen, durch die erheblich weniger Schweißrauch entsteht. Die Rauchpartikel sind überwiegend kleiner als 1 µm. Daher ist Schweißrauch immer alveolengängig, das heißt, er gelangt in die Lungenblässchen. Geeignete Maßnahmen zur Reduzierung des Gesundheitsrisikos, wie Schweißrauchabsaugung und aktive Belüftung, sind besonders in schwer zugänglichen Baugruppen und engen Räumen nicht immer anwendbar oder extrem aufwendig. Cristal-Fülldrahtelektroden von Oerlikon sind ganz neue Schweißzusätze. Die Schweißrauchmenge in der Entstehung wird im Vergleich zu Standardfülldrähten um bis zu 80 % reduziert. So entwickelt beispielsweise Cristal 206 (EN 758 T 42 3 M M 1 H5) gegenüber der vergleichbaren Oerlikon-Standardqualität bereits 40 % weniger Schweißrauch unter dem überwiegend verwendeten Schutzgas Atal (82 % Ar + 18 % CO2). Unter dem Schutzgas Atal 4 (92 % Ar + 8 % CO2) wird die Schweißrauchmenge nochmals um 70 % reduziert (bezogen auf die Menge bei Verwendung von Atal). Die Emissionsraten liegen deutlich unter 25 mg/s und damit weit unter dem Wert, der in den berufsgenossenschaftlichen Regeln (BGR 220 vom Ja- nuar 2006) für das Fülldrahtschweißen genannt wird. Cristal F 206, unter Schutzgas Atal 4 verarbeitet, erreicht mit 2,6 mg/s Schweißrauch fast die Emissionsrate des Laserstrahlschweißens ohne Zusatzwerkstoff (1 bis 2 mg/s – BGR 220 Tabelle 8). So ist sichergestellt, dass sich die Aderverseilung durch die Bewegung nicht öffnet, sondern sich wie in einem Kanal geführt hin- und herbewegen kann. Auch an die Energieführungssysteme stellt Häcker hohe Anforderungen: Sie müssen bei hohen ebenso wie bei niedrigen Geschwindigkeiten reibungsarm und vibrationsfrei laufen. Die Kompaktheit spielt ebenso eine Rolle: Die Montageoperationen finden meist auf einem Arbeitsfeld von 500 x 500 mm statt. Zur Maxime der Häcker- Konstrukteure gehört, keinen Bauraum für die Energiekette zu ‚verschenken‘. In den Antriebs- und Funktionsmodulen sind teilweise Energieketten integriert. Das ist ein anspruchsvolles Kriterium für eine Energiekette, die sich bei jeder Bewegung mit einem Tempo von bis zu 5 m/s und einer Beschleunigung bis 40 m/s 2 bewegt. Jens Beyer: „Darüber hinaus stellen wir hohe Anforderungen an das Abriebverhalten der Kette, da unsere Maschinen zumeist im Reinraum arbeiten.“ Unter diesen Bedingungen bewähren sich die Energieführungsketten der E6-Baureihe von Igus, die Häcker für die Linearführungen der x-, y- und z-Achsen nutzt. Sie zeichnen sich durch einen ruhigen, vibrationsarmen Lauf aus. Es ist nicht nur die Kette an sich, die eine lange Lebensdauer des Energieführungssystems garantiert. „Die Leitungen müssen in der Kette optimal geführt sein – gerade dann, wenn die Kette dicht gepackt ist“, sagt Beyer. „Die Biegeradien sind dabei ebenso zu berücksichtigen wie die Innenaufteilung und eine wirksame Zugentlastung. Die Leitungen dürfen in der Kette keine Bewegung zeigen, sie dürfen aber auch nicht befestigt werden.“ Auch Energiekettensysteme mit Abrollbereichen von 50 mm, die im Bewegungssystem für Produktion 21 MAG-Schweißen Weniger Rauch durch Fülldrahtelektroden Bild: Oerlikon aus 12 oder 14 Sensoren, die mit hoher Zuverlässigkeit arbeiten müssen: Ausfälle darf es hier nicht geben. Die Maschinen, die Häcker für diese Aufgabe baut, produzieren rund 15 Mio Sensoren pro Jahr, mit einer Fehlerrate von unter 1 ppm (parts per million). Zugleich erwarten die Kunden eine extrem hohe Verfügbarkeit der Maschinen, die im Dreischichtbetrieb das ganze Jahr über durchlaufen. Auch kleine Losgrößen müssen wirtschaftlich und Von Kunden gefordert: Verfügbarkeit und Flexibilität schnell gefertigt werden können, ohne dass die Qualität beeinträchtigt wird. Solche Anforderungen sind bei den komplexen Maschinen nur dann zu realisieren, wenn man auch bei den Zulieferkomponenten nur mit ausgewählten Partnern zusammenarbeitet und hochwertige Komponenten einsetzt. Das gilt auch für die Energie- und Datenleitungen. Häcker verfolgt das Ziel, die Maschinen 5 Jahre lang wartungsfrei betreiben zu können. Jens Beyer, verantwortlicher Techniker für die Kabelkonfektion bei der Häcker Automation GmbH: „Die Maschinen absolvieren im Einschichtbetrieb 5 bis 7 Mio Zyklen pro Jahr, im 24-Stunden-Betrieb bis zu 20 Mio.“ Das bedeutet: Alle beweglichen Komponenten, auch die Leitungen, müssen im Extremfall für 100 Mio Bewegungszyklen ohne Wartung oder Austausch entwickelt sein. Dieses Anforderungsprofil fand Häcker bei den Signal- und Energieleitungen der Chainflex-Serien. Diese wurden für den Einsatz in Energieketten entwickelt. Bei ihnen kommen neue Leiterwerkstoffe und spezielle Mantelmaterialien zur Anwendung – mit dem Ergebnis, dass die Leitungen beim Einsatz in Energieketten im Vergleich zu konventionellen Leitungen ein Vielfaches an Standzeit erreichen. Die gefürchteten ‚Korkenzieher‘ mit anschließendem Adernbruch werden durch den grundsätzlichen Aufbau der Chainflex- Leitungen vermieden. Ein weiteres konstruktives Detail: Der schützende Mantel, bei dem der Anwender aus sieben verschiedenen Werkstoffen wählen kann, ist ‚zwickelfüllend‘ ausgeführt. Der Mantel umhüllt nicht einfach die Adern, sondern der Mantelwerkstoff wird auch zwischen die mit Talkum eingepuderte Aderverseilung gespritzt. Leitungen dürfen in der Kette keine Bewegung zeigen Die neue Fülldrahtelektrode von Oerlikon erzeugt wesentlich weniger Schweißrauch. Cristal-Fülldrahtelektroden von Oerlikon sind eine innovative Produktreihe, welche die Gesundheitsgefährdung am Arbeitsplatz deutlich reduziert. Dem Verarbeiter bietet sich die Möglichkeit, im Rahmen seines Schutzmaßnahmenkonzeptes be- Hohe Leistung auf kleinem Bauraum: Häcker entwickelt und fertigt Maschinen für die Mikromontage z.B. von Sensoren und elektronischen Bauelementen. den Dosierhub zum Einsatz kommen, erreichen die geforderten Standzeiten. Die Auslegungsarbeit, die Igus für Häcker geleistet hat, gewährleistet die hohe Verfügbarkeit. Dabei wurden auch für spezielle Anforderungen Problemlösungen entwickelt. So hat Igus nach Versuchen im Labor eine energiekettentaugliche PE-Leitung mit 1,5 mm 2 Querschnitt für die Energieketten-Systeme anbieten können. Zur Detailarbeit gehören die Kettenbefestigung, die konstruktiv in das Energieführungssystem integriert wurden, und die Auswahl der Leitungen. Es werden nur getestete Komponenten montiert. Das gilt für die Energiekette wie für die Leitungen, die konfektioniert als ReadyCable von Igus bezogen werden: Dann muss das Montagepersonal nicht die Konfektionierungsarbeit leisten und kann den kompletten Leitungssatz einschließlich Steckverbindungen direkt anschließen. Für den Bau einer Maschine wird eine Durchlaufzeit von zehn Tagen veranschlagt. www.igus.de sonders schadstoffarme Zusatzwerkstoffe einzusetzen. Gleichzeitig verringert sich der Schweißrauchniederschlag auf Bauteilen und Ausrüstung. Der Aufwand für die Bauteilreinigung sowie Standzeiten und Kosten für das Wechseln von Verschleißteilen und Filtereinsätzen werden deutlich reduziert. Deutliche Humanisierung von Schweißerarbeitsplätzen Schweißrauch wird künftig eine zu dokumentierende und damit vergleichbare Produkteigenschaft für Schweißzusätze (Entwurf DIN EN ISO 15011 - 4). Cristal-Fülldrahtelektroden von Oerlikon stellen schon heute eine Produktentwicklung zur deutlichen Humanisierung von Schweißerarbeitsplätzen dar. Der finanzielle Mehraufwand geht laut Hersteller, bei Berücksichtigung aller durch den Einsatz von Cristal-Fülldrahtelektroden herbeigeführten Einsparungen, gegen null. www.airliquide.com Bild: Häcker Automation GmbH
22 Produktion TOX ® -Rund-Punkt OHNE NIET • Wirtschaftlicher als Punktschweißen • Viele Materialkombinationen Bewiesene Qualität • Millionenfach in Automobil- und Weißwarenindustrie • Weltweite Präsenz • Zuverlässig durch TOX ® -Monitoring- Netzwerk Verbindungstechnik für Bleche NIETEN TOX ® PRESSOTECHNIK GmbH & Co. KG Riedstraße 4 D-88250 Weingarten Tel. 0751 5007-0 Fax 0751 52391 www.tox-de.com von Gerd Trommer Produktion Nr. 11, 2008 WOLGAST (mg). Die Peene-Werft gilt als eines der wenigen ‚Ostunternehmen‘ für das die politische Wende auch eine Wende zum ökonomischen Erfolg war. Die vorzügliche Auftragslage für Containerschiffe schafft die Basis für Investitionen in moderne Technik. So wandelten die Wolgaster Werftspezialisten den Produktivitätsengpass ‚Schweißportal in der Paneelstraße‘ zum Treiber für die nachfolgende Fertigung. „25 % Steigerung des Durchsatzes in unserer Hauptschlagader, der Paneelstraße, bringt uns das Umstellen auf die TimeTwin Digital von Fronius“, freut sich Torsten Moschell, technischer Geschäftsführer der Peene- Werft. „Die automatisierte Schweißstation überzeugt auch unter Aspekten der Qualität und des Investitionsaufwandes. Wir wollen langfristig am Markt bestehen. Unsere Ansprüche sind Termintreue, Qualität und Flexibilität, zusammen mit einem exzellenten Kundenservice.“ Paneele heißen die planen Bauelemente, die zum Herstellen vorwie- Schwerpunkt: Fertigungstechnik gend quaderförmiger Sektionen besonders für Containerschiffe bestimmt sind. Sie bestehen aus unterschiedlichen Stahlqualitäten, vor allem aber S 355. Ihre Größe beträgt z. B. 12 x 12 m, die Dicke 5 bis 20 mm. Ihre hohe Stabilität erhalten sie von aufgeschweißten T-Trägern. Dazu durchlaufen sie ein Portal mit einer Hochleistungs-Schweißanlage, die aus vier Schweißsystemen besteht. Bis zu 12 m lange, gerade Kehlnähte fügt das Schweißportal. „Hier war bis vor einem viertel Jahr noch ein Produktivitätsengpass“, berichtet der Schweißfachingenieur Klaus-Peter Frank. Bevor die große Nachfrage an Containerschiffen nachhaltig den Auftragseingang förderte, habe die frühere Eindraht-Schweißanlage (mit ebenfalls vier Systemen) und mit 1 m/min maximaler Schweißgeschwindigkeit noch ausgereicht, berichtet er weiter. „Danach haben wir die Anlage einschließlich aller verfügbaren Reserven im Drei-Schichtbetrieb inklusive Wochenendschichten bis an ihre Belastungsgrenze gefahren. Ab Mitte 2004 suchten wir zielgerichtet nach einer produktiveren Lösung.“ Das Ziel war für Frank klar: „Wir wollen das Doppelte der vorher erreichten Geschwindigkeit, also an die zwei Meter pro Minute ran. Der Anbieter aus Österreich – also nicht gerade in unserer Küstennähe – versprach diese hohe Geschwindigkeit bei gleichzeitig hoher Abschmelzleistung.“ Weitere Wahlkriterien waren für die Werftexperten Qualität der Verbindung, außerdem die Nahtoptik und so kalt wie möglich schweißen zu können, um den Materialverzug gering zu halten. Die Anwendungsberater von Fronius aus der Berliner Niederlassung erläuterten ihren spezifizierten Vorschlag vor Ort: Time- Twin Digital, eine Lösung mit Doppeldraht. Das Ergebnis überzeugte den Fachmann mit 26-jähriger Schiffbau- Erfahrung: „Den Nachweis, dass bei einem a-Maß zwischen 3 und 5 mm die Schweißgeschwindigkeit deutlich über der 1-m/min-Grenze liegt, brachte Fronius mit der TimeTwin Digital problemlos.“ Der Grundgedanke ‚mit zwei Drähten die Leistung verdoppeln‘ ist einfach. Für seine Umsetzung haben die Entwickler der TimeTwin Digital ihr 13. März 2008 • Nr. 11 Hochleistungsschweißen TimeTwin Digital als Produktivitätstreiber Die TimeTwin Digital 5000 erreichen Spitzenwerte von 2 m/min bei einem a-Maß von 3 mm – und die Anwender sehen noch Steigerungspotenziale. ESD-Zangen Einsatz in der Elektronik ungefährlich Produktion Nr. 11, 2008 DETMOLD (lz). Weidmüller ergänzt sein Werkzeugprogramm um ein hochwertiges ESD-Zangen-Sortiment für den sicheren und präzisen Einsatz bei Arbeiten an sensibler Elektronik. Spezielles Griff-Material vermeidet elektrostatische Aufladungen. Das Sortiment besteht aus ESD-Seitenschneider (electrostatic discharge) mit ovalem oder spitzem Kopf, ESD- Schrägschneider, ESD-Flachzange und ESD-Spitzzange. Alle Zangen verfügen über einen ESD/EGB-sicheren (elektrostatisch gefährdete Bauelemente), zweifarbigen Zweikomponenten-Kunststoffgriff. Die verwendeten Griff-Materialien entsprechen allen Anforderungen an den EGB- Schutz für Handwerkzeuge. Die ESD- Zangen sind auf den Einsatz in der Elektronik an elektronischen Schaltungen und Bauteilen sowie in der Feinmechanik abgestimmt. Die 120 mm langen ESD-Zangen sind einzeln oder als 4-teiliges Set erhältlich. Die ESD-Zangen sind nicht geeignet für Arbeiten an spannungsführenden Bauteilen oder Baugruppen. Elektrostatische Entladung ist eine nicht zu unterschätzende Gefahr für die Elektronik. Die Übertragung oder Bild: Autor Bild: Autor Bild: Weidmüller Im Dreischichtbetrieb an die Belastungsgrenze Entladung von elektrostatischer Ladung kann erhebliche Schäden verursachen. Für die Beschädigung von empfindlichen Bauteilen reichen Potentiale von weniger als 100 Volt aus. Für ein Arbeiten an Bauteilen, die empfindlich gegen elektrostatische Entladungen sind, bedarf es – neben einem elektrostatikfreien Arbeitsplatz – besonders ausgelegter Werkzeuge. Das ESD-Zangensortiment von Weidmüller ist entsprechend konzipiert: Das 4-teilige ESD-Zangenset besteht aus Seitenschneider mit spitzem Kopf, Schrägschneider, Flachzange und Spitzzange. Die Griff-Materialien von ESD-Zangen beinhalten spezielle Zusatzstoffe, die eine sehr geringe Leitfähigkeit aufweisen und entstehende Ladungen gefahrlos ableiten. Nur das Arbeiten mit ESD-Zangen garantiert, dass empfindliche Elektronik nicht zerstört wird und einschlägige Normen und Vorschriften eingehalten werden (vgl. IEC TR 61 340-5, DIN EN 61 340-5, SP Method 2472). ESD- Elektronikzangen sind dank ihrer Rund 40000 Tonnen Stahl verarbeiten die Wolgaster Schiffbauer jährlich. Für die thermischen Fügeprozesse ist Schweißfachingenieur Klaus- Peter Frank verantwortlich. TimeTwin-Schweißen Vorteile und Anwendungen ■ Steigerung der Schweißleistung und Abschmelzgeschwindigkeit ■ Festigkeit der Schweißnähte ■ Eignung für alle Blechdicken ■ Anwendungen im Maschinenbau, Stahlbau, Kranbau, Schiffsbau, Fahrzeugbau, Boilerfertigung ■ Werkstoffe: Unlegierte und niedrig legierte Stähle, unlegierte und Feinkorn-Baustähle, tieftemperaturbeständige Stähle Erfahrungswissen und insbesondere ihr Know-how hinsichtlich digitaler Systeme eingesetzt. Auf über 60 Schweißprogramme mit gespeicherten Arbeitsabläufen für verschiedene Grund- und Zusatzwerkstoffe kann der Nutzer zugreifen. Weitere Potenziale bei Qualität und Leistungsparametern Auch die gute Zusammenarbeit bis hin zur Inbetriebnahme der 4 Trans- Puls Synergic 5000 am Portal und darüber hinaus beim After-Sales-Service bestärkt ihn in der Entscheidung, so Klaus-Peter Frank. „Wir haben die Ergebnisse erreicht, die wir uns vorgestellt haben, sowohl von der Qualität her als auch von den Leistungsparametern – und hier sehen wir sogar noch Potenziale“, erklärt er und spezifiziert: „Bisher erreichen wir 2 m/min bei einem a-Maß von 3 mm. Der Hauptteil unserer Kehlnähte hat ein a-Maß von 3,5 bis 4 mm, und da liegen wir bei 1,60 bis 1,70 m/min. Gegenüber der vorherigen Lösung ist das um einen guten Meter schneller. Und das bei gleichbleibend besserer Qualität als vorher.“ www.fronius.de kompakten Abmessungen besonders für Arbeiten an elektronischen Bauteilen geeignet. Ein Federmechanismus für die Zangenöffnung erlaubt ein feinfühliges Arbeiten. Sie dienen dem Arbeiten bei kleinen und mittleren Serien, bei Versuchen und Reparaturen. Flach- und Spitzzangen gehören allgemein zu den sogenannten greifenden Zangen und kommen beim Greifen, Halten und Biegen, zum präzisen Positionieren und Justieren von Bauteilen, Adern bzw. Kabeln zum Einsatz. Weidmüller-ESD-Zangen besitzen einen Zwei-Komponenten-Kunststoffgriff. Der stabile Griffkorpus ist kombiniert mit einer breiten, weichen und rutschhemmenden Auflagenfläche. Das ergonomische Griffdesign sorgt für weitgehend ermüdungsfreies Arbeiten. Die Kraft wird auf eine große Kontaktfläche übertragen, der Druck also entsprechend verteilt. Die Zangen selbst verfügen über stahlpolierte Hochglanz-Oberflächen. Ihre mikrofeine Stahloberfläche ist bewährt und zeichnet sich durch ein sicheres, umweltfreundliches und edles Finish aus. Es gefährdet weder Schaltkreise noch sensible Bauteile durch Abblättern von Chrom. www.weidmueller.com
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