3-2022

August/September/Oktober 3/2022 Jahrgang 16 

Fachzeitschrift für Elektronik-Produktion 

Ultra Librarian: Kostenlose Bauteildaten 

für alle gängigen PCB-Layout-Tools 

FlowCad, Seite 6 

FlowCAD

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erhalten Sie unter www.bjz.deTechnische Änderungen vorbehalten. 

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Web: www.bjz.de

Editorial 

Wenn Komponenten fehlen … 

Lars Führmann 

Sales Director Development 

LPKF Laser & Electronics AG 

Das überraschte niemanden: Viele Gespräche auf der Embedded 

World drehten sich um die Frage, wie Elektroniker mit der aktuellen 

Bauteilknappheit umgehen können. Sollen sie die letzten verfügbaren 

Bauteile auf Lager bestellen oder sich auf modernere, verfügbare 

Komponenten konzentrieren? Im ersten Fall sind sie für die nächsten 

Jahre festgelegt was den Funktionsumfang ihrer Schaltungen angeht. Im 

zweiten Fall müssen jetzt schnell Layout-Änderungen für Bestandssysteme 

vorgenommen und geprüft werden. 

Wie geht man vor? Alte Technologien mühsam am Leben erhalten oder 

den Weg der Weiterentwicklung wählen – wie entscheiden Sie? 

Grundvoraussetzung sind schnelle Entwicklungsprozesse – vom Layout 

über die Prototypen bis in die Serie. Wenn fortschrittlichere Bauteile ins 

Spiel kommen, bilden Entwickler erst einmal die bestehende Funktionalität 

ab. Parallel können sie an kommenden Produktfeatures arbeiten. Hier 

gehen Produktion und Produktentwicklung Hand in Hand. 

In dieser electronic fab zeigt ein Fachbeitrag, wie sich 4-Lagen Multilayers 

im eigenen Haus in nur einem Tag herstellen lassen. Die wichtigste Aufgabe 

– das Strukturieren der Leitermaterialien – übernimmt ein Lasersystem. Es 

wird unterstützt durch eine Multilayer-Presse und eine Durchkontaktierung 

im Labormaßstab. Dieses Board kann durch Lötstopplack, Lotpastendruck, 

Bestückung und Reflow-Löten zum seriennahen Prototypen werden – oder 

gleich als Kleinserie in der Produktionsmaschine landen. 

Bei der Leiterplattenherstellung geht es ja nicht nur um die 

Leiterstrukturen, sondern auch um Bohrungen für die Durchkontaktierung, 

um das Trennen per Steg oder einen Konturschnitt und auch um 

die deckungsgleiche Herstellung einzelner Lagen in Multilayers. 

Bei einfachen Layouts mögen manuelle Bearbeitungen noch 

funktionieren. Bei komplexeren Aufgaben, z.B. mit vielen Bohrungen und 

Durchkontaktierungen, sind fortschrittliche Lösungen gefragt. 

Schnelles Reagieren ist die einzige Antwort auf einen Bauteilemarkt, der 

große Unsicherheiten bei der Verfügbarkeit aufweist. Ein leistungsfähiges 

Inhouse-Prototyping verkürzt dabei die Produktanpassung und -entwicklung 

enorm. Der Lohn sind drastisch kürzere Entwicklungszeiten und die 

realistische Chance, für unerwartete Marktveränderungen sofort eine 

passende Antwort parat zu haben – zumindest in der Elektronikentwicklung. 

Lars Führmann 

3/2022 

3

Inhalt 

3 Editorial 

4 Inhalt 

6 Titelstory 

8 Aktuelles 

11 Rund um die Leiterplatte 

24 Produktion 

44 Halbleiterfertigung 

47 Produktionsausstattung 

50 Löt- und Verbindungstechnik 

52 Materialien 

53 Dosiertechnik 

54 Qualitätssicherung 

69 Dienstleistung 

72 Komponenten 

73 Verpacken/Kennzeichnen/ 

Identifizieren 

74 Software 

76 Speicherprogrammierung 

78 Fachartikel 

exklusiv im ePaper 

August/September/Oktober 3/2022 Jahrgang 16 


Ultra Librarian: Kostenlose Bauteildaten 

für alle gängigen PCB-Layout-Tools 

FlowCad, Seite 6 

Zum Titelbild 

FlowCAD 

Kostenlose Bauteildaten 

für alle gängigen 

PCB-Layout-Tools 

Ultra Librarian bietet den 

kostenlosen Download von CAD- 

Daten für über 16 Millionen 

elektronische Bauteile an. 

Anwender müssen sich nur 

registrieren und können die Daten 

für alle gängigen PCB-Layout- 

Systeme herunterladen. Ultra 

Librarian ist die weltweit größte 

kostenlose Bauteilbibliothek. 6 

Fachartikel in dieser Ausgabe 

Leiterplatten- 

Bestückung ohne 

Fallstricke 


• Herausgeber und Verlag: 

beam-Verlag 

Krummbogen 14 

35039 Marburg 

Tel.: 06421/9614-0, 

Fax: 06421/9614-23 

www.beam-verlag.de 

• Redaktion: 

Ing. Frank Sichla 

electronic-fab@beam-verlag.de 

• Anzeigenverwaltung: 

beam-Verlag 

Myrjam Weide 

m.weide@beam-verlag.de 

Tel.: 06421/9614-16, Fax: -23 

• Erscheinungsweise: 

4 Hefte jährlich 

• Satz und Reproduktionen: 

beam-Verlag 

• Druck + Auslieferung: 

Bonifatius GmbH, Paderborn 

www.bonifatius.de 

Hinweis: 

Der beam-Verlag übernimmt, trotz sorgsamer 

Prüfung der Texte durch die Redaktion, keine 

Haftung für deren inhaltliche Richtigkeit. Alle 

Angaben im Einkaufsführerteil beruhen auf 

Kundenangaben! 

Handels- und Gebrauchs namen, sowie 

Warenbezeichnungen und dergleichen werden in 

der Zeitschrift ohne Kennzeichnungen verwendet. 

Dies berechtigt nicht zu der Annahme, dass 

diese Namen im Sinne der Warenzeichen- und 

Markenschutzgesetzgebung als frei zu betrachten 

sind und von jedermann ohne Kennzeichnung 

verwendet werden dürfen. 

Chip-Mangel hemmt 

auch deutsche 

Forschungsprojekte 

Ob und wie man versuchen 

kann, elektronische Bauteile 

in ausreichender Zahl trotz 

aktueller Lieferengpässe 

zur Verfügung zu stellen, 

skizziert dieser Artikel. 

Das diesem Bericht 

zugrundeliegende Vorhaben 

VE-SAFE wird mit Mitteln 

des Bundesministeriums für 

Bildung und Forschung unter 

dem Förderkennzeichen 

16ME0236K vom 

1.3.2021 bis 29.2.2024 

gefördert. 24 

In diesem Beitrag werden 

Strategien für einen 

reibungslosen Bauteil- 

Montageprozess vorgestellt, 

der ein Qualitätsprodukt 

erzeugt. Selbst erfahrene 

Hersteller können bei 

der Bestückung auf 

Schwierigkeiten stoßen. 

Daher denken Sie bitte an 

einige der folgenden Tipps 

und Best Practices! 16 

4 3/2022

Das Risiko liegt in der Luft: Moderne Akku-Produktion 

Die Mobilitätswende ist eng mit der Frage verknüpft, welche Akku-Technologie 

nachhaltig, kosteneffizient und sicher genug ist, um sie dauerhaft für elektrische 

Autos, Nutzfahrzeuge oder E-Bikes bzw. 2-Wheeler zu etablieren. Was Qualität 

beim Vergießen und Sicherheit von Akkus miteinander zu tun haben, erklärt 

dieser Beitrag. 53 

Additive Fertigung mit Silikon 

Additiv gefertigte Bauteile werden längst nicht mehr nur für 

den Prototypenbau verwendet. Auch im Vorserienbau und 

für Serienteile nutzt man ihr großes Potential. In diesem Artikel 

werden die extrusionsbasierten Verfahren und Prozesse 

näher dargestellt. 42 

Bewältigung der Herausforderungen beim modernen 

PCB Layout 

Die zunehmende Miniaturisierung und Komplexität der PCBs ergibt eine 

ganze Reihe von Herausforderungen für die Designer. Mit guter Software 

sind diese überwindbar. 21 

Effiziente Elektronikfertigung 

Um die Elektronikfertigung optimal zu unterstützen, muss 

ein Manufacturing Execution System (MES) neben 

gängigen Standardaufgaben auch die Besonderheiten 

der Leiterplattenbestückung 

berücksichtigen. 74 

Sensoren in der Produktionsline 

kalibrieren 

In situ-Kalibrierungen sorgen für 

wirtschaftliche und qualitätsorientierte 

Prozesskontrolle. Die Sensoren, die in 

den Fertigungsanlagen verbaut sind, 

erfassen dazu alle qualitätsrelevanten 

Fertigungsparameter ohne zusätzlichen 

Prüfaufwand. 60 


5

Titelstory 

Kostenlose Bauteildaten für alle gängigen 

PCB-Layout-Tools 

Ultra Librarian bietet den kostenlosen Download von CAD-Daten für über 16 Millionen elektronische Bauteile an. 

Anwender müssen sich nur registrieren 

und können die Daten für 

alle gängigen PCB-Layout-Systeme 

herunterladen. Ultra Librarian 

ist die weltweit größte kostenlose 

Bauteilbibliothek. 

Für Entwickler kostenfrei 

Wenn Elektronikentwickler eine 

Schaltung konstruieren, werden 

häufig neue Bauteile gesucht und 

in die neue Schaltung integriert. Bei 

der Auswahl, welches Bauteil verwendet 

werden soll, müssen über 

die elektrischen Eigenschaften 

hinaus auch andere Kriterien beachtet 

werden. Neben Preis und Verfügbarkeit 

spielt der Aufwand, ein 

neues Bauteil im PCB Tool anzulegen, 

ebenfalls eine Rolle. Hier bietet 

Ultra Librarian jetzt den direkten 

Zugiff auf die erforderlichen CAD- 

Modelle. 

Nach einmaliger Registrierung 

stehen dem Entwickler auf ultralibrarian.com 

die CAD-Daten von 

mehr als 16 Millionen Bauteilen zum 

kostenlosen Download für alle gängigen 

CAD Tools zur Verfügung. 

Nach der Eingabe von z.B. 

„LM317“ für einen einstellbaren linearen 

Spannungsregulator erscheint 

eine Auswahl von Treffern. Dieses 

Bauteil ist von verschiedenen Herstellern 

und in verschiedenen Bauformen 

verfügbar. Durch eine verfeinerte 

Suche, wie z.B. „LM317 

TO220“ oder „LM317-T“, kann die 

Ergebnisliste schnell reduziert 

werden. 

In der Übersicht zu den verschiedenen 

Suchergebnissen werden 

Informationen zur generellen Verfügbarkeit 

und dem Preis angezeigt. 

Hier greift Ultra Librarian im 

Hintergrund auf die aktuellen Daten 

der verschiedenen Bauteil-Distributoren 

zu. Für noch mehr Informationen 

gibt es entsprechende Links 

zu den Distributoren. Über Compliance 

Icons wird der Grad der Zertifizierung 

der Bauteile nach „bleifrei“ 

und „RoHS“ angezeigt. 

Nachdem das Bauteil selektiert 

wurde, kann der Anwender auf 

„Models Available“ klicken, sein 

gewünschtes CAD-Format auswählen 

und sich anschließend die 

CAD-Daten herunterladen. 

Die Schaltplan Symbole sind 

durchgängig nach dem international 

gültigen ANSI-Standard Y32.2- 

1975 (reaffirmed 1989) entwickelt 

und mit einem einheitlichen Farbschema 

erstellt worden. Die Footprints 

(PCB Pads) sind nach dem 

IPC-7351B-Standard aufgesetzt, 

der von allen Leiterplattenherstellern 

und -bestückern bzw. EMS 

unterstützt wird. 

Die Daten werden ohne weitere 

Konvertierung direkt im jeweiligen 

CAD-Format angeboten. Derzeit 

sind 24 Formate der unterschiedlichen 

Anbieter unterstützt. 

Es kann sogar angegeben werden, 

ob die Bauteile basierend auf 

der imperialen Maßeinheit inch 

oder in Millimeter dimensioniert 

sein sollen. 

Für mehr als 80 % der Bauteile 

wird auch ein entsprechendes 

3D-Step-Modell angeboten. Diese 

3D-Modelle sind für den Einsatz in 

PCB Tools optimiert und können zur 

3D-Visualisierung der Leiterplatte 

verwendet werden. Einige PCB 

Tools können mit diesen 3D-Modellen 

auch einen Kollisionscheck der 

Bauteile untereinander durchführen. 

Die Anzahl der Downloads ist je 

Anwender auf 50 Bauteile pro Tag 

begrenzt, was bisher für keinen 

Entwickler eine echte Grenze dargestellt 

hat. 

Sollte ein Bauteil nicht in der 

Online-Bibliothek vorhanden sein, 

so können Entwickler Wünsche 

äußern. Diese Wünsche landen in 

FlowCAD 

www.flowcad.de 

Das Suchergebnis am Beispiel „LM317-T“ zeigt alle verfügbaren Bauteile und deren Parameter (Liste im Bild 

ist nicht vollständig) 


Titelstory 

Auswahl des CAD-Datenformats vor dem Download 

einem Pool von Anfragen, werden 

unverbindlich abgearbeitet und in 

die Bibliothek aufgenommen. 

Gut gepflegte 

Unternehmensbibliothek 

Bei Firmen mit mehreren Entwicklern 

und PCB Designern gibt 

es meist eine zentrale Bibliothek für 

Bauteile. Im Laufe der Zeit werden 

die unterschiedlichen Bauteile und 

Symbole von unterschiedlichen Personen 

erstellt. Dies führt zu persönlichen 

Interpretationen und Zeichnungsstilen. 

Ultra Librarian bietet für Firmen 

eine kostenpflichtige Überarbeitung 

und Vereinheitlichung der 

PCB-Bibliothek als Dienstleistung 

an. Die erfahrenen Bibliothekare 

können dabei die gültigen Standards 

oder firmeninterne Regeln für 

die Erstellung von Schaltplansymbolen 

und PCB-Footprints anwenden. 

Anschließend sind alle Bauteile 

nach den gültigen Standards 

und dem gleichen Farbschema aufgesetzt. 

Eine einheitlich verifizierte 

Bibliothek bietet den Unternehmen 

mehr Sicherheit beim Design von 

Leiterplatten. 

Anwender von OrCAD Capture 

haben darüber hinaus mit der von 

FlowCAD entwickelten Omnya Integration 

Plattform einen direkt in der 

Schaltplan-Software integrierten 

Zugriff auf die Bauteilinformationen. 

Service für Bauteilhersteller 

Basierend auf Datenblättern und 

ergänzenden Informationen lassen 

sich CAD-Daten für das PCB Design 

erstellen. In einer von Ultra Librarian 

selbst entwickelten Umgebung werden 

alle Geometrien und Parameter 

eingegeben. Anschließend können 

für alle gängigen PCB Design Tools 

die Symbole, Footprints und 3D-Step- 

Modelle ausgegeben werden. 

Dieser Service ist für Hersteller 

kostenpflichtig. Der Vorteil ist, dass 

die CAD-Daten von neuen Bauteilen 

sofort der weltweiten Design 

Community zur Verfügung stehen 

und sich Bauteile schnell und einfach 

in neue Designs (Design-In) 

integrieren lassen. 

Bauteilhersteller können die CAD- 

Daten auch auf ihrer eigenen Web- 

Beispiel eines Referenz-Designs von ST Microelectronics mit Stückliste und Modellen 

Seite zum Download anbieten. Dieser 

Service wird auch genutzt, wenn 

es sich um besondere Bauteile handelt, 

die kundenspezifisch entwickelt 

worden sind und nur für bestimmte 

Anwender oder unter Geheimhaltungsvereinbarung 

(NDA) hinter 

einem Login für ausgewählte Nutzer 

zur Verfügung stehen. 

Referenz-Designs 

Neu in Ultra Librarian ist das 

Angebot an Referenz-Designs. Hierbei 

werden kleine Schaltungsmodule 

angeboten, die nicht nur einen 

Baustein, sondern eine komplette 

Funktionsgruppe mit peripherer 

Beschaltung (z.B. AC/DC Converter) 

umfassen. Die Referenz- 

Designs sind natürlich komplett mit 

Symbolen, Footprints, 3D-Modellen 

und der Stückliste (BOM) in 

den verschiedenen CAD-Tool Formaten 

verfügbar. Die Schaltungsteile 

können in den meisten PCB 

Tools leicht als hierarchischer Block 

mit der Netzliste importiert und verwendet 

werden. 

Fazit 

Die Verfügbarkeit von CAD- 

Daten spielt bei der Bauteilauswahl 

eine immer größere Rolle. Mit der 

weltweit größten Online Bibliothek 

von CAD-Daten für PCB-Entwicklungs-Software 

bietet Ultra Librarian 

der weltweiten Design Community 

Zugang zu neuen Bauteilen 

und ermöglicht ein schnelles 

Design-In. ◄ 


7

Aktuelles 

FED-Jubiläumskonferenz in Potsdam 

FED e.V. 

Fachverband für Design, 

Leiterplatten- und 

Elektronikfertigung 

www.fed.de 

Vom 29. bis 30. September 2022 

lädt der Fachverband für Design, Leiterplatten- 

und Elektronikfertigung 

(FED) zur 30. FED-Konferenz nach 

Potsdam ein. Die Jubiläumskonferenz 

steht unter dem Motto „Den 

Wandel gestalten: Design-, Fertigungs- 

und Managementprozesse 

für Elektronik optimieren“. 

Weiterbildung und Networking 

Auf dem Programm stehen 42 

Fachvorträge, drei Expertenrunden, 

zwei Keynotes sowie ein vielfältiges 

Rahmenprogramm mit Schifffahrt 

und Lounge-Abend. Inhaltliche 

Schwerpunkte liegen auf den Themen 

Deep Learning und künstliche 

Intelligenz in Leiterplatten-Design 

und Baugruppenfertigung, Best 

Practice-Lösungen für HDI-Leiterplatten 

sowie flexible und dehnbare 

Schaltungsträger. 

Weitere Fokusthemen sind Simulation 

im Leiterplatten-Design, Bauteilebeschaffung, 

digitaler Lötstopplack 

sowie neue gesetzliche 

Anforderungen wie das Lieferkettengesetz. 

In der Firmenausstellung präsentieren 

sich 40 Unternehmen, darunter 

Design-Dienstleister, Leiterplattenhersteller, 

EMS-Firmen, Software-Anbieter 

und Zulieferer für die 

Elektronikfertigung. Das komplette 

Konferenzprogramm mit allen Detailinformationen 

gibt es im Web und 

als App unter www.fed-konferenz.de. 

Keynote zur Zukunftsfähigkeit 

des Mittelstandes 

Zum Auftakt der Konferenz 

zeigt der renommierte Zukunftsforscher 

Dr. Jörg Wallner praktikable 

Lösungen zur Entwicklung von 

Zukunftsstrategien und wie der Mittelstand 

auch künftig das Vertrauen 

seiner Kunden gewinnt. „Die digi- 

Vergrößerungsglas für Platinenhalterung 

Der PCBite Magnifier vergrößert 

den zu bearbeitenden Bereich und 

macht ihn beim Löten, Prüfen und 

Messen besser sichtbar. Besonders 

nützlich beim Platzieren der 

freihändigen PCBite-Tastköpfen 

auf SMDs mit feiner Rasterung. 

Die randlose Linse mit dreifacher 

Vergrößerung verfügt über eine 

AR-Beschichtung (Antireflexion) 

zur Reduzierung der Reflexionen 

von Lichtquellen in der Nähe. 

Starker Magnet 

An der Unterseite des Fußes 

des PCBite Magnifiers befindet 

sich ein starker Magnet so dass 

die Lupe auf der Grundplatte fest 

fixiert werden kann. Die Verwendung 

als Handheld ist ebenso möglich. 

Eine reibungsarme Bodenkappe 

schützt den Magneten und 

die Grundplatte, damit die Lupe 

leicht verschoben werden kann, 

wenn die Lupe neu positioniert oder 

von der Grundplatte entfernt wird. 

Drei Dimensionen ohne 

Feststellschrauben 

Die Linse lässt sich in drei 

Dimensionen ohne Feststellschrauben 

einstellen. Mit einer erstklassigen 

Verarbeitungsqualität aus 

CNC-gefrästem Aluminium passt 

der PCBite Magnifier in Aussehen 

und Haptik zu den weiteren Produkten 

der PCBite-Produktfamilie. 

pk components GmbH 

info@pk-components.de 

www.pk-components.de 


Aktuelles 

tale Revolution wird in Zukunft die 

gewohnten und liebgewonnenen 

Geschäftsmodelle, mit denen viele 

Mittelständler heute noch ihr Geld 

verdienen, massiv verändern“, warnt 

der Experte. 

Den zweiten Konferenztag eröffnet 

Kreativcoach Nils Bäumer und 

macht Lust auf Denken und Ideenfindung. 

Sein Standpunt lautet: „Kreativität 

ist immer auch Veränderung 

und wird für erfolgreiches Change 

Management benötigt, das die Menschen 

im Unternehmen mitnimmt.“ 

PAUL Award und PCB Design 

Award 

Am Vorabend der Konferenz wird 

der Nachwuchspreis der FED verliehen 

– der PAUL Award, der sich an 

junge Tüftler richtet. Viel Hochachtung 

in der Fachwelt für ihre Fertigkeiten 

und Fähigkeiten bekommen 

die Leiterplattendesigner, die am 

PCB-Design-Award teilgenommen 

haben. Die Sieger werden am Konferenzdonnerstag 

geehrt. 

30 Jahre FED 

Die Konferenz ist der Höhepunkt 

des Jubiläumsjahres 2022: Seit 30 

Jahren bietet der FED seinen Mitgliedern 

und der Branche eine Plattform 

zum Austausch und zur Weiterbildung, 

immer mit dem Anspruch, 

die Wettbewerbsfähigkeit der Elektronikindustrie 

in der DACH-Region 

zu erhöhen. Von einem kleinen Zirkel 

von Elektronikdesignern gegründet, 

hat sich der FED zu einem Wirtschaftsverband 

mit 700 Mitgliedern 

entwickelt, der die gesamte Wertschöpfungskette 

in der Elektronikindustrie 

abdeckt. Diese Erfolgsgeschichte 

wird auf der 30. FED-Konferenz 

gebührend gefeiert werden. 

Die FED-Konferenz 

Die Konferenz bringt Praktiker 

und Entscheider aus der Elektronikbranche 

zum Networking und 

zum Wissens- und Erfahrungsaustausch 

zusammen. Das Besondere 

dabei: Die FED-Konferenz nimmt 

den gesamten Entwicklungs- und 

Fertigungsprozess von elektronischen 

Baugruppen und Geräten 

in den Fokus. Sie richtet sich an Leiterplattendesigner, 

Fertigungs- und 

Projektleiter sowie an Entscheider 

aus Management und Vertrieb. ◄ 

SMTconnect 2022 war erfolgreich 

Auf der SMTconnect im Mai in 

Nürnberg wurde deutlich, wie viel 

Dynamik und Energie in der Elektronikfertigungsbranche 

steckt: 

Über 9000 Fachbesucher nutzten 

das Wiedersehen, um sich zu 

Trends auszutauschen und in persönlichen 

Gesprächen Lösungen 

für eine effiziente, saubere und 

optimierte Elektronikproduktion 

zu erarbeiten. Rund 35% der Messebesucher 

kamen aus dem internationalen 

Raum. 

Die Stimmung vor Ort war anhaltend 

positiv, die 321 ausstellenden 

Unternehmen und Partner zeigten 

sich dankbar und erfreut über die 

Möglichkeit spontaner und fruchtbarer 

Geschäftsbegegnungen: 

„Mein persönliches Highlight dieser 

Messe ist die Veranstaltung an 

sich!“, sagt Iván Rodrigo Flor Cantos, 

Manager Marketing Europe 

Planning & Marketing bei Panasonic 

Connect Europe GmbH. 

„Ich liebe die Atmosphäre und die 

Möglichkeit, viele Kunden, Partner 

und Kollegen persönlich zu 

treffen – alle zusammen zur gleichen 

Zeit. Dieser intensive Informationsaustausch 

nach einer langen 

Pause ist so wertvoll. Vielen 

Dank an das SMTconnect-Team!“ 

EMS-Park nimmt weiterhin 

Fahrt auf 

Zahlreiche Firmen sowie Beratungsdienstleister 

vertraten die 

europäische EMS-Branche auf 

der Sonderschaufläche EMS-Park. 

Messeveranstalter Mesago Messe 

Frankfurt, Dieter G. Weiss, in4ma, 

und die IPC Association Connecting 

Electronics Industries luden im 

Rahmen der Welcome Reception 

am Mittwochabend zum gemeinschaftlichen 

Messeausklang und 

Networking. Zudem präsentierte 

Dieter G. Weiss wertvolle Insights 

aus seinen Analysen und Studien 

zum europäischen EMS-Markt auf 

dem Messeforum. 

Mario Salhofer, Business Development 

und Kundenberatung 

Deutschland von der Ginzinger 

Electronic Systems GmbH, 

bestätigt die Einzigartigkeit und 

die Relevanz der Veranstaltung 

für die Branche: „Die SMTconnect 

ist etwas Besonderes, da 

man sich hier mit Gleichgesinnten 

offen austauschen kann. Die ehrliche 

Kommunikation innerhalb 

der SMTconnect Community und 

der Fokus auf den gemeinsamen 

Weg nach vorne sind insbesondere 

nach den vergangenen zwei 

Jahren sehr wichtig.“ 

Zustimmend zeigt sich auch 

Thomas Michels, Geschäftsführer 

der ILFA Industrieelektronik 

und Leiterplattenfertigung aller 

Art GmbH: „Der größte Mehrwert 

für uns auf der SMTconnect ist es, 

Menschen zu treffen und zu sprechen, 

die genau wie wir ganz nah 

am Produkt sind. Deswegen ist die 

SMTconnect eine feste Anlaufstelle, 

auf der wir regelmäßig ausstellen 

wollen.“ 

Fachbesucher haben sich am 

Gemeinschaftsstand PCB meets 

Components mit Anbietern von 

Leiterplatten, Bauelementen und 

Materialien in Verbindung setzen 

und individuelle Lösungen erarbeiten 

können. Außerdem lud die IPC 

Association Connecting Electronics 

Industries wie auch in den Vorjahren 

Interessierte dazu ein, ihr Lötkönnen 

im Rahmen des Handlötwettbewerbs 

unter Beweis zu stellen. 

Insbesondere auf dem Messeforum 

wurde klar, welche Themen 

die Community aktuell beschäftigen: 

Im facettenreichen Programm 

wurden Themen wie Nachhaltigkeit, 

Beschaffungsmanagement 

oder künstliche Intelligenz adressiert. 

Die nächste SMTconnect 

findet vom 9. bis 11. Mai 2023 in 

Nürnberg statt. Weitere Informationen 

finden Sie unter www.smtconnect.com. 

Messe Frankfurt 

www.messefrankfurt.com 


9

Aktuelles 

BOM Connector Enterprise mit Direktanbindung 

zu Texas Instruments 

Die Supply-Chain-Krise beschäftigt 

momentan jeden Elektronikfertiger. 

Durch die Digitalisierung können Firmen 

die Herausforderung von Bauteilknappheit 

und Preisfluktuationen besser 

meistern. Die CircuitByte GmbH 

bietet Kunden darum eine Direktanbindung 

zum internationalen Bauteilproduzent 

Texas Instruments (TI) an. 

Die Echtzeitanbindung des marktführenden 

BOM Connector Enterprise an 

das breitgefächerte Sortiment von TI 

umfasst ca. 80.000 Produkte. 

Die innovative DistiDirect-Funktion 

des BOM Connectors bietet bereits 

Echtzeitverbindungen zu einer Vielzahl 

anderer Bauteillieferanten und -hersteller 

auf Basis einer direkten API-Verbindung, 

die sehr schnell kundenspezifische 

Preise und geografische Verfügbarkeiten 

liefert. In der aktuell veröffentlichten 

Version des BOM Connector 

Enterprise wurde die DistiDirect-Verbindung 

zum Hersteller Texas 

Instruments (TI) ergänzt. 

Durch die Anbindung an Texas Instruments 

profitieren die Nutzer des BOM 

Connectors Enterprise von einer größeren 

Bauteilvielfalt, die sie in ihrem 

Angebotsprozess von nun an berücksichtigen 

können. „Die Anbindung an 

TI bietet den Kunden von CircuitByte in 

mehrfacher Hinsicht Vorteile und erleichtert 

erheblich den Angebotsprozess“, 

erläutert Kevin 

Decker-Weiss, 

Sales Director 

bei CircuitByte, 

und ergänzt, „TI 

hat eine sehr 

gute API-Möglichkeit 

mit vielfältigen Funktionen, was 

bedeutet, dass unsere Kunden von nun 

an die Möglichkeit haben, Bauteilpreise 

von TI gegenüber Preisen und Verfügbarkeiten 

anderer Distributoren direkt 

im BOM Connector vergleichen zu 

können. Zum anderen ist die Beschaffung 

von teureren Bauteilen sowie von 

großen Mengen durch die Anbindung 

deutlich einfacherer und schneller. Wir 

kommen hier einem großen Kundenwunsch 

entgegen.“ 

EMS-Unternehmen können dank dem 

BOM Connector von nun an unter Einbezug 

des Portfolios von TI wesentlich 

umfangreichere und präzisere Angebote, 

in einem kürzeren Zeitrahmen, erstellen. 

Gleichzeitig beschleunigt der BOM 

Connector den Prozess der erneuten 

Angebotserstellung bei Änderungen oder 

bei Berücksichtigung von Zeit- und Verfügbarkeitsänderungen 

zwischen dem 

Angebot und der Bestellung erheblich. 

„Durch unserer Supply-Chain-4.0-Lösung 

erhalten alle Kunden aus dem 

Umfeld der Elektronikfertigung durch die 

Anbindung ein auf die aktuell herausfordernde 

Situation optimiertes Planungs- 

Tool für eine umfangreiche Bauteilsuche 

und Bewertung und damit für den optimalen 

Angebots- und Einkaufsprozess“, 

zeigt sich Kevin Decker-Weiss begeistert. 

CircuitByte plant zukünftig weitere 

Direktanbindungen zu namhaften Bauteilherstellern, 

um den Kunden des BOM 

Connectors ein optimales Portfolio von 

Bauteilen hinsichtlich der Supply-Chain- 

4.0-Lösung zu bieten. 

CircuitByte 

www.circuit-byte.com 

15. – 18. November 2022 

Driving 

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Die Zukunft schon heute erleben. 

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Rund um die Leiterplatte 

Individuell und trotzdem prozesskonform 

Selektivlöten lohnt sich auch bei kleinen 

Stückzahlen 

Das maschinelle Selektivlöten ist ein in der Industrie lange etablierter Prozess. Der Artikel informiert rund um das 

Thema und bringt den Leser auf den neusten Stand. 

(wie etwa bestimmte Relais), welche 

nicht gewaschen werden dürfen. 

Selektiv- oder Handlöten? 

Während im Prototypenbau das 

Handlöten immer noch der häufigste 

THT-Prozess ist, sind Handlötungen 

in der Serie verpönt und im Automotive-Umfeld 

ganz klar verboten. 

Und das hat seinen Grund. Denn 

beim Handlöten hängt die Qualität 

und die Prozessstabilität in erster 

Linie von der Person ab, welche 

lötet. Oder anders formuliert: Die 

Lötstelle ist nur so gut wie die Person, 

welche diese herstellt. 

Dazu kommen individuelle Parameter 

wie Tagesform und Aufmerksamkeit. 

In Handarbeit entstandene Lötstellen 

sind damit im Prinzip alles 

Unikate. Klassische Problemfelder 

für Abweichungen oder unbefriedigende 

Ergebnisse sind zu niedrige 

oder zu hohe Temperatur, zu kurze 

oder zu lange Lötzeit, zu viel oder zu 

wenig Flussmittel. Diese Liste ließe 

sich durchaus fortsetzen. 

In vielen Fällen bleiben solche 

prinzipiellen Schwachpunkte 

einer Elektronik ohne Folgen – sie 

können aber bei belasteten Baugruppen, 

also z.B. Wechselrichtern 

oder Ladeschaltungen, recht 

schnell zu Qualitätsproblemen im 

Feld führen. 

Für das Selektivlöten spricht 

also: 

• höhere Prozesssicherheit 

• verlässliche Reproduzierbarkeit 

• Flussmittelmenge exakt einstellbar 

Die Selektivlötanlage Novo von Nordson Select im Einsatz bei 

Elektrotechnik Weber. Dank eingebautem Kamerasystem lässt sich 

jeder Lötvorgang im Detail auf dem Monitor verfolgen 

Autor: 

Freddy Weber 

info@etech-weber.de 

www.etech-weber.de 

Mischbestückungen von Schaltungsträgern 

mit SMT- und THT- 

Bauteilen sind in der mittelständischen 

Elektronikindustrie allgegenwärtig. 

In aller Regel werden 

erst die SMDs bestückt, anschließend 

die bedrahteten Bauteile (Bild 

1). Soll die Baugruppe vor der Weiterverarbeitung 

auch gewaschen 

werden, gibt es meist zwei THT- 

Durchläufe. Den ersten, bei dem alle 

Bauteile bestückt werden, welche 

das Waschen vertragen – und nach 

dem Waschen diejenigen Bauteile 

Bild 1: Eine Baugruppe mit zahlreichen Steckverbindern und anderen 

THT-Bauteilen wird eingelegt. Im Hintergrund erkennt man den 

Löttiegel sowie die Kamerabeleuchtung 


11


Elektrotechnik Weber aus Zandt, 

stellen den dafür benötigten Stickstoff 

mittels Luftzerleger vor Ort 

selbst her (Bild 2) und ersparen der 

Umwelt damit aufwändige Transport 

von Industriegasen mittels Druck- 

Tankwagen. 

Bild 2: Das Firmengebäude von Elektrotechnik Weber ist ein Effizienzhaus; geheizt wird zu einem großen 

Teil über die Abwärme der Maschinen. Das extrem weiche Wasser für das Reinigen der Leiterplatten 

stammt aus der eigenen Quelle. Benötigten Medien werden vor Ort erzeugt 

• Lötzeit für jeden Lötpunkt einstellbar 

– aber dann über alle Baugruppen 

gleich 

• niedrige Kosten bei gleichzeitig 

hoher Qualität 

Gelegentlich wird noch als Vorteil 

für das Handlöten angeführt, dass 

sich jede Lötstelle einer Baugruppe 

individuell behandeln lässt – doch 

das können moderne Selektiv-Lötanlagen, 

wie die Novo von Nordson 

Select auch. 

Selektivlöten besteht aus drei 

Prozessschritten: 

• Fluxen (Flussmittel auftragen) 

• Vorwärmen (nur wenn nötig; siehe 

Praxistipps weiter unten) 

• Löten 

• Flussmittelauftrag 

Zu viel Flussmittel kann nicht 

nur zu Lötfehlern führen – in vielen 

Fällen müssen die Rückstände 

nach dem Bestücken abgewaschen 

werden. Es lohnt sich also mehrfach, 

den Flussmittelauftrag exakt 

zu dosieren und an die Lötstellen 

anzupassen. Das selektive Fluxen 

reduziert Verunreinigungen auf der 

Leiterplatte ebenso, wie den Flussmittelverbrauch 

– und damit letztlich 

die Fertigungskosten. 

• Vorwärmen 

Das Lot ist immer auf Temperatur. 

In einer Selektiv-Lötanlage 

wird das Lot in einem separaten 

Tiegel gehalten, der sich leicht auf 

bestimmte Temperaturen einstellen 

lässt. So lassen sich im Prinzip 

alle Arten von Loten verarbeiten. 

In diesem Tiegel herrscht eine 

Stickstoff-Atmosphäre, um zu verhindern, 

dass sich unerwünschte 

Oxide mit dem Luftsauerstoff bilden 

(Schlacke). Beim Lötvorgang 

strömt der Stickstoff mit dem Lot an 

der Lötstelle aus und sorgt für eine 

oxidfreie Verbindung. Nachhaltige 

Fertigungsdienstleister, wie etwa 

• Löten mit der „Miniwelle“ 

Das maschinelle Selektivlöten ist 

ein in der Industrie lange etablierter 

Prozess. Technisch handelt es sich 

um eine „Miniwelle“, welche in zahlreichen 

Parametern einstellbar ist. 

In aller Regel wird die Lötquelle in 

x-, y- und z-Richtung bewegt, während 

das zu lötende Objekt stillsteht. 

Die Höhe der Welle lässt sich 

durch die Pumpenleistung steuern. 

Überwacht man diese Höhe z.B. mit 

einem Kamerasystem, kann man die 

Pumpe entsprechend regeln und 

die Lötwelle dauerhaft reproduzieren. 

Angenehmer Nebeneffekt: Der 

Bediener kann den Lötvorgang, der 

ja in aller Regel unterhalb der Leiterplatte, 

und damit außerhalb des 

Sichtfeldes erfolgt, am Monitor problemlos 

überwachen. 

Theoretisch ließen sich vergleichbare 

Ergebnisse auch mit 

einer Standard-Lötwelle und entsprechenden 

Aufnahmen und Masken 

für den Schaltungsträger erreichen. 

Damit wird die Entscheidung 

„Selektivlöten“ oder „Wellenlöten 

mit Abkleben“ eine Stückzahlenentscheidung. 

Herausforderungen im 

Lötprozess 

In aller Regel ist der Schaltungsträger, 

auf dem z.B. eine vielpolige 

Steckerleiste eingelötet werden soll, 

schon SMD-bestückt. Das heißt, 

dass es bestimmte Bereiche auf 

der Leiterplatte gibt, die sehr temperatursensitiv 

sind, etwa BGAs. 

Aber auch THT-Bauteile können 

temperaturempfindlich sein, etwa 

Elkos oder Miniaturtaster. 

Gerade bei Steckverbindern (zahlreiche 

Pins in einer Reihe) besteht 

die Gefahr der Brückenbildung zwischen 

den Pins. Moderne Selektivlötanlagen, 

wie etwa die Novo, kompensieren 

das dadurch, dass die Lotzufuhr 

abrupt reduziert wird, unmittelbar 

bevor die Lötdüse abgezogen 

wird. Überschüssiges Lot wird 

dadurch vom Pin „abgesaugt“. Da 

nur die benötigte Lotmenge auf dem 

Pad verbleibt, sinkt die Gefahr der 

Brückenbildung enorm. 



Klassische Fehlerbilder und ihre 

Ursachen 

Bild 3: Die linke 

Durchkontaktierung ist gut 

gefüllt; rechts haben sich 

Fehlstellen gebildet. Der obere 

Meniskus ist so gut wie nicht 

vorhanden © Nordson 

Bild 3 offenbart einen ungenügenden 

Füllgrad von Durchkontaktierungen. 

Ursachen: 

• zu wenig Flussmittel oder ungünstiger 

Auftrag des Flussmittels 

(z.B. Abschattung durch benachbarte 

Bauteile) 

• Temperatur auf der Oberseite zu 

gering (vorwärmen?) 

• von außen nicht erkennbare, große 

innenliegende Masseflächen, welche 

zu viel Wärme „absaugen“ 

• unpassendes Verhältnis zwischen 

dem Durchmesser des 

Bohrlochs und dem Durchmesser 

des Anschlussdrahts (Leadto-Hole-Ratio); 

dieses sollte etwa 

bei 1,5:1 liegen (1,5 mm Bohrloch 

für 1 mm Anschlussdraht) 

Bild 4: Bei dieser Lötstelle wurde 

zu wenig Lot aufgetragen; 

der Meniskus ist nur teilweise 

ausgebildet © Nordson 

Bild 4 zeigt einen anderen Fehler: 

zu wenig Lot. Ursachen: 

• zu wenig Flussmittel oder ungünstiger 

Auftrag des Flussmittels 

(z.B. Abschattung durch benachbarte 

Bauteile) 

• Verweildauer der Lötwelle an der 

Lötstelle zu kurz 

• schlechte Lötbarkeit der Kontakte 

(vorher reinigen?) 

• verschmutzte Pads (Leiterplatte 

vorher waschen?) 

Bild 5: Fehlstelle – das Lot 

wurde z.B. durch ausgasendes 

Flussmittel – oder ausdampfende 

Feuchte frisch gewaschener 

Leiterplatten verdrängt 

© Nordson 

Fehlstellen/Voids sieht man in Bild 

5. Ursachen: 

• Leiterplatte ist „zu kalt“ – vorwärmen? 

• Flussmittel gast aus und verdrängt 

das Lot 

• Leiterplatte ist feucht (unmittelbar 

zuvor gereinigt?) 

• Lötstoppmaske ist noch nicht ausgehärtet 

Bild 6: Lotperlen zeigen an, dass 

zu viel Lot aufgetragen wurde 

© Nordson 

Zu viel Lot erkennt man in Bild 6. 

Ursachen: 

• Lötwelle kommt zu nahe an die 

Leiterplatte 

• Lötzeit ist zu lang 

• Es wurde zu viel Flussmittel aufgetragen. 

• Die Löttemperatur ist zu gering. 

• Lot ist verunreinigt 

Bild 7: Bei dieser Lötung ist eine 

ungewollte Brücke entstanden 

© Nordson 

Eine Brückenbildung zeigt Bild 7. 

Ursachen: 

• Lötwelle kommt zu nahe an die 

Leiterplatte 

• ungenügende Benetzung mit 

Flussmittel 

• Löttemperatur ist zu gering 

• Lötzeit ist zu kurz 

Bild 8: Während des Abkühlens 

hat der Durchstieg das noch 

flüssige Lot von der Lötstelle 

abgesaugt; die Lötstelle ist 

schlecht – und der Durchstieg 

vermutlich ungenügend gefüllt 

© Nordson 

Ungenügender Durchstieg ist in Bild 

8 zu erkennen. Ursachen: 

• ungenügende Benetzung mit 

Flussmittel 

• Oberseite der Leiterplatte ist 

„zu kalt“ 

• Leiterplatte ist verunreinigt (Bohrspäne?) 

• Kontakte sind schlecht lötbar (vorher 

reinigen?) 

Bil 9: Diese Lötstellen sind 

teilweise „abgesoffen“. In die 

Bohrung nachströmendes Lot ist 

hier die Ursache © Nordson 

Versunkene Lötstellen zeigt Bild 9. 

Ursachen: 

• ungenügende Benetzung mit Flussmittel 

oder generell falsche Einstellung 

des Fluxers 

• Oberseite der Leiterplatte ist 

„zu kalt“ 

• unpassendes Verhältnis zwischen 

Durchmesser des Bohrlochs und 

Durchmesser des Anschlussdrahts 

Fertigungsprozesse mittels 

X-Ray qualifizieren 

Während das geschulte Auge die 

richtige Ausbildung der Menisken 

„auf einen Blick“ sieht, ist die Beurteilung 

der Füllgrade von Durchstiegen 

mit dem bloßen Auge nicht 

zuverlässig möglich. Entsprechend 

werden bei Elektrotechnik Weber 

die ersten Muster durch eine detaillierte 

Röntgen-Inspektion der 

erzeugten Lötverbindungen überprüft. 

Werden unbefriedigende Lötstellen 

entdeckt, werden die Einstellungen 

der Selektivlötanlage 

nachjustiert. Wenn alles passt, 

wird der Fertigungsprozess der 

(kleinen) Serie freigegeben. 

Praxistipps 

Häufig wird empfohlen, Baugruppen 

generell vorzuwärmen. 

Elektrotechnik Weber hingegen 

hat sich angewöhnt, jede Baugruppe 

detailliert zu betrachten – 

denn auch das Vorwärmen bedeutet 

thermischen Stress für Bauteile, 

der nach Möglichkeit vermieden 

werden sollte. Die Praxisempfehlung 

lautet daher: Beginnen Sie 

nach Möglichkeit gleich mit dem 

Selektivlöten (ohne Vorwärmen). 

Starten Sie dabei mit den am 

wenigsten temperatursensitiven 

Lötstellen, bei denen man die 

etwas schlechtere Lötbarkeit der 

„kalten“ Leiterplatte durch etwas 

längere Lötzeiten kompensieren 

kann; etwa bei einem Steckverbinder. 

Durch diese Lötungen erwärmt 

sich die Leiterplatte; die temperaturempfindlichsten 

Stellen werden 

zum Schluss und möglichst kurz 

gelötet. Die vorgenannte Strategie 

funktioniert auch dann, wenn 

die Baugruppe nicht vorgewärmt 

werden darf. 

Eine weitere Möglichkeit, thermischen 

Stress von empfindlichen 

Bauteilen fernzuhalten ist, nicht alle 

Anschlussbeinchen direkt nacheinander 

zu löten. Stattdessen sollte 

das Löten nach einem oder mehreren 

Anschlüssen unterbrochen 

werden, damit die Komponente 

etwas abkühlen kann. In dieser 

Zeit können z.B. andere Komponenten 

verlötet werden, ehe man 

die weiteren oder finalen Lötungen 

am ersten Bauteil vornimmt. 

Bei größeren Stiftleisten hilft es, 

diese zunächst vorne und hinten 

kurz zu „punkten“ um ein Aufstehen 

während des Selektivlötens 

zu verhindern. Diese „gepunkteten“ 

Verbindung werden später 

nochmals mit den gleichen Einstellungen 

für alle Anschlüsse 

nachgelötet. ◄ 


13


Inhouse-Leiterplatten-Prototyping mit LPKF-Systemen 

4-Lagen-PCBs an einem Tag 

Wie in nur einem Tag komplexe Multilayer im eigenen Haus entstehen, zeigt dieser Praxisbericht. 

LPKF Laser & Electronics AG 

www.lpkf.com 

Viele Elektronikentwicklungs- 

Teams stehen unter Zeitdruck. Der 

Mangel an elektronischen Bauteilen 

und dringende Redesigns belasten 

die Entwickler zusätzlich. Trotz 

ausgefeilter Software-Simulation 

und fortschrittlichen CAD-Systemen: 

Ohne Prototypen geht es nicht. 

LPKF ist als Maschinenbauunternehmen 

mit all diesen neuen Herausforderungen 

ebenfalls konfrontiert 

– das Elektroniklabor ist rund 

um die Uhr im Einsatz. Aus dieser 

Praxis wird ein 4-Layers-PCB-Prototyp 

beschrieben, vom Import der 

CAD-Daten bis zur fertigen Leiterplatte. 

Es handelt sich um eine präzise 

4-Punkt-Messeinheit mit einer 

Reihe von Operationsverstärkern. 

Sie erkennt Mikrovolt-Differenzen, 

wandelt sie in digitale Daten um 

und überträgt sie über eine serielle 

Datenleitung. Die erforderlichen 

Spannungsregler sind ebenfalls Teil 

des notwendigen 4-Lagen-Designs. 

Die eingesetzten Systeme 

sind für eine problemlose Zusammenarbeit 

konzipiert: LPKF Proto- 

Laser H4, LPKF MultiPress S4 und 

LPKF Contac S4 sind die Systeme 

der Wahl. 

Der brandneue LPKF ProtoLaser 

H4 ist ein Desktopsystem mit einem 

Strukturierungslaser, mechanischen 

Werkzeugen zum Bohren und Fräsen, 

einem integrierten PC und der 

CircuitPro RP-Software. Zielmaterial 

ist zum Beispiel einund doppelseitiges 

FR4. 

Die LPKF MultiPress S4 – ebenfalls 

ganz neu auf dem Markt – 

ist ein eigenständiges Plug&Play- 

Presssystem mit geringem Platzbedarf. 

Dank eingebautem Vakuum, 

frei einstellbarer Temperatur-, Druckund 

Zeitsteuerung eignet sie sich 

zum Verpressen von starren, starrflexiblen, 

flexiblen und RF-Multilayern 

mit bis zu acht Lagen. 

Das Tisch-Galvanisiersystem 

LPKF Contac S4 sorgt für die 

zuverlässige Durchkontaktierung 

von starren, flexiblen und RF-Multilayern. 

Es verfügt über eine integrierte 

PC-Schnittstelle mit großem 

Touch-Display für eine einfache und 

komfortable Bedienung. 

Der Prozess 

beginnt mit der Software LPKF 

CircuitPro RP, die auf dem eingebauten 

Rechner des LPKF Proto- 

Mat H4 läuft. Der erste Schritt beim 

Start eines neuen Projekts ist die 

Wahl oder Neuanlage einer Vorlage. 

Die geplante Kombination ist bereits 

vorhanden: Es ist ein 4-Lagen-Multilayer 

mit galvanischer Durchkontaktierung 

und unter Verwendung 

der MultiPress S4. 

Dann folgt die Materialauswahl, im 

beschriebenen Fall ein doppelseitiger 

1-mm-FR4-Kern mit je 18 µm 

Kupfer und eine 0,2 mm starken ML 

104 mit je 5 µm Cu auf jeder Seite 

des Kerns. Diese 5 µm Kupfer werden 

bei der finalen Durchkontaktierung 

zusätzlich mit 12,5 µm Cu 

beschichtet, was die Standarddicke 

der Ober- und Unterseite definiert. 

Die Verwendung des entsprechenden 

Prepregs ist ebenfalls in 

der Vorlage vorgesehen. Die Schablone 

ist auf ein Viertel der Plattengröße 

12 x 9 Zoll ausgelegt. 

Der nächste Schritt 

ist der Import von CAD-Daten. 

Typischerweise werden die Lagen 

aus der CAD-Software mit Circuit- 

Pro verknüpft und die Lagen klar 

benannt. Nach dem Import ist das 

Layout sichtbar und kann bearbeitet 

werden. Bis zu diesem Zeitpunkt 

sind keine weiteren Kenntnisse 

erforderllich, für fortgeschrittene 

Anwender stehen weitere Optionen 

zur Verfügung. 

Und so geht es weiter: 

Die Lagenstapel werden später 

mit Referenzstiften im Presswerkzeug 

der MultiPress S4 ausgerichtet. 

Auch die Positionen dieser 

Stifte sind bereits in der Vorlage 

von CircuitPro definiert. Im vorgeschlagenen 

Arbeitsablauf werden 

zunächst die Ausschnitte für die 

Referenzstifte und die Öffnungen 

für die Passermarken in den Außenlagen 

hergestellt. 

Als Nächstes wird die Kernlage 

bearbeitet, beginnend mit den Bohrungen 

für die Passermarken und 

Referenzöffnungen sowie der Laser- 

In der Systemsoftware LPKF CircuitPro werden die einzelnen Layer für 

die Produktion vorbereitet. Vorlage wählen, Layout laden und die 

Software führt durch den Prozess 



Im ersten Produktionsschritt strukturiert das Laserwerkzeug des 

ProtoLaser H4 die Kernschicht 

Die strukturierte Kernschicht, die PrePregs und die Außenlagen 

werden für die Verpressung übereinander angeordnet 

Strukturierung der beiden inneren 

Lagen. Der gesamte Prozess dauerte 

nur 25 min. 

Nach der Reinigung der einzelnen 

Lagen mit Isopropanol wird der Stapel 

von der untersten Lage an auf 

dem Boden des Presswerkzeugs 

aufgebaut. Die Passstifte und der 

Text am Rand jeder Lage helfen dem 

Bediener, die Lagen korrekt auszurichten. 

Das zwischen den Lagen 

eingelegte Prepreg wird auf die Mitte 

des Materials ausgerichtet. Nachdem 

auch noch die Abdeckung des 

Presswerkzeugs montiert ist, wird 

der komplette Aufbau in die LPKF 

MultiPress S4 eingelegt. 

Der Pressvorgang des Standardprogramms 

läuft automatisch und 

ohne Benutzereingriff 2:45 Stunden 

lang. Am Ende des Pressvorgangs 

wird aus Wunsch eine E-Mail- 

Benachrichtigung an den Bediener 

gesendet. Wenn das Material länger 

in der Presse verbleibt, entstehen 

keine Schäden. 

Der gepresste Multilayer-Stapel 

wird zum Bohren an den ProtoLaser 

H4 zurückgegeben. Die zuvor 

auf der Kernlage gebohrten Passermarken 

werden verwendet, um das 

gesamte Panel automatisch auszurichten. 

Das PCB Layout weist zwölf 


verschiedene Lochdurchmesser auf, 

daher sind zwölf verschiedene Bohrer 

erforderlich. 

Der Bohrprozess beginnt vom 

kleinsten Durchmesser aufwärts; 

die ersten sechs dünneren Werkzeuge 

werden für einen ununterbrochenen 

Prozess in eine Toolbox 

geladen. Wenn diese Löcher gebohrt 

werden, fragt ein Kommunikationsfenster 

nach fehlenden Werkzeugen 

und fordert zum manuell Tausch im 

Werkzeughalter auf. Der Bohrprozess 

wird nach Bestätigung fortgesetzt, 

und alle 762 Löcher werden 

in 33 Minuten gebohrt. 

Der Stapel ist nun für die Durchkontaktierung 

in der LPKF Contac 

S4 vorbereitet. Es wird ein Galvanisierungsprogramm 

mit 95 min Laufzeit 

ausgewählt, um 12,5 µm Kupfer 

aufzubauen. Prozessanweisungen 

auf dem Display führen den Bediener 

durch die Reinigungsphasen, eine 

Black-Hole-Aktivierung, Trocknung 

und die abschließende Vorbereitung 

für die Beschichtung. Der gesamte 

Prozess dauert etwa 2,5 h, wobei 

innerhalb der ersten Stunde manuelle 

Eingriffe des Bedieners erforderlich 

sind. 

Die letzte Stufe, die Strukturierung 

der äußeren Schichten, ist 

identisch wie bei doppelseitigen 

PCBs. Der LPKF ProtoLaser H4 

bearbeitet die untere Schicht in 6 

min und 16 s, während eine komplexere 

obere Schicht 9 min benötigte. 

Das mechanische Ausschneiden 

der Leiterplatte dauerte 3 min und 

7 s – Spitzenwerte für anspruchsvolles 

Strukturieren doppelseitiger 

Leiterplatten. 

Zusammenfassend 

ist festzustellen: Trotz relativ 

langer Press- und Durchkontaktierungsprozesse 

wurde die 

vierlagige Multilayer-Leiterplatte 

innerhalb von 7 h hergestellt. Ein 

zusätzlicher Schritt, der Schutz 

der Leiterplatte mit Lötstopplack, 

würde durch die Aushärtungszeit 

eine zusätzliche Stunde erfordern. 

Der LPKF ProtoLaser H4 mit MultiPress 

S4 und Contac S4 können 

hausintern 4-Lagen-Leiterplatten- 

Prototypen innerhalb eines Arbeitstages 

herstellen. Die Benutzer 

werden einfach durch den Prozess 

geführt. ◄ 

Nach dem Verpressen wird gebohrt, dann folgt die Durchkontaktierung 

und schließlich die Strukturierung der Außenlagen. Im Ergebnis: ein 

vierlagiges PCB in weniger als einem Tag 

15


Leiterplatten-Bestückung ohne Fallstricke 

In diesem Beitrag werden Strategien für einen reibungslosen Bauteil-Montageprozess vorgestellt, der ein Qualitätsprodukt 

erzeugt. 

Selbst erfahrene Hersteller können 

bei der Bestückung auf Schwierigkeiten 

stoßen. Daher denken Sie 

bitte an einige der folgenden Tipps 

und Best Practices! 

Die Wichtigkeit der guten 

Vorbereitung 

In Bezug auf Zeit, Geld und Reputation 

sind die Kosten für eine Nachbesserung 

nach der Montage höher 

als in der Entwurfs- oder Prototyping-Phase 

– vor allem bei höheren 

Stückzahlen. Deshalb ist es so wichtig, 

dass Sie Ihren Assembler mit 

Bedacht auswählen. Ein zuverlässiger 

Montagepartner wird Ihnen 

helfen, kostspielige Ausfälle zu 

vermeiden. 

In erster Linie sollten Sie frühzeitig 

und häufig mit Ihrem Montagepartner 

zusammenarbeiten, genau 

wie mit Ihrem Leiterplattenhersteller. 

Ihr Bestücker kann eine Ressource 

sein, die Tipps für ein effektives Leiterplatten-Design 

gibt, Sie bei der 

Auswahl der Materialien berät und 

Ihnen Anregungen zu Layout-Techniken 

geben, die die Passgenauigkeit 

und Funktionalität in der Printed Circuit 

Assembly (PCA) gewährleisten. 

Denken Sie auch an die folgenden 

bewährten Verfahren: 

• Ermitteln Sie frühzeitig Budgetgrenzen 

und Vorlaufzeiten, damit 

weder Ihr Hersteller noch Assembler 

im späteren Verlauf des Prozesses 

in Bedrängnis geraten. 

• Nutzen Sie alle Ihnen zur Verfügung 

stehenden Design Tools und 

konsultieren Sie bei Bedarf Ihr 

Montage- oder Fertigungs-Team. 

• Vernachlässigen Sie nicht die 

Überprüfung der Entwurfsregeln 

oder die DFM-Prüfung. 

• Stellen Sie sicher, dass Sie die 

PCB- und PCA-Materialien auf die 

Umgebung abgestimmt haben, in 

der das Endprodukt arbeiten wird. 

• Überprüfen Sie Ihre Stücklisten 

doppelt und dreifach und achten 

Sie darauf, dass die Beschriftungen 

durchgängig und korrekt 

sind. 

Richtlinien sind vom PCB-Typ 

abhängig 

Leiterplatten gibt es in drei Grundformen: 

einseitig, doppelseitig und 

mehrlagig. Jede Form hat ihre eigenen 

Richtlinien für die Platzierung 

von Bauteilen, aber im Allgemeinen 

gilt, dass Bauteile auf der Oberseite 

der Leiterplatte platziert werden. 

Um die Länge der Leiterbahnen 

zu minimieren und Kurzschlüsse 

zu vermeiden, platzieren Sie Komponenten, 

die nebeneinander angeschlossen 

werden – wie Schalteranschlüsse, 

LEDs, Montagebohrungen 

und Kühlkörper – auch nebeneinander. 

Integrierte Schaltungen sollten 

alle in einer Lage platziert werden, 

entweder nach oben, unten, links 

oder rechts gerichtet. 

Wenn Sie fertig sind, legen Sie 

eine Kopie Ihres Layouts auf die 

Leiterplatte, um sicherzustellen, 

dass ausreichend Platz für jedes 

Bauteil vorhanden ist. Stellen Sie 

dabei sicher, dass Ihre signalführenden 

Leiterbahnen so kurz und 

direkt wie möglich sind, und verwenden 

Sie bei mehrlagigen Platinen 

Durchkontaktierungen, um 

Signale von Schicht zu Schicht zu 

übertragen. 

Per Hand oder Maschine 

Außerdem müssen Sie sich zwischen 

Hand- und Maschinenmontage 

entscheiden. Wenn Sie tausende 

von einfachen Baugruppen 

produzieren, geht es nur mit der 

Maschine, aber das Handlöten ist 

in vielen anderen Fällen sinnvoll. 

Hersteller und diejenigen, die ein 

neues Produkt entwickeln entscheiden 

sich oft für die Handarbeit. Es 

hängt von der Komplexität der Leiterplatte 

ab, von den Anforderungen 

an die Produktionsmenge und 

vom Materialbedarf. 

Sobald Sie die Entwicklungsphase 

hinter sich gelassen haben oder das 

Produktionsvolumen steigt, werden 

Sie wahrscheinlich vom Handlöten 

zur maschinellen Montage übergehen 

wollen. 

Beachten Sie die folgenden zu 

vermeidenden Fallstricke beim Übergang 

von der Hand- zur maschinellen 

Montage. Denn was beim 

Löten von PCAs von Hand gut funktioniert, 

kann bei der maschinellen 

Bestückung überhaupt nicht funktionieren. 

Quelle: 

PCB Assembly for Smarties, 

How best practices at every 

stage of the process help you 

avoid common pitfalls and 

ensure success, 

Sunstone Circuits, Mulino 

frei übersetzt von FS 



Schützen Sie Ihre feuchtigkeitsempfindlichen 

Teile! 

Auch wenn es anders aussieht, 

nimmt Kunststoff tatsächlich Feuchtigkeit 

auf, ohne in Wasser getaucht 

zu werden. Kunststoffplatten nehmen 

Feuchtigkeit auf, wenn sie nicht 

davor geschützt werden. Wenn 

Kunststoffteile, die Feuchtigkeit 

absorbiert haben, zum Beispiel in 

einen Reflow-Ofen gelegt werden, 

verwandelt sich das H2O in Dampf. 

Der sich ausdehnende Dampf hat 

das Potenzial, die Leiterplatte zu 

spalten. Wenn dieser Schaden nicht 

mit bloßem Auge sichtbar ist, wird 

das Ergebnis ein unzuverlässiges 

Produkt im Einsatz sein. 

Wenn Sie Ihr Projekt zur maschinellen 

Montage schicken, können 

Sie zwei Dinge mit feuchtigkeitsempfindlichen 

Teilen tun: Bestellen 

Sie die Teile auf einer Just-in-Time- 

Basis und halten Sie die Pakete versiegelt. 

Wenn Sie Teile haben, die 

der Luft ausgesetzt waren, informieren 

Sie Ihren Montagepartner 

darüber und bitten Sie darum, dass 

die Teile vor dem Zusammenbau 

behandelt werden, um die Feuchtigkeit 

sicher zu entfernen. 

Sparen Sie nicht an der 

Lötstoppmaske! 

Einige Leiterplattenhersteller bieten 

reduzierte Preise an, wenn Sie 

Ihre Leiterplatten ohne Lötstoppmaske 

oder Silkscreen bestellen. 

Das ist kein Problem, wenn Sie von 

Hand bestücken. Sie können die Lotmenge 

nach Augenmaß regulieren. 

Wenn Sie jedoch eine Schablone 

zum Auftragen der Lötpaste verwenden 

und die Platine durch einen 

Reflow-Ofen läuft, breitet sich das 

Lot auf den freiliegenden Kupferbahnen 

aus. Dies kann dazu führen, 

dass Ihre Bauteile nicht genug Lot 

auf den Pins haben, um eine zuverlässige 

Verbindung herzustellen. 

Eine Lötstoppmaske ist zwar im 

Vorfeld etwas teurer, erhöht aber die 

Zuverlässigkeit und senkt Kosten 

auf lange Sicht. Die kreative Wahl 

der Farbe der Lötmaske kann Ihren 

Platinen auch etwas Individualität 

verleihen. 

Siebdruck kann die Genauigkeit 

verbessern 

Ohne Siebdruck ist die maschinelle 

Bestückung nicht so zuverlässig 

genau wie mit. Leider erklären 

CAD-Dateien den Bestückungsautomaten 

nicht genau, wo jedes 

Teil hingehört und welcher Winkel 

und welche Ausrichtung erforderlich 

ist. Fußabdruckfehler sind häufig, 

ebenso wie Komponenten mit 

zweideutigen Markierungen. Ein klarer 

Siebdruck hilft, sicherzustellen, 

dass alle Fehler in den Daten visuell 

erfasst werden. 

Keine Angst vor der 

Oberflächenmontage! 

Eine der einfachsten Möglichkeiten, 

um sicherzustellen, dass 

eine Leiterplatte von Hand gefertigt 

werden kann, ist die Verwendung 

von durchkontaktierten Teilen. 

Dies setzt Ihrem Design jedoch 

viele Grenzen, schließt viele neue 

Technologien aus und bei größeren 

Produktionsserien sind die Kosten 

unerschwinglich. 

Breakout-Boards können für 

kleine oberflächenmontierbare Chips 

verwendet werden, die bereits auf 

einer PCB mit handlötbaren Headern 

vormontiert werden. Diese sind 

für viele neue Bauteile erhältlich, 

aber nicht für alle. Sie beanspruchen 

auch viel zusätzlichen Platz 

auf der Leiterplatte und sind kostspielig. 

Wenn Sie einen Prototyp 

oder eine kleine Anzahl von Platinen 

für den Eigengebrauch bauen, 

sind Breakout-Platinen in Ordnung. 

Für größere Produktionsserien, 

bei denen eine maschinelle Bestückung 

unumgänglich ist, sollten Sie 

das Layout Ihrer Leiterplatte so 

umändern, dass Sie den oberflächenmontierten 

Chip ohne die Breakout-Platine 

verwenden können. Vergessen 

Sie nur nicht die Bypass- 

Kondensatoren und alle anderen 

erforderlichen Komponenten! 

Dieses Layout sollte einfach zu 

bewerkstelligen sein. Viele Breakout-Boards 

sind Open Source, 

sodass Sie möglicherweise deren 

bewährten Schaltplan und deren 

Layout für diesen Teil Ihres Entwurfs 

verwenden können. 

Verwenden Sie bei der Maschinenmontage 

keine offenen Durchkontaktierungen. 

Quad Flat No-Leads (QFNs) und 

Ball Grid Arrays (BGAs) haben Pins/ 

Pads unter dem Teil, die aber oft völlig 

unzugänglich sind. Daher werden 

beim Handlöten häufig große 

Durchkontaktierungen in das entsprechende 

Pad gesetzt. Befestigen 

Sie das Bauteil mit Klebeband auf 

der Leiterplatte, drehen Sie sie um 

und bringen Sie mit einem Lötkolben 

mit kleiner Spitze Lötzinn durch 

die Durchkontaktierung. So können 

Sie fast jedes bleifreie oberflächenmontierbare 

Bauteil von Hand löten. 

Dieser Prozess ist bei einer automatisierten 

Montage nicht möglich. 

Das Lot fließt die Durchkontaktierung 

hinunter und landet auf der 

Rückseite der Platine. Das kann 

zu Kurzschlüssen auf der Rückseite, 

Teilen, die von der Vorderseite 

abfallen, oder Teilen, die einfach 

nicht mit allen Pads verbunden 

sind, führen. 

Wenn Sie die Handlöttechnik mit 

offenen Durchkontaktierungen verwendet 

haben, müssen Sie Ihre Leiterplatte 

ohne offene Durchkontaktierungen 

in den Pads neu auslöten, 

bevor Sie sie zur Herstellung 

schicken. ◄ 


17


Tipps für PCB-Entwickler – fertigungsgerechtes 

Design 

Das Festlegen der Außenkontur (Outline) einer Leiterplatte erscheint trivial, doch die Tücken stecken im Detail. 

angezeigt, so dass die genaue Ausrichtung 

anderer Merkmale in der 

Nähe des Umrisses willkürlich sein 

kann. Aus diesem Grund empfehle 

ich die dünnste Strichstärke, die 

man handhaben kann, oder eine, 

die zusätzliche Informationen liefert. 

Mit 0,5 mm Hub kann man z.B. 

einen Abstand von 0,25 mm von 

der Kante „sehen“, mit 0,8 mm den 

UL-Abstand von 0,4 mm und mit 0,9 

mm einen Abstand von 0,45 mm 

für mit V-Schnitt getrennte Leiterplatten. 

Es ist auch eine gute Idee, 

die Raster-, Ausricht- und Fangfunktionen 

des EDA-Werkzeugs 

zu verwenden, um sicherzustellen, 

dass die Features genau platziert 

werden. 

Aufgrund von Unklarheiten 

über die Herkunft richten einige 

EDA Tools beim Exportieren von 

Fertigungsdaten die Außenkontur 

nicht korrekt mit den restlichen 

Features der Leiterplatte aus. Das 

bedeutet, dass die exakte Platzierung 

für den Leiterplattenhersteller 

nicht eindeutig ist. Möglicherweise 

richtet der Hersteller die 

Linie nicht korrekt aus oder bittet 

den Designer sogar um eine 

Bestätigung der Änderungen. Als 

Hilfe empfehle ich, die Ausgabedateien 

mit einem Gerber-Viewer 

zu betrachten, der unabhängig vom 

normalen Designprozess ist, wie 

z.B. der kostenlose Gerber-Viewer 

von Ucamco. Außerdem empfehle 

Das EDA Tool hat die Außenkontur mit einer gestrichelten Linie 

(rot) definiert. Die Mitte dieser Linie wird als die eigentliche 

Leiterplattenkante angesehen. Normalerweise gibt es auch die 

Vorgabe, Kupfer in einem bestimmten Abstand von der Kante 

freizuhalten (lila). Zum Trennen der einzelnen Leiterplatte von einem 

Nutzen wird ein Router Bit verwendet 

Wer die folgenden Regeln beachtet, 

vermeidet spätere Probleme 

in der Leiterplattenfertigung und 

-bestückung. 

Autor: 

Saar Drimer, 

Elektronikentwickler und 

technischer Redakteur bei 

Eurocircuits, 

www.eurocircuits.de 

Die Außenkontur 

definiert die physikalische Grenze 

einer Leiterplatte und kann ein einfaches 

Rechteck oder eine aufwendige 

Form sein. Eurocircuits definiert 

eine Außenkontur in einem eigenen 

Layer des eigenen EDA Tools. 

Die Form soll durch eine geschlossene, 

sich nicht überschneidende 

Linie definiert werden, die normalerweise 

mit einer bestimmten Breite 

gestrichelt, aber ungefüllt dargestellt 

wird. Üblicherweise wird die 

Mitte dieser Strichstärke als tatsächlicher 

Umriss der Leiterplatte 

verwendet. Das klingt trivial, doch 

hier lauern die Fehler: 

Die Strichstärke 

ist nur dazu da, um die Form 

besser erkennen zu können. Ihre 

Mitte wird uns normalerweise nicht 

KiCAD (V5) kann so eingestellt werden, dass es mit seinem DRC auf 

Konturbrüche aufmerksam macht. Der rote Pfeil weist auf ein Problem 

hin. Das erste Bild zeigt, dass ein Bruch nicht zu sehen, aber bei 

näherer Betrachtung vorhanden ist. In diesem speziellen Fall wird der 

Eurocircuits Visualizer diese kleine Lücke erkennen und automatisch 

beheben 



Ein Beispiel für eine saubere Bohrung links und eine Bohrung mit Ausbrüchen, verursacht durch einen 

stumpfen Bohrer rechts 

ich, wenn der Leiterplattenhersteller 

es zulässt, die nachbearbeiteten 

Designdateien zu überprüfen, 

bevor das Design für die Produktion 

freigegeben wird. 

Ein Umriss 

muss eine geschlossene Form 

sein. Nur manchmal fehlt ein Segment 

im Umriss. Wir können es entweder 

nicht sehen, weil die Lücke 

zu klein ist oder es wird von einem 

anderen Feature verdeckt. Es lohnt 

sich, darauf zu achten, dass die 

Design Rule Checker (DRCs) des 

EDA Tools diese Probleme erkennen. 

Oder man geht manuell über 

die Außenkontur: Hineinzoomen, 

um nach Anomalien zu suchen, wie 

z.B. Knicke und Stummel, die aufgrund 

des Betrachtungsmaßstabs 

verborgen sind! 

Andere Informationen 

schleichen sich manchmal in die 

Konturebene ein, entweder durch 

den Designer oder das EDA Tool. 

Diese Informationen sind dann in 

den Daten enthalten, die wir dem 

Leiterplattenhersteller liefern. Das 

kann zu einer Menge Verwirrung führen. 

Ich empfehle dringend, darauf 

zu achten, dass nur Außenkonturinformationen 

in den entsprechenden 

Layer aufgenommen werden. Wenn 

man dem Hersteller etwas mitteilen 

muss, dann sollte man das in 

der Mechanik- oder einer anderen 

Anwenderebene tun. 

Das Nutzentrennen 

nimmt bei den Überlegungen zur 

Leiterplattenfertigung mehr oder 

weniger Raum ein: Die einzelnen 

Leiterplatten werden in einem Nutzen 

gefertigt, der mehrere gleiche 

oder unterschiedliche Leiterplatten 

enthält, z.B. beim Pooling. Einzelne 

Leiterplatten werden mit einer 

Fräse, die entlang der Kontur fährt, 

aus dem Nutzen herausgeschnitten. 

Bei einem anderen Verfahren 

ritzen zwei scharfe Messer die 

Leiterplatte von beiden Seiten mit 

einem V-Schnitt ein und schneiden 

sie später aus dem Nutzen heraus. 

Beide Verfahren können auch kombiniert 

werden. 

Der V-Schnitt kann nur in geraden 

Linien erfolgen, die entweder par- 

allel oder senkrecht zu einer rechteckigen 

Leiterplatte verlaufen, und 

verbraucht sehr wenig Platz. Eine 

Oberfräse kann fast jede beliebige 

Form fräsen, allerdings „verschlingt“ 

sie dabei den Durchmesser 

an Material. Beide Methoden 

erfordern scharfe und robuste Werkzeuge, 

die eine akzeptable Kante 

erzeugen, ohne die Leiterplatte zu 

beschädigen. 

Beim Nutzentrennen mit stumpfen 

Werkzeugen kann das Basismaterial 

ausbrechen und seine Stabilität 

verlieren. Die Fräser können auch 

Grate hinterlassen, winzige Materialreste 

an der Oberfläche oder 

Kante des Schnitts. 

Das Nutzentrennen ist einer der 

letzten Schritte der Leiterplattenherstellung. 

Für die Leiterplattenbestückung 

bleiben die Boards oft im 

Nutzen. Reststege fixieren die einzelnen 

Leiterplatten, wobei idealerweise 

so wenig Material wie möglich 

auf der Oberfläche der Kante 

verbleibt. Zum Vereinzeln der Leiterplatten 

können die Stege leicht 

abgebrochen werden. 

All dies muss von uns PCB-Designern 

berücksichtigt werden, um 

sicherzustellen, dass unsere Daten 

eindeutig sind, damit die gefertigten 

Leiterplatten so wenig Fehler 

wie möglich aufweisen. 

Beispiele für Stege, die Eurocircuits beim Nutzengestalten hinzufügt. Als ich diese Leiterplatte entwarf, bat 

ich darum, die Stege dort anzubringen, wo sie es für nötig halten. Ich wusste, dass die Experten beim 

Entwerfen und Platzieren der Stege einen viel besseren Job machen würden als ich 


19


Um überschüssiges Material zu entfernen, das der Oberfräser in 

scharfen Winkeln hinterlässt, und ohne einen Bit mit kleinerem 

Durchmesser zu benötigen, kann man eine Bohrung setzen, um den 

Überschuss zu entfernen 

Der Nutzentrenner zum Vereinzeln 

der Leiterplatten hat eine 

bestimmte Genauigkeitstoleranz 

oder „Registrierung“, sodass wir 

einen Bereich mit einem bestimmten 

Abstand von der Außenkontur 

frei von Lötstoppmaske halten 

müssen. Dieser Abstand wird 

vom Leiterplattenhersteller und den 

Industriestandards festgelegt. Es 

ist gut, sich frühzeitig darüber zu 

informieren. 

Die am meisten verwendeten 

Fräsbohrer haben einen Durchmesser 

von 2 mm, was einen Eckenradius 

von 1 mm ergibt. Für kleinere 

Radien muss der Designer herausfinden, 

ob der Hersteller dazu in 

der Lage ist. In den meisten Fällen 

muss man diese Anforderung 

explizit angeben. Man kann diese 

Einschränkung umgehen und vielleicht 

auch höhere Kosten vermeiden, 

indem man eine Bohrung an 

der Ecke platzieren, um den Überstand 

wegzunehmen. 

Leiterplatte, die mit einem V-Schnitt-Verfahren aus dem Nutzen geritzt wurde. Typisch ist der geringe 

Materialverbrauch 

Edge-Launch-SMA-Steckverbinder reichen über den Rand der Leiterplatte und benötigen Platz für die 

Montage. Designer müssen aufpassen, dass der Bruchsteg nicht darunter liegt 

Über die Kante stehende 

Bauteile 

sind nur dann in Ordnung, solange 

sie nicht über einen Bruchsteg hängen. 

Denn das kann zu zwei unerwünschte 

Folgen haben: 

Erstens könnte das Bauteil nicht 

bündig mit der Leiterplatte abschließen, 

weil es durch den Steg nach 

oben gestützt wird. Beispiele sind 

Micro-USB-Stecker, die eine untere 

„Lippe“ haben, die unter die Oberfläche 

der Leiterplatte geht, und 

SMA-Stecker, die meist über die 

Kante hängen. 

Zweitens könnte das Abbrechen 

des Stegs das Bauteil anheben, 

seine Anschlüsse schwächen oder 

es sogar von der Leiterplatte abbrechen. 

Es ist fast immer eine gute 

Idee, den Hersteller zu fragen, ob 

er Haltestege mitliefert oder nicht, 

und ihn bitten, die Haltestege zu 

positionieren, weil er die Erfahrung 

und die Werkzeuge hat, um das am 

besten zu tun. 

Für die Kontrolle 

können Leiterplatten-Designer 

können den frei zugänglichen PCB 

Visualizer von Eurocircuits nutzen. 

Dieses Tool eignet sich auch als 

externer Gerber Viewer. Die Software 

weist auf falsch ausgerichtete 

oder unvollständige Konturen 

hin, wenn die Software diese nicht 

selbst sicher beheben kann. Designer 

können Fehler dann entweder 

innerhalb des Visualizers mit 

dem Outline Editor korrigieren oder 

neue Dateien hochladen. 

Außerdem misst das Tool und 

meldet alle Probleme mit Pads 

oder Leiterbahnen, die zu nah am 

Rand der Leiterplatte liegen. Wenn 

andere Kupferbereiche vom Rand 

abgezogen werden, um die Spezifikation 

zu erfüllen, und dadurch 

ein offenes Netz entsteht, wird das 

ebenfalls gemeldet. 

Designer fügen manchmal den 

Umriss in jede Ebene ein, die zum 

Leiterplattenhersteller gesendet wird. 

Das war früher eine gute Idee, um 

Dinge auszurichten. Jetzt behindert 

es den Fertiger, weil der Umriss aus 

jeder Ebene entfernt werden muss. 

Das kann zu Unklarheiten führen. 

PCB-Designer sollten den Umriss 

nur in einer einzigen Datei haben 

und auch sicherstellen, dass Ausrichtung, 

Spiegelung, Registrierung 

und Offsets aller Dateien im Satz 

ebenfalls korrekt sind. ◄ 



Bewältigung der Herausforderungen beim 

modernen PCB Layout 

Die zunehmende Miniaturisierung und Komplexität der PCBs ergibt eine ganze Reihe von Herausforderungen für 

die Designer. Mit guter Software sind diese überwindbar. 

Autor: 

Mark Forbes 

Director of Marketing Contest 

Altium Europe GmbH 

www.altium.com 


„Liebling, ich habe die Kinder 

geschrumpft.“ „Die Welt ist ja so 

klein.“ Für Disney-Fans sind das 

wohlbekannte Filmzitate – aber 

sie könnten auch die stetige Miniaturisierung 

des Platinen-Designs 

(PCB) beschreiben. Sehen Sie sich 

die folgende Statistik an [1]: 

• Die Platinenfläche ist relativ konstant 

geblieben, während sich die 

Anzahl der Leiterbahnen pro Flächeneinheit 

in den vergangenen 

zehn Jahren verdreifacht hat. 

• Die durchschnittliche Anzahl der 

Bauteile hat sich in 15 Jahren vervierfacht, 

während die Zahl der 

Anschlüsse pro Bauteil um den 

Faktor 4 bis 5 geringer wurde. 

• Die Anzahl der Pins in einem 

Design hat sich verdreifacht und 

die Anzahl der Verbindungen von 

Pin zu Pin ist auf das Doppelte 

angestiegen. 

Zunehmende Miniaturisierung 

und Komplexität 

Da die Bauteile und fertigen Produkte 

kleiner geworden sind, sind 

die PCB-Layouts wesentlicher dichter 

und komplexer. Die zunehmende 

Miniaturisierung und Komplexität 

der PCBs ergibt eine ganze Reihe 

von Herausforderungen für die Designer, 

die dafür verantwortlich sind, 

dass alles passt und zuverlässig 

funktioniert. Eine Umfrage ergab, 

dass 53% der Elektronikfirmen die 

steigende Komplexität der PCBs 

als größte Herausforderung bei 

der schnelleren und kostengünstigeren 

Entwicklung eines wettbewerbsfähigen 

Produkts sehen [2]. 

Zu den häufigsten Schwierigkeiten 

beim PCB Layout gehören: 

• Routing von BGAs mit hoher 

Pin-Anzahl 

• Design flexibler PCBs, die in 

kleine Produkte mit unregelmäßiger 

Form passen 

• steigende PCB-Layout-Dichte 

bei gleichbleibender Lagenzahl 

• Vermeidung von Spannungsabfällen 

bei komplexen, mehrlagigen 

PCB Designs 

• Gewährleistung effektiver ECAD- 

MCAD-Integration und besserer 

Kommunikation mit den Herstellern 

• Einbindung ausreichend vieler 

Testpunkte in ein dichtes, komplexes 

PCB 

All diese Herausforderungen lassen 

sich mit einem hochmodernen 

und einheitlichen Software-Paket für 

das PCB Layout leichter bewältigen. 

Herausforderungen beim BGA 

Routing 

BGAs sind eine übliche Methode 

zum Verpacken von PCBs und ICs, 

die viele Pins enthalten oder extrem 

dicht bestückt sind. PCB Designer 

wählen BGAs, weil sie kosteneffizient 

sind und dabei immer noch 

die nötige Flexibilität bieten können, 

um die Miniaturisierungs- und 

Bild 1: Das Routing eines großen BGA kann viel Zeit in Anspruch 

nehmen; Software-Werkzeuge für das PCB Layout, die ein 

automatisiertes BGA Breakout bieten, können den Zeitaufwand von 

Tagen auf Minuten reduzieren © Engenious Designs 

21


Bild 2: Diese Bluetooth-Schaltung im Rigid-Flex-Design passt in den 

Steckverbinder eines selbstkauterisierenden Skalpells 

© Engenious Designs 

Funktionsanforderungen zu erfüllen. 

Das Problem besteht darin, 

dass bei mehr Pins und kleineren 

Abständen der sogenannte 

BGA Breakout – das Routing der 

BGAs – immer schwieriger wird. 

Ineffizientes Routing kann zusätzliche 

Lagen erfordern, die dann die 

Kosten in die Höhe treiben und zu 

Problemen mit der Signalintegrität, 

der Schichtablösung und den Querschnittsverhältnissen 

der Durchkontaktierungen 

führen können. 

Insbesondere BGAs mit über 1500 

Pins stellen im Routing eine einzigartige 

Herausforderung dar (Bild 1). 

Üblicherweise gliedert sich das 

Routing in zwei Schritte. Zuerst 

muss der Designer die BGA Pads 

an der Oberfläche mit den inneren 

Lagen des PCBs verbinden, also 

den Fan-out einrichten. Dann muss 

der Designer von diesen innenliegenden 

Durchkontaktierungen Verbindungen 

zu den übrigen Bauteilen 

auf dem PCB herstellen. Oft 

entscheidet allein das Routing aus 

einem großen BGA darüber, wie 

viele Lagen für das Routing erforderlich 

sind. 

Wenn das BGA Breakout manuell 

erfolgt, kann man mehrere Tage 

dafür benötigen – PCB Layout Software 

dagegen kann dabei helfen, 

diesen Prozess zu automatisieren, 

was die Routing-Zeit auf wenige 

Minuten reduziert. 

Neben dem Autorouting kann 

auch das HDI-Verfahren (High Density 

Interconnect) zur Lösung von 

Problemen mit dem BGA Routing 

beitragen. 

Wo soll das PCB hineinpassen? 

Mit dem Aufkommen von Wearables 

und dem Einzug der Elektronik 

in praktisch jede erdenkliche 

Branche müssen PCBs inzwischen 

oft rund oder unregelmäßig 

geformt sein und in verschiedenste 

Gehäuse passen (Bild 2). Hier haben 

sich die PCB Layout Designer kluge 

Platzierungs- und Routing-Verfahren 

überlegt, von denen das sogenannte 

Ridig-Flex-Design am praktischsten 

ist. 

Rigid-Flex-Platinen sind traditionelle, 

feste PCBs, die mit einer 

biegsamen Platine verbunden sind, 

welche sich platzsparend falten 

oder durch kleine Öffnungen einführen 

lässt. 

Bei der Entwicklung einer Rigid- 

Flex-Platine müssen Designer mehrere 

Bereiche berücksichtigen, 

in denen es zu Problemen kommen 

kann. Zum Beispiel müssen 

die Biegestellen präzise angelegt 

sein, damit die Platinen ordentlich 

ausgerichtet werden können, ohne 

die Verbindungspunkte zu belasten, 

und der Lagenaufbau muss unter 

Berücksichtigung dieser Biegestellen 

gestaltet werden. 

Bisher nutzten PCB Designer 

Papiermodelle, um Rigid-Flex-Designs 

zu simulieren und zu testen. 

Inzwischen erzeugt führende PCB 

Layout Software 3D-Modelle von 

Rigid-Flex-Baugruppen – auch in 

unregelmäßigen Formen – was ein 

schnelleres Design ermöglicht und 

die Präzision erheblich verbessert. 

Mehr Komplexität auf 

kleinerem Raum 

Neben dem Autorouting ist eine 

Möglichkeit, die Dichte von PCBs 

ohne mehr Lagen zu erhöhen, 

das HDI-Verfahren – einer Layout-Methode, 

bei der feinste Leiterbahnen 

sowie Sacklöcher, vergrabene 

Durchkontaktierungen 

und Microvias zum Einsatz kommen 

(Bild 3). HDI kann bei ordentlichem 

Design für niedrigere Kosten 

mit mehr Leistung sorgen [3]. 

HDI bietet mehrere flexible Optionen 

für die Routing-Topologie und das 

PCB Layout. Obwohl das HDI-Verfahren 

einige Routing- und Dichteprobleme 

löst, bringt es aber ganz 

eigene Stolpersteine mit, darunter 

[4]: 

• eingeschränkter Arbeitsbereich 

auf der Platine 

• kleinere Bauteile und engere 

Abstände 

• mehr Bauteile auf beiden Seiten 

des PCBs 

• längere Leiterbahnen, daher längere 

Signallaufzeiten 

• Mehr Leiterbahnen werden benötigt, 

um die Platine zu vervollständigen. 

PCB Designer können sich von 

PCB Layout Software bei der Lösung 

dieser Probleme helfen lassen und 

sogar die Zahl der benötigten Lagen 

reduzieren. 

Schutz vor Spannungsabfällen 

Frühe PCBs wiesen ein recht 

simples Stromversorgungsnetz 

(PDN) auf, das aus einer großen 

Massefläche und einer Stromversorgungsfläche 

auf den Innenlagen 

bestand. Vorteilhaft an solchen Designs 

ist, dass die Masseverbindung 

von geringer Impedanz ist und die 

große Menge Kupfer ausreichend 

Strom für alle ICs liefern kann. Aber 

moderne PCBs sind nicht so einfach. 

Oft benötigt sogar ein einziges 

IC mehrere Spannungen, sodass 

mehrere Masse- und Stromversorgungsflächen 

erforderlich sind. Das 

schafft viele potentielle Probleme, 

wie zum Beispiel thermische Probleme 

oder Schichtablösung durch 

die schmälere Stromversorgungsfläche 

(wodurch die Stromdichte steigt) 

sowie elektromagnetische Interferenzen 

durch Unterbrechungen in 

der Massefläche. 

Am wichtigsten jedoch ist, dass 

die Stromversorgungsfläche infolge 

der Unterbrechungen weniger Kupfer 

enthält, was die Stromtragfähigkeit 

zwangsläufig verringert. 

Wenn der Strom beim Schalten 

seinen Maximalwert erreicht, kann 

bei einem unzureichenden Design 

möglicherweise nicht genug Strom 

bereitgestellt werden, was dann zu 

einem Spannungsabfall am IC führt 

(Bild 4). Unzureichende Spannung 

verursacht Fehlfunktionen, die in 

bestimmten Fällen katastrophale Folgen 

haben können. Um die Sache 

noch komplizierter zu machen, treten 

solche Spannungsabfälle oft sporadisch 

auf, d.h. nur unter bestimmten 

Schaltbedingungen. Sie lassen 

sich deshalb mit manuellen Verfahren 

nur sehr schwer prüfen oder diagnostizieren. 

Glücklicherweise kann ein gutes 

Software-Paket für das PCB Layout 

eine PDN-Analyse durchführen, 

manchmal auch IR-Analyse oder 

PI-DC-Simulation (Power Integrity 

DC) genannt. Dabei werden die Flächen, 

Leiterbahnen und Durchkontaktierungen 

auf der Platine daraufhin 

geprüft, ob sie von ihrer Dimen- 

Bild 3: Beispiel eines HDI-Modells für große, dicht bestückte Platinen 

mit mehreren BGAs und mit vielen Pins 



sionierung und ihren Spezifikationen 

her für die Leistungsaufnahme der 

Bauelemente auf der Platine ausreichend 

sind. 

Durch die Ermittlung der Design- 

Bereiche, die mit hoher Wahrscheinlichkeit 

problematische Spannungsabfälle 

verursachen werden, gibt 

eine solche Analyse den Designern 

die Möglichkeit, zuverlässige 

und gleichzeitig effiziente PCB Designs 

zu entwerfen. 

Kommunikation und 

Zusammenarbeit verbessern 

Viel zu oft arbeiten Elektronikund 

Mechanik-Ingenieure isoliert 

voneinander. Dieser Mangel kann 

zu Designs führen, die ihre Fristen 

nicht einhalten. Und selbst nach 

Abschluss eines Designs kann es 

bei seiner Übergabe an den Hersteller 

zu Frustrationen und Ungenauigkeiten 

kommen, was die Kosten und 

die Entwicklungszeit weiter erhöht. 

Gute PCB Layout Software löst 

die Herausforderungen der ECAD- 

MCAD-Integration folgendermaßen: 

• nahtlose Integration von mechanischen 

Design-Arbeitsabläufen 

in das Elektronik-Entwicklungswerkzeug 

• Informationen zum Projekt- 

Management werden bereichsübergreifend 

geteilt. 

• 3D-Visualisierung des PCB 

Designs 

• Unterstützung von Echtzeit-Kollisionsprüfungen 

für Bauteile und 

mechanische Gehäuse 

• virtuelle Prototypen komplexer 

Design-Elemente (z.B. von Rigid- 

Flex-Abschnitten) 

Solche Funktionen verhindern 

Kommunikationsprobleme und sorgen 

dafür, dass die Designs im Zeitund 

Kostenrahmen bleiben. 

Nach Abschluss des Designs ist 

es jedoch genauso wichtig, dass die 

PCB Layout Software das Erstellen 

der Dokumentation unterstützt, 

die dem Hersteller genau zeigt, 

was gewünscht wird. Zum Beispiel 

muss der Hersteller wissen, wie 

sich das PCB und die Bauteile in 

das Gesamt-Design des Produkts 

einfügen und welche Bauteile er 

dafür vorrätig haben muss. Das 

lässt sich am besten mit 3D-Drucken 

und Videos bewerkstelligen, 

die komplexe Einzelheiten des Designs 

verständlich kommunizieren. 

Da sich der Platz auf den PCBs 

durch die wachsende Bauteildichte 


und Miniaturisierung weiter verringert, 

werden sie immer empfindlicher 

gegen Jitter, Übersprechen 

und elektromagnetische Interferenzen. 

Das bedeutet, dass das 

Testen des PCB wichtiger denn je 

ist; ironischerweise bedeutet es aber 

auch, dass der verfügbare Platz für 

Testpunkte minimiert wird. PCB 

Layout Designer können die PCB 

Layout Software für das Design for 

Test (prüfgerechtes Design) nutzen. 

Dabei werden Kontaktpunkte 

für Flying Probes eingebaut (Bild 5). 

Dichte PCB Layouts für hochfrequente 

Signale machen es oft 

schwer, auf der Leiterplatte Platz 

für Testpunkte zu reservieren. 

PCBs, die dem Hersteller keine 

wichtigen Zugangspunkte bieten, 

laufen Gefahr, dass die Testüberdeckung 

auf 30% oder noch weniger 

sinkt und wichtige Prüfschritte 

übergangen werden. Bei ausreichender 

Probing-Überdeckung 

sollten 70 bis 80 Prozent der Platine 

für Tests zugänglich sein [5]. 

Folgende Verfahren können dabei 

helfen, zusätzlichen Platz für Testpunkte 

zu schaffen [6]: 

• einen Streifen der Lötmaske am 

Ende des Bauteil-Pads freilassen 

• nicht das gesamte Durchkontaktierungs-Pad 

mit der Lötmaske 

bedecken 

• nur den freiliegenden Kupferabschnitt 

als Punkt für eine Test- 

Probe verwenden 

Durchgängiges Software-Paket 

sichert Wettbewerbsvorteil 

Fortschritte in der PCB-Technologie 

sind ein zweischneidiges 

Schwert. Sie haben die Leistung und 

den Anwendungsbereich der Elektronik 

vergrößert. Sie haben aber 

auch das PCB Layout erschwert 

und das Risiko längerer Markteinführungszeiten 

und höherer Produktkosten 

erhöht. Designer können diesen 

Risiken mit einem einheitlichen 

Software-Paket für das PCB Layout 

begegnen, das die nötige Automatisierung 

für eine schnelle und 

budgetgerechte Produktentwicklung 

bietet. Weitere Vorteile durch 

die Benutzung einer einheitlichen 

PCB Layout Software sind die einheitliche 

Benutzeroberfläche für 

Design, Test, Projekt-Management 

und Zusammenarbeit. Hinzu kommen 

ein zentraler Datenbestand für 

mehr Präzision und Sicherheit und 

gesteigerte Effizienz, da alle PCB- 

Bild 4: Obwohl jede dieser Kupferformen einen relativ geringen Widerstand 

von nur 0,25 Ohm aufweist, verursachen sie am Verbraucher 

einen Spannungsabfall von 5 auf 4,5 V 

Design-Aufgaben in einer einheitlichen, 

konsistenten Umgebung ausgeführt 

werden. 

Referenzen 

[1] „Overcoming increasing PCB 

complexity with automation“ (Wachsende 

PCB-Komplexität mit Automatisierung 

bewältigen), www.techdesignforums.com/practice/technique/ 

overcoming-increasing-pcb-complexity-with-automation/ 

[2] „Why PCB Design Matters 

to the Executive” (Wieso das 

PCB-Design auch Führungskräfte 

angeht), www.techdesignforums. 

com/pcb/files/2011/05/mentorpaper_56786_pdf.pdf 

[3] „BGA Breakouts and Routing: 

Second Edition” (BGA-Breakouts 

und Routing: 2. Auflage), www.aetpcb.com/aet/net_resources/help/ 

BGA_Breakouts_and_Routing.pdf 

[4] „How to Pack More Complexity 

into a Smaller Footprint Using HDI” 

(Wie man mit HDI mehr Komplexität 

auf weniger Fläche unterbringt), 

www.altium.com/blog/pack-morecomplexity-hdi-design 

[5] Faisal Ahmed. „Overlooking 

Design-for-test Can Lead to Costly 

PCB Design Rework” (Vernachlässigung 

des Design for Test kann zu 

teurer PCB-Nacharbeit führen). N.p., 

2. Juni 2014. Web. 20. September 

2016, www.embedded.com/design/ 

debug-and-optimization/4430502/ 

Overlooking-design-for-test-canlead-to-costly-PCB-design-rework 

[6] „Bugging Out - How to Minimize 

Your Embedded Design Debug 

Phase” (Bugging Out – Wie Sie die 

Debug-Phase Ihres Embedded- 

Designs minimieren), www.altium. 

com/blog/bugging-out-how-minimize-your-embedded-design 

debugphase. 

◄ 

Bild 5: Es ist wichtig, beim Design das Prüfen zu berücksichtigen und 

ausreichend Testpunkte im PCB Layout bereitzustellen. Die richtige 

PCB Layout Software kann beim schnellen und einfachen Design for 

Test helfen 

23

Produktion 

Chip-Mangel hemmt auch deutsche 

Forschungsprojekte 

Ob und wie man versuchen kann, elektronische Bauteile in ausreichender Zahl trotz aktueller Lieferengpässe zur 

Verfügung zu stellen, skizziert dieser Artikel. 

Bild 1: Unternehmen streiten aktuell um elektronische Bauteile 

Autor: 

Dipl.-Ing. Thomas Kuhn 

Assistent der Geschäftsleitung 

HTV Halbleiter-Test & 

Vertriebs-GmbH 

www.htv-gmbh.de 

Im täglichen Leben werden Menschen 

künftig noch mehr elektronischen 

Bauteilen vertrauen müssen, 

die beispielsweise in selbstfahrenden 

Autos, Service-Robotern 

oder unseren alltäglichen elektronischen 

Systemen und Geräten zum 

Einsatz kommen. Zusätzlich wird 

im IoT eine steigende Anzahl von 

Geräten miteinander vernetzt, die 

wiederum hard- und software-seitig 

immer mehr angreifbare Schwachstellen 

aufweisen. 

© Nuthawut – stock.adobe.com 

Das Projekt VE-SAFE 

Das diesem Bericht zugrundeliegende 

Vorhaben „Verhinderung 

von Angriffen auf Elektroniksysteme 

durch innovative Multi-Sensorik“ 

(VE-SAFE)“ wird mit Mitteln 

des Bundesministeriums für Bildung 

und Forschung unter dem 

Förderkennzeichen 16ME0236K 

vom 1.3.2021 bis 29.2.2024 gefördert. 

Die Verantwortung für den 

Inhalt dieser Veröffentlichung liegt 

bei den Autoren. Im Vorhaben wird 

eine Überwachungselektronik entwickelt, 

die zusammen mit einer 

bislang ungeschützten Kundenelektronik 

in einer Leiterplatte verpresst 

wird. Die Überwachungselektronik 

ist anschließend in der 

Lage, mögliche Angriffe auf die 

Hardware (Kundenelektronik) des 

jeweiligen elektronischen Gerätes 

zu erkennen und passende Gegenmaßnahmen 

einzuleiten. Hersteller 

elektronischer Geräte sollen durch 

diese zusätzliche adaptierbare Sensorhülle 

zukünftig in der Lage sein, 

das Sicherheitsniveau ihrer elektronischen 

Baugruppen im Bereich der 

Hardwaresicherheit (bzw. Hardware 

Security) komfortabel und kostengünstig 

zu erhöhen. 

Die HTV Halbleiter-Test & Vertriebs-GmbH 

führt das Verbundvorhaben 

zusammen mit dem 

Fraunhofer IZM und der Jenaer 

Leiterplatten GmbH durch. Dabei 

obliegt HTV eine Obsoleszenzanalyse 

der benötigen elektronischen 

Bauteile, um diese in ausreichender 

Zahl trotz aktueller Lieferengpässe 

im Halbleitermarkt zur Verfügung 

zu stellen. Lieferschwierigkeiten 

wurden analysiert und Lösungsansätze 

realisiert. 

Erste Überlegungen 

Einkäufer stehen aktuell vor 

großen Herausforderungen bei 

der Beschaffung dringend benötigter 

elektronischer Bauteile bzw. 

Halbleiter. Der Halbleitermangel 

beschäftigt weltweit nahezu alle 

Industriezweige. Lange Lieferzeiten 

und erhöhte Preise sind die Folge. 

Eine wirkliche Entspannung ist in 

2022 nicht in Sicht. In einigen Fällen 

kommt es sogar vor, dass bereits 

zugesagte Preise nachverhandelt 

oder bereits bestätigte Aufträge an 

besser zahlende Unternehmen vergeben 

werden (vgl. Bild 1). Preise 

und Lieferzeiten sind für langfristige 

Projekte aktuell schwer kalkulierbar. 

Der Halbleitermangel führt bei 

einigen Unternehmen zu einem 

Produktionsrückgang oder sogar 

Produktionsstopp. In der Automobilbranche 

kommt es z.B. dazu, 

dass einige Fahrzeuge nur mit 

großen Lieferverzögerungen oder 

mit einer abweichenden Ausstattung 

(z.B. analoges Tachometer 

statt digitaler Version) ausgeliefert 

werden [5]. Im Anlagenbau werden 

Anlagen teilweise ohne Steuerungstechnik 

beim Kunden aufgebaut und 

können erst nach Wochen in Betrieb 

genommen werden, wenn die elektronischen 

Steuereinheiten verzögert 

zur Verfügung stehen. 

Die weltweite Knappheit von Halbleiterbauelementen 

wird unter anderem 

derzeitig durch die folgenden 

Faktoren verursacht. 

Hohe Nachfrage 

Die Digitalisierung und damit 

ein wachsender Bedarf an elektronischen 

Bauelementen hält in allen 

Bereichen des Lebens Einzug. Da 

elektronische Bauteile häufig aus 

Halbleitermaterialien gefertigt werden, 

verzeichnet die Halbleiterbranche 

große Wachstumsraten. Die 

World Semiconductor Trade Statistics 

(WSTS) hatte daher Ende 

November 2021 prognostiziert, 

dass der weltweite Halbleitermarkt 

im Jahr 2021 um 25,6% und im Jahr 

2022 weiter um 8,8% wachsen wird 

[9]. Trotz des steigenden Angebots 

kann die gegenwärtige Nachfrage 

nicht gedeckt werden und ein großer 

Mangel an elektronischen Bauteilen 

ist die Folge. 


Produktion 

Bild 2: Beispiele zu Firmen die im PLD-Markt tätig waren oder noch tätig sind 

Geopolitische Spannungen und 

Kriege 

Geopolitische Spannungen zwischen 

USA und China, aber auch 

die Ukraine-Krise 2022 und damit 

verbundene Handelsbeschränkungen, 

wie z. B. die ITAR-Regeln 

(International Traffic in Arms Regulations), 

führen zu Beschränkungen 

der weltweiten Lieferketten im Halbleitermarkt 

(vgl. [3] und [8]). Arbeitsgruppen 

aus Verbänden der Halbleiterindustrie 

versuchen dem entgegen 

zu wirken [7]. Distributoren 

elektronischer Bauteile bringen bei 

der Bauteilsuche z.B. folgenden Hinweis: 

„Die Lieferung in die Ukraine 

sowie nach Russland und Weißrussland 

wurden aufgrund der jüngsten 

Ereignisse in der Region gestoppt.“ 

(Stand: 7.3.2022) 

Extreme Wetterbedingungen 

Extreme Wetterbedingungen 

(z.B. ungewöhnlich starke Kälte und 

Schneefälle) führten 2021 im USamerikanischen 

Texas zu einem 

Aufruf an die Chip-Produktionsstätten 

von Samsung, NXP und 

Infineon deren Betrieb einzustellen, 

um einer drohenden Überlastung 

des Stromnetzes entgegenzuwirken 

[6]. 

Erdbeben und Brände 

Der weltweit größte Hersteller von 

Silizium-Wafern in Japan, Shin Etsu, 

musste am 14.2.2021 aufgrund eines 

Erdbebens der Stärke 7,3 in Japan 

die Produktion herunterfahren [6]. 

Brände in einer Fabrik in Taiwan, 

die dringend benötigte Chip-Träger 

produziert, führten zu einem Chip- 

Produktionsausfall bei großen Halbleiterfirmen, 

wie z.B. dem führenden 

FPGA-Hersteller Xilinx [6]. 

Pandemie 

Durch die Corona-Pandemie wurden 

weltweit Lieferketten durch Lockdown-Maßnahmen 

oder Arbeitsverbote 

empfindlich gestört. Hochseehäfen 

wurden z.T. wochenlang 

geschlossen und Produktionen 

gedrosselt. Dies führte zu längeren 

Lieferzeiten und höheren Preisen 

auf dem Halbleitermarkt [2]. 

Mangel bzw. Rationierung von 

Energie 

In China kam es 2021 zur Rationierung 

von elektrischer Energie. 

Unternehmen waren hierdurch 

gezwungen ihre Produktion herunterzufahren. 

Als Grund wurden 

die gestiegenen Kosten für Kohle 

genannt, die auf die 

Nutzer aufgrund strenger Regulierungen 

nicht weitergegeben werden 

durften und so zu einer Reduktion 

der Stromproduktion führten [1]. 

Obsoleszenz 

Ein elektronisches Bauteil gilt 

dann als obsolet, wenn es nicht 

mehr nach der originalen Spezifikation 

beim Originalhersteller hergestellt 

wird. Ein Blick in den Halbleitermarkt 

im Bereich der programmierbaren 

logischen Schaltungen (Programmable 

Logic Device, PLD), zu 

denen u.a. die häufig eingesetzten 

FPGAs (Field Programmable Gate 

Array) gehören, zeigt, dass viel der 

in der Vergangenheit gegründeten 

Firmen heute nicht mehr am Markt 

vertreten sind. Selbst die beiden 

größten FPGA-Hersteller Xilinx und 

Altera wurden in den letzten Jahren 

von AMD und Intel aufgekauft 

(vgl. rote Pfeile in Bild 2). Die beiden 

Prozessorhersteller benötigten 

die FPGA-Technologie dringend für 

eine zusätzliche Beschleunigung 

ihrer Prozessoren. 

Um die Versorgungssicherheit 

bei den benötigten elektronischen 

Komponenten für das Forschungsprojekt 

VE-SAFE sicherzustellen, 

wurden eine Obsoleszenzanalyse 

der Stückliste (Bill 

of Materials, BOM) mit dem Life 

Cycle Management Tool der Firma 

Amsys bei HTV durchgeführt [4]. 

Diese Datenbankanwendung prüft 

in internationalen Bauteildatenbanken 

den Obsoleszenz-Status 

elektronischer Bauteile und ist in 

der Lage alternative elektronische 

Bauteile bei Bedarf vorzuschlagen. 

Für die Bauteilsuche wird 

dabei die exakte MPN (manufacturer 

part number) und der Herstellername 

benötigt. 

Die Datenbank zeigte im Jahr 

2021 keine Anzeichen für Obsoleszenz 

oder eine Bauteilverknappung 

bei den geplanten elektronischen 

Bauteilen für die nächsten 

vier Jahre (Bilder 3 und 4). 

Aufgrund der aktuellen Herausforderungen 

am Halbleitermarkt 

wurde zu Beginn des Forschungsprojektes 

beschlossen, die benötigten 

Bauteile bereits im Jahr 2021 

in ausreichender Höhe zu beschaffen, 

um deren Verfügbarkeit über 

den gesamten Projektverlauf hinweg 

sicherstellen zu können. 

Bild 3: Stücklisten-Obsoleszenzanalyse elektronischer Bauteile im Forschungsprojekt VE-SAFE 


25

Produktion 

Bild 4: Daten zu einem elektronischen Bauteil im Life Cycle Management Tool 

Da im Forschungsprojekt VE- 

SAFE zu Beginn des Jahres 2021 

nicht alle über den Projektverlauf 

benötigten Bauteile bekannt 

waren, konnte nur ein Teil der benötigten 

Bauteile bestellt und eingelagert 

werden. 

Im März 2022 war die zeitnahe 

Lieferbarkeit der zusätzlich benötigten 

elektronischen Bauteile nicht 

mehr gegeben. Bei allen großen 

Distributoren elektronischer Bauteile 

lag die Lieferzeit bei mehr als 

72 Wochen oder konnte z.T. nur 

geschätzt werden (vgl. Tabelle 1). 

Im Forschungsprojekt wird daher 

eine Recycling-Ansatz zur Bauteilbeschaffung 

verfolgt. Bei diesem 

werden benötigte Bauteile 

von bereits bestückten Baugruppen 

durch ein spezielles Rework- 

Verfahren entlötet, gereinigt und 

anschließend auf die Rohleiterplatten 

der Prototypen des Forschungsprojektes 

aufgebracht. Durch dieses 

Vorgehen hoffen die Verbundpartner 

von VE-SAFE, das Forschungsprojekt 

fristgerecht durchführen 

zu können. 

Zusammenfassung 

Einkäufer stehen aktuell vor großen 

Herausforderungen bei der Beschaffung 

dringend benötigter elektronischer 

Bauteile bzw. Halbleiter. Viele 

Komponenten sind von langen Lieferzeiten 

und erhöhten Preisen betroffen. 

Kosten und Termine werden dadurch 

z.T. schwer kalkulierbar. 

Der aktuelle weltweite Halbleitermangel 

hatten nicht nur Auswirkungen 

auf viele Industriezweige, 

auch Forschungsprojekte können 

davon betroffen sein. 

Durch eine Stücklisten-Obsoleszenzanalyse 

kann sichergestellt 

werden, dass für die Prototypen 

eines Forschungsprojektes 

keine obsoleten Bauteile ausgewählt 

werden. Eine Chip-Knappheit 

kann aber nie zu 100% ausgeschlossen 

werden. 

Daher sollten Forschungsprojekte 

den Bauteilbedarf frühestmöglich 

ermitteln und die Bauteile anschließend 

bestellen und einlagern. HTV 

verwendet für die Einlagerung das 

TAB-Langzeitlagerungsverfahren. 

Für elektronische Bauteile, die 

inakzeptabel lange Lieferzeiten aufweisen, 

sollte geprüft werden, ob 

diese durch einen Recycling-Prozess 

von einer bestehenden Baugruppe 

entlötet werden können. Im 

Forschungsprojekt VE-SAFE verwendet 

HTV dafür einen speziellen 

Rework-Prozess. 

Quellen 

[1] Dana Heide: China stellt Unternehmen 

den Strom ab – auch deutsche 

Firmen leiden, www.handelsblatt.com/politik/international/energieversorgung-china-stellt-unternehmen-den-strom-ab-auch- 

deutsche-firmen-leiden/27721118.html, 

20.10.2021 

[2] Joachim Hofer: Samsung 

und Micron schränken Chip-Produktion 

ein – Sorge vor Lieferengpässen 

wächst, www.handelsblatt. 

com/technik/it-internet/corona- 

Distributor auf Lager Lieferzeit für STM32F417VGT6 

1 0 nicht verfügbar 

2 0 lange Lieferzeit für dieses Produkt 

lockdown-in-xian-samsung-und- 

micron-schraenken-chip- produktion-ein-sorge-vor-lieferengpaessen-waechst/27931874.html, 

29.12.2021 

[3] Lars Hoffmann: US-Exportkontrolle 

– ITAR-Regeln werden 

in Deutschland zunehmend kritisch 

gesehen. ES&T, https://esut. 

de/2019/01/fachbeitraege/ruestung/10119/us-exportkontrolleitar/, 

24.01.2019. 

[4] HTV: Stücklisten-Obsoleszenzanalyse 

– Überwachung und 

Vorhersage der Verfügbarkeit elektronischer 

Komponenten, www.htvgmbh.de/dienstleistungen/langzeitkonservierung/stuecklisten-obsoleszenzanalyse, 

7.3.2022 

[5] Christiane Köllner: Das müssen 

Sie zur Halbleiter-Krise wissen, 

SpringerProfessional, www.springerprofessional.de/halbleiter/halbleitertechnik/das-muessen-sie-zurhalbleiter-krise- 

wissen/19356172, 

7.1.2022 

[6] Mark Mantel: Chip-Produktionsausfall: 

Extremes Wetter, Erdbeben 

und Brände verstärken Mangel, 

www.heise.de/news/Chip-Produktionsausfall-Extremes-Wetter-Erdbeben-und-Braende-verstaerken-Mangel- 

5059076.html, 

18.2.2021 

[7] Ronald Matta: Halbleiter: Chipindustrie 

Chinas und der USA diskutieren 

Handel und Zusammenarbeit, 

www.notebookcheck.com/Halbleiter-Chipindustrie-Chinas-undder-USA-diskutieren-Handel-und- 

Zusammenarbeit.527541.0.html, 

12.3.2021 

[8] Matthias Sander: China subventioniert 

seine Halbleiterindustrie 

massiv. Die USA sehen darin eine 

mögliche Verletzung von WTO- 

Regeln, www.nzz.ch/technologie/ 

halbleiter-usa-verdaechtigen-chinawegen- 

subventionen-ld.1629525, 

9.6.2021 

[9] WSTS. WSTS Semiconductor 

Market Forecast Fall 2021, www. 

wsts.org/76/Recent-News-Release, 

30.11.2021 ◄ 

3 0 Das Produkt ist zurzeit nicht verfügbar und kann derzeit nicht vorbestellt 

werden 

Tabelle 1: Verfügbarkeit des Mikrocontrollers STM32F417VGT6 bei unterschiedlichen Distributoren 

(15.6.2022) 


Produktion 

Datenanalyse: Sammeln, Visualisieren, 

Auswerten 

LUCOM GmbH 

www.lucom.de 

Automatisierte IoT-Anwendungen 

erzeugen rund um die Uhr nahezu 

unerschöpfliche Datenmengen. Um 

industrielle Prozesse effektiver zu 

gestalten, Zusammenhänge festzustellen 

oder Störungen vorzubeugen, 

müssen Informationen und 

Messwerte gesammelt, gespeichert 

und für Analysen zugänglich 

gemacht werden. Datacake ist eine 

einfach zu integrierende und vielseitig 

einsetzbare Low-Code-IoT- 

Plattform, um vernetzte IoT-Systeme 

zu überwachen, zu steuern 

und zu protokollieren. 

Als offene Cloud-Plattform 

dient Datacake zur Sammlung, 

Visualisierung und Auswertung von 

großen Datenmengen. Die Software 

ist herstellerunabhängig und kann 

individuell an jede Kundenanforderung 

angepasst werden. Datacake 

ist beliebig skalierbar, erfordert 

keine Programmierkenntnisse 

und deckt mit LTE, LoRaWAN und 

Narrowband-IoT die wichtigsten 

Funktechnologien für Industrie und 

Sensorik ab. 

Die Plattform verfügt über ein 

übersichtliches und intuitives 

Drag&Drop-Dashboard. Dank der 

bereits vorgefertigten Templates 

benötigen sowohl Bedienung als 

auch Konfiguration kaum Zeitaufwand. 

Datacake ist über jeden Internetbrowser 

abrufbar, eine zusätzliche 

App oder Software ist nicht 

erforderlich. Für alle angebundenen 

Sensoren und IoT-Geräte können 

spezifische Regeln und Grenzwerte 

definiert werden. Überschreitet ein 

Messwert den festgesetzten Normbereich, 

sendet das System automatisch 

eine Alarmierung via SMS 

oder E- Mail. Aufgezeichnete Daten 

und Messwerte können über E-Mail- 

Reports in CSV-Dateien exportiert 

werden. 

Mithilfe von Datacake 

können Anwender eine Vielzahl 

von Messwerten und Maschinendaten 

überblicken. Dank umfangreicher 

Tools zur Visualisierung 

und Analyse können Anomalien 

schnell erkannt und Störungen frühzeitig 

vermieden werden. So lassen 

sich Prozesse optimieren, Ausfallzeiten 

verringern und Kosten durch 

vorausschauende Wartung senken. 

Die Aufarbeitung der Sensor- und 

Fertigungsdaten wird dabei strategisch 

genutzt, um Produktionsabläufe 

effizienter zu gestalten 

und langfristig zu verbessern. Für 

die Nutzung von Datacake stellt 

LUCOM drei Lizenzverträge zur Verfügung: 

Datacake Light, Datacake 

Standard und Datacake Plus. Die 

Preisgestaltung der Lizenzen richtet 

sich nach der Dauer der Datenspeicherung 

und deckt somit verschiedene 

Unternehmensbedürfnisse 

ab.Zudem wird Anwendern 

die Möglichkeit geboten, die Plattform 

mithilfe zweier Starter Kits vier 

Wochen lang zu testen. Die Starter 

Kits sind für die Funkstandards 

LoRaWAN und Narrowband-IoT 

erhältlich und beinhalten das vorkonfigurierte 

Datacake Portal, ein 

Gateway, einen Claimed-Node und 

einen Sensor. 

Durch die flexible Remoteverwaltung 

und übersichtliche Datenvisualisierung 

kann Datacake entscheidend 

zur Produktivitätssteigerung 

industrieller Anwendungen beitragen. 

Mittels der Extraktion wertvoller 

Daten aus kritischen Steuerungssystemen 

können Zustandsüberwachungen 

sowie prädiktive Wartungsarbeiten 

aus der Ferne durchgeführt 

und die unternehmerische 

Effizienz erhöht werden. ◄ 


27

COMPLETE AND FLEXIBLE SMT SOLUTIONS 

„Sie suchen 

hochfunktionale 

Maschinen für 

präzise & flexible 

SMD-Fertigung? 

Bei uns finden Sie 

alles aus einer Hand!“ 

Produktion 

Zuverlässiger 3D-Drucker für die 

Mikroproduktion 

dispenseALL 

Universelles 

Dispensen mittels 

verschiedener 

Dosierventile 

placeALL ® 520 

Vollautomatisches 

effizientes Bestücken 

und Dispensen 

Fritsch GmbH 

Kastnerstraße 8 

D-92224 Amberg 

SET GmbH 

www.smart-e-tech.de 

Tel. +49 9621 78800-0 

info@fritsch-smt.com 

www. fritsch-smt.de 

Boston Micro Fabrication 

info@bmf3d.com 

www.bmf3d.com 

Mit dem Mikro-3D-Drucker 

microArch S240 stellt Boston Micro 

Fabrication (BMF), Pionier bei 

3D-Drucksystemen für die Mikrofertigung, 

ein echtes „Arbeitspferd“ 

vor: Dank breiter Materialauswahl 

und einem Bauvolumen von 100 x 

100 x 75 Millimeter eignet er sich 

für die Serienproduktion von Mikrobauteilen 

in Endqualität. Mit einer 

optischen Auflösung von 10 µm bei 

einer Schichtdicke von 10 bis 40 µm 

erreicht der Desktop-Drucker Oberflächengüten 

von 0,4 bis 0,8 Ra. 

Die 3D-Drucker der Serie 

microArch 

basieren auf einer Weiterentwicklung 

der Stereolithographie (SLA), 

die BMF als Projektions-Mikro-Stereolithografie 

(P?SL) patentiert hat. 

Eine Schicht flüssigen Polymers wird 

durch UV-Licht blitzschnell ausgehärtet. 

Zusammen mit anpassbaren 

Optiken, einer präzisen Bewegungsplattform 

und kontrollierbaren Verarbeitungstechniken 

eignet sich 

das Verfahren für die Mikrofertigung 

von Prototypen und Serienteilen. 

Bereits das Einstiegsmodell 

microArch P150 erzeugt mit 

einer Auflösung bis zu 25 μm kleine, 

detaillierte Teile. 

In der mittleren Leistungsklasse 

liegen drei Desktop-Drucker, die 

eine Auflösung von 10?m mit hoher 

Genauigkeit und Präzision verbinden. 

Dazu gehört der zuverlässige 

microArch S240, der Mikrobauteile 

aus einer breiten Palette von 

Harz- und Keramik-Material erzeugt. 

Bezogen auf die Bauteilmaße bietet 

er ein großzügiges Bauvolumen 

von 100 x 100 x 75 Millimetern. Der 

microArch S240 wurde entwickelt, 

damit Unternehmen ebenso wie 

Universitäten schnell Bauteile in 

industrieller Kleinserien-Produktion 

produzieren können. Sein Stepand-Repeat-Verfahren 

verbindet 

hohe Auflösung mit großer Fläche. 

Echtzeit-Bildüberwachung, Autofokus 

und Belichtungskompensation 

sorgen für hochpräzise Ergebnisse. 

Die Mikro-3D-Drucker werden in 

der Entwicklung und Produktion von 

medizinischen Objekten von Stents 

über Prothesen bis hin zu chirurgischen 

Implantaten verwendet. Die 

Verwendung von biokompatiblen 

Materialien eröffnet neue Möglichkeiten 

für individuelle Implantate.In 

Elektronik und Mechatronik 

entstehen Steckverbinder, Chipsockel 

oder MEMS, die alle Anforderungen 

bezüglich Stabilität und 

Funktionalität erfüllen. 

In der Mikrofluidik und Mikromechanik 

eignet sich der microArch 

S240 für Ventile, Pumpen, Sensoren, 

Mikrofonkomponenten und 

viele weitere Anwendungen. Die 

Produktentwicklung erhält mit den 

3D-Druckern der microArch-Serie 

neue Möglichkeiten und Freiheiten, 

die sich für Innovationen, effiziente 

Herstellung und Montage nutzen 

lassen. ◄ 

28 28 

3/2022

Produktion 

Der Digital Twin in der SMT-Fertigung 

Erfolg in der äußerst dynamischen Elektronikbranche hat heute, wer Produktivität, hohe Qualitätsstandards und 

Präzision mit niedrigen Produktionskosten und kurzen Bearbeitungszeiten in Einklang bringt. Die 3D-Simulation 

und der Digitale Zwilling erhalten daher einen immer höheren Stellenwert. 

Denn durch den Digitalen Zwilling 

entsteht ein virtuelles, von einer 

Software generiertes Abbild physischer 

Assets und Prozesse. Der 

Betrieb einer gesamten SMT-Linie 

oder ihrer Komponenten kann durch 

Simulation genau nachgebildet werden. 

So lassen sich beispielsweise 

Planungsprozesse, Konstruktion, 

Inbetriebnahme und Wartung von 

SMT-Linien optimieren – ohne in 

die reale Fertigung einzugreifen. 

Neue Anforderungen 

5G-Kommunikation, Elektrofahrzeuge, 

Smartphones und Computer 

stellen heute neue Anforderungen 

an die Produktion von Leiterplatten. 

So wird zum Beispiel die 

Teileplatzierung von elektronischen 

Panels von 5G-verwandten Geräten 

aufgrund der höheren Teiledichte 

und der Panelkomplexität immer 

schwieriger. Die Prozesse wollen 

gut erprobt und geplant sein. 

Sascha Frieling 

Manager Technology der 

FUJI EUROPE Corp. GmbH 

www.fuji-euro.de 

Auch die fortschreitende Automatisierung 

bringt Herausforderungen 

mit sich, zum Beispiel in Bezug auf 

die Identifizierung der zu automatisierenden 

Engpassprozesse und 

die Anschaffung von Automatisierungsanlagen. 

Um das Risiko zu 

vermeiden, dass die angeschafften 

Geräte nur einen minimalen 

Beitrag zur Verbesserung leisten, 

ist es wichtig, die Effektivität im 

Voraus zu überprüfen. 

3D-Simulation unterstützt 

Bei all diesen und weiteren Aufgabenstellungen 

in der modernen 

SMT-Fertigung kann die 3D-Simulation 

unterstützen. Mit dieser 

Technologie lassen sich Prozesse 

und Maschinen im Vorfeld exakt 

simulieren. Dies schafft Transparenz, 

deckt mögliche Fehlerquellen 

auf und zeigt Optimierungspotenziale. 

Auf diese Weise lassen 

sich unter anderem Risiken 

minimieren, da Fehler vor der Inbetriebnahme 

erkannt und eliminiert 

werden können. Die potenziellen 

Vorteile von Digital-Twin-Anwendungen 

sind unter anderem verbesserte 

Effizienz, bessere Produktqualität, 

weniger ungeplante 

Ausfallzeiten und kürzere Anlaufzeiten. 

Die Einsatzfelder der 3D-Simulation 

in der Industrie sind vielfältig. 

So können sie bereits bei den 

ersten Planungsschritten für eine 

Fabrik zum Einsatz kommen – aber 

auch bei der Konstruktion, Inbetriebnahme 

und Wartung. 

Anlagen oder Prozesse vor dem 

Betrieb testen 

Eine zentrale Anwendung der 

Simulation stellt der Digital Twin dar. 

Er ermöglicht die virtuelle Darstellung 

eines physikalischen Objektes 

oder Systems. Digital Twins bilden in 

der Regel verschiedene Aspekte ab, 

z.B. kombinieren sie häufig Simulationsmodelle 

und Daten miteinander. 

Sie dienen zum einen der virtuellen 

Nachbildung von Produkten, Maschinen 

oder Anlagen. Zum anderen 

lassen sich mit ihnen reale Abläufe 

und Prozesse anschaulich visualisieren 

und dadurch besser verstehen 

sowie testen und optimieren. 

Ein Digitaler Zwilling repräsentiert 

demnach beispielsweise bestehende 

oder geplante Objekte, wie 

z.B. Gebäude oder Fahrzeuge, 

1:1 in einer digitalen Umgebung 

als realistisch visualisiertes 

3D-Modell. In der SMT-Fertigung 

kann zum Beispiel die 

aktuelle SMT-Linie in einem 

virtuellen Raum nachgebildet 

werden – die reale Produktion 

wird dadurch nicht 

beeinträchtigt. 

Mit der fortschreitenden 

Automatisierung in den Produktionen 

kommen immer 

mehr Automatisierungsanlagen 

hinzu, was die Planung 

erschwert. Daher lässt sich 

der Digital Twin zum Beispiel 

für die Personaleinsatzplanung 

anwenden. Durch die 

Simulation über einen Digitalen 

Zwilling wird es zum 

Beispiel unter Berücksichtigung 

der Personalauslastung 

möglich, Engpässe zu visualisieren. 

Die Anzahl der Mitarbeiter 

und die vorgesehenen 

Arbeitswege lassen sich in einem 

virtuellen Raum modellieren, um 

Verbesserungsmaßnahmen ableiten 

zu können. 

Bestückungsautomaten sollten 

Digital-Twin-Anwendungen 

fördern 

Um eine exakte Simulation zu 

erreichen, ist die Genauigkeit der 

verwendeten Daten entscheidend. 

Hierbei kann in Bestückungssysteme 

integrierte Entwicklungssoftware 

unterstützen. Darüber lassen sich 

in der Bestückung detaillierte Leistungsdaten 

und genaue Zykluszeitberechnungen 

für jeden Produktionstyp 

und jede Arbeitsmethode 

erzielen. 

Bestückungsautomaten, die den 

Schwerpunkt auf Automatisierung 

legen, sollten den Einsatz von Digital-Twin-Anwendungen 

fördern. Sie 

sollten es ermöglichen, flexibel auf 

die Veränderungen zu reagieren, 

die durch die digitale Transformation 

und den verstärkten Einsatz 

des digitalen Zwillings hervorgerufen 

werden, und gleichzeitig die 

Automatisierung und Effizienz der 

von Maschinen und Systemen ausgeführten 

Arbeit verbessern. ◄ 


29

Produktion 

Der Aufstieg von Single-Pair Ethernet im IIoT 

Ethernet war schon immer das Backbone-Netzwerk der Wahl, um die operative Technologie mit der 

Informationstechnologie zu verbinden. Besonders Single-Pair Ethernet hat Vorteile und Vorzüge. 

Traditionell sind Netzwerkarchitekturen, 

die im industriellen Bereich 

eingesetzt werden, sehr vielfältig. 

Mit seinen etablierten Wurzeln in 

der Unternehmens-IT war Ethernet 

schon immer das Backbone-Netzwerk 

der Wahl, um die operative 

Technologie (OT) mit der Informationstechnologie 

(IT) zu verbinden. 

Seit dem Aufkommen des Industrial 

IoT (IIoT) war die Verbindung 

aller Produktionsanlagen, wie Sensoren, 

Aktoren, Roboter und unzählige 

andere Geräte, jedoch in der 

Regel mit proprietären, herstellerspezifischen 

Netzwerken verbunden. 

Allerdings wird sich diese 

überholte Herangehensweise mit 

TTI, Inc. 

www.ttiieurope.com 

der Verfügbarkeit von Single-Pair 

Ethernet (SPE) ändern. 

Herausforderungen der 

Konnektivität im industriellen 

Bereich 

Von der Werkshalle bis zur obersten 

Etage zentralisiert die IIoT-Plattform 

Echtzeitdaten von Sensoren, 

Aktoren, Kameras und anderen Endpoints, 

um Fertigungsunternehmen 

einen verwertbaren Einblick in die 

Leistung ihrer Anlagen zu geben. 

Diese Informationen ermöglichen 

es ihnen, fundierte Entscheidungen 

in Bezug auf Steigerung der Effizienz, 

Optimierung der Produktivität 

und Verbesserung des Betriebs 

zu treffen. 

Traditionell verwenden die Verbindungen 

zu diesen edge-basierten 

Geräten Feldbusprotokolle für 

die industrielle Automatisierung und 

sind auf speicherprogrammierbare 

Steuerungen (SPS) und Protokollkonverter 

oder Gateways angewiesen, 

um eine Verbindung zum Ethernet-Backbone 

herzustellen. Standards 

wie Profibus DP, DeviceNet 

und Modbus RTU sind Beispiele für 

die gängigsten Technologien. Aufgrund 

des stark fragmentierten Feldbussektors 

sind viele Vernetzungsmethoden 

proprietär, wodurch die 

Interoperabilität mit anderen Implementierungen 

zu einem erheblichen 

Problem wird. Außerdem sind sie oft 

sehr komplex und erfordern Fachwissen 

und qualifizierte Arbeitskräfte 

für Installation, Inbetriebnahme 

und Wartung. 

Damit die Vorteile des IIoT genutzt 

werden können, ist ein offenes Protokoll 

nach Industriestandards erforderlich, 

das die Interoperabilität zwischen 

verschiedenen Implementierungen 

gewährleistet. Hier wäre 

Ethernet die naheliegende Wahl, 

dessen Geschwindigkeiten im Laufe 

der Jahre auf 1 Gbit/s gestiegen 

sind. Aber Ethernet fehlt ein wichtiger 

Leistungsparameter, und zwar 

der Determinismus. Deterministische 

Netzwerke tauschen Daten auf eine 

präzise Art und Weise mit einer definierten 

Latenzzeit aus. 

Mehrere industrielle Feldbusprotokolle 

haben sich im Laufe der Jahre 

zu Ethernet-TCP/IP-Versionen weiterentwickelt. 

So entstand z.B. Profinet 

aus Profibus, EtherNet/IP aus 

DeviceNet und Modbus TCP/IP aus 

Modbus. Diese Ethernet-Derivate, 

zu denen auch solche wie Ether- 

CAT gehören, haben sich in den 

letzten Jahren von 10BASE-T (10 

Mbits/s) bis hin zu 1000BASE-T1 (1 

Gbits/s) entwickelt. Sie bieten alle 

Vorteile des kommerziellen Ethernets, 

jedoch mit proprietären Modifikationen, 

die eine geringere Latenz 

und eben Determinismus bieten. 

Obwohl die meisten Feldbussysteme 

und Realtime-Ethernet-Protokolle 

von der IEC in den Normen 

61784/61158 standardisiert wurden, 

können Automatisierungsgeräte, die 

unterschiedliche Protokolle unterstützen, 

nicht miteinander arbeiten. 

Sie können oft nicht in einer gemeinsamen 

Netzwerkinfrastruktur koexistieren. 

Darüber hinaus gestaltet 

sich die Datenanalyse durch unterschiedliche 

Geräteinformationsmodelle 

arbeits- und zeitaufwändig. 

Geändert hat sich das mit dem 

Ethernet Time Sensitive Networking 

(TSN), denn damit ist das 

Ethernet von vornherein deterministisch. 

TSN bezieht sich auf eine 

Reihe von IEEE-802-Standards, 

die Determinismus und Durchsatz 

in Ethernet-Netzwerken garantieren 

und damit Echtzeit-Ethernet branchenweit 

standardisieren. Allerdings 

endeten alle diese Ethernet- 

Derivate bisher an der letzten intelligenten 

Komponente der Maschine, 

weil Kabel und Steckverbinder zu 

groß waren, um Verbindungen zum 

kleinsten Sensor oder anderen Endgeräten 

zu realisieren. 

Im Jahr 2016 initiierte die IEEE 

802.3 Ethernet Working Group einen 

Vorstoß zur Schaffung eines einheitlichen 

Netzwerks. Dies sollte 

mit Single-Pair-Verkabelung eine 

Alternative zur fragmentierten Feldbuslandschaft 

bieten. 

Die Automobilindustrie war eine 

der ersten Branchen, die die Vor- 


Produktion 

teile des Einsatzes von Ethernet 

erkannte, denn somit konnten die in 

modernen Autos benötigten Datenraten 

erreicht werden. Wie in der Industrie 

wird auch im Automobilbereich 

eine Form der Feldbustechnologie, 

nämlich der CAN-Bus, für 

die Kommunikation zwischen dem 

elektronischen Steuergerät (ECU) 

und den Sensoren und Aktoren 

eingesetzt. Die niedrige Datenrate 

von CAN (1 Mbit/s) oder sogar das 

schnellere CAN-FD (5 Mbit/s) reichten 

jedoch nicht mehr aus, um die 

vielen Kameras, Radare und LiDAR- 

Entfernungssensoren zu unterstützen, 

die in fortschrittlichen Fahrerassistenzsystemen 

(ADAS) eingesetzt 

werden. 

Ethernet kann Datenraten von 

bis zu 400 Gbit/s liefern. Aber im 

Vergleich zu einem einpaarigen 

CAN-Bus würde die traditionelle 

2- oder 4-paarige Ethernet-Verkabelung 

die Gesamtkosten und das 

Gewicht des Fahrzeugs erhöhen. 

Gemeinsam begannen Automobilhersteller 

mit der Entwicklung einer 

Reihe von Ethernet-Standards, die 

Datenraten im Bereich von 1 Gbit/s 

für Kurzstrecken-Kommunikationsverbindungen 

unter Verwendung von 

Single-Pair-Verkabelung bewältigen 

konnten. Das war der Beginn von 

xBASE-T1 SPE. 

Konvergenz von der Cloud zur 

Feldebene 

Für IIoT muss die industrielle 

Systemintegration herstellerunabhängig 

werden und eine durchgängige 

Interoperabilität vom Sensor bis 

zur Cloud ermöglichen. Dabei unterstützt 

die standardisierte Kommunikation 

die digitale Transformation 

über alle Branchen hinweg, auch in 

der Fabrik- und Prozessautomatisierung. 

Der lückenlose Zugriff auf 

Produktionsdaten und Prozessbedingungen 

erleichtert die Verfügbarkeit 

und Optimierung von Produktionsprozessen. 

Kommunikationsstandards wie 

die Open Platform Communications 

Unified Architecture (OPC UA) standardisieren 

Gerätemodelle für die 

einheitliche Konfiguration und Diagnose 

von Geräten unterschiedlicher 

Hersteller im Netzwerk. 

Besonders hervorzuheben sind 

die Ethernet-Technologien Advanced 

Physical Layer (APL) und Time-Sensitive 

Networking (TSN). APL ermöglicht 

eine nahtlose Ethernet-Konnektivität 

bis hinunter in die Feldebene 

und bietet Strom und Kommunikation 

über zwei Drähte mit langen Kabellängen 

und Eigensicherheit. Mit TSN 

wird Ethernet standardmäßig deterministisch, 

wodurch die Koexistenz 

von IT- und OT-Protokollen in einer 

gemeinsamen Netzwerkinfrastruktur 

möglich wird. 

Die ursprüngliche 10BASE-T- 

Implementierung verwendet zwei 

Adern für die Übertragung der Daten 

und zwei weitere für den Empfang. 

Mit 10 Mbit/s ist dieser Standard viel 

schneller als das ursprüngliche Koaxialkabel 

für IT-Protokolle und verwendet 

CAT 5 oder höhere Kabel mit 

RJ-45-Steckern. Sie nutzt jedoch 

eine physikalische Sterntopologie 

mit einem logischen Bus und nicht 

die Bustopologie der Koax-Lösung. 

Diese Sterntopologie erfordert einen 

zentralen Hub oder Ethernet-Switch, 

der den Datenverkehr zwischen den 

Geräten abwickelt, die an seinen 

Ports angeschlossen sind. 

Unter Ausnutzung dieser bestehenden 

IEEE 802.3u-Standardregeln 

überträgt 100Base-T, auch 

bekannt als Fast Ethernet, Daten 

mit 100 Mbit/s und erfordert CAT- 

5-UTP-Kabel. Die schnellste Form 

von Ethernet ist Gigabit-Ethernet 

(1000BASE-T) mit Datenraten bis 

1 Gbit/s. Es erfordert die Verwendung 

von CAT 5 oder höherwertigen 

Kabeln und nutzt alle vier Paare. 

Die meisten der heutigen industriellen 

Automatisierungsprofile 

basieren auf der 4-Paar-Ethernet- 

Spezifikation, wodurch die Kabelabmessungen 

und der zugehörige 

Steckverbinder sehr groß sind. 

Die Größe war für kommerzielle 

Anwendungen nie ein Problem, 

allerdings schränkte sie den Einsatz 

in industriellen Anwendungen 

ein. Von den stärkeren CAT-5e/6- 

Ethernet-Kabeln konnten beispielsweise 

weniger nebeneinander in 

einem Kabelkanal verlegt werden. 

Außerdem dauert es länger, sie zu 

verlegen und zu reparieren, was 

die Einsatz- und Inbetriebnahmezeiten 

verlängert. Neben der physischen 

Kabelgröße waren auch das 

Gewicht und der maximale Biegeradius 

limitierende Faktoren. 

Der Erfolg von xBASE-T1 SPE 

in Automobilanwendungen führt zu 

potenziellen Vorteilen der Weiterentwicklung 

des IEEE 808.3-Standards, 

damit IIoT auf Geräte der 

Feldebene ausgeweitet werden 

kann. Die SPE-Standards IEEE 

802.3bw (100Base-T1) und IEEE 

802.3bp (1000Base-T1) für den 

Einsatz in Fahrzeugen ermöglichen 

eine Ende-zu-Ende-Kommunikation 

mit ungeschirmten Twisted-Pair-Kabeln 

(UTP) für Entfernungen 

bis zu 15 m. 

Im Vergleich zu CAT 6 Ethernet 

IEEE 802.3ab, das mit 125 MHz 

arbeitet und alle vier Paare verwendet, 

muss der Standard IEEE 

802.3bp mit 600 MHz arbeiten, um 

die gleiche Datenübertragungsrate 

von 1 GBit/s (1000Base-T1) zu erreichen. 

Daher ist eine Abschirmung 

für Übertragungslängen von 15 bis 

maximal 40 m erforderlich. 

Für industrielle Netzwerkanwendungen 

ist die Variante IEEE 

802.3cg von besonderem Interesse. 

Dieser Standard arbeitet mit 20 MHz, 

um Übertragungsraten von bis zu 

10 Mbit/s über eine maximale Entfernung 

von 1000 m auf geschirmten 

Twisted-Pair-Kabeln (STP) zu 

ermöglichen. Dadurch können fast 

alle Feldbusse ersetzt werden. Der 

neuere Standard IEEE 802.3ch 

ermöglicht Datenraten von bis zu 

10 Gbit/s (4 GHz) über eine Distanz 

von 15-m-STP-Kabel und erfüllt 

damit die Anforderungen hochauflösender 

Sensoren und Videoübertragungen. 

Fernspeisung 

Zusätzlich zu den Änderungen 

der Datenraten ermöglicht die als 

Power-over-Ethernet (PoE) bekannte 

Technik, die durch den IEEE 802.at- 

Standard definiert ist, die Stromversorgung 

über das Ethernet-Kabel, 

über das auch die Datenübertragung 

erfolgt. PoE unterstützt die 

Abgabe von bis zu 25,5 W bei 48 V 

Gleichstrom und wird hauptsächlich 

in der Gebäudeautomatisierung und 

Kommunikationsinfrastruktur eingesetzt, 

um entfernte Geräte wie 

Überwachungskameras und drahtlose 

Zugangspunkte mit Strom zu 

versorgen. Die gleichzeitige Übertragung 

von Daten und Strom über 

„klassisches“ Industrial Ethernet 

erfordert zwei Kupferleitungspaare 

für Fast Ethernet (100 MB) und vier 

Paare für Gigabit Ethernet. 


31

Produktion 

Wie PoE wurde auch die Fähigkeit, 

Geräte mit Strom zu versorgen, 

speziell für den xBASE-T1 

SPE-Markt entwickelt. Der Standard 

IEEE 802.3bu verwendet die Technik 

Power-over-Data Lines (PoDL). 

PoDL ermöglicht es, sowohl Daten 

als auch Strom über ein einziges 

Adernpaar bereitzustellen. 

Diese Spezifikation umreißt zehn 

Klassen (0 bis 9) der Leistungsabgabefähigkeit 

von 0,5 bis 50 W 

am angeschlossenen Gerät. Jede 

Klasse bietet eine Reihe von Arbeitsspannungen 

und Maximalströmen, 

um die maximale Leistung zu liefern 

– bis zu 10 W bei 24 V und bis 

zu 50 W bei 48 V. Der neuere Standard 

IEEE 802.3cg fügt sechs weitere 

Klassen von PoDL-betriebenen 

Geräten hinzu (10 bis 15). 

Für Datenübertragungsgeschwindigkeiten 

von 10 Mbit/s bis zu 

100 Gbit/s wird typischerweise eine 

Punkt-zu-Punkt-Verbindung (PtoP) 

verwendet. Alle diese Protokolle 

können mit PoDL für Fernspeiseanwendungen 

kombiniert werden. 

IEEE 802.3cg definiert auch 

10BASE-T1S als einen PHY, der 

auf zwei Arten eingesetzt werden 

kann – als PtoP-System mit einer 

Reichweite von mindestens 15 m 

und als Punkt-zu-Mehrpunkt-Kommunikation 

(PtoMP), auch Multi- 

Drop (MD)-Segment genannt. Bei 

dieser PtoMP-Topologie handelt 

es sich mehr oder weniger um ein 

„klassisches“ Bussystem mit mindestens 

25 m Reichweite und bis 

zu acht Edge-Knoten. Leider unterstützt 

10BASE-T1S noch nicht PoDL 

in PtoMP. 

Der nächste Aspekt, den es zu 

berücksichtigen gilt, ist der Einsatz 

von SPE in gefährlichen industriellen 

Bereichen mit anspruchsvollen 

Betriebsumgebungen. Hier 

ist besondere Aufmerksamkeit, vor 

allem in Bezug auf die Interkonnektivität, 

erforderlich. 

Einsatz von SPE 

Die Betriebsumgebung eines jeden 

Fertigungsprozesses kann sehr 

unterschiedlich sein. Extreme Temperatur- 

und Feuchtigkeitsschwankungen 

sind an der Tagesordnung. 

Außerdem sind Stoßbelastungen und 

Vibrationen von Motoren, Aktuatoren 

und anderen beweglichen Komponenten 

zu berücksichtigen. Alle wirken 

sich auf die Zuverlässigkeit des 

Gesamtbetriebs und der Anlagen 

selbst aus, wodurch die Konnektivität 

zwischen diesen Anlagen und 

den Prozesssteuerungsanlagen an 

Bedeutung gewinnt. 

Einer der auffälligsten Unterschiede 

zwischen xBASE-T1 SPE 

und den 4-Paar-Ethernet-Standards 

ist das Fehlen des RJ-45-Anschlusses. 

Dieses Steckverbinderformat 

war nie für industrielle Anwendungen 

geeignet; selbst in Büroumgebungen 

bricht der Verriegelungsmechanismus 

häufig. 

Da längere Übertragungsstrecken 

anfälliger für EMV sind, erfordert 

der Standard IEC 63171 für Verbindungstechnik 

einen geschirmten Aufbau, 

der auch in rauer Industrieumgebung 

zuverlässig funktioniert. Bei 

IIoT-Implementierungen, bei denen 

der Schutz gegen Eindringen von 

außen von größter Bedeutung ist, 

wie z. B. in Abfüllanlagen, haben 

zwei der sechs auf diesem Standard 

basierenden Anschlussmethoden 

die Schutzart IP67. 

Von diesen beiden Optionen 

hat der IEC 63171-5-Standard für 

industrielle M8-/M12-Steckverbinder 

für IIoT-SPE-Implementierungen 

an Beliebtheit gewonnen. 

Das metrische Rundsteckersystem 

ist eine der zuverlässigsten, belastbarsten 

und robustesten Verbindungstechniken. 

Die Steckverbindergröße 

M12 ist bereits Standard 

für die Sensor/Aktor-Verkabelung 

oder Datenübertragung. Mit der 

Verlagerung zu SPE und der Nachfrage 

nach Miniaturisierung wird die 

Größe M8 (1/3 der Größe von M12) 

immer beliebter. 

Entsprechend integriert sich das 

SPE-Steckerfläche in die M8-Ausführungen 

mit Schraub-, Rast- und 

Push-Pull-Verriegelung. Bei der 

Baugröße M12 sind Schraub- und 

Push-Pull-Verriegelung genormt. 

Ein weiterer Vorteil der Verwendung 

des etablierten M8/M12-Formats 

für SPE-Implementierungen 

ist die Sicherstellung der Marktakzeptanz. 

Außerdem reduziert 

es die notwendigen Investitionskosten, 

da viele Anbieter entsprechende 

Gehäuseausführungen auf 

Lager haben. 

Die Umstellung von einem 4- oder 

8-poligen Kabel auf ein 2-adriges 

stellt den nächsten Meilenstein in 

der Netzwerktechnologie dar und 

wird alle Märkte und Branchen 

beeinflussen. Im Vergleich zu einem 

vierpaarigen CAT 6-Kabel, bei dem 

AWG 23-Leiter verwendet werden, 

ist ein einpaariges Kabel bis zu 60% 

leichter. Weniger Adern machen 

die Kabel auch dünner, was einen 

engeren Biegeradius bei der Installation 

und eine höhere Kabeldichte 

im Rack ermöglicht. 

Die Rolle von 

Industriekonsortien 

SPE bietet viele quantifizierbare 

Vorteile für IIoT und industrielle 

Automatisierung. Der wesentliche 

Vorteil von SPE ist die durchgängige 

IP-basierte Kommunikation 

mit einem einheitlichen Protokollstandard 

bis in die Feldebene, 

wodurch sich der Parametrier-, 

Initialisierungs- und Programmieraufwand 

im Vergleich zu Feldbus-Implementierungen 

reduziert. 

Es verwendet eine miniaturisierte 

M8/M12-Schnittstelle mit dünner, 

leichter und kostengünstiger Verkabelung, 

die den rauen Umgebungsbedingungen 

in der Fabrikhalle 

standhalten kann. Mehrere 

IEEE 802.3-Standards sind verfügbar, 

um Bandbreite, Leistung 

und Reichweite auszubalancieren, 

und weitere werden voraussichtlich 

bald folgen. 

Dank SPE mit klassischem Industrial 

Ethernet werden bei neuen IIoT- 

Implementierungen zwischengeschaltete 

SPS sowie Protokollkonverter 

oder Gateways überflüssig, 

was die Komplexität verringert 

und Kosten senkt. SPE bietet auch 

einen relativ kostengünstigen Aufrüstungspfad, 

wenn alte kabelgebundene 

Sensoren und Aktoren in 

bestehenden Systemen ersetzt werden, 

um eine bessere Leistung und 

einen höheren Stromverbrauch zu 

erzielen – und das alles mit einem 

einpaarigen Kabel. 

Mit den IEEE 802.3-Standards 

bauen die Single-Pair Ethernet 

System Alliance und das Industriekonsortium 

Single-Pair Ethernet 

Industrial Partner Network das 

SPE-Ökosystem aus und arbeiten 

mit ihren Mitgliedern an der 

Entwicklung IP-fähiger Endgeräte 

und IEC 63171-Verbindungstechnologien. 

SPE kann einen Großteil der 

aktuell vorhandenen Feldbussysteme 

ersetzen, was Gewicht und 

Platz spart und die Installationszeit 

reduziert. In Zukunft wird das 

Industrial Ethernet in vielen IIoT- 

Fällen die Koexistenz von einund 

vierpaariger Verkabelung erleben – 

SPE, das sich mit dem PoDL-betriebenen 

Feldgerät verbindet, und klassisches 

Ethernet, das sich nahtlos 

mit dem Unternehmensrechenzentrum 

und dem Produktionsmanagementsystem 

verbindet. Über seine 

zahlreichen Sensor- und Steckverbinder-Lieferanten, 

darunter AVX, 

Molex, TE Connectivity, Amphenol 

und Phoenix Contact, will TTI 

seinen Kunden helfen, den SPE- 

Standard besser zu verstehen 

und die Technologie effektiver in 

ihre IIoT-Anwendungen zu implementieren. 

◄ 


Produktion 

BMF-3D-Drucker mit höchster 

Auflösung gewinnt bei den TCT 

Awards 2022 

Der microArch S230 bietet eine extrem hohe Auflösung mit beispielloser 

Genauigkeit, Präzision und Geschwindigkeit 

Boston Micro Fabrication 

(BMF) 

www.bmf3d.de 

Das Team von BMF nimmt den TCT-Award entgegen 

Boston Micro Fabrication (BMF), 

Pionier bei 3D-Drucksystemen für 

die Mikrofertigung, hat mit seinem 

jüngsten 3D-Drucker mit höchster 

Auflösung, dem microArch S230, 

den TCT Hardware-Award 2022 

in der Kategorie „Polymersysteme“ 

gewonnen. 

Der Ende 2021 auf den Markt 

gebrachte microArch S230 wurde 

als jüngste Ergänzung der BMF- 

Produktpalette von Mikropräzisions- 

3D-Druckern für industrielle Anwendungen 

entwickelt, die eine extrem 

hohe Auflösung (bis zu 2 µm) mit 

beispielloser Genauigkeit, Präzision 

und Geschwindigkeit erfordern. 

Der Drucker basiert auf der patentierten 

Projektionsmikro-Stereolithografie-Technologie 

von BMF, die per 

UV-Lichtblitz die schnelle Photopolymerisation 

einer ganzen Schicht 

flüssigen Polymers mit mikroskaliger 

Auflösung ermöglicht. Der microArch 

S230 bietet ein Bauvolumen von 50 

x 50 x 50 mm und druckt bis zu fünfmal 

schneller als die Vorgängermodelle 

der 2-µm-Serie. 

Miniaturisierung 

„Die Miniaturisierung beherrscht 

weiterhin fast jede Branche. Aber 

immer kleinere Teile werden auch 

immer schwieriger in der Entwicklung, 

teurer in der Herstellung und 

komplizierter in der Produktion. Mit 

dem microArch S230 verschieben 

wir die Grenzen des Machbaren“, 

sagt John Kawola, CEO von BMF. 

„Wir fühlen uns geehrt, in einer so 

hart umkämpften Kategorie zum 

Gewinner ernannt worden zu sein, 

und danken der Jury für die Anerkennung 

unseres Beitrags zur additiven 

Fertigung. Wir öffnen in Branchen 

Türen für neue Anwendungen 

im kleinsten Maßstab, die früher von 

der additiven Fertigung völlig ausgeschlossen 

waren.“ 

Die TCT Awards bringen jährlich 

Branchenführer zusammen, 

um Innovatoren, Technologien 

und Mitarbeiter hinter den besten 

Beispielen für additive Fertigung, 

3D-Druck, Design und Engineering 

auf der ganzen Welt zu feiern. 

BMF konnte sich gegen zehn andere 

Finalisten durchsetzen – mehr als 

in jeder anderen Kategorie – und 

gewann den TCT Hardware Award 

für Polymersysteme. Damit werden 

Technologien ausgezeichnet, die 

„die Grenzen der Polymerverarbeitung 

erweitern und innovative Verbesserungen 

oder völlig neue Technologien 

auf den Tisch bringen“. ◄ 

3/2022 33 

materialen 

Mikroproduktion 

in h .ȯchster 

Pr .ȧzision 

Die 3D-Drucker von 

BMF erreichen Auflösungen 

von 2 bis 10 µm 

bei Toleranzen von +/- 

10 bis 25 µm mit vielen 

Polymer- und Keramik- 

für Serienteile oder 

Prototypen. 

Interessiert? 

Muster, Versuchsteile 

oder unverbindliche 

Beratung gibt es hier: 

BMF3D.DE 

33

Produktion 

Ganzheitliche Lösungen im Bereich der 

Steuerungstechnik 

Fahrerlose Transportsysteme (FTS) ermöglichen den automatisierten Materialtransport von Gütern und Waren 

und sind in den vergangenen Jahren für Logistik- und Produktionsprozesse unverzichtbar geworden. 

Perfekte Fahrergebnisse mit 

Kendrion-Fahrantriebsreglern 

Kendrion Kuhnke Automation 

GmbH 

www.kendrion.com 

Die Transportsysteme ermöglichen 

eine überaus hohe Flexibilität 

im Einsatz, sind über die Anzahl 

der eingesetzten FTS und Übergabestationen 

einfach skalierbar und 

transportieren nahezu jedes Transportgut 

sicher und zuverlässig. Für 

eine jederzeit zuverlässige Funktion 

und garantierte Sicherheit im Betrieb 

der Fahrerlosen Transportsysteme 

werden vielfach Komponenten von 

Kendrion eingesetzt. 

Innovativ und 

zukunftsorientiert 

Als ganzheitlicher Lösungsanbieter 

für Steuerungstechnik bietet 

Kendrion innovative, zukunftsorientierte 

Produkte für einen kontinuierlich 

wachsenden Markt. Fahrerlose 

Transportsysteme haben im 

Zuge der Industrie 4.0 und einem 

drastisch gestiegenen Bedarf an 

Waren und Gütern für die Produktion 

und Endverbraucher einen 

regelrechten Boom erlebt. FTS 

ermöglichen einen kontinuierlichen 

Betrieb ohne Personalabhängigkeiten, 

eine einfache Integration in 

bestehende Wegenetze und einen 

leicht zu kontrollierenden innerbetrieblichen 

Materialfluss. Aktuelle 

Fahrerlose Transportsysteme sind 

dabei überaus komplexe Systeme. 

Neben Sensoriken und Laserscannern 

zur Orientierung reagieren 

viele Modelle bereits auf Sprachbefehle 

oder Gesten und setzen 

auf KI, um eigenständig die Routen 

über die Wegenetze zu optimieren. 

Kendrion unterstützt den Einsatz 

von FTS durch ganzheitliche 

Display- und Steuerungslösungen. 

Einfache Integration von Multi- 

Touch-Displays in FTS 

Kendrion Multi-Touch-Displays 

ermöglichen die Anzeige aktueller 

Aufträge, Statusanzeigen oder Störmeldungen. 

Die Kendrion Anzeigesysteme 

stehen mit Bildschirmdiagonalen 

von 4 bis 15 Zoll zur Verfügung. 

Jedes Display ist mit industrietauglichen 

Schnittstellen ausgerüstet, 

so dass sie sich problemlos 

in jede bestehende Infrastruktur 

integrieren lassen. Eine skalierbare 

Anzeige erfüllt individuelle 

Anforderungen bei der Bedienung. 

Der gleichermaßen robuste 

wie gewichtsparende Grundaufbau 

der Multi-Touch-Displays aus 

Hochleistungs-Kunststoffen sowie 

ein WLAN Access Point für Programmierarbeiten 

oder Serviceeinsatz 

zeichnet die Kendrion-Displaylösungen 

aus. 

Wer Fahrerlose Transportsysteme 

im Einsatz erlebt, der weiß um die 

extreme Wendigkeit der Maschinen. 

Für gleichzeitig schnelle, präzise 

und sichere Fahrmanöver werden 

Fahrantriebsregler benötigt, die für 

eine perfekte Synchronisation der 

Bewegungen jedes Rad der FTS 

einzeln ansprechen müssen. Mit 

Drive Control bietet Kendrion ein 

kompaktes, modular anreihbares 

System, bestehend aus Servo Reglern, 

CODESYS Motion Bibliothek, 

EtherCAT® mit Synchronisation 

und einem Closed Loop Betrieb 

für Stepper Motoren. Das System 

kann einerseits als Fahrantriebsregler 

eingesetzt werden, andererseits 

überzeugt das System zusätzlich 

mit einer integrierten Bremsansteuerung. 

Auch wenn stärkere Hilfsantriebe 

benötigt werden, beispielsweise 

für Lifte oder Drehteller, sowie 

als Unterstützung für Achsportale 

bieten die Kendrion Fahrantriebsregler 

beste Leistungen. 

Stepper Control – die optimale 

FTS-Steuerung 

Stepper Control ist ein intelligenter 

Hilfsantrieb für verschiedene Funktionen 

an einem Fahrerlosen Transportsystem. 

Pro Stepper Control Einheit 

lassen sich drei Schrittmotoren 

mit großem Drehmoment unabhängig 

ansteuern und so unterschiedliche 

Funktionen, beispielsweise 

ein Betätigen oder Anheben von 

Drehtellern, Klappen, Liften, Rollen 

oder Bändern aus führen. Stepper 

Control bietet darüber hinaus drei 

zusätzliche Eingänge je Antrieb. 

Die Eingänge können wahlweise 

als Referenz- oder Endlagenschalter 

genutzt oder für unabhängige 

Funktionen wie einem manuellen 

Bedienen der Antriebseinheit verwendet 

werden. 

Eine umfangreiche CODESYS- 

SoftMotion-Bibliothek, die normgerechte 

Ansteuerung via DS402 

sowie eine Konnektivität über Ether- 

CAT erweitern die Einsatzgebiete 

von Stepper Control auch über FTS 


Produktion 

hinaus. So kann Stepper Control 

auch als Handradersatz, mit 3-Achs- 

Portalen oder im Bereich der Fertigungsautomation 

eingesetzt werden. 

Auch die Anbindung an übergeordnete 

Steuerungen oder der 

Anschluss von Feldbusgeräten ist 

jederzeit realisierbar. 

Sicherheits-SPS: hochintegrierte 

Sicherheit bei maximaler 

Produktivität 

Fahrerlose Transportsysteme sind 

die Zukunft in der Intralogistik. Bei 

einem weitestgehend autonomen 

Betrieb muss das Thema Betriebssicherheit 

natürlich im Fokus der 

Aufmerksamkeit stehen. Denn nur 

wenn die Transportsysteme ihre 

Umgebung dauerhaft und zuverlässig 

im Blick haben, ist eine ausreichende 

Sicherheit gewährleistet. 

Mit hochintegrierten Sicherheitslösungen 

bietet Kendrion die zuverlässige 

Überwachung des Arbeitsraumes 

von kleinen, mittleren und 

großen Lasten-FTS. In Kombination 

mit einem Laserscanner überwacht 

das mit Sicherheits-SPS ausgerüstete 

Fahrerlose Transportsystem 

kontinuierlich die eigene Position 

und Geschwindigkeit. Tritt nun ein 

Objekt oder eine Person in die FTS- 

Umgebung ein, wird die Geschwindigkeit 

automatisch reduziert oder 

bei Bedarf ein Nothalt ausgelöst. 

Ein großes, sicheres Prozessabbild, 

der FSoE-Frame, unterstützt 

Antriebsregler mit unterschiedlichen 

Sicherheitsfunktionen wie SLS, SS1 

oder STO. Die Safety-Lösungen 

von Kendrion sind PLCopen-zertifiziert, 

kundenspezifisch anpassbar 

und bei Bedarf jederzeit modular 

erweiterbar. 

Umfassende Lösungen für 

den zuverlässigen Einsatz von 

Transportsystemen 

Neben den aufgeführten 

Lösungen im Bereich der Steuerungstechnik 

bietet Kendrion eine 

große Bandbreite an Produkten, 

die den Einsatz von Fahrerlosen 

Transport systemen noch effizienter, 

sicherer und zukunftsfähiger 

machen. Zu dem Produktportfolio 

von Kendrion zählen unter anderem 

Komponenten der Magnettechnik, 

beispielsweise Laser Shutter, Verriegelungsmagneten 

oder Pinbrakes 

sowie schnell wirkende, elektromagnetische 

Bremsen für sicheres 

Stoppen und Halten. ◄ 

Staubdichtes telezentrisches F-Theta-Objektiv 

Excelitas Technologies präsentiert 

ein neues telezentrisches 

F-Theta-Objektiv, das eine große 

effektive Brennweite von 251 mm 

mit minimaler Varianz des Spotdurchmessers 

vereint. Das Linos 

F-Theta-Ronar 251 mm, telezentrisch, 

1030...1080 nm bietet ein 

ausgangsseitig inklusive Schutzglas 

staubdichtes Design nach 

den Kriterien von IP6X, eine 

Low-Absorption-Beschichtung 

und speziell qualifizierte Quarzglaslinsen 

für gepulste ps- und fs- 

Laser sowie Hochleistungslaser. 

Es wurde bei Laseranwendern 

qualifiziert und ist für bis zu 

10 kW freigegeben. Zur Einhaltung 

der engen Toleranzen wurden 

unter anderem FEM-Simulationen 

durchgeführt. 

Das Objektiv gewährleistet 

eine hohe, sehr homogene Bearbeitungsqualität. 

Anwendungen 

umfassen beispielsweise die 

Display- und Leiterplatten-Fertigung, 

Mikroapplikationen wie 

Bohren und Strukturierung sowie 

Makroapplikationen wie Laserschweißen, 

-schneiden und Additive 

Fertigung. Mit seinem M85x1- 

Standardgewinde lässt sich das 

F-Theta-Objektiv einfach in industrielle 

Laserapplikationen integrieren. 

Die Eintrittsapertur beträgt 

max. 20 mm. Im Objektiv treten 

keine Rückreflexe in der Nähe 

von Linsen oder Scanspiegeln auf. 

Das LINOS F-Theta-Ronar wird 

mit einem austauschbaren, antireflexbeschichteten 

Schutzglas 

aus Quarzglas geliefert. 

Das Linos-Sortiment an 

F-Theta-Objektiven enthält ausschließlich 

hochwertige, bewährte 

und umfassend geprüfte Qualitätsprodukte. 

Excelitas Technologies Corp. 

www.excelitas.com 


35

Produktion 

Zukunftsorientierte automatisierte optische Inspektion 

KI-basierte Smart-Factory-Automation-Lösung 

Mirtec brachte seine umfassende KI-basierte Smart-Factory-Automation-Lösung Intelli-Pro auf den Markt. 

Mirtec 

www.mirtec.com 

Dieses technologisch fortschrittliche 

Software- und Algorithmus- 

Paket wurde speziell entwickelt, 

um die Leistung und den Komfort 

der gesamten AOI-Maschinenlinie 

von Mirtec zu verbessern. Intelli- 

Pro besteht aus einer firmeneigenen 

Deep-Learning-basierten automatischen 

Bauteilesuche, Lehrfunktion 

und KI-basierten automatischen 

Parameteroptimierung, Zeichenerkennung 

(OCR), Fremdkörpererkennung 

(FOD), Platzierungsinspektionsalgorithmen 

und einer automatischen 

Fehlertypklassifizierung. 

Vorreiterrolle bei der 

Einführung von KI in der 

Elektronikfertigung 

In der heutigen Elektronikfertigungsindustrie 

sind die Standards 

für Fehler- und Qualitätskontrolle 

aufgrund der Weiterentwicklung 

elektronischer Produkte und der 

zunehmenden Sicherheits- und 

Umweltvorschriften strenger denn 

je. Elektronikhersteller sind gezwungen, 

ihre Produktionseffizienz zu 

maximieren, indem sie Lean-Manufacturing-Methoden 

implementieren 

und Produktionsprozesse optimieren. 

Vor diesem Hintergrund setzen 

die Unternehmen auf AOI-Geräte 

(Automated Optical Inspection), 

um den Herstellungsprozess und 

die Herstellungsqualität zu vereinheitlichen 

und eine Echtzeit-Ursachenanalyse 

von Herstellungsfehlern 

durchzuführen. Ziel ist es, die 

Rentabilität durch Verbesserung 

der Produktionserträge und Reduzierung 

kostspieliger Nacharbeiten 

zu steigern. 

Blick zurück – und nach vorn 

In den letzten Jahren haben sich 

3D-AOI-Maschinen rasant weiterentwickelt 

und viele neue Funktionen 

sind hinzugekommen. Während 

die Leistungsverbesserungen 

willkommen sind, haben sie der Programmierung 

und Optimierung des 

Inspektionssystems eine weitere 

Komplexitätsebene hinzugefügt. 

3D-AOI-Maschinen erfordern viel 

mehr Parametermanipulation für 

das Lehren und Debuggen, was 

zu einer erhöhten Abhängigkeit von 

den Fähigkeiten des Prozessingenieurs 

führt. 

Debugging-Lösung „optimum Inspection Tool“ (OIT) 

Das bedeutet viele neue Herausforderungen. 

Wenn ein qualifizierter 

Mitarbeiter ersetzt oder 

ein neuer Mitarbeiter mit Erweiterung 

der SMT-Linien eingeführt 

wird, kann die Produktivität beeinträchtigt 

werden, bis das Qualifikationsniveau 

des Mitarbeiters verbessert 

ist. Solche Unsicherheiten und 

Instabilitäten müssen Elektronikhersteller 

vermeiden, um die Qualitätskontrolle 

aufrechtzuerhalten. 

Hier wird die Notwendigkeit einer 

Künstlichen Intelligenz hervorgehoben. 

Kurz gesagt, das Ziel des 

Einsatzes von KI besteht darin, 

das Niveau der Bedienerkenntnisse 

zu reduzieren, das erforderlich 

ist, um das höchste Maß 

an Fertigungsqualität und -effizienz 

aufrechtzuerhalten. 

Deep-Learning-basierte 

Auto-Matching- und 

Teaching-Funktion 

Die vielleicht schwierigste Herausforderung 

für weniger qualifizierte 

AOI-Programmierer besteht darin, 

festzustellen, welche Bauteileform 

für die Inspektion eines bestimmten 

Produkts geeignet ist. Da die Komponenten, 

die zur Herstellung von 

Leiterplatten verwendet werden, so 

vielfältig sind, finden selbst erfahrene 

Programmierer möglicherweise 

nicht die am besten geeignete Bauteileform, 

was sich wiederum nachteilig 

auf die Produktivität auswirkt. 

Mirtecs Auto-Matching-Funktion 

nutzt KI-basiertes Deep Learning, 

um die Effizienz und Genau- 


Produktion 

Deep-Learning-basierte automatische Fehlerklassifizierung 

igkeit des AOI-Programmierprozesses 

zu maximieren. Wenn diese 

Funktion verwendet wird, kann die 

Arbeitszeit um 90% im Vergleich 

zur traditionellen manuellen Programmierung 

und um 50% im Vergleich 

zur automatischen Programmierung 

ohne Deep Learning reduziert 

werden. Das Beste daran ist, 

dass auch ungelernte Bediener in 

der Lage sind, bis zu 85% der Programmierqualität 

der am besten 

qualifizierten Bediener zu erreichen. 

Automatische Debug- und 

Parameteroptimierungs- 

Funktion 

Debugging ist ein Vorgang, bei 

dem Inspektionsalgorithmen und/ 

oder -parameter angepasst werden 

können, um optimale Inspektionsergebnisse 

zu erzielen. Es ist eine 

Phase, in der das Qualifikationsniveau 

des Bedieners einen größeren 

Einfluss hat als der Lehrbetrieb. 

Bediener, die möglicherweise kein 

klares Verständnis einer bestimmten 

Inspektionsmaschine haben, 

können Schwierigkeiten bekommen, 

optimale Inspektionsbedingungen 

für die zu gefertigten Produkte 

festzulegen, was oft zu einer 

schlechteren Prüfleistung führt. Auf 

der anderen Seite, selbst wenn ein 

erfahrener Bediener mit der Parametereinstellung 

vertrauter ist, kann 

die Aufgabe, ein bestimmtes Inspektionsprogramm 

zu debuggen, sehr 

zeitaufwendig sein. 

Mirtecs Optimales Inspektionswerkzeug 

(OIT) ist eine Offline- 

Software-Lösung, die automatisches 

Debuggen und Parameteroptimierung 

einer gegebenen Leiterplatte 

durch die Analyse mehrerer 

Inspektionsergebnisse ermöglicht. 

Nach der Programmerstellung 

mit dem Deep-Learning/Auto- 

Matching- und Teaching-Werkzeug 


kann der Programmierer einfach die 

Leiterplatte inspizieren, prüft die 

Inspektionsergebnisse für jeden 

„Defekt“, um festzustellen, ob das 

betroffene Bauteil defekt ist oder 

nicht; die Software lernt hier mit 

und schlägt optimale Parameterwerte 

vor. Benutzer müssen sich 

keine Gedanken mehr über Parameterwerte 

machen, sie müssen nur 

feststellen, ob sie mit menschlichem 

Urteilsvermögen fehlerhaft sind. Für 

optimale Ergebnisse, sind gerade 

einmal zehn Inspektionen mit verschiedenen 

Leiterplatten der gleichen 

Serie erforderlich. 

Verbesserung der 

Inspektionsleistung durch KI 

Wie wir erläutert haben, wird 

KI-basiertes Programmieren und 

Debuggen effektiv die Qualität und 

Effizienz des Inspektionsprogramms 

erhöhen. Dieser Prozess hat jedoch 

keinen Einfluss auf die tatsächliche 

Leistung des AOI-Systems. Der 

nächste logische Schritt besteht 

darin, künstliche Intelligenz zu verwenden, 

um die Genauigkeit und 

Wiederholbarkeit der Inspektionsalgorithmen 

selbst zu maximieren. 

Ein gutes Beispiel dafür, wo KI 

zur Verbesserung eingesetzt werden 

kann, ist der OCR-Algorithmus 

(Optical Character Recognition). 

OCR wird verwendet, um 

gedruckte oder eingravierte Zeichen 

auf Bauteilen zu lesen und zu 

bestimmen, ob das richtige Bauteil 

an der entsprechenden Stelle in der 

gewünschten Orientierung platziert 

wurde oder nicht. OCR ist eine häufige 

Ursache für False-Calls, herrührend 

von wechselnden Schriftarten 

und schlecht gedruckten oder 

beschädigten Zeichen. Dies erhöht 

die Anforderungen an das AOI-System 

weiter. Mirtec konnte die beste 

Zeichenerkennungsrate durch den 

Einsatz von KI-basiertem Deep Learning 

im Vergleich zu Wettbewerbssystemen 

erreichen, indem Bilder 

von Zeichen mit zahlreichen Schriftarten, 

Farben und Formen kontinuierlich 

zur Analyse erfasst werden. 

Tatsächlich hat es jetzt einen 

Stand erreicht, bei dem die Systemsoftware 

in der Lage ist, Textschäden 

zu erkennen und Zeichen mithilfe 

von Mehrwinkelbeleuchtung 

teilweise zu rekonstruieren. Dank 

dieser hohen Erkennungsrate bietet 

die Software eine automatische 

Zeichenlehrfunktion. Während des 

Auto-Teachings extrahiert der OCR- 

Algorithmus automatisch den Textbereich 

aus dem von der Hauptkamera 

aufgenommenen Bild, um ein 

Inspektionsfenster und eine Zielzeichenfolge 

zu erstellen. 

Deep Learning wird auch auf den 

Algorithmus zur Fremdobjekterkennung 

(Foreign Object Detection, 

FOD) von Mirtec angewendet, 

der die Leiterplattenoberfläche 

um die Leiterbahnen herum 

auf Fremdmaterialien untersucht. 

Die Fremdkörpererkennung stellt 

eine weitere potenzielle Quelle für 

False-Calls dar, die es immer wichtiger 

macht, genau zu bestimmen, 

ob das erkannte Objekt tatsächlich 

ein Fremdkörper oder ein Merkmal 

der Leiterplatte ist, das vom Inspektionsalgorithmus 

ignoriert werden 

sollte. Die Anwendung von Deep 

Learning auf die FOD-Inspektion 

senkt die False-Call-Rate erheblich 

und verbessert deutlich die Fertigungsqualität. 

Die Fehlerklassifizierung ist ein 

üblicher Prozess, bei dem der Bediener 

jeden einzelnen Fehler, der 

von der AOI-Nachkontrolle angezeigt 

wird, beurteilt. Hier würde der 

Bediener feststellen, ob das fragliche 

Bauteil wirklich defekt oder 

akzeptabel ist, was bedeutet, dass 

ein False-Call von der AOI generiert 

wurde. Dieser Prozess kann 

auch durch den Einsatz von Deep 

Learning stark verbessert werden, 

bei dem die Systemsoftware die 

erfassten Fehlerklassifizierungen 

des Bedieners kontinuierlich speichert 

und mit zukünftigen Prüfergebnissen 

abgleicht. Dies ist ein 

kumulativer Prozess, der mit der 

Zeit immer genauer wird. Schließlich 

wird das System in der Lage 

sein, Defekte und False-Call mit 

hoher Genauigkeit und ohne Bedienereingriff 

automatisch zu klassifizieren. 

Das Ziel besteht darin, die 

Qualitätskontrolle zu standardisieren, 

indem Bedienereingriffe innerhalb 

des Fehlerklassifizierungsprozesses 

eliminiert werden. 

Fazit: 

Vision für die Zukunft der AOI 

Elektronikhersteller werden immer 

selektiver beim Kauf von Systemen, 

die ihrer Fertigung einen Mehrwert 

verleihen und ihnen in dieser hart 

umkämpften Branche einen dringend 

benötigten „Vorteil“ verschaffen. Es 

besteht kein Zweifel, dass Künstliche 

Intelligenz eine große Rolle bei der 

Maximierung der Effizienz und Rentabilität 

des Herstellungsprozesses 

spielen wird. Mirtec investiert weiterhin 

stark in die Entwicklung von 

KI-basierter Technologie, die speziell 

entwickelt wurde, um die Leistung 

und den Komfort der gesamten 

AOI-Maschinen von Mirtec zu 

verbessern, indem alle potenziell 

negativen Auswirkungen menschlicher 

Eingriffe in den Inspektionsprozess 

eliminiert werden. ◄ 

Deep-Learning-basierte optische Zeichenerkennung (OCR) 

37

Produktion 

Gewusst, wie... 

Die wichtigsten Herausforderungen für 

3D-Druck-Anwender 

Wer seine Aufgaben in Produktentwicklung und Produktion mithilfe von 3D-Druckern lösen will, steht vor einigen 

Herausforderungen. Welche das sind und wie man sie bewältigen kann, lesen Sie hier. 

BMF – Boston Micro 

Fabrication 

www.bmf3d.de 

Die Palette der Herausforderungen 

umfasst die Auswahl 

des richtigen Verfahrens mit der 

gewünschten Genauigkeit, Auflösung 

und Präzision, die jeweils verfügbaren 

Materialien, die Wiederholbarkeit 

und die erforderliche Nachbearbeitung 

der Druckergebnisse. 

Schließlich soll sich das 3D-Drucksystem 

auf lange Sicht amortisieren. 

Vor der Entscheidung 

Bevor es zur Entscheidung für 

einen bestimmten 3D-Drucker 

kommt, müssen Konstrukteure, Fertigungsverantwortliche 

und Einkäufer 

die beste Technologie für eine 

bestimmte Anwendung festlegen. 

Die erforderlichen Recherchen können 

beträchtlich sein, denn für alle 

Anwendungen gibt es mittlerweile 

verschiedene Verfahren. Laut Statista 

sind die beliebtesten 3D-Druck- 

Technologien FDM (Fused Deposition 

Modeling), FF (Fused Filament 

Fabrication) und SLS (Selective 

Laser Sintering). Aber auch die 

Stereolithografie (SLA) und Varianten 

wie PµSL für den Mikro-3D- 

Druck haben ihre Vorteile, je nach 

Anwendung und den gewünschten 

Eigenschaften der fertigen Bauteile. 

Diese Herausforderungen gehen 

über Kosten und Komplexität hinaus. 

Wer einen 3D-Drucker anschaffen 

will, muss genügend 3D-Druck-Projekte 

haben, um eine solide Kapitalrendite 

(ROI) zu erzielen. Ebenso 

müssen Käufer über die Geschwindigkeit 

von 3D-Druckern und die 

Mengen nachdenken, bei denen 

andere Fertigungsverfahren kosteneffektiver 

werden Außerdem müssen 

sie 3D-Druck-Geräte auswählen, 

die die erforderliche Auflösung, 

Genauigkeit und Präzision unterstützen. 

Alle drei Spezifikationen sind 

weit verbreitet, aber die Terminologie 

kann missverstanden werden. 

Auflösung, Genauigkeit und 

Präzision 

Die Auflösung setzt sich dabei 

aus folgenden Kennzahlen zusammen: 

Da 3D-Drucker Teile in drei 

Dimensionen produzieren, gibt es 

Werte für die XY-Ebene und eine 

Schichthöhe oder -dicke für die Auflösung 

in der Z-Achse. Beide Zahlen 

sind wichtig, aber der XY-Wert 

hat eine größere Bedeutung für 

Druckqualität und Oberflächenbeschaffenheit. 

Es zählen aber nicht nur die 

Außenmaße eines Teils. Denn viele 

größere Komponenten enthalten 

winzige Löcher, scharfe Kanten 

oder stiftähnliche Vorsprünge, die 

ebenso gedruckt werden müssen. 

Die Genauigkeit ist ein weiterer 

Schlüsselparameter und bezieht sich 

auf die Fähigkeit des 3D-Druckers, 

die gewünschten Abmessungen zu 

erreichen. Stellen Sie sich ein stabförmiges 

Teil vor, das 10 µm lang 

sein muss. Ein Drucker, der ein Teil 

mit dieser exakten Messung herstellt, 

weist einen hohen Genauigkeitsgrad 

auf. Ein System, das 

ein Teil mit 11 µm druckt, ist weniger 

genau. 

Natürlich muss auch die Materialschrumpfung 

berücksichtigt werden. 

Solange ein Teil nicht den vom 

Benutzer geforderten Abmessungen 

entspricht, ist es nicht genau genug. 

Präzision bezieht sich darauf, wie 

nah Messungen desselben Gegenstands 

beieinander liegen. Ein klassisches 

Beispiel für den Unterschied 


Produktion 

Ansicht eines Testteils 

zwischen Präzision und Genauigkeit 

liefert 

das Dartspiel. Die Darts sind präzise 

geworfen, wenn alle Darts sehr 

nah beieinander liegen, aber nicht 

genau, wenn sie dabei weit entfernt 

vom Schwarzen landen. Genauigkeit 

und Präzision sind erreicht, 

wenn die Pfeile nahe am Schwarzen 

und nahe beieinander landen. 


Die Materialien 

Die meisten 3D-Drucker sind 

entweder für die Verarbeitung von 

Polymeren, Metallen, Verbundwerkstoffen, 

Keramik oder Glas ausgelegt. 

Es gibt Drucker, die mehrere 

Materialien verarbeiten können, wie 

Polymere und Keramiken; diese 

Geräte sind jedoch für höherwertige 

Anwendungen bestimmt. 

Bei weniger fortschrittlichen 

3D-Druckern kann die Auswahl an 

Materialien ebenfalls begrenzt sein. 

Einige Hersteller bieten ein offenes 

Materialsystem an, das auch Fremdprodukte 

enthält. Andere beschränken 

die Auswahl auf die firmeneigenen 

Materialien. 

Die Materialauswahl ist eine 

Herausforderung, weil nicht alle 

in der Produktion üblichen Stoffe 

auch für den 3D-Druck verfügbar 

sind. Das liegt zum Teil daran, dass 

einige Metalle und Polymere nicht 

so temperaturgesteuert werden 

können, wie die additive Fertigung 

es erfordert. Außerdem gilt es, die 

Anforderungen einer Anwendung 

mit den Eigenschaften des Materials 

in Einklang zu bringen. Die Verwendung 

unterschiedlicher Materialien 

während der Prototypenherstellung 

und Produktion erhöht die 

Komplexität zusätzlich. 

Gerade bei biomedizinischen 

Produkten gibt es Probleme mit 

den Materialien. So ist etwa „die 

begrenzte Auswahl an Materialien, 

die sich für die Entwicklung 

von Membranmodulen eignen, eine 

große Herausforderung“. Hinzu 

kommt, dass bei allen Arten von 

3D-Druck-Materialien die Eigenschaften 

für die Endanwendung 

nicht dieselben wie bei herkömmlichen 

Materialen sind. So hat beispielsweise 

ABS-Kunststoff, der in 

3D gedruckt wird, nicht die gleiche 

Schlagfestigkeit wie ABS-Kunststoff, 

der mikrobearbeitet oder im 

Mikrospritzgussverfahren hergestellt 

wird. 

Wiederholbarkeit 

Auch die Wiederholbarkeit ist eine 

Herausforderung für die 3D-Druck- 

Branche. Das liegt daran, dass die 

Position des Bauteils auf der Druckoberfläche 

die Höhe, Breite, Tiefe und 

das Gewicht des Endprodukts beeinflussen 

kann. Laut einer Studie zur 

Qualitätssicherung beim 3D-Druck 

kann dieser nicht an jedem Ort und 

unter allen Bedingungen Qualität 

gewährleisten. 

Diese mangelnde Wiederholbarkeit 

kann den Ertrag verringern 

und den Durchsatz verlangsamen. 

Besonders die Beziehung zwischen 

Wiederholbarkeit und Präzision entspricht 

nicht der Genauigkeit, die im 

Allgemeinen als die Nähe einer Messung 

zum wahren Wert beschrieben 

wird. Dagegen ist hochauflösender 

3D-Druck im Mikromaßstab möglich 

und beim Druck von Mikroteilen 

erreicht PµSL Toleranzen von 

+/-25 µm. Mit der PµSL-3D-Druck- 

Technologie von BMF kann eine 

spiegelähnliche Oberfläche mit einer 

Oberflächengüte von 0,4...0,8 µm 

R a erreicht werden. 

Ein viereckiges Säulen-Design, ausgehöhlt 

Nachbearbeitung 

Die meisten 3D-gedruckten Teile 

müssen in irgendeiner Form gesäubert 

oder nachbearbeitet werden, um 

Trägermaterial aus der Konstruktion 

zu entfernen. Außerdem müssen 

die Oberflächen der Teile geglättet 

werden, um die gewünschte Oberflächengüte 

zu erreichen. Hierfür 

können verschiedene Nachbearbeitungsmethoden 


Beispiele sind Wasserstrahlen, 

Schleifen, chemisches Einweichen 

und Spülen sowie manuelle Nachbearbeitung. 

Sie alle verursachen 

jedoch zusätzliche Kosten und verlängern 

die Projektlaufzeit. 

Dem Bericht von Wohlers über 

den Stand der 3D-Druck-Industrie 

zufolge entfallen 27% der Gesamtkosten 

für die Herstellung eines Prototyps 

auf die Nachbearbeitung. 

Doch die Kosten sind nicht die einzige 

Sorge. „3D Natives“ berichtet 

beispielsweise, dass 52% der 

Befragten es für schwierig halten, 

eine gleichmäßige Oberflächenbeschaffenheit 

zu erzielen. 53% der 

Befragten dauern die Nachbearbeitungszyklen 

zu lange. 

Praktisch und leistungsstark 

Die PµSL-Technologie von Boston 

Micro Fabrication (BMF) ist eine 

neue 3D-Druck-Technologie zur 

Produktion von kleinen Teilen, die 

hohe Präzision, Auflösung und Genauigkeit 

bei hohen Geschwindigkeiten 

erfordern. Die Projektions- 

Mikro-Stereolithographie (PµSL), 

eine Form der SLA, ist weltweit die 

einzige Technologie, die in Bezug 

auf Größe, Auflösung und Toleranz 

dem Präzisionsspritzguss entspricht. 

Darüber hinaus bietet BMF 

eine offene Materialplattform und 

kooperiert mit Drittlieferanten und 

OEMs, um Materialien für spezifische 

Anwendungen bereitzustellen. 

Merkmale der Teile: 

• Lochanordnungen von 50, 100, 

200 und 300 µm 

• unterschiedliche Säulen-Designs 

(massiv und ausgehöhlt) 

• offene Kanäle unterschiedlicher 

Breite 

• Wandstärken von 10 bis 220 µm 

Die Aufmacherfotos zeigen 

50-µm-Löcher gedruckt auf dem 

microArch-S240-System in RG 

(links) und 50-µm-Löcher mit alternativem 

Mikrostrukturmaterial und 

SLA-System. ◄ 

39

Produktion 

Machine Learning 

Lösungen für maschinelles Lernen an der Edge 

Training Data 

Model 

Training 

Trained Model 

Quantized & 

Optimized 

Model 

Autoren: 

Zibo Su (Bild), 

Product Manager Digital 

bei Rutronik und 

Daniel Fisher, Senior FAE 

EMEA 

bei Gowin Semiconductor 

Rutronik Elektronische 

Bauelemente GmbH 

www.rutronik.com/de 

Model 

Tensorflow Trained 

Model File 

TFLu Flatbuffers 

Model File 

Bild 1: Damit Machine Learning auf eingebetteter Hardware läuft, 

müssen die Modelle quantisiert und optimiert werden 

© Gowin Semiconductor 

Maschinelles Lernen direkt im 

Gerät kann unzählige Produkte revolutionieren, 

sei es durch die Kategorisierung 

von Objekten aus einem 

Bildsensor, von Gesten aus einem 

Beschleunigungssensor oder von 

Sätzen aus einem Audio-Stream. 

Hierfür müssen die Algorithmen 

jedoch auf eingebetteten Komponenten 

laufen. Das birgt einige Herausforderungen. 

Doch die lassen 

sich lösen. 

Um Lösungen auf Basis von 

maschinellem Lernen zu entwickeln, 

sind mehrere technische Disziplinen 

erforderlich. Die meisten Unternehmen 

haben allerdings nur einige 

davon im Haus verfügbar. Häufig 

werden dann Data Scientists, Ingenieure 

für maschinelles Lernen und 

Softwareentwickler eingestellt, die 

Modelle für maschinelles Lernen 

erstellen, trainieren, abstimmen 

und testen können. Die Krux: Diese 

Modelle laufen in aller Regel nicht 

auf eingebetteter Hardware oder 

mobilen Geräten. Denn die meisten 

Machine Learning Engineers 

haben noch nie Modelle auf eingebetteter 

Hardware eingesetzt und 

kennen sich mit den eingeschränkten 

Ressourcen nicht aus. Für den 

Einsatz von trainierten Modellen auf 

mobilen SoCs, FPGAs und Mikroprozessoren 

muss das Modell optimiert 

und quantisiert werden. 

Halbleiterhersteller stehen wiederum 

vor der Aufgabe, Produkte 

zu entwickeln, die neue Anforderungen 

an Leistung, Kosten und 

Formfaktor erfüllen – und das unter 

engen Time-to-Market-Vorgaben. 

Bei Schnittstellen, Ein- und Ausgängen 

sowie Speichernutzung ist Flexibilität 

gefragt, damit die Lösungen 

unterschiedliche Anwendungsfälle 

abdecken. 

TensorFlow Lite erleichtert 

Optimierung und Quantisierung 

Dank Googles TensorFlow Lite ist 

das in den letzten Jahren etwas einfacher 

geworden. Die Open-Source- 

Plattform für maschinelles Lernen 

enthält jetzt auch Skripte, mit denen 

sich Machine-Learning-Modelle in 

einer „Flatbuffers“-Datei (oder *.tflite) 

optimieren und quantisieren lassen. 

Dabei werden Parameter genutzt, 

die für eine bestimmte Einsatzumgebung 

konfiguriert wurden. 

Im Idealfall kann eine Embedded-Hardware-Lösung 

die Flatbuffer-Dateien 

aus TensorFlow direkt 

importieren, ohne auf proprietäre 

oder hardwarespezifische Optimierungstechniken 

außerhalb des 

TensorFlow-Ökosystems zurückgreifen 

zu müssen. Dann können 

Software- und Hardware-Ingenieure 

die quantisierte und optimierte 

Flatbuffer-Datei einfach auf FPGAs, 

SoCs und Mikrocontrollern einsetzen 

(Bild 1). 

Embedded Hardware: SoC, MCU 

und FPGA im Vergleich 

Embedded-Hardware-Plattformen 

verfügen nur über eingeschränkte 

Ressourcen, sind wenig entwicklungsfreundlich 

und anspruchsvoll 

beim Einsatz. Dafür winken 

als Belohnung ein geringer Stromverbrauch, 

niedrige Kosten und 

Lösungen mit geringen Abmessungen. 

Was bieten SoCs, Mikrocontroller 

und FPGAs? 

SoCs haben die höchste Leistung 

und viele gängige Schnittstellen, 

aber in der Regel auch den 

höchsten Stromverbrauch. Durch 

die schnittstellenspezifischen Einund 

Ausgänge belegen sie viel 

Chip fläche. Das macht sie relativ 

kostenintensiv. 

Mikrocontroller punkten mit sehr 

geringem Stromverbrauch und 

kleinem Formfaktor, dafür sind 

sie aber oft sehr begrenzt bei der 

Machine-Learning-Leistung und den 

Modellfähigkeiten. Modelle, die am 

oberen Ende des Produktportfolios 

angesiedelt sind, bieten meist nur 

spezialisierte Schnittstellen, wie 

Kameras oder digitale Mikrofone. 

FPGAs besetzten einen breiten 

Bereich zwischen Mikrocontrollern 

und SoCs. Sie sind mit einer 

großen Auswahl an Gehäusen und 

flexiblen Ein- und Ausgängen erhältlich. 

Damit können sie jede für eine 

bestimmte Anwendung benötigte 

Schnittstelle aufnehmen, ohne Siliziumfläche 

zu verschwenden. Zudem 

sorgen die Konfigurationsmöglichkeiten 

dafür, dass sich Kosten und 

Stromverbrauch mit der Leistung und 

der Integration zusätzlicher Funktionen 

skalieren lassen. Problematisch 

bei der Nutzung von FPGAs 

für maschinelles Lernen ist deren 

mangelnde Unterstützung und Integration 

in SDK-Plattformen wie TensorFlow 

Lite (Bild 2). 

Machine Learning FPGAs 

Um diese Schwachstelle zu beseitigen, 

stellt Gowin Semiconductor 

auf seiner GoAI-2.0-Plattform ein 

SDK zur Verfügung, das Modelle 

und Koeffizienten extrapoliert sowie 

C-Code für den in den FPGAs integrierten 

ARM-Cortex-M-Prozessor 

und Bitstream bzw. Firmware für die 

FPGAs generiert. 

Eine weitere Herausforderung 

besteht im großen Bedarf an Flash 

und RAM von Machine-Learning- 

Modellen. Neue hybride µSoC- 


Produktion 

Camera 

• Parallel, MIPI CSI-2 (D-PHY or C-PHY) 

• LVDS, SubLVDS, HiSPi 

Video 

• HDMI, Parallel, MIPI DSI (D-PHY or C-PHY) 

Microphone 

• I2S, PWM, PDM, Analog 

IMU 

• I2C, SPI, UART 

FPGAs wie der Gowin GW1NSR4P 

erfüllen diesen, indem sie 4 - 8 MB 

zusätzliches PSRAM einbetten. 

Beim GW1NSR4P ist das speziell 

für den GoAI 2.0-Coprozessor 

zur beschleunigten 

Verarbeitung und 

Speicherung von Faltungs- 

und Pooling- 

Schichten vorgesehen. 

Es wird in Verbindung 

mit seinem Hardware 

Cortex-M-IP verwendet, 

der die Schichtparameter 

sowie die Modellverarbeitung 

und Ausgabeergebnisse 

steuert (Bild 3). 

Design-Services- 

Programme 

Viele Anbieter programmierbarer 

Halbleiter 

sorgen zudem mit 

Design-Services-Programmen 

für steilere 

Lernkurven bei ihren Kunden 

bei der Nutzung von 

eingebetteter Hardware 

für maschinelles Lernen. 

Das gilt auch für Gowin: 

Das GoAI-Design-Services-Programm 

unterstützt 

Nutzer, die eine 

Ein-Chip-Lösung für 

die Klassifizierung oder 

Implementierungsunterstützung 

von getesteten 

trainierten Modellen „von 

Machine Learning 

• TensorFlow Flatbuffers (*.tflite) file 

• Deployment SDK 

• Weight & Bias Coefficients 

• Microprocessor Model Firmware 

• NPU FPGA Firmware 

FPGA Embedded Hardware Modules 

• ARM Cortex-M1/M3 Microprocessor 

• GoAI 2.0 NPU Coprocessor 

• 8MB Extended PSRAM Layer Memory 

der Stange“ suchen, die aber nicht 

wissen, wie sie die Embedded Hardware 

ansprechen sollen. Mit derartigen 

Programmen unterstützen und 

Video 

• HDMI, LVDS, Parallel/MIPI DPI 

• MIPI DSI, CSI-2 (D-PHY or C-PHY) 

Peripheral 

• I2C, SPI, UART, I2S, PWM, PDM, GPIO 

Wireless 

• Bluetooth Low Energy 

Bild 2: FPGAs bieten für jede Anwendung die richtige Schnittstelle und leichte Skalierbarkeit © Gowin Semiconductor 

Camera, 

Microphone, 

Accelerometer 

GOWIN FPGA (GW1NSR4, GW2AR18, GW2A55) 

I2C Camera Config 

Input Data 

Buffer 

96x96 Bytes 

ARM 

Cortex-M1/M3 

GoAI 2.0 AHB 

Register Map 

& 

Memory 

Load/Unload 

Input buffer 

determines 

maximum size of 

input layer 

ITCM (32KB) 

DTCM (4KB) 

GoAI 2.0 Accelerator 

Depthwise 

Convolution 

PSRAM 

Arbitrator 

PSRAM 

(4-8 MB) 

Convolution 

Weight/Bias 

SPI Flash 

Controller 

entlasten die Anbieter die Unternehmen, 

so dass diese weniger Ressourcen 

im Bereich des embedded 

Machine Learnings und der Implementierung 

auf eingebetteter 

Hardware benötigen 

(TinyML) und sich stärker 

auf ihre Produktentwicklung 

konzentrieren 

können. 

Fazit 

Lokales, eingebettetes 

maschinelles Lernen 

ist aktuell ein beliebtes 

und ständig wachsendes 

Feld für viele Produktentwickler. 

Allerdings gibt 

es erhebliche Herausforderungen, 

da Ingenieure 

verschiedener Disziplinen 

und Fachgebiete 

für die Entwicklung dieser 

Lösungen nötig sind. 

Einige Anbieter von programmierbaren 

Halbleitern 

beantworten diese 

durch die Nutzung populärer 

Ökosystem-Tools 

für eingebettete Hardware 

sowie mit Geräten mit flexiblen 

Schnittstellen und erweiterten 

Speichern, neue Software- 

Tools und Design-Services. ◄ 

Bild 3: Mit zusätzlichem PSRAM ermöglicht der GW1NSR4P von Gowin ein Maximum an Layer-Breite und damit eine 

beschleunigte Verarbeitung und Speicherung von Faltungs- und Pooling-Schichten © Gowin Semiconductor 

Max 

Pool 

PSRAM size 

determines 

the maximum 

layer width 

Avg 

Pool 

SPI 

Flash 

MCU memory 

determines the 

maximum number 

of layers 

Machine Learning Model 


41

Produktion 

Extrusionsbasierte additive Fertigungsverfahren und Prozesse 

Additive Fertigung mit Silikon 

Additiv gefertigte Bauteile werden längst nicht mehr nur für den Prototypenbau verwendet. Auch im 

Vorserienbau und für Serienteile nutzt man ihr großes Potential. In diesem Artikel werden die extrusionsbasierten 

Verfahren und Prozesse näher dargestellt. 

DNS-Struktur aus Silikon – gefertigt als 3D-Druck-Bauteil in Hydrogel 

ViscoTec Pumpen- u. 

Dosiertechnik GmbH 

www.viscotec.de 

Für technisch einsetzbare Bauteile 

sind die Materialeigenschaften 

von entscheidender Relevanz. In diesem 

Bereich können 3D-gedruckte 

Bauteile nur mit konventionell gefertigten 

konkurrieren, wenn sie auch 

die gleichen mechanischen und 

chemischen Eigenschaften besitzen. 

Biokompatibilität, thermische 

Beständigkeit und natürlich die sehr 

hohe Elastizität machen Silikon für 

sehr viele Anwendungen unverzichtbar. 

Es besteht deshalb ein großes 

Interesse, die Vorteile der additiven 

Fertigung auch für den Werkstoff 

Silikon zu ermöglichen. Der Prozess 

zur additiven Verarbeitung von Silikon 

ist jedoch nicht trivial. 

Von den unterschiedlichen Ansätzen 

werden hier die extrusionsbasierten 

Verfahren und Prozesse dargestellt. 

Insbesondere werden verschiedene 

Vernetzungsmechanismen 

näher betrachtet – mit ihren 

jeweiligen Vor- und Nachteilen. 

3D-Druck von Silikon: 

extrusionsbasierte Verfahren 

Ein entscheidender Vorteil der 

extrusionsbasierten Verfahren ist 

die große Vielfalt an verarbeitbaren 

Flüssigkeiten und Pasten. Es sind 

damit nahezu alle Arten von Silikonen 

verwendbar: Von niedrig- bis 

hochviskos und von RTV (Raum- 

Temperatur-Vulkanisation) über 

Standard-LSR (Liquid Silicone Rubber) 

bis hin zu UV-vernetzenden und 

mit Partikeln gefüllten Silikonen. 

Der extrusionsbasierte Fertigungsprozess 

ist dem des FLM- 

Druckens (Fused Layer Modelling) 

sehr ähnlich. Mithilfe eines 

Dosierkopfes wird dabei ein Strang 

abgelegt. Aus diesem Strang wird 

Schicht für Schicht ein Bauteil additiv 

gefertigt. 

Hier nun werden die zweikomponentigen 

LSR- und RTV-Silikone 

behandelt. LSR-Typen benötigen 

zur Vernetzung thermische Energie, 

RTV-Silikone sind für eine Reaktion 

bei Raumtemperatur ausgelegt. 

Vernetzung von LSRs 

Beim Drucken von Silikon handelt 

es sich immer um ein flüssiges 

Medium. Entscheidende Prozessparameter 

sind deshalb die Formstabilität 

und das Vernetzen des Silikons. 

Wichtig ist auch: Erst durch 

die chemische Reaktion des Materials, 

zum Beispiel durch Polyaddition 

oder Polykondensation, wird 

die Festigkeit des fertigen Silikons 

erreicht. 

Grundsätzlich unterscheidet man 

für LSR-Silikone zwischen zwei Zeitpunkten 

der Vernetzung: Vernetzung 

während der Fertigung und 

Vernetzung im Postprozess bzw. 

in der Nachbereitung. 

Vernetzung während der 

Fertigung 

• beheizte Bauplattform 

Beheizbare Bauplattformen in 

additiven Fertigungsmaschinen 

sind weit verbreitet. Es ist also 

naheliegend, die thermische Vernetzungsenergie 

darüber bereitzustellen. 

Je nach Reaktionszeit 

des Silikons kann die Vernetzung 

auf einer beheizten Bauplattform 

innerhalb weniger Sekunden nach 

der Extrusion erfolgen. 

Dieses Verfahren hat jedoch einen 

entscheidenden Nachteil: Die Temperaturverteilung 

verändert sich 

mit der Höhe des Bauteils. Denn 

je weiter die Schicht von der Bauplattform 

entfernt ist, umso weniger 

thermische Energie wird zugeführt. 

Das bedeutet, dass ein zuverlässiger 

und konstanter Prozess für 

ein Bauteil mit zahlreichen Schichten 

damit sehr schwierig zu realisieren 

ist. Erfahrungsgemäß ist es 

nicht mehr sinnvoll, Bauteile die 

größer als zwei bis drei Zentimeter 

sind, mit einer beheizten Bauplattform 

zu fertigen. 

• Vernetzung jeder Schicht: 

Ein Wärmeeintrag auf das jeweilige 

Bauteil von oben – nach jeder 

Schicht – ermöglicht die gleichmäßige 

Vernetzung für eine beliebige 

Anzahl an Schichten. Der Wärmeeintrag 

erfolgt direkt während des 

Druckprozesses, das Bauteil ist 

also direkt nach dem Drucken fertig. 

Dafür wird eine zusätzliche Wärmequelle, 

wie beispielsweise eine 

Infrarotlampe, benötigt. Intensität 

und Belichtungszeit müssen auf die 

jeweilige Schicht angepasst sein, 

weshalb der ganze Fertigungsprozess 

aufwändiger und komplizierter 

wird. 

Vernetzung im Postprozess 

Ein weiterer Ansatz ist es, ein Silikon 

zu verwenden, das aufgrund 


Bild 1: 3D-Druck von Silikon: Fertigungsprozess Hydrogeldruck 

seiner rheologischen Eigenschaften 

nach der Extrusion die Form 

behält. Das kann durch eine sehr 

hohe Viskosität oder eine hohe 

Thixotropie des Silikons oder auch 

durch eine Kombination aus beiden 

erreicht werden. Das fertige Bauteil 

aus LSR-Silikon wird im Nachgang, 

dem sogenannten Postprocessing, 

in einen Ofen gestellt und 

bei entsprechenden Temperaturen 

vernetzt. Durch den Wärmeeintrag 

darf keine Deformation im Bauteil 

erfolgen. In diesem Prozess werden 

keine zusätzlichen Geräte zur 

Wärmezufuhr während des Druckens 

benötigt. 

Stützmaterial 

Für steile Überhänge oder ein 

Bridging (das Schließen einer Kontur) 

muss eine Stützstruktur aufgebaut 

werden. Dieses Stützmaterial 

soll während des Fertigungsprozesses 

auf dem Silikon haften 

und den thermischen Bedingungen 

während der Vernetzung standhalten. 

Anschließend muss es im fertigen 

Bauteil leicht entfernbar sein. 

Es ist eine Herausforderung, das 

passende Stützmaterial für jedes 

Silikon zu finden. Und durch das 

Aufbauen der Stützstruktur werden 

zusätzliches Material und Zeit für 

den Fertigungsprozess benötigt. 

Fertigung im Hydrogel 

Doch es gibt ein Verfahren, mit 

dem Geometriefreiheit ohne das 

Aufbauen einer Stützstruktur möglich 

ist: das Fertigen in einem anderen 

Medium. Dazu wird das Silikon 

mit einer langen Nadel in einen 

Behälter, der mit einem „Stützmedium“ 

gefüllt ist, dosiert. Dieses 

Stützmedium kann zum Beispiel 

ein Pulver oder Hydrogel sein. Der 

Prozess ist in Bild 1 dargestellt. 

Im ersten Schritt wird das Silikon 

(in Orange) in ein Stützmedium (in 

Blau) dosiert. Der extrudierte Strang 

wird von dem umgebenden Medium 

fixiert. Nach dem die gewünschte 

Struktur aufgebaut ist und das Silikon 

vernetzt ist, kann das Bauteil 

mit einer Pinzette aus dem Medium 

entfernt werden. Abschließend werden 

Reste des Stützmedium entfernt 

oder einfach abgewaschen. 

Besonders geeignet für dieses 

Verfahren sind RTV-Silikone, 

da diese bereits nach kurzer Zeit 

(30 bis 60 min) vernetzt sind. Das 

Stützmedium kann nach dem Entfernen 

des Bauteils erneut verwendet 

werden. 

Der größte Vorteil dieses Verfahrens: 

die sehr große Gestaltungsfreiheit. 

Man ist weder durch 

zu steilen Überhang noch durch 

Bridging eingeschränkt. Zur Veranschaulichung 

ist im Aufmacherbild 

ein Bauteil dargestellt, das beides 

aufweist. Dieses Bauteil wurde mit 

einer 0,3-mm-Nadel gedruckt. Die 

dünnen Verbindungen zwischen der 

Helix sind mit anderen Verfahren 

bisher nur sehr schwierig fertigbar. 

Nachteile dieser Technologie ist 

der große Einsatz an Stützmedium, 

das bei größeren Bauteilen notwendig 

ist. Und dass eine Verwendung 

von LSRs meist nicht sinvoll ist. 

Zusammenfassung: 

3D-Druck von Silikon 

Durch die große Vielfalt an unterschiedlichen 

extrusionsbasierten 

Fertigungsprozessen lassen sich 

nahezu alle Bauteile aus Silikon herstellen. 

Je nach gewünschter Geometrie 

und Silikontyp kann der passende 

Prozess definiert werden. Die 

Grundlage für einen erfolgreichen 

Fertigungsprozess ist dabei immer 

eine präzise und wiederholgenaue 

Dosierung des Silikons. Das Potential 

des Silikon-3D-Druckes ist bei 

weitem noch nicht ausgeschöpft. 

Insbesondere mit neuen Verfahren, 

wie beispielsweise dem Verwenden 

von Stützmedium (wie Hydrogel), 

eröffnen sich völlig neue Gestaltungsmöglichkeiten. 

◄ 

Weitere Infos: www.viscotec.de/3d-druck-von-standardmaterialien/ 

Inspektion mit NXTR 

fiducial mark camera 

◆ Prüfung der bestückten Bauteile 

◆ Effizientes ökonomisches Liniendesign 

◆ Verbesserte Rückverfolgbarkeit 


FUJI EUROPE CORPORATION GmbH 

+49 (0)6107 6842-0 

fec_info@fuji-euro.de 

www.fuji-euro.de 43

Halbleiterfertigung 

PXI Microwave Multiplexer für den Einsatz 

in 5G- und Halbleiter-Tests 

mance maximiert sowie die Verkabelungskosten 

minimiert. Die 

Anzahl der Chassis-Steckplätze 

wird reduziert, da nur drei Steckplätze 

für eine einzelne Konfiguration 

erforderlich sind oder nur ein 

einzelner Steckplatz für die Versionen 

der Remote-Montage. 

Steven Edwards, Switching 

Product Manager bei Pickering 

Interfaces, ergänzt dazu: „Um die 

Zustandsüberwachung des Testsystems 

zu unterstützen, ist die 

4x-785C-Familie mit einem Schaltzyklenzähler 

ausgestattet. Damit 

können, wenn möglich, weniger 

genutzte Kanäle alternativ zu den 

stärker genutzten Pfaden gewählt 

werden.“ Pickering bietet auch eine 

Reihe hochwertiger Verbindungskabel 

für den Einsatz in HF-Anwendungen 

an. Eine dreijährige Standardgarantie 

deckt alle Module 

ab. ◄ 

Pickering Interfaces 

www.pickeringtest.com 

Pickering Interfaces hat seine 

4x-785C-Reihe der SP4T- und 

SP6T Microwave Multiplexer um die 

67 GHz terminierten SP4T-/SP6T- 

Module erweitert, um die neusten 

Anforderungen im 5G- und Halbleiter-Test 

abzudecken. Die Module 

40-785C (PXI) und 42-785C (PXIe) 

verfügen über interne Terminierungen, 

die die Signalintegrität 

verbessern. Die Geräte sind als 

Panel- und Remote-Mount-Optionen 

erhältlich. Dies ermöglicht es, 

die Schalter an der für ihre Anwendung 

am besten geeignete Stelle 

zu platzieren. Remote-Mount-Optionen 

belegen einen einzigen Chassis-Steckplatz, 

können aber bis zu 

drei Schalter platzsparend steuern. 

Die Familie der 4x-785C-Familie 

verwendet branchenführende, 

mechanische Radiall Microwave 

Relais höchster Qualität. Die 

50-Ohm-Terminierung maximiert 

die Signalintegrität bei ungenutzten 

Kanälen. 

Remote-Montageoptionen verbinden 

jeden Schalter über ein 

1,5-m-Kabel mit dem Steuermodul 

und bieten Flexibilität bei der 

Schalterpositionierung. Dadurch 

wird die Länge der HF-Verbindungen 

reduziert und die Perfor- 

Die Tafeln – 

Deutschlands größte 

Lebensmittelretter 

Die Tafeln retten Obst, 

Gemüse, Backwaren und 

mehr – damit helfen wir 

Menschen und schützen das 

Klima. Denn Lebensmittelverschwendung 

schadet Gesellschaft 

und Umwelt gleichermaßen. 

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RESSOURCEN 

265.000 t 

Lebensmittel 

pro Jahr 

retten 

Quelle: Tafel-Umfrage 2019 



Kameras nun auch in UV-empfindlichen 

Varianten 

Mit der Integration des neuen UV-empfindlichen Global Shutter CMOS Sensors IMX487 von Sony erweitert Matrix 

Vision die Einsatzmöglichkeiten der GigE-Vision-Kameras der mvBlueCOUGAR-Familie. 

Matrix Vision GmbH 

info@matrix-vision.de 

www.matrix-vision.com 

Bestimmte Bildverarbeitungsanwendungen, 

z.B. in der Halbleiterinspektion 

oder Müllsortierung, können 

durch die Verwendung des 

UV-Spektrums optimiert werden 

oder sind überhaupt nur in diesem 

Spektralbereich möglich. Der aus 

der neusten Sony Pregius S Generation 

(Gen4) stammende hochauflösende 

Sensor IMX487 mit 8,1 MPixels 

ist sowohl in der GigE-Kameraserie 

mvBlueCOUGAR-X als auch 

in der 10GigE Version mvBlueCOU- 

GAR-XT verfügbar. Die Sensoren 

der neusten Generation zeichnen 

sich sowohl durch eine hohe Bildqualität 

bei kleiner Pixelgröße als 

auch durch hohe Transferraten aus. 

Eine GenICam-kompatible Software-Unterstützung 

der Kameras 

gewährleistet die Kompatibilität zu 

bestehenden Bildverarbeitungsprogrammen 

und somit auch die 

Plattformunabhängigkeit. Erste 

Muster der Modelle mvBlueCOU- 

GAR-X (GigE) und mvBlueCOU- 

GAR-XT (10GigE) mit dem Sensor 

IMX487 sind ab sofort erhältlich. 

In Serie sind die Kameras ab 

Juli 2022 verfügbar. 

Neue Möglichkeiten 

Der in die Kamerafamilie mvBlue- 

COUGAR integrierte Sensor IMX487 

mit einer hohen Empfindlichkeit im 

UV-Bereich von 200 bis 400 nm 

eröffnet neue Einsatzmöglichkeiten 

in der industriellen Inspektion. Beispiele 

sind z.B. die Fehlerprüfung 

im Halbleiterbereich, die Erkennung 

unterschiedlicher transparenter 

Materialen in der Müllsortierung 

oder die Schimmelpilzerkennung 

bei Lebensmitteln. 

Backside Illumination 

Die verwendete Global-Shutter- 

Technologie mit Backside Illumination 

gewährleistet sowohl verzerrungsfreie 

Bilder bei bewegten 

Objekten als auch eine hohe Bildqualität 

durch optimale Ausnutzung 

der Pixelfläche. Mit einer 

Pixelgröße von nur 2,74 µm erreichen 

die Kameras eine Auflösung 

von 8,1 MPixel. In der GigE-Version 

mvBlueCOUGAR-X erreicht 

die Kamera bei voller Auflösung 

eine Bildwiederholrate von 25 fps 

während in der mvBlueCOUGAR- 

XT mit 10GigE Schnittstelle sogar 

147 fps möglich sind. Die Sensorgröße 

von nur 2/3 Zoll erlaubt die 

Verwendung kostengünstiger UVkompatibler 

Objektive. 

Die Kameras der mvBlueCOU- 

GAR-Familie sind kompatibel zu 

den Standards GenICam und GigE 

Vision. Treiber gibt es sowohl für 

Linux als auch für Windows. Ferner 

unterstützt die Kamera auch 

Software von Drittanbietern, die 

kompatibel zu GigE Vision ist. ◄ 

Fachbücher für die Praxis 

Unser gesamtes Buchprogramm finden Sie unter www.beam-verlag.de 


Digitale 

Oszilloskope 

Der Weg zum 

professionellen 

Messen 

Joachim Müller 

Format 21 x 28 cm, Broschur, 388 

Seiten, 

ISBN 978-3-88976-168-2 

beam-Verlag 2017, 24,95 € 

Ein Blick in den Inhalt zeigt, in 

welcher Breite das Thema behandelt 

wird: 

• Verbindung zum Messobjekt über 

passive und aktive Messköpfe 

• Das Vertikalsystem – Frontend und 

Analog-Digital-Converter 

• Das Horizontalsystem – Sampling 

und Akquisition 

• Trigger-System 

• Frequenzanalyse-Funktion – FFT 

• Praxis-Demonstationen: Untersuchung 

von Taktsignalen, 

Demonstration Aliasing, Einfluss 

der Tastkopfimpedanz 

• Einstellungen der Dezimation, 

Rekonstruktion, Interpolation 

• Die „Sünden“ beim Masseanschluss 

• EMV-Messung an einem Schaltnetzteil 

• Messung der Kanalleistung 

Weitere Themen für die praktischen 

Anwendungs-Demos sind u.a.: Abgleich 

passiver Tastköpfe, Demonstration 

der Blindzeit, Demonstration 

FFT, Ratgeber Spektrumdarstellung, 

Dezimation, Interpolation, Samplerate, 

Ratgeber: Gekonnt triggern. 

Im Anhang des Werks findet sich 

eine umfassende Zusammenstellung 

der verwendeten Formeln und 

Diagramme. 

45 

oder bestellen Sie über info@beam-verlag.de


Innovatives XYZ-Positioniersystem für die 

automatisierte Inspektion großer Wafers 

Steinmeyer Mechatronik GmbH 

info@steinmeyer-mechatronik.de 

www.steinmeyer-mechatronik.de 

Das XYZ-Positioniersystem zur 

automatisierten Inspektion hat 

Steinmeyer Mechatronik speziell für 

die Qualitätskontrolle von großen 

Wafers, Probecards und Leiterplatten 

entwickelt. Es erlaubt die 

Hochgeschwindigkeitspositionierung 

entlang zweier linearer Achsen 

und gewährleistet einen erhöhten 

Throughput. 

Wafers dienen als Grundplatte 

für elektronische Bauelemente, beispielsweise 

Mikrochips, und haben 

damit eine Schlüsselfunktionen in 

der Halbleiterindustrie inne. Entsprechend 

hoch sind die Anforderungen 

in der Herstellung. Der 

Qualitätskontrolle kommt daher 

eine besondere Bedeutung zu. Als 

internationaler Hightech-Player mit 

150 Jahren Erfahrung kennt Steinmeyer 

Mechatronik die besonderen 

Bedürfnisse der Branche genau 

und realisiert effiziente Systeme für 

anspruchsvolle Bedingungen. Speziell 

für die hochpräzise Qualitätssicherung 

großer Wafer, Probecards 

und Leiterplatten bietet der Dresdner 

Positionierspezialist mit dem XYZ- 

Positioniersystem zur automatisierten 

Inspektion eine leistungsstarke 

und wartungsarme Lösung. 

Qualitätssteigerungen und 

Verringerung der Zykluszeit 

Das Inspektionssystem mit Verfahrwegen 

bis 720 mm erlaubt die 

gleichzeitige Überprüfung mehrerer 

300-mm-Wafers oder einzelner bis 

700 x 700 mm großer Substrate mit 

Spitzengeschwindigkeiten von bis 

zu 1000 mm/s. Eisenlose Direktantriebe 

machen dieses hohe Tempo 

möglich. Dank der Wiederholgenauigkeit 

von 0,3 µm lassen sich präzise 

Messergebnisse und enorme 

Qualitätssteigerungen erzielen. Die 

Z-Achse wurde für Sensoren und 

Kamerasysteme bis 5 kg konzipiert. 

Die Vertikalverstellung kann dabei 

wahlweise fest, manuell, motorisch 

mit Spindel oder dynamisch mit 

pneumatisch entlastetem Direktantrieb 

für Höhenkompensation bei 

voll interpolierter Bewegung erfolgen. 

Auch die Prüflingsauflage ist 

applikationsspezifisch anpassbar, 

zur Wahl stehen geschliffene Platte, 

Platte mit Bohrraster und Chuck. 

Komplettsystem für die 

einfache Integration 

Bei dem XYZ-System handelt es 

sich um eine Komplettlösung inklusive 

Stahlgestell und Luftdämpfern, 

wobei letztere zusammen mit der 

massiven, schweren Grundplatte 

aus Granit eine hervorragende 

Entkopplung gegenüber Bodenvibrationen 

sicherstellen – ideal für 

Messungen mit µm- und sub-µm 

Auflösung. Befestigungsbohrungen 

für Gehäuseanbauten sind vorhanden. 

Das Inspektionssystem wird 

mit voll vermessener Genauigkeit 

sowie angepasster Verkabelung und 

Vakuumführung entsprechend der 

eingesetzten Sensorik und Waferaufnahme 

geliefert und lässt sich 

dank Portalaufbau einfach in bestehende 

Linienprozesse integrieren. 

Eine Ausführung für höchste Reinraumansprüche 

bis ISO1 mit interner 

Absaugung und Partikelfallen 

ist optional verfügbar. 

Wartungsarmer 24/7-Betrieb 

Die Steuerung erfolgt über einen 

separaten Motion-Controller für 

drei Achsen, der sich schnell und 

unkompliziert in die vorhanden 

Steuerungsumgebungen einbinden 

lässt. DLL und API zur aufwandsarmen 

Softwareintegration 

sind erhältlich, ebenso Beckhoff 

oder ACS. Ein flexibles Wartungskonzept 

garantiert darüber hinaus 

minimalen Aufwand bei der Instandhaltung. 

So können beispielsweise 

die Bewegungsachsen dank vorjustiertem 

Interface stillstandsfrei ausgewechselt 

werden. ◄ 


Produktionsausstattung 

Neue elektronische 

Türsteuerung 

IHR SYSTEMLIEFERANT FÜR 

DIE ELEKTRONIK-FERTIGUNG 

Ergonomie und ESD-Schutz 

für Ihre Arbeitsplätze 

Die Firma Unitro-Fleischmann hat eine völlig 

neue elektronische Türsteuerung zur Überwachung 

für Schleusenzugänge in Reinräumen 

entwickelt. Das modulare System ist von 

drei Türen auf derzeit zwölf Türen erweiterbar. 

Nur eine Tür 

Das System stellt sicher, dass nur jeweils eine 

Türe geöffnet werden kann und sämtliche anderen 

Schleusentüren verriegelt werden. Wenn alle 

Türen dann wieder geschlossen sind, wird der 

Zugang über eine beliebige Schleuse wieder 

zeitverzögert freigegeben. Die Zugangsmöglichkeit 

bzw. eine vorliegende Verriegelung wird 

an den Schleusen durch eine RGB-LED-Ampel 

angezeigt. Für Sonderfunktionen, wie z.B. Diskretion, 

hat die Steuerung freidefinierbare Eingänge, 

um auch kundenspezifische Lösungen 

zu integrieren. 

• Drehstühle, Hocker und Stehhilfen 

• Individuell verstellbar 

• Gewicht bis 120 kg 

• Infos gibt‘s hier: 

Eine übergeordnete Notfallschaltung 

Unitro-Fleischmann Störmeldesysteme 

info@unitro.de 

www.unitro.de 

entriegelt sämtliche Türen, um einen ungehinderten 

Zugang bzw. ein Verlassen des 

Reinraumes in Notsituationen zu ermöglichen. 

Erweiterungsmodule, so z.B. zur Integration 

einer Dekontaminationsdusche, sind in Vorbereitung. 

Das in Zusammenarbeit mit einem führenden 

Reinraum Ausrüster entwickelte System 

wird zukünftig in dem zunehmenden Bedarf an 

Reinräumen, so u.a. in der Halbleiterfertigung, 

der optischen Industrie, der Nahrungsmittelindustrie 

und insbesondere in der Chemie sowie 

Pharmazie, eingesetzt. ◄ 


www.dpv-elektronik.de/EPAchair 

DPV Elektronik-Service GmbH 

Systeme für die Elektronik-Fertigung 

Herrengrundstr. 1 | 75031 Eppingen | Germany 

Tel: +49 (0)7262 9163-0 | Fax: +49 (0)7262 9163-90 

info@dpv-elektronik.de | www.dpv-elektronik.de 47


Fertigungsinseln und Arbeitsbuchten inklusive 

ESD-Schutz 

Von der schrankgroßen Leistungselektronik bis zur filigranen Bauteilebene: Spezielle Arbeitsplatz-Anforderungen 

an die neue Elektronikwerkstatt gibt es bei bei Allmendinger. 

als Einmannbetrieb im Keller eines 

Wohnhauses, beschäftigt die Firma 

heute rund 180 Mitarbeiter. Alles, 

schnell, fair und aus einer Hand – 

unter diesem Motto bietet Allmendinger 

seine Dienstleistungen an. „Wir 

reparieren alles, was in einer CNC- 

Maschine zu finden ist. In unserer 

Abteilung sind das hauptsächlich 

Antriebsmodule und Steuerungen 

für Dreh- und Werkzeugmaschinen“, 

sagt Jürgen Schunn, Abteilungsleiter 

der Leistungselektronik 

bei Allmendinger. 

SPS-Steuerungen, Servo- und 

Spindelantriebe, Motoren, Antriebsund 

Steuerungstechnik, Versorgungsmodule, 

Längenmesssysteme, 

Winkelmesssysteme sowie 

Displays und Ersatz-Monitore: Die 

Experten von Allmendinger bieten 

Reparaturen, Ersatzteile und Service 

sowohl für aktuelle als auch für 

bereits vom Hersteller abgekündigte 

Altsysteme. Um lange Ausfallzeiten 

bei den Kunden zu vermeiden, 

lagern stets rund 40.000 verschiedene 

elektronische und mechanische 

Ersatzteile von Herstellern 

wie Siemens, Bosch, Indramat, 

Fanuc und Heidenhain auf rund 

50.000 Quadratmetern Lagerfläche. 

Maximale Verfügbarkeit ist in 

dieser Branche elementar. 

Von Ersatzteilversorgung bis 

Generalüberholung 

KRIEG GmbH & Co. KG 

www.krieg-online.de 

Die Allmendinger Elektromechanik 

KG mit Sitz in Bad Überkingen 

hat sich als Spezialist für 

CNC-Maschinen sowie SPS-Systemen 

etabliert und ist weiterhin auf 

starkem Expansionskurs. 

So wird expandiert 

Um den Rundum-Service für 

Elektronik und Mechanik für Werkzeugmaschinen 

sämtlicher Hersteller 

weiter zu optimieren, wurden 

mehrere Gebäude umstrukturiert 

und eingerichtet. Die ehemalige 

Maschinenhalle wurde zur Elektronikwerkstatt 

umgebaut – mit hellen, 

funktionellen Arbeitsbereichen. Um 

einen vollständigen ESD-Schutz zu 

gewährleisten, entschied sich das 

Unternehmen für Fertigungsinseln 

und Arbeitsbuchten der Experten 

von KRIEG. 

Das am Fuß der Schwäbischen 

Alb ansässige Familienunternehmen 

bedient seit mehr als 25 Jahren 

seine Kunden mit Reparaturen, 

Ersatzteillieferungen, einem eigenem 

Vor-Ort-Service sowie Retrofits 

für CNC Maschinen. Gegründet 

Neben der Verfügbarkeit ist Qualität 

ein entscheidender Erfolgsfaktor 

des Unternehmens. „Unser Ziel 

ist es, unseren Kunden stets eine 

gleichbleibend hohe Qualität der 

Reparaturen zu bieten. Um dies zu 

gewährleisten, verfügen wir über 

hoch qualifizierte Mitarbeiter und 

modernstes Equipment. So besitzen 

wir beispielsweise ein eigenes 

Röntgenlabor, über 100 Prüfstände 

und drei separate Testräume für 

die Durchführung der Dauertests“, 



erklärt Schunn. Im Zuge des starken 

Expansionskurses wurden in den 

vergangenen zwei Jahren vielfältige 

bauliche Veränderungen vorgenommen. 

Neue Gebäude wurden 

zugekauft, Abteilungen verlegt 

und vergrößert. 

Auch die ehemalige Maschinenhalle 

wurde umfunktioniert: Durch 

den Einzug einer Zwischendecke 

entstanden sowohl im Erdgeschoss 

als auch im ersten Stock weitläufige 

neue Flächen. Dort wo einst große 

mechanische Teile instandgesetzt 

wurden, hielt jetzt die neue Elektronikwerkstatt 

Einzug. Zur Bearbeitung 

großer Baugruppen, deren Handling 

zum Teil den Einsatz eines Gabelstaplers 

notwendig macht, wurden 

im Erdgeschoss zwei große ausladende 

Arbeitsbuchten eingerichtet. 

Im Obergeschoss wurden die Flure 

und zahlreichen Büroräume weitestgehend 

zusammengelegt. An 

den zehn großzügigen Arbeitsinseln 

in U-Anordnung entstanden 

insgesamt 40 neue Elektronikarbeitsplätze. 


Viel Tischfläche an den 

Elektronikarbeitsplätzen 

„Die Aufgaben in unserer Abteilung 

sind vielfältig. Wir kümmern 

uns um Leistungselektronik in der 

Größe eines Kleiderschrankes bis 

hin zu filigraneren Arbeiten an Platinen 

auf Bauteilebene“, erläutert 

Schunn. Für die tägliche Arbeit 

sind Löttechnik, Lupen und Mikroskope 

genauso erforderlich wie ein 

Röntgengerät und eine Rework-Station 

für elektronische Bauteile. „Wir 

haben von Beginn an die Ausstattung 

von KRIEG benutzt. Das war 

schon so, als es anfangs gerade einmal 

fünf Arbeitsplätze gab. Mittlerweile 

haben wir mehr als 100 Plätze 

mit dem System von KRIEG ausgestattet 

und werden auch in Zukunft 

auf die Kompetenz und Qualität der 

Firma vertrauen.“ 

Bei der Ausstattung ging es 

darum, ein einheitliches System 

einzurichten, das flexibel aufzustellen 

ist. Die hellgrauen Betriebsmöbel, 

bestehend aus Grund- und 

Anbautischen, sollten variabel 

Was bedeuten eigentlich CNS und SPS? 

CNC ist die gängige Abkürzung für Computerized Numerical Control 

und beschreibt die computergestützte Kontrolle von mehrdimensional 

arbeitenden Maschinen. Die Steuerung der Anlage wird direkt 

von einem Computersystem vorgenommen. Werkzeugmaschinen 

können so beispielsweise (vollautomatisch) präzise und umfangreiche 

Werkstücke herstellen. Sie arbeiten nahezu selbständig und 

ohne personellen Eingriff. CNC-Maschinen sind aus der modernen 

Fertigung nicht mehr wegzudenken und bilden die Grundlage für 

eine effiziente, automatisierte Produktion. 

Bei der speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) handelt es 

sich um eine Komponente, die zur Steuerung und Regelung einer 

Maschine oder Anlage eingesetzt wird. Das Gerät ist auf digitaler 

Basis programmiert und löst allmählich die fest verdrahtete, verbindungsprogrammierte 

Steuerung in vielen Bereichen ab. SPS sind 

beispielsweise in Härteprüfmaschinen, Spritzgussmaschinen oder 

vollautomatischen Produktionsanlagen in den unterschiedlichsten 

Branchen anzutreffen. Das digital arbeitende, elektronische System 

eignet sich für den Einsatz in industriellen Umgebungen. 

einsetzbar sein. Dies ermöglicht 

eine maximale Raumausnutzung. 

Schunn: „Wir wollen alles so aufbauen, 

wie wir es gerade brauchen 

– also keine fix geschweißten Tischgestelle 

im Standard-Maß verwenden.“ 

Mit dem Arbeitsplatzsystem 

Workflex aus dem Hause KRIEG 

konnten verschiedene Inseln und 

Buchten in der bisherigen Maschinenhalle 

als fortlaufend angebaute 

Arbeitsplätzen angeordnet werden. 

„Bei Allmendinger wurden auf 1200 

Quadratmetern neue, konzeptionelle 

Arbeitsplätze geschaffen. 

Der Vorteil ist, dass man auch auf 

engstem Raum viel Arbeitsfläche 

gewinnt und dies ein einheitliches 

Erscheinungsbild ergibt. Das System 

ist also funktionell und optisch 

ansprechend“, sagt Frank Ockert, 

Gebietsverkaufsleiter bei KRIEG. 

Empfindliche Bauteile vor 

elektrostatischer Entladung 

schützen 

Eine relevante Anforderung an die 

Werkbänke besteht darin, die sensible 

Elektronik während dem Arbeitsprozess 

vor Schäden zu schützen. 

Daher wurden die Arbeitsplätze mit 

vollständigem ESD- Schutz ausgestattet. 

KRIEG bietet seinen Kunden 

hierfür ein spezielles Feature in 

Form der Electro-Static-Discharge- 

Ausstattung. 

Ockert erklärt: „Gerade im Fertigungs- 

und Reparaturbetrieb von 

empfindlichen Bauteilen und Materialien 

braucht es einen wirkungsvollen 

Schutz vor elektrischen Auf- 

und Entladungen sowie vor Spannungsdurchschlägen.“ 

In einigen 

Betrieben, die mit elektronischen 

Bauteilen arbeiten, sind elektrostatische 

Entladungen für etwa 25% 

aller defekten Komponenten verantwortlich. 

Tischplatten aus einem leitfähigen 

Material, wie auch bei Allmendinger 

verwendet, bieten hier 

einen erfolgreichen Schutz. Die 

Produkte von KRIEG verhindern 

gemäß DIN EN 61340-5-1 elektrostatische 

Ladevorgänge. 

Da Allmendinger die Produkte 

aus dem Hause KRIEG bereits von 

vorherigen Ausstattungsprojekten 

kannte, wurden die Arbeitsplätze 

zügig und strukturiert zusammengestellt. 

„Der Kunde hatte konkrete 

Vorstellungen davon, was benötigt 

wird und wusste genau, wie er es 

haben möchte. Ich konnte vor Ort 

bei den Detaillösungen beratend 

mitwirken. Insgesamt war es ein 

reibungsloses Projekt für alle Beteiligten“, 

freut sich Ockert. 

Primäres Ziel war es, fließende 

Arbeitsschritte in strukturierten Bahnen 

zu schaffen – mit einer Möblierung, 

die sich ins Gesamtbild einfügt. 

Um ausreichend Licht an den 

großzügig gestalteten Arbeitsplätzen 

zu generieren, wurde die komplette 

Beleuchtung mit Tageslicht- 

LED-Lampen realisiert. Eine weitere 

Maßnahme beschreibt Schunn: 

„Wir haben die Tisch-Aufbauten 

begrenzt. Einerseits um möglichst 

viel Tageslicht zu empfangen und 

andererseits, um den Arbeitstisch 

optimal in seiner Fläche nutzen zu 

können.“ ◄ 

49

Löt- und Verbindungstechnik 

Wiederlösbarer Edge Bonder 

Panacol-Elosol GmbH 

info@panacol.de 

www.panacol.de 

Panacol hat mit Structalit 5705 

einen neuen wiederablösbaren Edge 

Bonder speziell für die Unterhaltungselektronik 

entwickelt. Neben 

der Reworkability ist das Hauptmerkmal 

des schwarzen Klebstoffs, 

dass er bei Anregung mit UV-Licht 

gelb fluoresziert, um eine möglichst 

präzise Fertigung und optische Endkontrolle 

zu ermöglichen. 

Edge Bonder 

dienen dazu, elektronische Bauteile 

schnell und unkompliziert 

auf Leiterplatten zu fixieren und 

sicher zu befestigen. Dadurch 

können mechanische Einflüsse 

wie Schock, Vibration und thermische 

Belastungen kompensiert 

werden. Als konstruktive Alternative 

zu Underfill-Prozessen erhöhen 

Eckverklebungen die Stoßund 

Biegefestigkeit bei BGAs und 

weiteren Chip Packages. Speziell 

bei möglichen Flussmittelrückständen 

können Egde Bonder als Alternative 

zu Underfill-Klebstoffen eingesetzt 

werden. 

Structalit 5705 

ist ein schwarzer, thermisch härtender 

Epoxidharzklebstoff, der sich 

durch sein strukturviskoses Fließverhalten 

und seinen hohen Thixotropieindex 

auszeichnet. Diese Eigenschaften 

ermöglichen eine präzise 

Applizierung. Neben der klassischen 

Kontaktdosierung mittels Dispenser 

ist durch das Jetverhalten von 

Structalit 5705 auch eine kontaktlose 

Dosierung möglich. Der epoxidharzbasierte 

Edge Bonder ist halogenarm 

und eignet sich daher hervorragend 

zum Sichern von Elektronikbauteilen. 

Eine typische Eigenschaft 

von Klebstoffen auf PCBs ist die 

schwarze Einfärbung, die als visueller 

Schutz fungiert. Das optische 

Vermessen eines Edge Bonders 

ist eine gängige Methode im Fertigungsprozess 

der Hersteller. Aufgrund 

der dunklen Chips und des 

geringen Kontrasts zu PCBs birgt 

das optische Vermessen oft Schwierigkeiten, 

weshalb eine gelbe Fluoreszenz 

in den schwarzen Structalit 

5705 eingearbeitet wurde. Die 

Fluoreszenz wird bei kurzwelligem 

Licht, beispielsweise 365 nm, angeregt. 

Durch die Fluoreszenz werden 

die Durchführung von Endkontrollen 

bei Herstellern erleichtert und 

Fertigungsprozesse beschleunigt. 

Neben der Performance 

und optischen Inspektionsmöglichkeit 

bietet Structalit 5705 noch 

eine weitere wichtige Eigenschaft: 

Reworkability. Diese ermöglicht es, 

Produkte nach der Montage noch zu 

bearbeiten oder zu reparieren. Bei 

Herstellern elektronischer Bauteile 

gewinnt dieser Punkt immer mehr an 

Bedeutung, da die Gesetzgebung 

und Umweltverbände die Minimierung 

von Elektroschrott immer weiter 

vorantreiben. Ein Ansatzpunkt für 

nachhaltige Strategien ist die Überarbeit- 

und Reparierbarkeit von einzelnen 

Modulen auf Leiterplatten, 

um der Verschrottung eines kompletten 

Bauteils oder Moduls entgegenzuwirken. 

Ansatzpunkt der Reworkability 

Der Klebstoff Structalit 5705 

ermöglicht den Ansatzpunkt der 

Reworkability durch punktuell 

mechanische Lösbarkeit bei Beaufschlagung 

von Temperaturen oberhalb 

des Glasübergangsbereichs 

von 150 °C. Bis zu diesem Temperatur- 

und Einsatzbereich besticht 

das Epoxidharz durch seine verlässliche 

Haftfestigkeit und physikalischen 

Eigenschaften. Erst ab dieser 

kritischen Temperaturschwelle 

wird die Bearbeitbarkeit des Produktes 

möglich. 

Insbesondere die aktuelle Knappheit 

von Chips und allgemeiner 

Elektronikkomponenten im Automobil- 

und Consumer- Elektronikbereich 

verdeutlichen die Bedeutung 

der Wiederverwendbarkeit 

von Elektronikbauteilen. Die Wiederverwendung 

von Komponenten 

bietet nicht nur Vorteile für die 

Umwelt, sondern ist aufgrund von 

Engpässen in der Lieferkette auch 

für die Aufrechterhaltung bestehender 

Produktionsprozesse unerlässlich 

geworden. 

Als Weiterentwicklung 

des mechanisch wiederlösbaren 

Underfills Structalit 5751 hat Panacol 

sein Portfolio um den Edge Bonder 

Structalit 5705 erweitert. Beide 

Klebstoffe können nass in nass 

appliziert und gemeinsam miteinander 

in nur einem Ofenprozessschritt 

ausgehärtet werden. ◄ 


Löt- und Verbindungstechnik 

Luftgelagerter Bondkopf, neue Rüttelfeeder und 

neues Wafer-Handling-System 

Die Tresky GmbH zeigte auf der SMTconnect drei neue Optionen für ihre Die Bonder: einen neuen Präzisionsbestückungskopf, 

einen Rüttelfeeder und einen neuen Waferhandler. 

Tresky GmbH 

www.tresky.de 

Mit dem von der Tresky GmbH 

entwickelten luftgelagerten Bondkopf 

lassen sich hochsensible 

Bauelemente kraftvoll platzieren. 

Schließlich werden neuentwickelte 

Halbleiter-Chips aufgrund der kontinuierlichen 

Miniaturisierung in der 

Elektronikindustrie immer kleiner 

und dünner. Außerdem kommen 

neue Materialien hinzu, die zur Herstellung 

von Chips verwendet werden. 

So wurden in der Vergangenheit 

meist Silizium oder Germanium 

verwendet, um Halbleiter herzustellen. 

Besonders getrieben durch die 

Entwicklung neuer Generationen 

von Laser-, LED-, Dioden- oder 

Transistorhalbleitern, werden nun 

auch Materialien wie Galliumarsenid 

(GaAs), Galliumnitrid 

(GaN) oder 

z.B. Siliziumcarbid 

(SiC) eingesetzt. 

Einige dieser Verbindungshalbleiter 

wie z.B. Galliumarsenid 

(GaAs) 

haben neben den 

positiven elektrischen 

Eigenschaften 

den Nachteil, 

mechanisch nicht 

sehr stabil zu sein 

und schnell zu brechen. 

Das führt 

in der Aufbauund 

Verbindungstechnologie 

zu 

enormen Herausforderungen 

beim 

Chip-Bonden. Um 

minimale Aufsetzkräfte 

beim Bonden realisieren zu 

können, haben die Ingenieure der 

Tresky GmbH einen luftgelagerten 

Bondkopf entwickelt. Dieser ermöglicht 

beim Aufsetzen des Chips eine 

spiel- und reibungsfreie Bewegung 

in der Vertikalen. Das Luftlager 

wird durch Vakuum bzw. Druckluft 

in einem Schwebezustand gehalten 

und über ein Proportionalventil, 

das von Vakuum bis Atmosphärendruck 

arbeiten kann, gesteuert. Der 

Bondkopf erkennt sich verändernde 

Gewichte und kann somit jederzeit 

den Schwebezustand beibehalten. 

Hierdurch entsteht eine Gewichtskompensation 

des Bauelements. 

Über eine Änderung des Proportionalventil 

von Vakuum auf Druck 

kann nun eine definierte Gewichtskraft 

in vertikaler Richtung auf das 

zu platzierende Halbleiterbauteil 

ausgeübt werden und mit einer 

exakten Kraft aufgesetzt bzw. aufgenommen 

werden. 

Des Weiteren präsentierte Tresky 

einen neuen Rüttelfeeder. Mittels 

Vibrationstechnologie führt dieses 

universelle Zuführungssystem als 

Schüttgut angelieferte Bauteile dem 

Verarbeitungsprozess zu. Der Aufbau 

der Zuführung ermöglicht es, 

Bauteile in einem vibrierenden, kleinen 

offenen Container so zu positionieren, 

dass die Kopfkamera die 

einzelnen Bauteile klar und präzise 

erkennt. Gleichzeitig werden die 

Bauteile durch die Vibrationen so 

positioniert, dass die Bauteiloberseite 

nach oben zeigt. Außerdem 

sind 99% aller Bauteilgeometrien 

mit diesem Rüttelfeeder kompatibel. 

Je nach Bauteilmenge stehen 

unterschiedliche Bunkergrößen zur 

Verfügung. Von dort aus gelangen 

die Bauteile in den Vibrationscontainer. 

Der Feeder lässt sich leicht 

und ohne große Umrüstzeit in alle 

bestehende Die Bonding Systeme 

von Tresky integrieren. Ein neues 

Wafer-Handling-System erlaubt die 

präzise und zuverlässige Wafer- 

Zuführung. Es kann 300 mm-Wafer 

mit einem Maximalgewicht von bis 

zu 1 kg aufnehmen. Für die Aufnahme 

stehen Vakuum-, Kantenund 

kundenspezifische Endeffektoren 

dem Endanwender zur Verfügung. 

Außerdem lässt sich optional 

auch eine Pre-Align-Funktion 

integrieren. ◄ 


51

Materialien 

Eine neue Reihe von Maskings eingeführt 

Panacol-Elosol GmbH 

info@panacol.de 

www.panacol.de 

Panacol hat mit der Vitralit MASK- 

Reihe neue UV-härtende Maskingmaterialien 

für industrielle Prozesse 

entwickelt. Diese Maskingklebstoffe 

lassen sich leicht auftragen, 

in Sekundenschnelle unter 

UV-Licht aushärten und dann durch 

einfaches Abziehen oder - bei Maskings 

mit höherer Haftung - durch 

Eintauchen in heißes Wasser und 

Abziehen entfernen. 

Herstellung hochwertiger 

Komponenten 

UV-Maskingmaterial wird in der 

Regel bei der Herstellung hochwertiger 

Komponenten verwendet, bei 

denen Verfahren zur Oberflächenverbesserung 

zum Einsatz kommen. 

Zu diesen Prozessen können 

Säurereinigung, Sandstrahlen 

oder Kugelstrahlen gehören. Bauteiloberflächen 

oder innere Hohlräume 

müssen aus Gründen der Funktionalität 

von diesen Prozessen isoliert 

werden. Maskingmaterialien 

werden als temporäre Beschichtungen 

aufgebracht, die nach der 

Bearbeitung wieder vom fertigen 

Bauteil entfernt werden. Typische 

Anwendungen sind die Herstellung 

von Turbinenbauteilen, orthopädischen 

Produkte oder Prothesen 

und andere industrielle Bauteilprozesse 

wie die Beschichtung 

von Leiterplatten und Kunststoffen. 

Lichthärtende 

Klebstofftechnologie 

Das UV-Maskingmaterial stammt 

aus der lichthärtenden Klebstofftechnologie. 

Die UV-lichthärtenden 

Maskingklebstoffe von Panacol 

sind lösungsmittelfrei, lassen sich 

leicht auftragen und innerhalb von 

Sekunden mit einer UV-Lichtquelle 

aushärten. Zur Aushärtung kann 

sowohl Breitspektrum-UV- oder 

LED-Licht mit Wellenlängen von 

365 oder 405 nm verwendet werden. 

Das unausgehärtete flüssige 

Masking kann durch Spritzen, Tauchen 

oder Sprühen auf die Bauteile 

aufgetragen werden. Die Maskings 

sind in vielen Viskositäten erhältlich, 

um einer Vielzahl von Bauteilkonfigurationen 

und Anwendungen 

gerecht zu werden. Sowohl die hochals 

auch die niedrigviskosen Maskings 

von Panacol lassen sich über 

Sprühventile leicht auf größere Flächen 

auftragen. Alle Vitralit MASK- 

Materialien bieten einen gleichmäßigen 

Schutz vor mechanischem 

Abtrag durch Strahlgut, heißen Säuren, 

Laugen, galvanischen Bädern 

und Farben. Einige Vitralit-UV-Maskingmaterialien 

sind in grüner Farbe 

erhältlich, um einen höheren Kontrast 

für eine bessere visuelle Prüfung 

zu bieten. 

Entfernung erfolgt durch 

einfaches Abziehen 

Die Entfernung von Panacol 

UV-Maskingmaterialien wie Vitralit 

MASK 20107 oder 20109 erfolgt 

durch einfaches Abziehen oder 

durch Eintauchen in heißes Wasser, 

bevor sie sich leicht abziehen 

lassen. Eine Auswahl von Panacol 

UV-Maskings, wie der neue Vitralit 

MASK 20116, hat eine extrem hohe 

Oberflächenhaftung. Diese UV Maskings 

lassen sich am besten durch 

Verbrennung entfernen. Alle UV 

Maskings von Panacol hinterlassen 

keine Oberflächenrückstände 

nach dem Abziehen oder nach der 

Verbrennung. ◄ 

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Dosiertechnik 

Das Risiko liegt in der Luft 

Moderne Akku-Produktion 

Was Qualität beim Vergießen und Sicherheit von Akkus miteinander zu tun haben, erklärt dieser Beitrag. 

Die Mobilitätswende ist eng mit 

der Frage verknüpft, welche Akku- 

Technologie nachhaltig, kosteneffizient 

und sicher genug ist, um sie 

dauerhaft für elektrische Autos, 

Nutzfahrzeuge oder E-Bikes bzw. 

2-Wheeler zu etablieren. 

Die Betriebssicherheit 

ViscoTec Pumpen- u. 

Dosiertechnik GmbH 

mail@viscotec.de 

www.viscotec.de 

einer solchen speicherbaren Batterie 

ist in weiten Teilen von ihrer 

sauberen Verarbeitung abhängig: 

Die einzelnen Batteriezellen müssen 

zum einen mit speziell dafür entwickelter 

Vergussmasse im Akku- 

Gehäuse fixiert werden. Zum anderen 

muss die ausgehärtete Masse 

absolut frei von Lufteinschlüssen 

und Verunreinigungen sein. Nur so 

kann gewährleistet werden, dass ein 

Akku extremen äußeren Einflüssen 

– ausgelöst durch z. B. Sturz oder 

Kollision – standhält und eventuelle 

Lufteinschlüsse nicht zum Brandbeschleuniger 

werden. 

Die Ingenieure der Von Roll 

Gruppe 

gingen der Frage nach, aus welchen 

Bestandteilen eine solche Vergussmasse 

bestehen muss und wie 

sie sich prozesssicher mischen 

lässt. Des Weiteren galt es zu klären, 

wie sich die mehrkomponentige 

Vergussmasse präzise in ein 

Batteriemodul – ein Musterbauteil 

– mit darin befindlichen Batteriezellen 

dosieren lässt. Das Ziel: Durch 

präzises Dosieren der richtigen 

Masse einen sicheren 2-Wheeler- 

Akku herstellen. 

Auf diesem Weg wollte man bei 

Von Roll aussagekräftige Daten 

darüber generieren, ob sich 1. die 

im Labormaßstab getestete Dosiertechnologie 

unkompliziert in die 

Serienfertigung überführen lässt 

und 2. der Dosierprozess auf größere 

Akku-Modelle übertragbar ist. 

Verarbeitet wurden Dolph‘s Damival 

13682 und Dolph‘s Damival 

13683, zweikomponentige Polyurethanharze, 

die für den Versuch 

im Labormaßstab aus einer Kartusche 

in einem Mischverhältnis von 

7,14:1 und 7,69:1 [vol] in ein Batterie-Dummy-Modul 

aus Aluminium 

mit Rundzellen bestückt, einzubringen 

waren. 

Nach intensivem Dialog 

mit den Ingenieuren bei ViscoTec 

entschieden sich die Entwickler bei 

Von Roll für den Einsatz des ViscoDuo-VM 

12/8, einem ventillosen 

2K-Dispenser, der auf der etablierten 

Exzenterschnecken-Technologie 

basiert. Passend für Von Rolls 

Dolph‘s Damival, dessen zwei Komponenten 

sich mit diesem Verfahren 

volumetrisch präzise dosieren 

und in das Gehäuse zwischen die 

einzelnen Zellen applizieren lassen. 

Um den Prozess zu vereinfachen, 

wurden gleichermaßen Komponenten 

und Medien erwärmt – Lufteinschlüsse 

konnten so durch die verbesserten 

Fließeigenschaften gänzlich 

vermieden werden. Nach beendeter 

Applikation war das korrekte 

Mischungsverhältnis Garant für 

eine optimale Aushärtung der Vergussmasse. 

Hier legte Von Roll vor 

allem Wert auf einen Dosierstopp, 

der Materialverschwendung sicher 

vermeidet und eine homogene Oberfläche 

der Vergussmasse in der Alu 

Wanne garantiert. 

Die Tatsache, dass Von Roll auch 

bei Veränderung der 2K-Medien 

mit den gleichen Leistungsmerkmalen 

rechnen kann, war ein weiteres 

Argument für den ViscoDuo- 

VM: Das Schweizer Unternehmen 

hat sich auf Harze spezialisiert, die 

branchenübergreifend überall dort 

zum Einsatz kommen, wo elektrische 

Geräte und elektronische 

Komponenten unter anspruchsvollen 

Umgebungsparametern eingesetzt 

werden. Das Unternehmen 

konzentriert sich deshalb u.a. auch 

auf die Entwicklung von nachhaltigen 

Rezepturen, mit denen sich 

die Lebensdauer von Bauteilen und 

Komponenten verlängern und deren 

Leistungsfähigkeit verbessern lässt. 

Ein weiteres Argument für die ViscoTec-Dosiertechnologie 

dürfte in 

diesem Zusammenhang auch deren 

Baukastenstruktur sein. Gerade mit 

Blick auf die Überführung in den 

Serienmaßstab sind lange Wartungszyklen 

oder einfacher Teiletausch 

auf Modulebene deutliche 

Mehrwerte. 

In Summe 

zeigt sich der 2K Dispenser ViscoDuo-VM 

bei Von Roll von seiner 

flexibelsten Seite und kann künftig 

durch die perfekte Dosierung optimale 

elektrische Isolationseigenschaften 

in der Akku-Produktion 

sicherstellen. Der nötige Brandwiderstand 

der hergestellten Akkus 

kann durch exakte Applikation der 

Vergussmasse ebenso sichergestellt 

werden, wie deren optimale 

thermische Leitfähigkeit. Zudem 

sind präzises Dosieren und Aushärten 

Grundlage für nachweisbar 

beste mechanische Eigenschaften 

der Harze und damit des Akkus. ◄ 


53

Qualitätssicherung 

AVI-System auch als Inline-Lösung erhältlich 

ATEcare Service 

GmbH & Co. KG 

www.atecare.de 

Das von Kitov und seinem deutschen 

Vertriebspartner ATEcare 

Service GmbH & Co. KG bereits auf 

verschiedenen Messen vorgestellt 

AVI-System Kitov ist nun auch als 

inline-fähige Lösung erhältlich. Der 

auf Künstlicher Intelligenz (KI) basierende 

Kitov Inline kann zur vollautomatischen 

intelligenten Überprüfung 

der Endqualität von Geräten 

und Gehäusen in einer Linienfertigung 


Das Roboter- und Kamerasystem 

Kitov Inline ist identisch zum Kitov 

Core, der bereits von ATEcare vorgestellt 

wurde. Dieser ist mit einem 

einzelnen Drehteller ausgestattet 

und eignet sich ideal für die Inspektion 

im hohen Produkt-Mix und bei 

kleinen oder mittleren Volumen. Der 

Kitov Inline deckt nun die hochvolumige, 

taktzeitoptimierte Inline- 

Fertigung ab. 

Bei allen Kitov-Systemen handelt 

es sich um Smart-3D-Universalsysteme, 

die jedes Produkt effektiv 

inspizieren können. Durch den Einsatz 

fortschrittlicher 3D-Computer- 

Vision-Algorithmen und Künstlicher 

Intelligenz wie maschinelles Lernen 

und Deep-Learning, erreichen 

die Kitov-Systeme ein sehr hohes 

Erkennungsniveau. Sie eliminieren 

die mit der manuellen Inspektion 

verbundenen mühsamen Arbeiten 

und inkonsistente Ergebnisse. Die 

Kitov-Systeme prüfen komplexe 

3D-Strukturen und unterschiedlichste 

Materialien und berücksichtigen 

dabei Prüfvorschriften. Zudem 

ist es möglich, auch Roboter anderer 

Hersteller zu verbauen. 

Mit dem Kitov Inline lassen sich 

Produktprüfung auf zwei Arten 

durchführen. Dazu wird der Prüfling 

durch ein Transportband an 

eine definierte Stelle befördert, wo 

er auf dem Band liegend vom AVI- 

System inspiziert wird. Weil ein im 

Transportband integrierter Hub- und 

Drehmechanismus den Prüfling 

auch anheben kann, lassen sich 

auch die Unterseite und die für den 

Roboterarm sonst schwer erreichbaren 

Bereiche prüfen. „Somit können 

wir unseren Kunden ein taktzeitoptimierendes 

Inline-AVI-System 

anbieten, das sich unabhängig 

von der Geometrie des Prüflings 

nahtlos in bestehende Inlinefertigungskonzepte 

integrieren 

lässt. Durch eine schlechte Qualität 

(CoPQ) verursachte Kosten 

wie beispielsweise die Aufwendungen 

für Rücksendung (RMA) 

als auch durch Ausschuss und 

Nacharbeiten lassen sich damit 

erheblich reduzieren“, sagt Olaf 

Römer, Geschäftsführer der ATEcare 

Service GmbH. ◄ 

Produktspektrum im Bereich der Röntgeninspektion 

ATEcare Service 

GmbH & Co. KG 

info@atercare.com 

www.atecare.de 

Als Vertriebspartner des koreanischen 

Maschinenherstellers SEC 

hat ATEcare neue Generationen weiterer 

2D-, 2,5D- und 3D-Röntgeninspektionssysteme 

im Programm. 

Insbesondere neu im Bereich der 

Qualitätsüberwachung von Fahrzeugbatterien 

bieten die Systeme 

von SEC zudem vielfältige Möglichkeiten 

der zuverlässigen Röntgenprüfung. 

„Überdies ist SEC einer der wenigen 

Anbieter, der die Röntgenröhren 

selbst entwickelt und baut“, 

betont Olaf Römer, Geschäftsführer 

der ATEcare GmbH. „Kunden 

steht dadurch eine unglaubliche 

Bandbreite an Röntgensystemen 

zur Verfügung, die sich gezielt auf 

einzelne Anwendungsaufgaben 

ausrichten lassen.“ 

So sind die als Offline- und 

Inline-System angebotenen Röntgeninspektionssysteme 

der SEC- 

X-eye Serie mit unterschiedlichen 

Detektoren und Röhren ausgestattet. 

Die FDA- und CE- zertifizierten 

Systeme verfügen über bewegbare 

X-, Y- und Z-Achsen und werden mit 

unterschiedlichen Tischgrößen und 

Transportsystemen angeboten. Verschiedene 

CT-Technologien lassen 

sich bei Analysen einsetzen. 

Vollschutz-Geräte 

Die nach den Bestimmungen für 

Vollschutz-Geräte gebauten Röntgeninspektionssysteme 

inspizieren 

SMT, PCB, PKG, LED, Sensoren, 

BGA und QFN oder können 

als Nano-Focus-Systeme auch 

IC-Strukturen handhaben. Anhand 

digitaler Flatpanels detektieren 

sie Leiterplatten, Gehäuse oder – 

ganz aktuell – auch Fahrzeugbat- 



Innovation bei automatisierten Testsystemen 

trifft auf ISP-Programmierlösungen 

Echter Paralleltest für 

Nutzentest 

ausgebaut 

Digitaltest GmbH 

info@digitaltest.com 

www.digitaltest.com 

terien. „Gerade hier sehen wir einen 

Anwendungsbereich, der zukünftig 

vermehrt an Bedeutung gewinnen 

wird. Mit den von SEC schon heute 

angebotenen Systemen lassen sich 

alle Batterietypen zuverlässig einer 

präzisen Röntgenprüfung unterziehen“, 

führt Römer weiter aus. Die 

Systeme gibt es mit geschlossenen 

als auch als offenen Röntgenquellen 

und unterschiedlichen Leistungsparametern. 

Unterstützt werden die 

Röntgeninspektionsgeräte durch die 

SEC-Software x-ray inspection oder 

optional auch durch VG Studio. ◄ 


Digitaltest, einer der führenden 

Anbieter von elektronischen Testsystemen 

und Adaptern, setzt für 

seine Tests erfolgreich die FlashRunner-Serie 

von SMH Technologies 

in In-Circuit-Testanwendungen ein 

– schon seit vielen Jahren. Aufgrund 

seiner Flexibilität, seiner umfangreichen 

Bibliothek und seines benutzerfreundlichen 

Software-Wizard eignet 

es sich besonders für die Programmierung 

von Multi-PCB-Panels 

und komplexen Boards. 

Der SMH Flashrunner ist seit 

langem ein zuverlässiger Bestandteil 

der Anwendungen für In-Circuit-Tests. 

Neueste Programmiertechnologie 

ermöglicht es, mit 

Flashrunner 2.0 in Kombination 

mit einem In-Circuit-Test bis zu 16 

verschiedene Bauteile gleichzeitig 

zu programmieren. Dies macht es 

ideal für die Programmierung von 

Multi-PCB-Panels und komplexen 

Boards mit mehreren installierten 

Geräten. Eine benutzerfreundliche 

Bedienoberfläche ermöglicht 

es zudem, in kürzester Zeit 

ein produktionsreifes Programm 

zu erstellen. 

Auch Digitaltest unterstützt 

Nutzentest optimal. 

Durch paralleles Testen 

mit unserer Lambda 

edition können zwei 

oder mehr Baugruppen 

gleichzeitig getestet werden. 

So lassen sich die 

Taktzeiten optimieren 

und die Testzeit verkürzen. 

Ein In-Circuit- oder 

Funktions-Test wird von 

zwei oder mehr unabhängigen 

Testköpfen ausgeführt, 

was die Prüfzeit 

um den entsprechenden 

Faktor reduziert. Dies 

gilt für einen Mehrfachnutzen 

ebenso wie für 

mehrere Einzelprüflinge. 

Durch die Kombination der beiden 

Technologien, Lambda edition 

und Flashrunner 2.0, können 

auf Digitaltest-Testsystemen die 

Multi-Panel-Boards völlig unabhängig 

parallel getestet und programmiert 

werden. Das spart nicht 

nur Produktionszeit, sondern auch 

Warte-, Inspektions- und Handling- 

Zeiten. Auch die nahtlose Integration 

beider Umgebungen in Bezug 

auf Hard- und Software macht sie 

zur perfekten Lösung für Produktionssysteme. 

Flash Programming on the Fly 

Flash-Programmierung ist auch 

mit dem Condor Flying Probe von 

Digitaltest problemlos möglich. Vier 

bewegliche Prüfköpfe, die Flying 

Probes, können direkt programmiert 

und autonom angesteuert 

werden. Eine zusätzliche Adaption 

von unten ist nicht mehr notwendig. 

Dadurch werden nicht nur die Herstellungskosten 

der Adapter eingespart, 

auch die damit zwangsläufig 

verbundenen Bauzeiten gehören der 

Vergangenheit an. Der FlashRunner 

2.0 von SMH Technologies eignet 

sich damit ideal für die Integration 

in Digitaltest‘s Condor Flying 

Probe und bietet eine weitere Möglichkeit 

zur Qualitätsverbesserung 

bei gleichzeitiger Zeitersparnis. ◄ 

55


Neues kompaktes Digitalmikroskop 

für einfache Inspektionsaufgaben 

Kompaktes Digitalmikroskop mit kleiner Stellfläche ermöglicht eine schnelle, effiziente Inspektion und Kontrolle 

bei hoher Funktionalität. 

Vision Engineering präsentiert 

sein neues digitales Full-HD Mikroskop 

VE Cam für die unkomplizierte 

und schnelle Inspektion einer Vielzahl 

von Anwendungen. Die Qualitätskontrolle 

der zu betrachtenden 

Teile und Proben wird vereinfacht 

und tägliche Routineaufgaben 

beschleunigt. 

Zwei Varianten 

VE Cam ist in zwei Varianten mit 

unterschiedlichen Sichtfeldern (FOV) 

erhältlich. VE Cam 50 (50 mm FOV) 

und VE Cam 80 (80 mm FOV) bieten 

die Leistung, Geschwindigkeit 

und Effizienz der digitalen Bildgebung 

in einem kompakten und preisgünstigen 

System. 

Zu den erweiterten Funktionen 

gehören 10 vom Benutzer programmierbare 

Voreinstellungen, 6 Hotkeys 

für sofortigen One-Touch- 

Zugriff auf die am häufigsten verwendeten 

Einstellungs-Parameter 

und eine konfigurierbare Benutzeroberfläche, 

mit der die wichtigsten 

Benutzereinstellungen direkt 

auf dem Bildschirm angezeigt werden 

können. 

Homogene Ausleuchtung 

Eine homogene Ausleuchtung der 

Objekte wird durch ein integriertes 

8-Punkt LED-Ringlicht, das optionale 

Durchlicht oder ein flexibles 

Schwanenhals-Stablicht gewährleistet 

und lässt somit auch kleinste 

Fehler oder Manipulationen am Bildschirm 

erkennen. Der Einsatz von 

unterschiedlichsten Stativ-Varianten, 

vom einfachen Tischstativ bis 

zum weit ausragenden Gelenkarmständer 

komplettieren das System 

für die individuellen Anwendungsbereiche. 

Der Touch-Screen kann oben auf 

das Digitalmikroskop montiert 

werden. Dadurch verringert sich 

die Standfläche. 

Einsatzbereiche 

Geeignete Anwendungen befinden 

sich in den Bereichen: Elektronik, 

Maschinenbau, Präzisionsmechanik, 

Kunststoffe, additive Fertigung 

und Keramik. Insbesondere 

in der fertigungsnahen Umgebung, 

Qualitätskontrolle, Wareneingangsund 

Ausgangsprüfung, etc. 

Joachim Glaab, General Manager 

Vision Engineering Central Europe, 

kommentiert: „Die Einführung von 

VE Cam erweitert unser Produktsortiment 

um ein kompaktes, einfach 

zu bedienendes und preisgünstiges 

Digitalmikroskop, das 

sich auf die Bereitstellung von effizienten 

und genauen Inspektionsmöglichkeiten 

konzentriert, kombiniert 

mit einer Mischung aus integrierter 

intuitiven Menüsteuerung, 

hervorragender Bildqualität und einfachen 

Handhabung.“◄ 

Vision Engineering Ltd. 

www.visioneng.de 

Das neue digitale Full-HD Mikroskop VE Cam eignet sich insbesondere für die schnelle und unkomplizierte 

Inspektion und Nacharbeit am Bildschirm in einem weiten Bereich an Industrie- und Laborapplikationen 



Analoge Signaturanalyse 

Handliche Testsysteme für Fehlersuche auf bestückten Platinen – jetzt mit bis zu 96 Kanälen 

HT-EUREP Messtechnik 

Vertriebs GmbH 

www.ht-eurep.de 

Die FADOS Testsysteme des 

Herstellers ProTAr-Ge, vertrieben 

durch HT-Eurep GmbH, stellen in 

der neuen Generation eine Fehlersuche 

über Vergleichsfunktion mit 

bis zu 96 Kanälen zur Verfügung. 

Wie auch die bisherigen FADOS 

Testsyteme arbeiten sie auf Basis 

der analogen Signaturanalyse. Zur 

Fehlersuche auf Leiterplatten oder 

in anderen elektrischen und elektronischen 

Schaltungen sind diese 

Systeme hervorragend geeignet. 

Die Fehlersuche erfolgt ohne Anlegen 

einer Versorgungsspannung am 

Prüfling. Dadurch werden weitere 

Schäden an den defekten Produkten 

verhindert. Selbst ohne Detailkenntnis 

der fehlerhaften Schaltung 

ist eine effektive Fehlersuche möglich. 

Anders als bei einem ICT mit 

enormem Aufwand an Programmierzeit 

und Adapterkosten oder 

einem produktspezifischen Funktionstest 

mit entsprechender Testeinrichtung 

kann mit einem FADOS- 

System sofort mit der Fehlersuche 

begonnen werden. Die handlichen 

Geräte benötigen lediglich einen 

PC mit USB-Schnittstelle für den 

Betrieb. Über den Tastkopf oder die 

MUX Anschlüsse wird eine sinusförmige 

Wechselspannung mit Strombegrenzung 

an einen Schaltungsknoten 

oder Testpunkt am Prüfling 

angelegt. Der Stromfluss in Abhängigkeit 

der Spannung, die sogenannte 

“Signatur”, wird als V/I Kennlinie 

auf dem PC Bildschirm dargestellt. 

Die Signaturen an einem Verbindungspunkt 

einer Schaltung können 

mit der Signatur einer bekannt 

funktionsfähigen Platine verglichen 

werden. Sind an dem untersuchten 

Schaltungsknoten unterschiedliche 

Bedingungen durch falsche Bauteilwerte, 

eine unterbrochene Leiterbahn 

oder einen defekten Halbleiterübergang 

vorhanden, wird dies in 

den unterschiedlichen Darstellungen 

der Signatur sichtbar. Der Vergleich 

wird auch akustisch mit einem Gutbzw. 

Fehlerton unterstützt. 

Die Funktionen umfassen: 

• Zweikanal Fehlererkennung durch 

V/I-Tester 

• Mit MUX Option 96 Kanäle einzeln, 

oder 2 x 48 Kanäle separat, 

oder Vergleich von 48 Kanälen 

zu 48 Kanälen 

• Fehlererkennung durch Vergleich 

mit gespeicherten Signaturen, 

auch für die MUX Kanäle 

• Darstellung einer Ersatzschaltung* 

• Anzeige von Widerstandswert, 

Kapazität, Dioden-Schwellspannung* 

• Digitales Zweikanal-PC-Oszilloskop 

• 0.2-25KHz Rechteck Signal Ausgang 

• Analoger Spannungsausgang 

• Programmierbares integriertes 

DC Netzteil* 

• Integrierte berührungslose Infrarot 

Temperaturmessung ◄ 

CT350 Comet T - eine Klasse für sich 

- skalierbare Modultechnik, flexibel konfigurierbar 

- einheitliches Software-Paket und Bussystem 

=> Testerressourcen nach Bedarf, geringe Kosten 

Besondere Eigenschaften 

- Incircuit-Test, Funktionstest, AOI-Funktionen und Boundary Scan Test 

in einem Testsystem mit leistungsfähiger Testsequenzer-Software 

- sehr schnelle Inline-, Nutzen- und Multisite Tests 

- Mixed Signal-Tests, bis zu 1.5 GS/s digital, 5 GS/s analog 

- Amplitudenauflösung bis 24 Bit, Impulsmessungen 

- CAD-Daten-Import, Testabdeckungsanalyse, Programmgenerator 

- Debugging Tools, internes Digital Scope und 

Waveform-Generator an jedem Testpunkt 

- Logging- und Statistikfunktionen 

- flexible Datenbank- und QM-Systemschnittstelle 

- grafische papierlose Reparaturstation 

- konkurrentes Engineering für Entwicklung, Fertigung 

Schneller und zuverlässiger Support 

Automatic Test System 

Incircuit Test 

Function Test 

Boundary Scan Test 

AOI Test 

Stand alone - System 

Inline - System 

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57


Autonome optische Inspektionslösung - 

einfacher und leistungsfähiger 

Künstliche Intelligenz mit mehr Leistungsfähigkeit ermöglicht mehr Anwendungsfälle und eine autonome 

Optimierung nach der Einrichtung 

Inspekto hat eine neue Softwareversion 

für sein ikonisches System 

INSPEKTO S70 vorgestellt, 

dem nach eigenen Angaben weltweit 

einzigen autonomen Bildverarbeitungssystem. 

Basierend auf 

dem gesammelten Kundenfeedback 

aus zahlreichen Praxiseinsätzen 

bietet das System intelligente 

Funktionen wie ein Empfehlungszentrum, 

das Anwender 

bei der Erstellung und Pflege von 

Prüfprofilen unterstützt und so im 

Laufe der Zeit die Benutzerfreundlichkeit, 

Vielseitigkeit, Prozessintegration 

und Genauigkeit von Inspektionen 

verbessert. INSPEKTO S70 

ermöglicht es Herstellern, sich auf 

eine agile Fertigung und Prozessautomatisierung 

zu konzentrieren, 

Inspekto 

https://inspekto.com/de/ 

während die optimale Qualitätsprüfung 

autonom abläuft. 

Prüfprofil 

Bei der Einrichtung eines Bildverarbeitungssystems 

zur Prüfung 

eines neuen Produkts muss 

der Anwender eine Datei mit den 

Prüfmerkmalen erstellen. Diese 

wird als Prüfprofil bezeichnet. 

INSPEKTO S70 führt Anwender 

Schritt für Schritt durch die Erstellung 

neuer Prüfprofile, ohne dass 

sie über Fachkenntnisse in der 

industriellen Bildverarbeitung verfügen 

müssen, so dass der Prozess 

äußerst intuitiv ist. So können Hersteller 

unabhängig von der Qualitätsprüfung 

werden und sicherstellen, 

dass ihre eigenen Mitarbeiter die 

Qualitätskontrolle ihrer sich ständig 

verändernden Produktionslinien 

schnell und einfach durchführen 

können. 

Neue Profilverwaltung 

In der neuen Version verfügt 

INSPEKTO S70 über eine neue 

Profilverwaltung, die Anwendern 

hilft, Profile im Laufe der Zeit einfach 

zu verbessern und zu optimieren. 

Dabei handelt es sich um eine 

Reihe intelligenter Werkzeuge, die 

den Anwender durch die Anpassung 

eines Profils führen, um das 

gewünschte Leistungsniveau zu 

erreichen und sicherzustellen, dass 

es sich kontinuierlich an Änderungen 

im Produktionsprozess und in der 

Umgebung anpasst, wie z. B. beim 

Werkzeugwechsel, beim Austausch 

von Komponenten oder bei Veränderungen 

der Beleuchtung. Diese Profilverwaltung 

ermöglicht es Anwendern 

auch, frühere und neue Profile 

für denselben Artikel zu vergleichen, 

um die Prüfleistung kontinuierlich zu 

verbessern. Da INSPEKTO S70 für 

Veränderungen ausgelegt ist und 

sich an die Bedürfnisse der Produktionslinie 

anpasst, dient es als 

langfristige QS-Lösung, die den 

Hersteller über verschiedene Phasen 

des Produktionsprozesses hinweg 

begleitet. 

Prozess- oder 

umgebungsbedingte Produktionsänderungen 

Um eine kontinuierliche Inspektionsleistung 

während des gesamten 

Lebenszyklus eines Produkts zu 

gewährleisten, profitieren Anwender 

von autonom generierten, KIbasierten 

aktiven Empfehlungen zur 

Anpassung des Profils an prozessoder 

umgebungsbedingte Produktionsänderungen. 

Dies ist eine beispiellose 

Fähigkeit, die kein anderes 

optisches Inspektionssystem, auch 

kein KI-basiertes, bietet. 

Einstellbare Empfindlichkeit 

Anwender können auch die 

Empfindlichkeit des Systems für 

bestimmte Fehlerarten erhöhen 

oder verringern, während die Empfindlichkeit 

für andere, auch unvorhergesehene 

Fehler, unverändert 

bleibt. Dies kann durch selektives 

Hinzufügen fehlerhafter Proben zu 

den Profilparametern erfolgen. Das 

S70- System benötigt zur Einrichtung 

nur 20 bis 30 gute Produktproben. 

In der neuen Version ermöglicht 

es dem Anwender, dem Profil 

jederzeit sowohl gute als auch fehlerhafte 

Proben hinzuzufügen, um 

die Leistung genau anzupassen. 

Verminderte Fehlalarme 

Dadurch werden Fehlalarme für 

fehlerhafte Produkte sowie fälschlicherweise 

als gut eingestufte Produkte 

reduziert. Das Hinzufügen 

von Proben zum Profil erfolgt sofort 

und führt zu einem Profil, das für 

das spezifische zu produzierende 

Teil optimiert ist. Diese Optimierung 

erfordert keine zusätzliche 

Software oder das Eingreifen von 

Experten und kann bei Änderungen 

oder Weiter entwicklungen der Produktionslinie 

vorgenommen werden. 

Inspektionsbereiche 

Darüber hinaus kann der Anwender 

eine unbegrenzte Anzahl von 

Inspektionsbereichen (Regions 

of Interest, ROIs) innerhalb eines 

Prüfteils definieren und die Größe 

und Empfindlichkeitsschwellen für 

jeden einzelnen Bereich unabhängig 

voneinander einstellen. Auf diese 

Weise kann das System leicht an die 

Anforderungen jedes Anwendungsfalls 

und die Feinheiten jedes Prüfteils 

angepasst werden, was eine 

noch nie dagewesene Genauigkeit 

ermöglicht. 

Prüfen stark reflektierender 

Objekte 

Die neue Software verbessert 

auch die Fähigkeit des S70, stark 

reflektierende Objekte zu prüfen. 

Dies ist eine häufige Herausforderung 

in der industriellen Qualitätssicherung, 

unabhängig davon, 

ob das Objekt im Stillstand oder in 

Bewegung geprüft wird. Das System 

verfügt nun über eine Antireflexionstechnologie, 

die sowohl 

auf bewegte als auch auf unbewegte 

Objekte angewendet werden 

kann. ◄ 



Testsysteme für Laserdioden 

Instrument Systems entwickelt flexible Lichtmesstechnik-Lösungen zur 

optischen Charakterisierung und Inspektion von Laserdioden in Labor und 

Produktion. 

Japanische Präzision seit 1935 

Hochpräzise 

Flying Probe 

Tester 

Instrument Systems präsentiert auf der LASER 

WoP 2022 sein umfangreiches Testportfolio für 

IR-Emitter und VCSEL. Neue Produktentwicklungen 

im Bereich der Spektralradiometer der 

CAS-Serie und der VTC Near-/Far-Field-Kameras 

bedienen den immens gewachsenen Markt 

der Laserdioden-Produktion für den kurzwelligen 

Infrarot-Bereich von 900 bis 1700 nm. Mit 

dem passenden LIV-Test-Equipment - zusätzlich 

bestehend aus Ulbricht-Kugeln, Photodioden, 

Source-Measure-Units (SMUs) und Temperaturreglern 

- können Laserdioden vollumfänglich 

optisch charakterisiert werden. Die Software-Applikation 

SpecWin Pro unterstützt bei 

der Charakterisierung von Laserdioden durch 

die Integration und präzise Synchronisierung 

aller Messgeräte sowie die numerische und 

grafische Analyse der Daten. 

Der LIV-Test 

ist eine schnelle und einfache Methode, um 

die wesentlichen Performance-Parameter von 

Laserdioden zu ermitteln. Er kombiniert zwei 

Messkurven in einer Grafik. Die L/I-Kurve zeigt 

die Abhängigkeit der optischen Lichtintensität des 

Lasers vom Betriebsstrom und dient zur Bestimmung 

von Betriebspunkt und Schwellenstrom. 

Die V/I-Kurve zeigt die am Laser anliegende 

Spannung in Abhängigkeit vom Betriebsstrom. 

Berechnet man hieraus die Ableitungsfunktionen, 

sind Anomalien (Kinks) der Laserdioden 

noch eindeutiger zu erkennen. 

Instrument Systems Optische Messtechnik 

GmbH 

www.instrumentsystems.com 

LIV-Testsysteme 

bestehen in der Regel aus Photodiode, 

Ulbricht-Kugeln und Source-Measure-Units 

(SMUs). In Kombination mit einem Spektralradiometer 

können zusätzlich spektrale Eigenschaften 

der Laserdioden wie Peak-Wellenlänge 

und Halbwertsbreite (FWHM) bestimmt werden. 

Diese Größen zeigen häufig eine Abhängigkeit 

vom Betriebsstrom. Das kann für ein VCSEL mit 

zunehmendem Betriebsstrom eine Verschiebung 

der Peak-Wellenlänge zu höheren Wellenlängen 

hin bedeuten (siehe Bild). Je nach Lasertyp 

und Anforderung ist weitere Messtechnik 

erforderlich. Mit steigender Temperatur nimmt 

die Effizienz von Laserdioden oft signifikant ab. 

Deshalb ist für Applikationen zum Beispiel im 

Automotive-Bereich eine temperaturabhängige 

Analyse relevant. Die SpecWin Pro unterstützt 

hierzu die Anbindung einer externen Temperatur-Einheit 

für Tests von 15 bis 150 °C. 

Gepulster Betriebsmodus 

Für einige Anwendungen ist auch ein gepulster 

Betriebsmodus der VCSEL-Arrays erforderlich. 

Große Unterschiede zwischen der kontinuierlichen 

und der gepulsten L/I-Kurve deuten 

auf eine schlechte Die-Befestigung oder 

einen Leckstrom hin und somit auf eine mindere 

Laser qualität. Für Messungen im Nanosekundenbereich 

eignet sich der Pulsed-VCSEL- 

Tester (PVT). Die Kamerasysteme der VTC- 

Serie ermög lichen eine umfassende Charakterisierung 

des Strahlprofils im Nah- und Fernfeld 

sowie der Polarisationseigenschaften. Mit dem 

LEDGON steht ein Benchtop-Goniometer zur 

Verfügung, um die Abstrahlcharakteristik von 

Laserdioden winkelaufgelöst zu bestimmen. ◄ 


4-Draht 

Messungen 

bereits bei 

Pads ab 

Ø 28 μm! 

Mehr Informationen erhalten Sie hier: 

HIOKI EUROPE GmbH 

Helfmann-Park 2 

65760 Eschborn 

hioki@hioki.eu 

www.hioki.eu 

59


Sensoren in der Produktionsline kalibrieren 

In situ-Kalibrierungen sorgen für wirtschaftliche und qualitätsorientierte Prozesskontrolle 

Die in situ-Kalibrierung stellt eine optimale Alternative zur kostenintensiven Kalibrierung im Labor dar und hilft, wiederholte 

Prozessvalidierung zu vermeiden 

Autoren: 

Stephan Vogel, 

Head of Business Development 

und Peter Jäger, 

Service Development & 

Calibration Operations Manager 

Kistler Group 

info@kistler.com 

www.kistler.com 

Eine moderne und 

wirtschaftliche Fertigung ohne 

Sensoren in der Linie? 

Mittlerweile undenkbar! Sensoren 

in der Produktion helfen 

die Qualität zu überwachen, Ausschuss 

zu vermeiden und bilden 

die Grundlage für eine lückenlose 

Dokumentation des Produktionsprozesses 

insbesondere bei 

sicherheitsrelevanten Teilen. Um 

höchsten Qualitätsstandards zu 

entsprechen, sind Hersteller in 

vielen Bereichen verpflichtet, 

regelmäßige Kalibrierungen 

durchzuführen und die Präzision 

der Messmittel sicherzustellen. 

Die in situ-Kalibrierung stellt eine 

optimale Alternative zur kostenintensiven 

Kalibrierung im Labor 

dar. Neben reduzierten Stillstandzeiten 

bietet diese Methode den 

Vorteil, dass sich die Messkette 

so ganzheitlich kalibrieren lässt 

– vom Sensor über die Leitungsführung 

der Anlage bis zu Messund 

Auswertegeräten. 

Sensoren direkt in der 

Produktionslinie 

Direkt in die Produktionslinie integrierte 

Sensoren erfüllen zwei wichtige 

Aufgaben: Zum einen überwachen 

sie kontinuierlich qualitätsrelevante 

Fertigungsschritte und 

gewährleisten, dass die produzierten 

Teile höchsten Sicherheitsansprüchen 

genügen. Zum anderen sammeln 

sie Messdaten zu qualitätsrelevanten 

Merkmalen in Echtzeit und 

legen so die Grundlage zur Erfüllung 

der Dokumentationspflicht, wie sie 

etwa für die Herstellung von Medizinprodukten 

und Automotive-Komponenten, 

gefordert wird. Die Sensoren, 

die in den Fertigungsanlagen 

verbaut sind, erfassen dazu alle qualitätsrelevanten 

Fertigungsparameter 

ohne zusätzlichen Prüfaufwand. 

Präzise Messmittel dank 

regelmäßiger Kalibrierungen 

Mit der Zeit können jedoch 

Umwelteinflüsse wie Temperatur 

und Luftfeuchte, aber auch Staub, 

Chemikalien, mechanische Abnutzung 

oder Alterung die Präzision 

der Sensoren beeinflussen. Regelmäßige 

Kalibrierungen decken 

diese Effekte auf. So können Hersteller 

eventuelle Abweichungen 

korrigieren sowie fehlerhafte Sensoren 

erkennen und frühzeitig austauschen, 

um die Sicherheit und 

Qualität der Produkte zu gewährleisten. 

Nahezu alle gängigen Normen 

für Qualitätsmanagementsysteme 

schreiben deswegen eine 

regelmäßige Überprüfung der verwendeten 

Messmittel vor. 

Die Normen definieren dabei aber 

weder den genauen Ablauf einer 

Kalibrierung noch, wie häufig diese 

durchgeführt werden muss. Die 

meisten fertigenden Unternehmen 

erstellen daher einen haus eigenen 

Prüfplan für ihre Messmittel und verwalten 

diesen vor Ort. Er legt dann 

unter anderem fest, wie häufig eine 

Überprüfung der Messmittel durchgeführt 

werden soll und wie diese 

im Detail ablaufen. 



Alternative zu kostenintensiver 

Kalibrierung im Labor 

Grundsätzlich stehen Herstellern 

zwei Kalibriermethoden zur Wahl: 

eine Kalibrierung im Labor oder 

vor Ort in der eigenen Maschine. 

Entscheiden sie sich für die erste 

Option, müssen sie zunächst das 

Messmittel aus der Fertigungsmaschine 

ausbauen und in ein 

eigens für Kalibrierungen akkreditiertes 

Labor einschicken. Solche 

zertifizierten Labore arbeiten nach 

einer internationalen Norm, die den 

Ablauf und die Dokumentation des 

Kalibrierprozesses festschreibt – 

Hersteller profitieren also von einem 

hohen Qualitätsstandard. Der Nachteil: 

Diese Methode ist besonders 

kostenintensiv, denn das Messmittel 

fällt für den Zeitraum der Kalibrierung 

aus. Sind Austauschsensoren 

vorhanden, steht die Anlage wenigstens 

während der Rüst- und Montagearbeiten 

still. Sind diese nicht verfügbar, 

fällt die Produktions anlage 

aus, bis das Labor den Sensor 

zurückschickt. Bedenkt man, dass 

eine Laborkalibrierung im Schnitt 

etwa zwei Wochen in Anspruch 

nimmt, ergibt sich daraus ein nicht 

zu unterschätzender finanzieller 

Nachteil für Hersteller. 

Die Messkette ganzheitlich 

kalibrieren 

In situ-Kalibrierungen haben im 

Vergleich dazu den Vorteil, dass 

Montage- und Rüstzeiten sowie 

Transportzeiten wegfallen. Die 

Anlage steht nur für die Dauer 

der Kalibrierung still. Im Vergleich 

zur Laborkalibrierung eine signifikante 

Zeit- und Kostenersparnis. 

Dadurch, dass die Sensoren während 

der in situ-Kalibrierungen in 

der Anlage bleiben, können Hersteller 

zudem die gesamte Messkette 

– also vom Sensor über die in 

der Anlage verbaute Leitungsführung 

bis zum Mess- und Auswertegerät 

kalibrieren. Messunsicherheiten, 

die von einzelnen Komponenten 

entlang der Messkette verursacht 

werden, lassen sich dadurch 

berücksichtigen. 

Voraussetzungen für in situ- 

Kalibrierungen im Vorfeld 

prüfen 

Bauartbedingt lassen sich in situ- 

Kalibrierungen allerdings nicht auf 

jeder Anlage durchführen. Nicht 

jede Maschine ist in der Lage, die 

zur Kalibrierung benötigten Kräfte 

aufzubringen und lange genug zu 

halten, um aussagekräftige Messdaten 

zu generieren. Auch ob sich 

die benötigten Lastpunkte mit der 

Maschine und der integrierten Software 

anfahren lassen, ist vorab zu 

prüfen. Zudem ist die in situ-Kalibrierung 

eine Platzfrage: Reicht 

der Platz, um einen Referenzsensor 

zusammen mit einem Adapter 

zu platzieren? 

Und lässt die verwendete Messdatenverwaltung 

die Integration 

eines Kalibrierprozesses zu? 

Experten unterstützen 

Anbieter von in situ-Kalibrierungen, 

wie etwa der Messtechnik-Experte 

Kistler, können dabei 

helfen, diese Fragen zu beantworten. 

Geschulte Service-Mitarbeiter 

begleiten und beraten Hersteller 

dabei entlang des gesamten 

Prozesses. Im ersten Schritt prüfen 

sie die Machbarkeit einer Kalibrierung 

vor Ort. Sind die Voraussetzungen 

gegeben, stehen die 

Experten auch bei der weiteren 

Vorbereitung zur Seite. Gemeinsam 

mit dem Hersteller definieren 

sie den idealen Kalibrierprozess 

und prüfen, ob zusätzliches Equipment, 

wie zum Beispiel ein Adapter 

für den Referenzsensor, nötig 

ist. Checklisten für die Anwender 

begleiten den Prozess und dienen 

zusätzlich als Prozessdokumentation. 

So gehen Effizienz, Sicherheit, 

Qualität und Wirtschaftlichkeit 

bei der Kalibrierung von Sensoren 

in der Produktionslinie Hand 

in Hand. ◄ 

Geschulte Service-Mitarbeiter von Kistler begleiten und beraten entlang des gesamten Kalibrierprozesses und führen die in situ-Kalibrierung 

gemäß Kundenwunsch fachgerecht an Kundenstandorten durch 


61


Kognitives Assistenzsystem in der Endkontrolle 

Der Schlaue Klaus unterstützt die NIRA KSV GmbH. 

100% Prüfung und damit absolute 

Sicherheit in der Qualitätskontrolle. 

Was für Unternehmen in der manuellen 

Fertigung wie der Heilige Gral 

klingt, ist mit dem Schlauen Klaus 

längst machbar. Das kognitive Assistenzsystem 

der Optimum datamanagement 

solutions GmbH prüft im 

Montageprozess zuverlässig Bauteile 

und -gruppen auf Fehler – und 

zwar in Echtzeit. Jetzt auch bei der 

NIRA KSV GmbH. 

Hochwertige 

Kunststoffprodukte 

Komplexere Produkte erfordern 

engere Kontrollsysteme 

Die Werker bei NIRA fertigen 

heute nicht mehr nur einfache 

Spritzgussteile, sondern komplexe 

Baugruppen mit unterschiedlichen 

Komponenten. Auch die Fertigungsprozesse 

sind inzwischen deutlich 

umfangreicher und erfordern weit 

mehr Wissen im Umgang mit den 

verschiedenen Maschinen, Werkzeugen 

und Einzelteilen. Dadurch 

erhöht sich allerdings spürbar die 

Fehleranfälligkeit. Zudem werden 

mehr Varianten produziert, wodurch 

die Anforderungen an einzelne Mitarbeiter 

weiter steigen. Denn jede 

der Änderungen erfordert eine neue 

Aufnahme in das System. Das macht 

eine ständige Neuausrichtung und 

Anpassung bestehender Kontrollsysteme 

erforderlich. Die zunehmende 

Komplexität dieser Aufgaben verlangt 

neue Methoden der Kontrolle. 

Verbesserte Prüfsysteme 

Der Schlaue Klaus ist bei NIRA 

KSV kein Unbekannter. Bereits seit 

über einem Jahr wird das Assistenzsystem 

in der Qualitätskontrolle eingesetzt 

und führt dort Stichprobenprüfungen 

durch. Nun folgte der 

nächste Schritt: 100% Prüfung in 

der Montage von Automotive-Baugruppen. 

So arbeitet der Schlaue Klaus in 

der Qualitätssicherung 

„Der Schlaue Klaus überprüft, 

bestätigt, dokumentiert und übernimmt 

die komplette Verantwortung 

für die Qualität“, erklärt Joanna Wilgosiewicz-Beginska, 

die bei NIRA 

für die Qualitätskontrolle verantwortlich 

ist. Alle gefertigten Bauteile 

werden einer eingehenden 

Kontrolle unterzogen. 

Der Schlaue Klaus unterstützt 

kamerabasiert. Der Mitarbeiter in 

der Linie hält lediglich das Werkstück 

unter die Kamera des intelligenten 

Assistenten. Befindet sich 

eine Baugruppe im Sichtfeld, wird 

automatisch geprüft. In Echtzeit 

erhält der Mitarbeiter ein Feedback, 

ob das Produkt in Ordnung ist oder 

Optimum datamanagement 

solutions GmbH 

www.optimum-gmbh.de 

Das Unternehmen mit Hauptsitz 

im italienischen Villongo in der Provinz 

Bergamo produziert am deutschen 

Standort in Mühlacker – nordwestlich 

von Stuttgart, hochwertige 

Kunststoffprodukte für die Elektrowerkzeug- 

und die Automobilindustrie. 

Und das mit großem Erfolg, 

wie zahlreiche zufriedene Kundenstimmen 

belegen. 

Damit das so bleibt, ist ständige 

Weiterentwicklung ein Muss. Ausweitung 

der Produktionskapazitäten 

und eine größere Variantenvielfalt 

bei möglichst geringen Kosten sind 

nötig, um am Markt bestehen zu 

können und erfolgreich zu bleiben. 



Neue Etiketten mit überschrittenen Temperaturgrenzwerten 

Sicherheitsregeln in industriellen 

Anlagen verlangen vermehrt 

nach einer beweiskräftigen Aufzeichnung 

der je an Oberflächen 

von Komponenten eingewirkten 

maximalen Temperaturbelastungen. 

Frühzeitig festgestellte 

Temperaturspitzenwerte erlauben 

eine rechtzeitige, also zukünftige 

Kosten einsparende, präventive 

Intervention. Man denke etwa 

an durch Staubablagerungen an 

luftgekühlten Wärmetauschern 

bewirkte Übertemperaturen an 

Anlagenteilen und deren dadurch 

bedingte reduzierte Lebenserwartung. 

Eine 1-Euro-Investition 

in ein JumboCelsi-Temperaturetikett 

kann zig-tausendfache Einsparungen 

auslösen. 

Celsi-Etiketten sind selbstklebend 

und innerhalb weniger 

Sekunden auf sauberen Oberflächen 

aufgebracht. Im Bildbeispiel 

wurden je ein Celsi Jumbo mit 93 

°C Schwelle auf dem Elektromotor 

und auf dem angeflanschtem 

Getriebe platziert. Das auf dem 

E-Motor sitzende 93 °C Jumbo- 

Celsi wurde in der Vergangenheit 

auf mindestens dessen Ansprechtemperatur 

93 °C erwärmt und 

ist daher nicht umkehrbar von 

ursprünglich Weiss in ein permanentes 

Schwarz gekippt. 

Das auf dem Getriebe befindliche 

93 °C JumboCelsi ist nach wie 

vor in seiner ursprünglichen weissen 

Farbe verblieben, also beweiskräftig 

hat die dortige Oberflächentemperatur 

in der Vergangenheit 

nie die 93 °C Schwelle erreicht. 

Was für eine im Falle einer 

Garantienahme für Lieferant und 

Kunden klare und zufriedenstellende 

Aussage! Keine entfremdende 

Diskussion. Der E-Motor 

hatte Gründe, um heiß zu werden, 

das Wieso ist dann Sache 

technische Nachprüfung. 

Jumbo-CelsiDot gibt es in 40 

verschiedenen Temperaturwerten 

zwischen 40 und 260 ºC. Celsi s 

gibt es auch als MinCelsi s mit 5 

x 12 mm und besonders sparsam 

auf Rollen zu jeweils 1000 Stück. 

Leseranfragen erhalten gratis ein 

Muster-Kit diverser Temperaturen 

und Formen. 

Dipl.-Ing. Ernest Spirig 

celsi@spirig.com 

www.spirig.com 

nicht und kann entsprechend darauf 

reagieren. 

Einbindung des kognitiven 

Assistenzsystems in die 

Fertigung 

Um zusätzliche Daten zu übermitteln 

oder Dokumente für die Rückverfolgbarkeit 

zu erstellen, lassen 

sich an den Schlauen Klaus Systeme 

wie Drucker oder Werkzeuge 

anschließen. Diese Möglichkeit nutzt 

auch NIRA: „Nach erfolgreicher Prüfung 

bekommen wir ein Chargenetikett, 

durch das wir nachweisen 

können, dass jede einzelne Baugruppe 

überprüft wurde.“ Der Vorgang 

läuft voll automatisiert ab. Ist 

die Prüfung erfolgreich, erstellt der 

Schlaue Klaus das Etikett, welches 

direkt auf das Werkstück aufgeklebt 

werden kann. So sehen Kunden wie 

Kollegen auf einen Blick, dass alle 

Bauteile korrekt zusammengesetzt 

sind und sich bedenkenlos weiterverarbeiten 

lassen. 

Auch im Umgang mit neu einzulernenden 

Bauteilen überzeugt der 

intelligente Kollege. Der Schlaue 

Klaus lernt visuell. Die Komponenten 

müssen ihm nur vorgelegt werden. 

Komplexe Datenbanken und 

Einlernvorgänge mit Programmiersprachen 

entfallen. 

Mehr Verlässlichkeit, weniger 

Fehler und kein Stress 

Kognitive Assistenzsysteme 

sparen Kosten, verschlanken Prozesse 

und reduzieren den Stress. 

Der Schlaue Klaus sorgt mit seiner 

Kontrolle in Echtzeit, leichter 

Bedienbarkeit und dem einfachen 

Einlernen neuer Komponenten 

dafür, dass die Qualitätskontrolle 

effizienter und sicherer 

ist als jemals zuvor. 

Davon ist auch Joanna Wilgosiewicz-Beginska 

überzeugt: „Die 

Abläufe in unserer Firma sind wirtschaftlicher 

und die Mitarbeiter werden 

entlastet.“ Ihnen gibt der digitale 

Kollege die Hilfe, die sie benötigen, 

um trotz größerer Anforderungen 

ihren Arbeitstag erfolgreich und 

entspannt zu gestalten. ◄ 


63


Neues Design für innovative Testsysteme für 

Halbleiter und Luftfahrtelektronik 

Die SET GmbH launcht ein neues Corporate Design. So erfindet sich das Traditionsunternehmen neu. 

Auf der neuen Website im responsiven Design tauchen die Module der 

Bildmarke als strukturierende Elemente wieder auf und unterstützen 

die intuitive Userführung. Die Hauptfarben steht für die beiden Kernbereich: 

Dunkelblau für die Luftfahrt und Dunkelgrün für Leistungshalbleiter. 

Video-Inhalte geben der Seite zusätzliche Dynamik 

SET GmbH 

www.smart-e-tech.de 

Die SET GmbH verpasst ihrer Traditionsmarke 

ein Makeover und folgt 

mit einer grundlegenden Modernisierung 

konsequent der in 2021 vorgestellten 

neuen Unternehmensstrategie. 

Mit neuem Logo, Corporate 

Design und Unternehmens-Website 

wird nun auch visuell der Grundstein 

für die Vision von Gründer und 

Geschäftsführer Frank Heidemann 

gelegt: Global Player und internationaler 

Marktführer im Bereich innovativer 

Testsysteme zu werden. 

„Vision 2026“ 

Im April 2021 hat die SET ihre 

„Vision 2026“ für das traditionsreiche 

Unternehmen vorgestellt. Der 

Anspruch: Als Marktführer innovativer 

Testsysteme weltweit die Entwicklung 

von nachhaltiger Mobilität 

für sich selbst und die kommenden 

Generationen beschleunigen. Ihre 

ambitionierten Ziele will die SET in 

den nächsten Jahren mit einer klaren 

Fokussierung auf weitere Innovationen 

erreichen. Insbesondere 

durch globales Wachstum im Luftfahrt- 

und Halbleiter-Testing. Dazu 

gehört auch die Gründung neuer 

Standorte in Frankreich, Großbritannien, 

USA und vor allem Asien, 

wo sich der Halbleitermarkt besonders 

stark entwickelt. 

Das Wachstum soll dabei nicht nur 

eigenen Interessen dienen. Es geht 

auch um gesellschaftliche Verantwortung. 

Frank Heidemann ist der 

Ansicht, dass Technologien die Welt 

auch immer besser machen sollten 

und der Gesellschaft etwas zurückgeben. 

Das reicht vom sicheren Fliegen 

bis zur CO 2 -Reduktion durch 

effiziente Halbleiter. 

Alle Zeichen auf Zukunft 

Ambitionierte Ziele brauchen ein 

entsprechendes Selbstbewusstsein. 

Das soll sich nun auch in einem 

neuen Markenauftritt manifestieren 

und die Identität des Unternehmens 

für Kunden aber auch für die eigenen 

Mitarbeiter schärfen. 

„Die SET GmbH steht seit je her 

für technische Evolution, getrieben 

durch visionäre Ideen und Flexibilität. 

Das beweisen wir durch unsere Innovationen 

in Produkten und Lösungen 

immer wieder aufs Neue. Aber auch 

unser Unternehmen entwickelt sich 

ständig weiter, ohne dabei unsere 

Kernwerte aus den Augen zu verlieren. 

Diesen Anspruch wollen wir mit 

dem neuen Markenauftritt nun auch 

visuell nach außen tragen und ich 

finde, das ist uns sehr gut gelungen“, 

freut sich Frank Heidemann über den 

neuen Look der SET. 

Die Herausforderung dabei: die 

am Markt etablierte Marke eines 

der führenden Anbieter von Testsystemen 

für die Luftfahrt- und Leistungshalbleiter-Branche 

in Grundzügen 

zu erhalten und gleichzeitig 

geschickt zu modernisieren. Zusätzlich 

soll der Relaunch eine klare visuelle 

Struktur für die drei definierten 

Kernfelder der SET herausarbeiten: 

Luftfahrt, Halbleiter und Expertise. 

Die visuelle Identität schärfen 

durch klare Strukturen 

Die Antwort: 

Das Redesign greift diese Kompetenzbausteine 

als visuellen Dreiklang 

in Logo und Corporate Design 

auf. Die Struktur wird insbesondere 

auf der neuen Website deutlich. 

Das einheitliche Farbraster und 

die kubischen Formen des neuen 

Logos werden hier, wie auch in der 

weiteren Geschäftsausstattung, konsequent 

durchdekliniert und führen 

den User intuitiv durch Navigation 

und Inhalte. Eine präzise Ikonografie 

schafft zusätzliche Orientierung 

und setzt die drei Kernfelder der 

SET immer wieder deutlich in den 

Fokus. Als Hommage an das alte 

Corporate Design wurde der dunkle 

Blauton als DNA- und Signature- 

Farbe erhalten und geschickt durch 

die Erweiterung der Farbpalette 

um frische Grüntöne modernisiert. 

Zum 20-jährigen Jubiläum formulierte 

Frank Heidemann eine 

klare Vision für die SET: „Gemeinsam 

wollen wir eine neue Ära in 

Design, Entwicklung und Wartung 

von Testsystemen im Bereich Luftund 

Raumfahrt einläuten“. 

Mit dem Launch des neuen Corporate 

Designs wird nun auch visuell 

der Grundstein für die nächste 

Erfolgsstufe gelegt. ◄ 

SET treibt mit ihrer 

Forschungs- und 

Entwicklungsabteilung 

neue Testverfahren im 

Bereich Luftfahrt und 

Leistungshalbleiter 

an vorderster Front 

voran. SET trägt mit 

ihren innovativen 

Testplattformen 

dazu bei, elektrische 

Produkte und Fahrzeuge 

der Zukunft sicherer und 

zuverlässiger zu machen 



Elektronische DC-Hochleistungslast 

Die Geräte der ITECH-IT8400- 

Serie sind elektronische DC-Hochleistungslasten. 

Sie sind wahlweise 

mit einer Spannung von 600 oder 

1200 V erhältlich und unterstützen 

Master-Slave-Parallelschaltungen 

mit Leistungen von 6 bis 600 kW 

(eine Ladung der doppelten Leistung 

ist möglich). Die DC-Lasten 

der IT8400-Serie verfügen über 

drei Stromrücklesebereiche mit 

einer Auflösung von 40 µA, sie 

haben eine sehr schnelle Schleifenreaktion, 

unterstützen bis zu 

Meilhaus Electronic GmbH 

www.meilhaus.com 


acht Arbeitsmodi und lassen sich 

in ihrer Stromanstiegs- bzw. Stromabfallgeschwindigkeit 

einstellen. 

Nicht zuletzt machen umfassende 

Schutzfunktionen die Geräte der 

IT8400-Serie zur idealen Lösung 

für die Prüfung von Brennstoffzellen, 

Leistungsbatterien, DC-Ladesäulen, 

BOC, Leistungselektronik, 

Solaranlagen, Hochspannungskomponenten 

in Kraftfahrzeugen, 

DC-DC, Motoren etc. 

Die elektronischen DC-Lasten 

der ITECH-IT8400-Serie sind 

Hochleistungsgeräte für die Prüfung 

von Komponenten aus den 

Bereichen Automobilelektronik, 

Elektrofahrzeuge, Batterie, Halbleiter/ICs. 

Die Geräte arbeiten hochpräzise 

und messen in drei Strombereichen 

von 1,5 bis 15.000 A). 

Die Eingangsüberleistung 

und die Ladezeit hängen von der 

Temperatur der elektronischen Last 

ab. Unter 30 °C unterstützen die 

Geräte das Laden mit doppelter Leistung 

innerhalb von 3 s und eignen 

sich damit für sofortige Entladetests 

von Motoren und Batterien mit hoher 

Leistung (so kann beispielsweise der 

Start eines Gleichstrommotors, die 

transiente Überlast einiger Stromversorgungen 

oder auch die sofortige 

Entladung einer Hochleistungsbatterie 

oder Brennstoffzelle simuliert 

werden). 

Die DC-Hochleistungslasten 

IT8400 

unterstützen den programmierbaren 

dynamischen Belastungsmodus 

mit 25 kHz und die minimale 

Stromanstiegs- und -abfallzeit 

beträgt 15 µs. Die dynamische 

Prüfung ist ein notwendiger Test für 

Netzteile und mit der schrittweisen 

Änderung des Laststroms lässt sich 

sicherstellen, dass das Netzteil stabil 

arbeitet. Die Geräte IT8400 eignen 

sich gut für die Prüfung des 

Einschwingverhaltens von Schaltnetzteilen 

und für die dynamische 

Entladeprüfung von Batterien, da 

sie eine kontinuierliche Änderung 

des Laststroms und damit eine minimale 

Verzerrung der Stromwellenform 

ermöglichen. Die Serie IT8400 

bietet acht verschiedene Arbeitsmodi 

wie (CC, CV, CR, 

CP, CV+CC, CV+CR, 

CR+CC, CP+CC). Der 

CP-Modus wird häufig 

für den USV-Batterietest 

verwendet und 

simuliert die Stromänderung 

bei abnehmender 

Batteriespannung. 

Er kann auch verwendet 

werden, um die 

Eigenschaften der Eingänge 

von DC-DC- 

Wandlern und Wechselrichtern 

zu simulieren. 

Der CV+CC- 

Modus lässt sich auf 

die Lastsimulationsbatterie 

anwenden, um 

die Ladestation oder 

das Autoladegerät zu 

testen. Der CR+CC- 

Modus wird häufig 

zur Prüfung der Spannungsbegrenzung, 

der 

Strombegrenzungseigenschaften, 

der Konstantspannungsgenauigkeit 

und der Konstantstromgenauigkeit 

von 

Onboard-Ladegeräten verwendet. 

Die Geräte der IT8400-Serie sind 

vollständig geschützt: 

OVP, UVP, OCP, OPP, OTP, 

Stromschwingungsschutz, Strombegrenzung, 

Leistungsbegrenzung, 

Rückwärtsalarm usw. Sie sind mit 

einer Speicherfunktion zur Speicherung 

der Abschaltung, Aufzeichnung 

von bis zu 100 Gruppen von Daten 

ausgestattet und verfügen über integrierte 

CAN-LAN/Ethernet-, GPIB-, 

USB-, RS232- und Analog-Schnittstellen. 

◄ 

CelsiStrip ® 

Thermoetikette registriert 

Maximalwerte durch 

Dauerschwärzung 

Diverse Bereiche von 

+40 bis +260°C 

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65


3D-MXI-System für den universellen 

Röntgeneinsatz 

Die Viscom AG setzt ihre Erfolgsgeschichte im Bereich der manuellen und automatisierten Röntgeninspektion 

(3D-MXI) mit einem neuen hochwertigen System fort 

Die X8011-III bietet wie die Vorgängerin 

X8011-II PCB höchste 

Flexibilität bei den Prüfaufgaben, 

extrem hohe Auflösungen sowie 

eine brillante und sehr detail reiche 

Bildqualität. 

Das Design der X8011-III 

Das neue 3D-MXI-System X8011-III gliedert sich in die Designsprache 

der neuesten 3D-AXI-Systeme von Viscom ein 

Die Heat Map gibt am System 

oder als Bestandteil eines 

automatischen Prüfreports 

detaillierten Aufschluss über die 

Strahlungsdosis 

mit dem großen, weiß leuchtenden 

„V“ ähnelt bewusst der Außenerscheinung 

der iX7059er Systeme, 

die Viscom für höchste Anforderungen 

in der Inline-Röntgeninspektion 

(3D-AXI) entwickelt hat. Damit 

spiegelt das komplett überarbeitete 

Gehäuse Eigenschaften wider, die 

bei den manuellen Röntgensystemen 

von Viscom als besonderer 

Vorteil bekannt sind. Sie können 

genauso wie die Prüftore in der Fertigungslinie 

eigenständig vollautomatische 

Qualitätskontrollen durchführen. 

Umfangreiche Analysefunktionen 

und eine intuitive Bedienung 

ermöglichen eine schnelle, einfache 

und präzise Inspektion und liefern 

den Systemnutzern sehr wertvolle 

Informationen zur Produktqualität. 

3D-AXI und 3D-MXI von 

Viscom sind heute insbesondere 

im Hinblick auf die Automatiksoftware 

mehr als jemals zuvor „aus 

einem Guss“. 

Einfach erlernbar 

Die Bedienung der X8011-III ist 

einfach erlernbar und besonders 

intuitiv. Um z. B. THTs zu prüfen oder 

Voids in Flächenlötungen genauestens 

zu ermitteln, können die Analyseparameter 

schnell und flexibel im 

laufenden Betrieb ausgewählt und 

Viscom AG 

www.viscom.com 

Am Verifikationsplatz vVerify von Viscom können zur Prozessoptimierung 3D-MXI-Prüfergebnisse mit denen 

aus anderen Prüftoren verglichen werden 



Individuelle 3D-Röntgeninspektion 

Nicht funktionsfähige Komponenten 

und Baugruppen treten 

auch heute noch auf. Und das nicht 

nur bei Fehlerraten gegen Null bei 

durchsatzstarken SMT-Fertigungsprozessen, 

sondern auch bei kleineren 

Losgrößen, beim Lotpastenauftrag, 

bei Designfehlern, schlecht 

lötbaren Oberflächen und auch verstärkt 

bei Themen wie Leiterplattenqualität, 

Anbindung, Porenbewertung, 

Benetzung der Exposed 

Pads oder Solderballing – oder 

wie bei dem speziellen Fall eines 

in der Mitte gebrochenen MLCC- 

Kondensators. MLCC-Kondensatoren 

bestehen aus spröder Keramik. 

Diese bricht daher leicht bei 

mechanischer Verformung. Das 

Fehlerbild kann häufig beim Nutzentrennen 

auftreten, wenn keramische 

Bauteile zu nah am Rand 

platziert sind und eben durch die 

mechanische Beanspruchung 

brechen. 

Bei der Kraus Hardware sind 

heute praktisch alle optischen und 

elektrischen Tests verfügbar. In diesem 

Kondensatorfall wurde eine 

3D-Röntgenanalyse (CT, Computertomographie) 

erstellt. Wobei in 

der Elektronikproduktion und Analyse 

am häufigsten die 2D-Röntgenuntersuchung 

zum Tragen 

kommt. Eine zerstörende Untersuchung 

wie Schliffbildanalyse 

wäre hier auch möglich gewesen. 

Grundsätzlich gibt es bei Kraus 

in solchen spezifischen Fällen 

keine Standardabläufe, sondern 

ausschließlich die individuelle Analyse 

mit der hauseigenen Xylon- 

Cheetah-Röntgenanlage. Die 

Anlage arbeitet mit einem hochauflösenden 

Flächendedektor mit 

einer Auflösung und Darstellung 

Oben: 3D-Analyse 

einer Chrimpverbindung, 

Ansicht aus drei 

Perspektiven, rechts: 

Gebrochene Kerko 

bis zu 0,3 µm und einer 

3000-fachen Vergrößerung. 

Sie liefert brillante 

Bilder und sichert dabei 

eine zerstörungsfreie und schonende 

Werkstoffprüfung. Während 

der Computertomographie 

wurde der Kondensator um 360° 

im Röntgenstrahl gedreht, aus hunderten 

von 2D-Bildern wurde ein 

Volumenmodell errechnet, welches 

die Komplexität des Keramikkondensators 

komplett abbildete und 

der Riss im Bauteil deutlich sichtbar 

wurde. 

„Prinzipiell stehen wir mit unseren 

geschulten Mitarbeitern den Kunden 

mit Rat und Tat zur Seite 

und suchen nach Ursache und 

Lösungsmöglichkeiten, natürlich 

auch für alle anderen Probleme 

und technischen Herausforderungen 

die an uns herangetragen 

werden“, wie der geschäftsführende 

Gesellschafter Andreas 

Kraus herausstellt. 

Kraus Hardware GmbH 

www.kraus-hw.de 

angepasst werden. Zur Erstellung 

des Prüfplans für eine automatische 

Röntgeninspektion hat man 

auf dem System übersichtlich die 

passenden Tools zur Hand. Verhindern 

etwa Abschattungen störender 

Bauteile ein optimales Bild ergebnis, 

können zur besseren Lokalisierung 

von Fehlern 3D-Rekon struktionen 

mit Hilfe der Computertomografie 

realisiert werden. Die hierfür 

bereitstehenden Möglichkeiten sind 

Bestandteil der Software XVR von 

Viscom. Einzelne Schichten des 

durchstrahlten Objekts liefern zerstörungsfrei 

eine hohe Erkenntnis 

darüber, ob ein Fertigungsfehler tatsächlich 

vorliegt oder nicht. 


Smart vernetzt 

Die X8011-III kann mit Inspektionssystemen 

von Viscom, die in 

die Fertigungslinie integriert sind, 

in vielerlei Hinsicht smart vernetzt 

werden. Auch in diesem Zusammenhang 

zeigt sich also deutlich 

die Überschneidung von MXI- und 

AXI-Eigenschaften. Prüfdaten aus 

der Lotpasteninspektion (3D-SPI) 

und den Post-Reflow-Systemen 

(3D-AOI und 3D-AXI) lassen sich 

an einem Verifikationsplatz mit den 

sehr detailreichen 3D-MXI-Ergebnissen 

vergleichen, um z. B. die exakte 

Ursache wiederkehrender Fehler zu 

ermitteln. Das manuelle Röntgensystem 

liest den Prüfplan aus der 

Fertigungslinie aus, um automatisch 

nur die Positionen auf einer 

Baugruppe anzufahren, die tatsächlich 

verifiziert werden sollen. Damit 

trägt das Röntgensystem X8011- 

III im Fertigungsprozess als neuer 

Teamplayer nachhaltig und ergebnisorientiert 

zur Kosten optimierung, 

Prozesssicherheit und Steigerung 

der Produktqualität bei. 

Aufschlussreiche 

Dokumentation 

Hierzu gehört auch eine rundum 

aufschlussreiche Dokumentation. 

Wo früher praktisch nur die Röntgenbilder 

zur Verfügung standen, 

werden heute automatisch professionelle 

Reports mit Ergebnis- und 

Systemdaten generiert. Ein sehr 

praktischer Bestandteil solcher 

Berichte ist z. B. die Strahlendosisinformation 

(Heat Map). Auf Basis 

der Röntgenprüfung bekommt der 

Systembediener einen Überblick 

zu den entsprechenden Werten 

und zusätzlich eine visuelle Darstellung 

inklusive Farbskala angezeigt. 

Auf dieser Basis lassen sich 

im Rahmen der Röntgenprüfung entsprechende 

Grenzwerte und Warnstufen 

einstellen. Damit bietet die 

X8011-III die Möglichkeit, strahlensensible 

Bauteile gezielt schonend 

zu prüfen. ◄ 

67


Neue Generation von Klimaprüfschränken 

Weiss Technik hat seine Klimaprüfschränke der Serie ClimeEvent umfassend überarbeitet. 

Das neue Schienensystem ermöglicht die Kombination herkömmlicher 

Einlegegitter mit Auszugsschienen 

Weiss Technik GmbH 

www.weiss-technik.com 

Verbessert wurden viele Aspekte 

von Prüftechnik, Handhabung und 

Design. Dabei flossen in großem 

Umfang Erfahrungen der Anwender 

in die Weiterentwicklung ein. 

Die neue Generation 

der ClimeEvent-Klimaprüfschränke 

hat Weiss Technik konsequent 

auf die Bedürfnisse der 

Anwender ausgerichtet. Dafür wurde 

das Kundenfeedback aus Laboren, 

Entwicklungs- und Qualitätssicherungsabteilungen 

ausgewertet und 

in die Entwicklung eingebracht. Das 

Ergebnis sind zahlreiche Verbesserungen, 

die den Prüfalltag noch einfacher 

und angenehmer machen. 

Dazu gehört das von 7 auf 10 

Zoll vergrößerte Bedienpanel. Es 

verfügt über einen neuen, schnelleren 

Prozessor und lässt sich nach 

Gebrauch sicher in die Gerätefront 

einklappen. Für die Seitenwand sind 

optional zwei praktische Ablagenpakete 

erhältlich. Prüf-Equipment wie 

Notebook oder Datenlogger lässt 

sich dort gut aufgeräumt platzieren. 

Eine nützliche Option erfährt die 

Frontscheibe: Sie verdunkelt sich 

auf Knopfdruck durch einen elektrochromen 

Effekt. Das ist von Vorteil 

für Labore, die Geheimhaltungsvereinbarungen 

zu erfüllen haben. 

Die Prüfraum-Seitenwände 

sind nun mit einem Schienensystem 

mit Lochmuster ausgestattet. 

Das ermöglicht die Kombination herkömmlicher 

Einlegegitter mit Auszugsschienen. 

In die Schienen sind 

zudem Schrauben mit Innengewinde 

integriert, die die Montage von Prüfaufbauten 

vereinfachen und eine 

flexible Basis für Sonderkonstruktionen 

bildet. 

An der Decke angebrachte LED- 

Leuchten gewährleisten sehr gute 

Lichtverhältnisse, nicht nur bei der 

Beobachtung des Prüfguts, sondern 

auch schon bei der Vorbereitung 

der Prüfung. Im Vergleich zu 

den vorher verwendeten Halogenleuchten 

bringen die LEDs zudem 

weniger Wärme ein. Ebenfalls neu 

ist die LED-Statusleiste in der Tür. 

Der Betriebszustand des Prüfschranks 

ist damit schon von weitem 

erkennbar. 

Die neuen ClimeEvent- 

Prüfschränke 

zeigen sich auch prüftechnisch 

grundlegend überarbeitet. 

Unter anderem verfügt das Wasser-Management 

nun über einen 

27 l großen Vorratstank. Dessen 

restlicher Inhalt wird im Bedienpanel 

angezeigt und macht dadurch 

das Nachfüllen planbar. Auch das 

Wasserbad zur Be- und Entfeuchtung 

ist nun größer. Dadurch ist die 

Befeuchtungsleistung so erhöht, 

dass auch anspruchsvolle Tests wie 

die Betauungs- und Klimaprüfung 

K-15 des Automobil-Teststandards 

LV 124 ohne zusätzliche Befeuchtung 

möglich sind. 

Ein neuer Regelalgorithmus 

verbessert den Prüfablauf ebenfalls. 

Die Absolutfeuchteregelung 

sorgt für eine verbesserte Regelgenauigkeit, 

besonders bei hohen 

Taupunkten. Sie reduziert thermodynamisch 

bedingte Abweichungen 

bei Klimawechseln, verringert 

die Einschwingamplituden der 

Feuchtewerte und bewirkt schnellere 

Feuchteänderungen. Dadurch 

werden die Prüfbedingungen nun 

auf einem ganz neuen Präzisionsniveau 

reproduzierbar. 

Die ersten Ausführungen mit 

einem Prüfraumvolumen von 180 bis 

600 l und Temperaturänderungsraten 

von 3 und 5 K/min sind bereits 

erhältlich. Größere Varianten und 

solche mit höheren Temperaturänderungsraten 

folgen sukzessive ◄ 

Das Bedienpanel wurde auf 10 Zoll vergrößert und lässt sich nach 

Gebrauch in die Gerätefront einklappen 

Die neue LED-Statusleiste in der Tür zeigt schon von weitem den 

Betriebszustand des Prüfschranks (alle Bilder: Weiss Technik GmbH) 


Dienstleistung 

Verguss als Rundumschutz 

Verfahrens oder Materials kann sich negativ auf die 

Produktzuverlässigkeit auswirken. 

Extrem klimatische Belastungen 

Speziell für Anwendungen, bei denen die elektronischen 

Komponenten extremen klimatischen Belastungen 

ausgesetzt sind, bietet InnoCoat den vollständigen 

oder partiellen Verguss an. Bei dieser Beschichtungsart 

werden in Zusammenarbeit mit dem Kunden 

die physikalischen Rahmenbedingungen, wie Ausdehnungskoeffizient 

oder die optimalen Materialien, definiert. 

Umfang des Angebots 

Innocoat GmbH 

www.innocoat.de 

Innocoat in Nürnberg bietet Verguss, auch selektiv, 

für Baugruppen. Hintergrund: Um die Funktion einer 

Baugruppe auch unter rauen Bedingungen zu sichern, 

gibt es inzwischen zahlreiche Technologien, die sich 

in ihrer Wirksamkeit und Wirtschaftlichkeit unterscheiden. 

Welches Verfahren für die jeweilige Anwendung 

geeignet ist, muss bereits in der Entwicklung- bzw. 

Konstruktionsphase wohl durchdacht und gewählt 

werden. Eine Fehlentscheidung bei der Auswahl des 

InnoCoat bietet neben der Beschichtung mit Lacken 

für den Vergussprozess an: 

• Entwicklung und Herstellung von Vergussgehäusen, 

angepasst an die geometrischen Anforderungen 

• partieller Verguss nach der Dam&Fill-Methode 

• gehäuseloser Verguss mittels flexibler Formen 

• Chip-Verguss und BGA-Underfilling 

Je nach Anforderung werden Polyurethane, Epoxidharz-Systeme, 

Silikone oder Silikon-Gele eingesetzt. ◄ 

Premium E²MS Solution Supplier 

Made in Germany 

geräte, Nutzfahrzeuge, Gasmesstechnik, 

Heizung und Sanitär, Industrieelektronik 

sowie Automotive. 

Letzteres in Großserien 

mittels vollautomatischen Fertigungs-, 

Montage- und Prüfanlagen. 

Zum Produktportfolio zählen 

auch Tastaturen und Eingabesysteme. 

RAWE entwickelt kundenspezifische 

HMI’s von der kostengünstigen 

Folientastatur bis hin zu 

komplexen Touch-Display Anwendungen. 

Neben der Produktentwicklung 

übernimmt RAWE auch 

die Rolle als Fertigungsdienstleister 

für Systeme, die kundenseitig 

konstruiert werden. 

RAWE Verwaltungsgebäude am Ortsrand von Weiler 

Die RAWE Electronic GmbH ist 

Systemdienstleister der Elektronikbranche 

mit Sitz in Weiler im 

Allgäu. Mit 300 Mitarbeitern werden 

elektronische Baugruppen und 

Systeme für namhafte Unternehmen 

aus unterschiedlichen Industriebereichen 

entwickelt und produziert. 

RAWE fertigt für die Branchen 

Profiküchentechnik und Haus- 

RAWE optimiert laufend die Fertigungsprozesse. 

So können z.B. 

Kunststoffgehäuse seit Beginn 

des Jahres mittels Ultraschallschweiss 

technik gefügt werden. 

Elektronik wird dadurch feuchteund 

staubdicht in Gehäuse 

montiert 

Die RAWE Electronic GmbH ist 

Teil der Demmel Gruppe mit Sitz 

in Scheidegg im Allgäu und weltweit 

über 1.400 Mitarbeitern und 

Tochtergesellschaften in Deutschland, 

Schweiz, USA, China und 

Singapur. 

NEU: Ultraschallschweissen 

RAWE Electronic GmbH • Bregenzer Straße 43 • 88171 Weiler-Simmerberg • Telefon 08387/398-0 • info@rawe.de • www.rawe.de 


69


23 Dienstleister aus sieben Ländern 

Netzwerk für nachhaltige Fertigung und 

Entwicklung 

„Finden statt suchen!“ heißt das Motto eines neuen Netzwerks, das derzeit 23 Dienstleister zählt. 

robologs Planungsgesellschaft 

mbH 

mehrwert@lötknecht.de 

www.lötknecht.de 

Die Firmegruppe Lötknecht, ein 

Zusammenschluss hochspezialisierter 

Entwicklungs- und Fertigungsdienstleister, 

dreht den aufwändigen 

Suchprozess nach dem optimal 

passenden Dienstleister einfach 

um: Der zentrale Ansprechpartner 

des Netzwerks kennt die Spezialisierungen 

der 23 Netzwerkpartner 

genau und findet innerhalb von 

Minuten den perfekten Match. Für 

Kunden ist der Service völlig kostenfrei 

und überzeugend einfach, weil 

keine überflüssigen Prozessschritte 

entstehen: Verträge, Warenströme 

und Zahlungen laufen direkt zwischen 

den Unternehmen. 

Problem und Lösung 

Einkäufer sind derzeit nicht zu 

beneiden: Eine Krise jagt die nächste. 

Teilmengen und Nacharbeit 

bringen Zeitpläne ins Wanken und 

etablierte Zulieferer an ihre Grenzen, 

weil die Logistik kaum mehr 

beherrschbar ist. Entsprechend 

wenden Einkäufer einen großen 

Teil ihrer Zeit dafür auf, kurzfristig 

den passenden Dienstleister 

für eine Spezialaufgabe 

zu finden. 

Einfach „googeln“ sei 

keine Option, denn die 

tatsächliche Spezialisierung 

der Unternehmen sei 

auf den Web-Seiten häufig 

nicht erkennbar, so die 

weit verbreitete Erfahrung. 

Der angefragte Kabelfertiger 

kann genau der richtige 

für Micro-HF-Kabel 

sein – oder eben auch 

nicht. Nicht selten müssen 

bis zu zehn Unternehmen 

kontaktiert werden, um 

den passenden Dienstleister 

zu finden. Und dann 

ist nicht gesagt, dass dieser 

gerade Kapazitäten frei 

hat. Ein mühsamer, zeitfressender 

Prozess. 

Wertvolle Zeit, die man 

an anderer Stelle viel 

gewinnbringender einsetzen 

könnte. Daher dreht der 

Lötknecht die klassische Lieferantensuche 

einfach um. Der zentrale 

Ansprechpartner des Netzwerks 

kennt die Spezialisierungen und 

Möglichkeiten der Partner genau. 

Innerhalb von Minuten findet er 

den optimal passenden Dienstleister 

für die aktuelle Herausforderung 

und stellt den direkten Kontakt 

zwischen den Unternehmen 

her. Alle weiteren Verhandlungen, 

Lieferungen, Zahlungen etc. laufen 

völlig am Lötknecht vorbei. Das ist 

Strategie, denn niemand braucht in 

diesen Tagen noch zusätzliche Prozessschritte. 

Ergebnis: Herausforderung 

in Minuten geschmeidig abgeräumt. 

Und das für die suchenden 

Unternehmen völlig risikolos, unverbindlich 

und kostenfrei. 

Abdeckung vieler Bereiche 

Aktuell versteht sich der Lötknecht 

auf Metall- und Kunststoffverarbeitung, 

Elektronikfertigung, 

Kabelkonfektion, Gerätebau, aber 

auch Konstruktion und Werkzeugbau. 

Das Netzwerk ist mit den 23 

Partnern nicht abgeschlossen – fast 

jede Woche stoßen neue, hochspezialisierte 

Dienstleister dazu. Die 

meisten davon sind über Google 

schwer zu suchen – aber über den 

Lötknecht leicht zu finden. 

Einige Kunden nutzen mittlerweile 

das Wissen und die Erfahrung 

des Lötknechts, um ihre Bauteile 

fertigungsgerecht zu optimieren. 

Damit gelingt eine zumindest 

kostenneutrale Rückverlagerung 

aus Niedriglohnländern, weiß Paul 

Keiler, einer der Netzwerkkoordinatoren: 

„Wir sehen immer wieder, 

dass die Fertigung teuer konstruierte 

Bauteile später aus Kostengründen 

verlagert wird. Die aufwändige 

Logistik und alles andere wird 

in Kauf genommen, weil die Unternehmen 

oft nicht wissen, wie man 

das Bauteil mit wenig Aufwand so 

umkonstruiert, dass es sich in der 

Nachbarschaft günstig fertigen lässt. 

Hier zu unterstützen, sehen wir als 

eine unserer Aufgaben an. Viele 

Kunden nehmen das dankbar an.“ 

Der Lötknecht übernimmt für 

seine Partner Marketing und Vertrieb 

– bis hin zur Organisation von 

Gemeinschaftsständen auf internationalen 

Messen, wie etwa der embedded 

world, der productronica 

oder der compamed. 

Übrigens: 

Lötknecht ist ein Markenname der 

robologs Planungsgesellschaft mbH. 

Die Idee dazu hatten die drei Gründer 

schon zu ihrer gemeinsamen 

Zeit in der technischen Wirtschaftsförderung 

– damals aber war die Zeit 

dafür noch nicht reif. Das änderte 

sich mit den Grenzschließungen und 

den komplexer werdenden Logistikketten 

nach Asien durch die Pandemie 

schlagartig. Von den Erfahrungen 

und Optimierungen der vergangenen 

beiden Jahre profitieren 

in den aktuellen Zeiten der Materialknappheit 

und der nur 24 Stunden 

gültigen Angebote alle Unternehmen. 

◄ 



SMT-Linie wird um 

Bestückautomaten mit Zubehör 

und Software erweitert 

Der EMS-Dienstleister 

MTP aus 

Nürnberg investiert 

in seine SMT-Abteilung. 

Das Unternehmen 

hat einen 

zusätzlichen Siplace-SX2-Bestückautomaten 

von 

ASM in Betrieb 

genommen, die 

Software der Linie 

auf den neusten 

Stand gebracht und 

die Siplace SiCluster 

Software zur 

Rüstoptimierung 

eingeführt. Darüber 

hinaus hat MTP 

ein komplettes Paket zusätzlicher 

Feeder und Feederwägen sowie 

einen Belader des Herstellers Asys 

beschafft. Ziel der Investitionen im 

Gesamtvolumen von rund 400.000 

Euro ist es, Leistung und Qualität 

in der SMT-Fertigung sowie die 

Wettbewerbsfähigkeit als EMS- 

Anbieter weiter zu erhöhen. 

EMS für Industrie-Elektronik in 

100er und 1000er Stückzahlen 

MTP ist als EMS-Anbieter vor 

allem für die Schwesterunternehmen 

innerhalb der GMC-Instruments 

Gruppe mit Sitz in Nürnberg, 

Schwaben und Großbritannien 

tätig. Zu diesen Kunden 

gehören Gossen Metrawatt, Gossen 

Foto- und Lichtmesstechnik, 

Kurth Electronic, GMC-I Service 

und GMC-I ProSys. Durch Investitionen, 

dienstleistungsorientierte 

Prozesse und EMS-erfahrenes 

Personal spricht MTP zunehmend 

Kunden außerhalb der Unternehmensgruppe 

an. „Das aktuelle 

SMT-Linien-Upgrade erhöht 

Bestückleistung und Fertigungsqualität“, 

erklärt Dr. Markus Diehl, 

der vor einem Jahr als Geschäftsführer 

vom EMS-Anbieter Vierling 

zu MTP gewechselt ist. „MTP hat 

das Potential, im EMS-Marktsegment 

hochwertiger Industrie-Elektronik 

in 100er und 1000er Stückzahlen 

eine wichtige Rolle zu spielen.“ 

Weitere Investitionen sind in 

Planung und stehen für 2022 und 

2023 an. 

Erste Aufträge bis zu 50% 

schneller 

MTP verfügt über zwei SMT- 

Linien. Bisher bestand die umgebaute 

Linie aus einem Ersa-Drucker, 

zwei Siplace-SX1-Bestückautomaten 

und einem Rehm 

Reflow-Ofen. MTP hat die Linie 

um eine Siplace-SX2-Maschine 

mit Siplace-MultiStar- und Siplace-TwinStar-Bestückköpfen, 

um 

ein komplettes Set zusätzlicher 

Feeder und Feeder-Wägen sowie 

einen neuen Asys-Belader erweitert. 

„Wir haben die Linie vor dem 

Ofen aufgetrennt und auseinandergezogen, 

die SX2 als neue Linienend-Maschine 

integriert und den 

WPC (Waffle Pack Changer) von 

der zweiten SX1 auf die SX2 umgebaut“, 

erklärt Diehl. Der TwinStar- 

Bestückkopf und die SiCluster Software 

sind MTP besonders wichtig. 

Der Twinhead kann Bauteile bis 55 

mm Höhe bestücken, die SiCluster 

Software ermöglicht Familienrüstungen 

mit fest eingerichteten 

Bestücktischen. „Bereits bei den 

ersten Testlosen waren wir auf 

Anhieb um bis zu 50% schneller“, 

sagt Diehl. 

Reibungsloser Linienumbau 

dank Support von ASM 

Beim Linienumbau Anfang April 

konnten sich die Mitarbeiter von 

MTP und die Techniker von ASM 

ganz auf die Integration der Siplace 

SX2 und den Umbau des 

WPC konzentrieren. Das Update 

der Liniensoftware und die Installation 

der SiCluster-Software hatten 

MTP und ASM bereits im 

Januar auf separaten Rechnern 

vorbereitet. 

Den neuen Asys Belader hatte 

MTP ebenfalls bereits im Januar 

integriert. „Am Freitag in der Frühschicht 

haben wir die Linie heruntergefahren, 

am Dienstag zur Spätschicht 

liefen bereits wieder die 

ersten Baugruppen“, berichtet 

Andreas Vetter, Teamleiter SMT 

bei MTP. „Dies hat aufgrund einer 

sauberen Planung und vor allem 

des hervorragenden Supports 

von ASM funktioniert.“ Die Techniker 

von ASM haben zunächst 

die SX2 integriert und den WPC 

umgebaut. Im Anschluss standen 

sie einige Tage zur Verfügung, um 

kleine Anlaufschwierigkeiten zu 

beheben und das SMT-Team an 

der neuen Maschine zu schulen. 

MTP Messtechnik 

Produktions GmbH 

www.mtp-manufacturing.com 


71

Komponenten 

Bewegung statt Stillstand 

Floating-Solutions für Leiterplattenklemmen 

und Stiftleisten 

Wecos schwimmende Kontaktelemente richten sich durch natürliche Kohäsion selbst aus. 

Weco Contact GmbH 

www.wecoconnectors.com 

Die Surface-Mounted-Technologie 

bietet neben vielen Vorteilen 

auch einige Risiken. Grund dafür: 

Die Verbindung ist nur noch über 

den Lötpunkt elektrisch und mechanisch 

verbunden. Somit kann jeder 

Fehler, insbesondere auch bei 

geringster Verunreinigung der Platine, 

zu schlechter Verbindung und 

instabiler mechanischer Haftung 

des Bauteils führen. Insbesondere 

bei großen Bauteilen mit hoher Polzahl 

können diese Probleme häufiger 

auftreten. Die Weco Contact 

GmbH, Hersteller von Verbindungselementen 

für die Bereiche Elektronik 

und Elektrotechnik, hat deswegen 

ihre Forschungsarbeit intensiviert 

und die Floating-Elements- 

Technologie entwickelt. 

Schwimmende Bauteile 

Die Bauteile haben durch die Nutzung 

der neuen Technologie die 

Eigenschaft, sich der Oberfläche 

und deren mechanischer Verformung 

bei Temperaturunterschieden 

und bei unterschiedlichen Schmelzpunkten 

der Lötpaste anzupassen. 

Durch die Beweglichkeit der einzelnen, 

meist innenliegenden, metallischen 

Komponenten können die 

Bauteile solche Ungenauigkeiten 

ausgleichen und kompensieren. 

Die Kontaktelemente sind, je 

nach Bauart, innerhalb der definierten 

Toleranzgrenzen in alle 

Richtungen freibeweglich und setzen 

zuverlässig auf der Leiterplattenoberfläche 

beziehungsweise der 

Lötstelle auf. „Auf diese Weise wird 

eine hundertprozentige Koplanarität 

bei den SMD-Bauelementen 

erzielt. Die Größe der Bauteile oder 

die Polzahl haben keinen Einfluss 

mehr auf das Endergebnis“, erklärt 

Detlef Fritsch, Geschäftsführer der 

Weco Contact GmbH. 

Ausführungen im 

3,5-mm-Raster 

Aktuell stehen bei Weco Ausführungen 

im 3,5- und 5-mm-Raster zur 

Verfügung. Die Weco-Anschlussklemme 

930-D-SMD-DS im Raster 

von 3,5 mm beispielsweise ist für 

einen Leiterquerschnitt von 1 mm² 

geeignet. Der Klemmkörper befindet 

sich beweglich im Gehäuse. Eine 

Besonderheit bei dieser Variante ist, 

dass keine seitlichen Lötflansche zur 

Vergrößerung der Lötoberfläche notwendig 

sind. Dennoch bietet bereits 

die zweipolige Ausführung eine Platinenabreisskraft 

von über 100 N. 

Bauteile mit 5-mm-Raster und 

koplanare Verbindungen 

Auch Bauteile mit einem Raster 

von 5 mm stehen mittlerweile in 

SMD-Technik zur Verfügung. Dazu 

gehört die Leiterplattenklemme 

140-A-126-SMD von Weco. Bei 

dieser Klemme ist der Klemmbügel 

mit Lötfahne aus einem Stück hergestellt 

und fest im Gehäuse integriert. 

Die Lötfahnen, die nach dem 

Reflowlöten eine koplanare Verbindung 

erzeugen, werden parallel 

zur Leiterplatte ausgerichtet. Die 

Gehäuse haben zwei seitliche Befestigungsflansche, 

in denen sich Lötelemente 

befinden, die in vertikaler 

Richtung geringfügig beweglich sind. 

Das ermöglicht einerseits den Ausgleich 

von Höhenunterschieden, die 

sich ergeben können, wenn die Lötpaste 

ungleichmäßig auf die Leiterplatte 

aufgebracht wird und andererseits 

das vollständige Auffangen 

der seitlichen Scherkräfte. Dadurch 

vermeidet man wirkungsvoll Stress 

an den elektrischen Lötkontakten. 

Sichere mechanische Fixierung 

Die optimale Anpassung an die 

Lötpastendicke gewährleistet bei 

dieser Version eine sichere mechanische 

Fixierung auf der Leiterplatte, 

was bei Prüfvorgängen mit der gängigen 

Zahl von sechs Polen verifiziert 

worden ist. Demnach hält die 

Leiterplattenklemme Abreißkräften 

von bis zu 320 Newton stand. 

Zusätzliche Bohrungen, durchkontaktierte 

Lötverbindungen oder Verschraubungen 

sind nicht notwendig. 

Selbstausrichtung durch 

natürliche Kohäsion 

Auch das Raster wird durch die 

beweglichen Lötelemente nicht verändert. 

„Das Stichwort heißt hier 

Kohäsion“, erklärt Detlef Fritsch. 

„Dies bedeutet, dass ein aufschmelzendes 

Lötpad immer bestrebt ist, 

ein aufzulötendes Element, hier 

beispielsweise einen Floating Pin, 

durch die Oberflächenspannung in 

den optimalen also kraftlosesten 

Zustand zu positionieren.“ Durch 

die oben beschriebene Technik, die 

den Pin nicht starr in dem Gehäuse 

fixiert, kann das Floating Element 

diesem physikalischen Prinzip folgen. 

◄ 


Verpacken/Kennzeichnen/Identifizieren 

Mehr Sicherheit bei Lagerung und Transport 

ESD-sichere Zwischenlagen und Trenneinsätze 

Erhebliche Schäden können durch elektrostatische Aufladung entstehen. Mit Zwischenlagen und sogenannten 

Gefachen lässt sich dies verhindern. 

Beschädigungen von Baugruppen 

durch elektrostatische Entladungen 

verursachen in der Elektronikindustrie 

jedes Jahr erhebliche Schäden. 

Geschädigte Baugruppen fallen vorzeitig 

aus und generieren oft hohe 

Service-Aufwendungen. Insbesondere 

bei Transport und Lagerung 

sind die oft noch nicht durch ein 

Gehäuse geschützten Baugruppen 

Gefahren durch mechanische und 

durch ESD verursachte Beschädigungen 

ausgesetzt. 

DPV Elektronik-Service 

GmbH 

info@dpv-elektronik.de 

www.dpv-elektronik.de 


Sicher lagern und versenden 

Transporte finden oft außerhalb 

der ESD-Sicherheitszonen 

(EPA) statt. Der Einsatz von ESDgerechten 

Lager- und Verpackungssystemen 

wie ESD-Behälter, leitfähige 

Trenneinsätze und Zwischenlagen 

ermöglicht den sicheren Transport 

und Lagerung von ESD-gefährdeten 

Baugruppen auch außerhalb 

von ESD-Schutzzonen. 

Individuell und schnell 

Mit der Eigenmarke EPAstore hat 

die DPV Elektronik-Service GmbH 

hat inzwischen über 400 verschiedene 

Standardlösungen für Eurobehälter 

entwickelt. Mit dem flexiblen 

und automatisierten Fertigungssystem 

kann DPV neben Standards 

auch Individuallösungen in kürzester 

Zeit liefern. So können alle 

Trenneinsätze und Zwischenlagen 

schnell und flexibel auf die jeweiligen 

Bedürfnisse des Kunden angepasst 

und selbst in Kleinmengen 

effizient und kostengünstig gefertigt 

werden. Zwischenlagen und 

Stegwände können auf Wunsch 

auch mit einem Kundenlogo versehen 

werden. 

Perfekt zugeschnitten 

Um den Anforderungen an effiziente 

und ökonomische Verpackungslösungen 

gerecht zu werden, können 

alle Elemente mit beliebigen 

Sicht- und Greifaussparungen für 

ein schnelles und leichtes Handling 

gefertigt werden. Bereits die 

Standardprodukte bieten hierfür 

jeweils fünf verschiedene Varianten. 

Damit sind über 400 Standardausführungen 

sofort ab Lager erhältlich. 

Durch das flexible Fertigungssystem 

lassen sich alle Zuschnitte 

einfach und schnell an kundenspezifische 

Anwendungen anpassen. 

Selbst nicht genormte Behälter 

lassen sich so leicht mit passenden 

Gefachen bestücken. Auf Wunsch 

können die Trennelemente problemlos 

vorkonfektioniert werden. 

So erhalten Kunden ihre maßgeschneiderten 

Gefache direkt einsatzbereit. 

Bewährte Materialien 

Neben der ESD-Sicherheit liegt 

das Augenmerk bei DPV auch auf 

dem Schutz vor mechanischen 

Beschädigungen bei der Lagerung 

und dem Transport. 

Um alle Erwartungen an Stabilität 

und ein geringes Verpackungsgewicht 

abdecken zu können, 

setzt DPV bei der Herstellung 

auf bewährte Materialien, die sich 

sowohl für senkrechte Trennstege 

als auch für waagerechte Zwischenlagen 

eignen. 

Das gewichtsparende Hohlkammermaterial 

aus extrudiertem 

Polypropylen (PP) ist elektrostatisch 

volumenleitfähig, besitzt 

eine hohe Abriebfestigkeit und ist 

aufgrund seiner Kammerstruktur 

sowohl stabil als auch leicht. Ein 

belastbares Vollmaterial aus Polystyrol 

(PS) punktet mit seiner verlässlichen 

Stabilität und ist ebenfalls 

sehr abriebfest und volumenleitfähig. 

Verlangen Aufbewahrung und 

Versand eine besonders stoßdämpfende 

Ausführung, ist ein weicher 

Schaumstoff aus Polyethylen (PE) 

die erste Wahl. Darüber hinaus hat 

er ein geringes Gewicht, ist abriebfest, 

korrosionsfrei und elektrostatisch 

leitfähig. 

Schnell und einfach zum 

Wunschprodukt 

Um seinen Kunden die Bestellung 

ihrer individuellen Wunschprodukte 

einfach und schnell zu ermöglichen, 

hat DPV auf ihrer neuen Website 

einen besonders userfreundlichen 

Online-Konfigurator implementiert. 

So können sich die Kunden unter 

www.dpv-elektronik.de/KonZ ihre 

individuellen Zwischenlagen einfach 

konfigurieren oder unter www.dpvelektronik.de/KonG 

die gewünschten 

Trenneinsätze (Gefache) zusammenstellen. 

◄ 

73

Software 

MES in der Leiterplattenbestückung 

Effiziente Elektronikfertigung 

Um die Elektronikfertigung optimal zu unterstützen, muss ein Manufacturing Execution System (MES) neben 

gängigen Standardaufgaben auch die Besonderheiten der Leiterplattenbestückung berücksichtigen. 

Kommunikation direkt mit den Bestückungsautomaten 

© MPDV, Adobe Stock, industrieblick 

Neben der Leiterplattenbestückung deckt eine MES auch andere 

Fertigungsprozesse ab – z.B. die Montage © Adobe Stock, industrieblick 

Die Elektronikindustrie hat besondere 

Anforderungen an die Fertigungs-IT. 

Dazu gehören neben der 

Integration hochtechnisierter Anlagen 

auch ein hohes Datenaufkommen 

sowie komplexe Datenverarbeitungsprozesse. 

Effiziente Fertigungs-IT 

Manufacturing-Execution-Systeme 

unterstützen Produktionsbetriebe 

durch das Erfassen und Auswerten 

fertigungsrelevanter Daten. 

Durch die vertikale Integration bilden 

sie die Brücke zwischen der zeitkritischen 

Fertigung und dem langfristig 

planenden ERP-System. Der 

Austausch zwischen Produktionsebene 

und MES muss in Echtzeit 

erfolgen, um sowohl eingesetztes 

Material als auch den aktuellen 

Maschinenstatus oder weitere Ressourcen 

wie Werkzeuge und Hilfsmittel 

stets aktuell im Blick zu behalten. 

Die horizontale Integration sorgt 

für eine schnittstellenfreie Verbindung 

aller IT-Anwendungen in der 

Fertigung. Im Gegensatz zu Insellösungen, 

die aufwendig miteinander 

verknüpft werden müssen, bietet 

ein integriertes oder plattformbasiertes 

MES alles in einem: Die 

zentrale Datenhaltung ermöglicht 

eine beliebige Korrelation der Daten 

und einen ganzheitlichen Blick auf 

die Produktion. 

Grundsätzlich können MES in 

nahezu jeder Branche eingesetzt 

werden. Dies ist von Vorteil, da beispielsweise 

die Leiterplattenbestückung 

zwar ein zentraler Prozess 

in der Elektronikfertigung ist, oft 

aber nicht ohne Zusammenspiel 

mit anderen Fertigungsschritten 

(z.B. Spritzguss oder Metallverarbeitung) 

betrachtet werden kann. 

Daher ist der Einsatz eines branchenübergreifenden 

MES-Systems 

dem einer Nischenlösung vorzuziehen. 

Nur so ist eine ganzheitlichen 

Fertigungsplanung und -steuerung 

möglich. 

Elektronikfertigung mit Fokus 

auf PCB-Bestückung 

In der Elektronikfertigung muss 

eine MES-Lösung mit spezifischen 

Herausforderungen umgehen können. 

Die Leiterplattenbestückung ist 

dadurch charakterisiert, dass viele 

Bauteile unterschiedlicher Hersteller 

automatisiert in hoher Geschwindigkeit 

(oftmals mehr als 100.000 Bauteile 

je Stunde) auf einer Leiterplatte 

bestückt werden. Dabei ist mit einem 

hohen Datenaufkommen zu rechnen, 

da für jedes Bauteil der Einbauplatz 

und weitere für die Rückverfolgbarkeit 

(Traceability) relevante 

Daten erfasst werden. Zudem ist 

die Materialbestandsführung aufwendig, 

da elektronische Bauteile 

teilweise dynamischen Verfallzeiten 

(Moisture Sensitivity Level – 

kurz MSL) unterliegen. 

Durch die diffusionsoffene Bauweise 

der Bauelemente reagieren 

MPDV Mikrolab GmbH 

www.mpdv.com/de/ 

Grafische Losverfolgung: Hier ist auf einen Blick erkennbar, auf welchen Leiterplatten Bauteile einer 

bestimmten Charge verbaut wurden 


Software 

MES Hydra visualisiert Kennzahlen – auch über die Prozesse der Elektronikfertigung hinaus 

sie empfindlich auf Feuchtigkeit, 

was beim Verarbeiten berücksichtigt 

werden muss. Der MSL gibt an, in 

welchem Zeitraum das Bauteil nach 

Öffnung der luftdichten Verpackung 

verbaut werden muss. Dies ist mit 

enormem Planungs- und Überwachungsaufwand 

verbunden – schließlich 

sollen die Verwurfskosten möglichst 

niedrig sein. Ohne softwareseitige 

Unterstützung ist eine effiziente 

Leiterplattenbestückung somit 

fast nicht möglich. Zudem haben bisher 

nur wenige Nischenanbieter die 

Anbindung von Bestückungsautomaten 

an MES realisiert. 

Sowohl für die Abbildung der 

dynamischen Verfallzeiten als auch 

in Hinblick auf die Bestückung der 

Kommissionierwägen bis hin zur 

Rückverfolgbarkeit ist die Identifikation, 

Verwaltung und Auswertung 

von Material in der Elektronikindustrie 

ein entscheidender Faktor. Ein 

integrierte MES-Lösung kombiniert 

daher idealerwiese übergreifende 

Standard-Funktionen und Anforderungen 

der Elektronikbranche, 

um die Prozesse in der Leiterplattenbestückung 

optimal unterstützen 

zu können. 


Rüstvorbereitung mit 

Kommissionierwägen 

Zur Optimierung von Rüstzeiten 

kommen in der Elektronikfertigung 

sogenannte Kommissionierwägen 

zum Einsatz. Für deren Nutzung ist 

zum einen die Bestandverwaltung 

mit den dynamischen Verfallzeiten 

der Bauteile (MSL) und zum anderen 

deren Korrelation zu den Aufträgen 

wichtig. Je nach Auftragsvorrat 

wird unterschiedliches Einsatzmaterial 

benötigt. Ein MES ermöglicht, 

die Verfügbarkeit des benötigten 

Materials über die Bestandsverwaltung 

zu prüfen und daraufhin 

geeignetes Material für die Kommissionierung 

freizugeben. 

Anbindung an 

Bestückungsautomaten 

Ein zentrale Aufgabe, der ein 

MES in der Leiterplattenbestückung 

begegnet, ist die Anbindung von 

Bestückungsautomaten. Über eine 

leistungsfähige Schnittstelle muss 

das MES die im Automaten generierten 

Daten auslesen und zur weiteren 

Verarbeitung im MES aufbereiten. 

Am Beispiel der Rückverfolgbarkeit 

wird deutlich, welche Informationsprozesse 

ineinander greifen: 

Kommissionierwägen werden 

mit Bauteilrollen bestückt, der Verbrauch 

und die Zuordnung des Einsatzmaterials 

zum Einbauplatz wird 

im Bestückungsautomaten geregelt. 

Die Charge der Rolle und die 

Zuordnung zum Auftrag sind dem 

MES bekannt, die eindeutige Zuordnung 

des einzelnen Bauteils erfolgt 

erst mit Hilfe der ausgelesenen 

Daten aus dem Bestückungsautomat. 

Letztendlich stellt das MES 

die Rückverfolgbarkeit der einzelnen 

Bauelemente sicher, da hier alle 

relevanten Daten in einem System 

zusammenlaufen. 

Erfassung von Prozessdaten 

Das MES muss außerdem in der 

Lage sein, Prozessdaten zu überwachen. 

Dabei sind unter anderem 

der Feuchtigkeitsgehalt der 

Luft oder die Temperatur innerhalb 

des Bestückungsautomaten 

wichtige Parameter. Durch die 

Überwachung im MES können 

Bauelemente, die ungünstigen 

Umgebungsbedingungen ausgesetzt 

waren, rechtzeitig aussortiert 

bzw. die Bestückung abgebrochen 

werden (Prozessverriegelung). 

Auch in einem nachgelagerten 

Prozessschritt kann beispielsweise 

in einem Reflow-Lötofen die 

Praxisbeispiel 

In einem Referenzprojekt zur 

Anbindung von SIPLACE-SMD- 

Bestückungslinien lieferte MPDV 

bereits 2012 den Beleg dafür, 

dass auch eine branchenübergreifende 

MES-Lösung wie Hydra 

den Anforderungen der Elektronikfertigung 

gewachsen sein kann. 

Die Umsetzung einer Schnittstelle 

zu den Bestückungsautomaten 

war der Auftakt zu einer mehrstufigen 

Einführung des MES 

für den kompletten Herstellungsprozess 

von Elektronikprodukten 

(Flachbaugruppen und Gerätemontage). 

Um den wachsenden 

gesetzlichen Anforderungen an 

die Rückverfolgbarkeit gerecht 

zu werden und dabei die eigenen 

Fertigungsprozesse zu optimieren, 

entschied man sich 2013 

für Hydra. Damit wurde eine einheitliche 

Plattform zur Steuerung 

Temperatur überwacht werden, um 

sicherzustellen, dass die Bauelemente 

beim Löten nicht durch zu 

hohe Temperaturen beschädigt werden. 

Zudem leidet die Qualität der 

Lötstellen bei übermäßigen Temperaturschwankungen. 

Durch die 

Überwachung der Prozessdaten 

wird sichergestellt, dass die Bauelemente 

einwandfrei verarbeitet 

werden. Das reduziert sowohl den 

Ausschuss als auch die Kosten und 

erhält somit den Qualitätsstandard. 

Fazit 

Die Elektronikbranche braucht 

die ausgewogene Kombination: 

ein Standard-MES mit speziell auf 

die Elektronikindustrie abgestimmten 

Funktionalitäten. Eine Schnittstelle 

zu Bestückungsautomaten 

stellt sicher, dass die während des 

Bestückvorgangs entstandenen 

Daten vom MES ausgelesen und 

dort weiterverwendet werden können. 

Damit sind Auswertungen korreliert 

zu Materialverbrauch nach Auftrag 

oder je Maschine erst durchführbar. 

Dadurch wird die Umsetzung 

spezieller Anforderungen wie 

MSL, die Verwaltung von Kommissionierwägen 

und die Rückverfolgbarkeit 

der Bauelemente ermöglicht. 

Nur so kann eine effiziente Leiterplattenbestückung 

sichergestellt 

werden. ◄ 

und Überwachung der kompletten 

Wertschöpfungskette vom Wareneingang 

bis zum fertigen Produkt 

implementiert. Dabei werden alle 

erfassten Daten (Aufträge, Materialchargen, 

Qualitätsentscheide, 

Prozessparameter, uvm.) in einer 

zentralen Datenbank abgelegt, für 

Auswertungen bereitgestellt und 

archiviert. Ein Beleg für das hohe 

Datenaufkommen ist, dass eine 

einzelne SMD-Linie oftmals bis 

zu 60.000 Bauteile pro Stunde 

bestückt. Mittlerweile nutzt der 

Hydra-Anwender ein breites 

Spektrum an Hydra-Funktionen 

zur Herstellung seiner Elektronikprodukte. 

Neben der Erfassung 

von Material- und Maschinendaten 

sowie der Planung setzt 

der Hersteller auch Funktionen 

zur fertigungsbegleitenden Qualitätsprüfung 

der Leiterplatten ein. 

75

Speicherprogrammierung 

Mikrocontroller sicher programmieren 

Data I/O, Avnet Silica und NXP ermöglichen ihren Kunden die sichere Programmierung der LPC55S6x-Mikrocontroller-Familie 

von NXP mit dem SentriX Product Creator. 

Die Programmierplattform SentriX 

unterstützt hardware-basierte 

Sicherheit für IoT-Edge-Bausteine 

für den Massenmarkt und ermöglicht 

OEMs den Schutz zukunftsweisender 

Geschäftsmodelle und 

Lieferketten. 

Data I/O GmbH 

www.data-io.de 

Entwurf massenmarkttauglicher 

IoT-Edge-Bausteine 

Die Data I/O Corporation, NXP 

Semiconductors und Avnet Silica 

kooperieren, um die Arm-Cortex- 

M33-basierten Mikrocontroller der 

LPC55S6x-Serie von NXP mit der 

sicheren Programmierplattform 

SentriX von Data I/O zu provisionieren. 

Die Zusammenarbeit ermöglicht 

es Originalgeräteherstellern 

(OEMs) massenmarkttaugliche 

IoT-Edge-Bausteine zu entwerfen, 

dessen IoT-Sicherheit standardisiert 

mit dem Software Tool SentriX 

Product CreatorTM von Data 

I/O implementiert wird. 

Hintergrund 

Industrie-OEMs setzen vernetzte 

IoT-Bausteine für Edge-Computing-Anwendungen 

ein, um neue 

Geschäftsmodelle zu entwickeln. 

Gleichzeitig wird die IoT-Sicherheit 

immer wichtiger, um Software, Services 

und geistiges Eigentum (IP) zu 

schützen, die innerhalb dieser neuen 

Geschäftsfelder verknüpft sind. Die 

Entwicklung von IoT-Produkten mit 

hardwarebasierter Sicherheit bietet 

den zuverlässigsten Schutz. 

In der Vergangenheit waren die 

Definition und Implementierung von 

IoT-Bausteinen in der Massenproduktion 

komplex und erforderten 

unterschiedliche Tools und Prozesse. 

Das Tool SentriX Product Creator 

vereinfacht die IoT-Sicherheit, 

indem es vorkonfigurierte Sicherheitsprofile 

für die gängigsten IoT- 

Anwendungsfälle wie Geräteidentität, 

Cloud-Onboarding, sicheres 

Booten, Firmware- Verschlüsselung, 

gegenseitige Authentifizierung und 

vieles mehr bereitstellt. 

Vorkonfigurierte Profile 

Die vorkonfigurierten Profile des 

SentriX Product Creator stellen die 

gängigsten Sicherheitsfunktionen 

der LPC55S6x-MCU-Serie in einer 

benutzerfreundlichen Oberfläche 

dar, wodurch OEM-Entwicklungskosten 

und -zeit minimiert und Hindernisse 

bei der Massenproduktion 

beseitigt werden. 

Die OEM-seitige Produktdefinition 

für Bausteinsicherheit und Geheimnisse 

werden für die Bausteinprovisionierung 

an eine sichere Programmiereinrichtung 

übertragen. 

Die Kombination aus der SentriX-Plattform 

von Data I/O, der 

LPC55S6x MCU-Serie von NXP und 

dem Security Provisioning Service 

von Avnet Silica bietet hardwarebasierte 

Sicherheit, die flexibel und 

skalierbar für den Massenmarkt ist. 

Statements 

„Da der Markt für kostengünstige 

IoT-Edge-Bausteine wächst, benötigen 

OEMs einen vereinfachten Prozess 

zur Definition und Implementierung 

von hardwarebasierten Sicherheitsdefinitionen 

in Produkten während 

der Fertigung. Wir freuen uns 

über die Zusammenarbeit mit NXP, 

um die LPC55S6x MCU-Serie auf 

der SentriX-Plattform zu unterstützen“, 

sagt Michael Tidwell, Vice President 

of Marketing and Business 

Development der Data I/O Corporation. 

und fährt fort: „Die SentriX-Sicherheitsplattform 

ermöglicht 

es OEMs, auf einfache Weise 

Sicherheitsprofile zu definieren und 

LPC55S6x-MCUs auf Chipebene zu 

provisionieren, bevor die Bausteine 

an die Fertigungslinie für die Montage 

geliefert werden. Da die SentriX-Plattform 

eine große Anzahl von 

Sicherheitsanwendungen unterstützt 

und skalierbar ist, ist sie sowohl für 

OEMs mit geringem Volumen verfügbar, 

als auch kosteneffizient in 

der Massenproduktion einsetzbar.“ 

„Die LPC55S6x-MCU-Familie, die 

Teil der EdgeVerseTM-Computing- 

Plattform von NXP ist, wurde entwickelt, 

um Massenmarkt-Edge- 

Anwendungen in IoT-, Industrie- und 

Verbrauchermärkten zu betreiben“, 

sagt Cristiano Castello, Senior Director 

Product Innovation für MCUs, 

Edge Processing, bei NXP Semiconductors. 

„Unsere Zusammenarbeit 

mit Data I/O und Avnet Silica 

ermöglicht es unseren Kunden, die 

umfangreichen Sicherheitsfunktionen 

der LPC55S6x MCU-Serie zu 

nutzen. Der SentriX Product Creator 

ermöglicht es unseren OEM- 

Kunden, hardwarebasierte Sicherheit 

einfacher zu definieren und in 

ihre Produkte für die Massenproduktion 

zu integrieren.“ 

„Wir freuen uns über die Zusammenarbeit 

mit Data I/O, um die 

Unterstützung für die LPC55S6x 

MCU- Serie im Avnet Silica Provisioning 

Service einzuführen“, so 

Romain Tesniere, BDM Solution 

Sales - Connectivity & Security bei 


Speicherprogrammierung 

Device Lifecycle Management für MCUs 

Segger hat in Zusammenarbeit 

mit Renesas den Funktionsumfang 

der professionellen Flasher 

In-Circuit-Programmiergeräte 

weiter ausgebaut. Zusätzlich zur 

Hochgeschwindigkeits-Programmierung 

von Renesas RA4- und 

RA6-Mikrocontrollern mit Arm 

Cortex-M33 Cores bietet Segger 

nun auch das Device Lifecycle 

Management (DLM) und die 

Trustzone-Partitionierung für die 

Massenproduktion. 

Besitzer eines aktuellen Flasher 

können die neueste Software 

ganz einfach über www. 

segger.com herunterladen, um 

diese neuen Funktionen zu 

erhalten. Es gibt keine Lizenzoder 

sonstige Kosten und keine 

versteckten Gebühren. 

Die Segger-Lösung lässt sich 

nahtlos in einen standardisierten 

Produktions-Workflow integrieren. 

Dafür sind keine Tools von Drittanbietern 

erforderlich. Einmal konfiguriert, 

kann der Segger Flasher im 

Standalone-Modus bedient werden. 

„Wir freuen uns, dass Segger 

weiterhin exzellenten Support für 

die Geräte der RA-Familie von 

Renesas bietet“, sagt Bernd Westhoff, 

Renesas‘ Marketing Director 

RA Family MCU. „Mit dem erstmaligen 

Support von Arm Trust- 

Zone und unserem Device Lifecycle 

Management (DLM) hat Segger 

einmal mehr seine Kompetenz 

unter Beweis gestellt.“ 

„Ein möglichst breites Spektrum 

an Geräten mit all ihren speziellen 

Eigenschaften zu unterstützen, ist 

und war schon immer Teil unserer 

Flasher-Produktstrategie“, sagt 

Ivo Geilenbrügge, Geschäftsführer 

von Segger. „Das Thema Embedded 

Security bleibt auch für 

Segger ein aktuelles Fokusthema. 

Die Unterstützung der neuesten 

Sicherheitsfunktionen der Renesas 

RA-Geräte war daher ein weiterer 

wichtiger Schritt auf diesem 

Gebiet für uns. Wir freuen uns, 

dass dies in enger Zusammenarbeit 

mit Renesas sehr gut umgesetzt 

werden konnte.“ 

Segger Flasher sind professionelle 

In-Circuit-Programmiergeräte, 

die speziell für den Einsatz 

im Kundendienst, für die Programmierung 

von Prototypen und für die 

Serienfertigung entwickelt wurden. 

Sie werden zur Programmierung 

von nicht-flüchtigen Speichern in 

Mikrocontrollern und Systemson-Chip 

(SoCs) sowie von QSPI 

Flashes eingesetzt. Diese Flasher 

können über einen PC oder 

im Standalone-Modus betrieben, 

über USB und/oder Ethernet angeschlossen 

und plattformübergreifend 

für Linux, macOS und Windows 

verwendet werden. 

Seggers Flasher-In-Circuit- 

Programmiergeräte sind schnell, 

robust, zuverlässig und einfach 

zu bedienen. 

Die Cortex-M33-basierten Bausteine 

der Renesas RA4- und 

RA6-MCU-Familien bauen auf 

den Sicherheitsmerkmalen der 

Trustzone-M-Funktionalität von 

Arm auf, um zusätzliche Ebenen 

der Embedded-Sicherheit zu bieten. 

Das DLM definiert die verschiedenen 

Lebensphasen eines 

Bausteins und steuert die Fähigkeiten 

der Debug-Schnittstelle 

sowie der seriellen Schnittstelle 

im Boot-Modus. Zur Produktionszeit 

kann der DLM-Status so konfiguriert 

werden, dass der Zugriff 

auf den Debug- und/oder Boot- 

Modus gesperrt wird, um das System 

und die darin enthaltene Software 

zu schützen. 

Segger Microcontroller GmbH 

www.segger.com 

Avnet Silica. „Unsere Kunden nutzen 

die Sicherheitsfunktionen der 

LPC55S6x MCU, um mit unseren 

sicheren Elektronikfertigungsdiensten 

Ihre Einnahmen zu schützen 

und die Integrität der Lieferkette 

zu gewährleisten. Der SentriX Product 

Creator vereinfacht den Prozess 

der Definition von Sicherheitsanwendungsfällen 

und rationalisiert 

den Provisionierungsprozess vom 

Design bis zur Produktion.“ 

Security Deployment 

as-a-Service 

SentriX bringt Sicherheit in die 

globale Lieferkette elektronischer 

Geräte und schützt das geistige 

Eigentum von IoT-Geräten von der 

Entwicklung bis zur Anwendung. 

Die sichere Programmierumgebung 

SentriX von Data I/O verschlüsselt 


programmierbare Bausteine sowohl 

für Prototyping-Anwendungen in 

kleinen Stückzahlen als auch für 

die Massenproduktion. SentriX integriert 

eine zu FIPS 140-2 Level 3 

konforme HSM in ein automatisiertes 

Programmiersystem, dass die 

Programmierung von Sicherheitsmechanismen 

in ICs und Mikrocontrollern 

ermöglicht. 

Der SentriX Product Creator ist 

die Software Tool Suite, mit der 

OEMs, Halbleiterhersteller und Programmier-Centers 

Sicherheitsanforderungen 

definieren und diese 

gemeinsam auf der SentriX Programmiereinheit 

bereitstellen. 

Das SentriX Product Creator 

Tool bietet OEMs zwei flexible Programmiervarianten: 

Eine vollständig 

anpassbare und individuell einstellbare 

Variante und SentriX GO, bei 

der vorkonfigurierte Sicherheitsprofile 

für die gängigsten Anwendungsfälle 

Zeit und Aufwand sparen. 

Die mit dem SentriX Product 

Creator Tool erstellten Profildefinitionen 

werden zur sicheren Programmierung 

auf die SentriX-Plattform 

übertragen. Das kostengünstige 

As-a-Service-Modell ermöglicht 

OEMs sichere Bausteine für eine 

Muster- bis hin zur Massenproduktion 

bereitzustellen. ◄ 

77

EMV 

Bitte nicht stören: 

EMV – Kenngrößen und Messung 

Bild 1: Grobschema Netzteil ohne PFC Klasse A 

Autoren: 

Frank Cubasch, 

Heidrun Seelen 

Magic Power Technology 

GmbH 

www.mgpower.de 

Teil 2: Power Factor & 

Immissionen 

EMV-Emissionen kann man auch 

im Zusammenhang mit dem Power 

Factor und dem Flicker betrachten. 

Ebenso soll hier die Beeinflussung 

des Netzteils durch externe Störungen 

erläutert werden (Immissionen). 

Die Elektromagnetische Verträglichkeit, 

kurz EMV, ist ein wichtiges 

Thema für jedes elektrische System. 

Es darf einerseits die Umgebung 

nicht unzulässig beeinflussen 

und muss andererseits in diesen 

bestimmten Umgebungsbedingungen 

fehlerfrei arbeiten. 

Obwohl die Netzrückwirkungen, 

gekennzeichnet durch den Power 

Factor, und der Flicker typischerweise 

als Immissionen gesehen 

werden, kategorisieren wir sie im 

Bereich Emissionen. Denn sie stören 

andere Geräte (z.B. Flicker die 

Beleuchtungseinrichtungen). 

PFC und Flicker 

PFC steht für Power Factor Correction 

oder Power Factor Compensation. 

Die Messung der PFC wird 

oftmals auch mit dem Stromflusswinkel 

(cos phi) verglichen. Dabei 

geht die Anforderung der EN61000- 

3-2 jedoch deutlich weiter. Bei einem 

Aufbau ohne PFC-Stufe wie in Bild 

1 erfolgt nur dann ein Stromfluss 

von der Netzseite, wenn die aktuelle 

Spannung am Ladeelko kleiner 

als die aktuelle Ist-Spannung 

des Netzes ist. 

Da der Ladeelko aber auch Netzeinbrüche 

ausgleichen muss, wird 

er in der Regel recht groß ausgeführt. 

Dadurch wird wiederum der 

Stromflusswinkel, also die Zeit, in 

welcher Strom von der Netzseite 

fließt, klein. Dies führt zu einer 

Belastung des Stromnetzes. Im folgenden 

Beispiel (s. Bild 2) beträgt 

der Stromflusswinkel nur etwa 1 ms/ 

Halbwelle. Es wurde ein Netzteil mit 

150 W Eingangsleistung ohne weitere 

Beschaltung vermessen. Das 

Limit der Klasse A ist hier bereits 

mit 31% ausgeschöpft. 

Es bieten sich aktive oder passive 

PFC-Lösungen an. Während die 

passive PFC Lösung darin besteht, 

eine recht große Induktivität in Reihe 

einzubringen, ist die aktive Lösung 

ein zusätzlicher galvanisch nicht 

getrennter DC/DC-Wandler. Er 

wird so angesteuert, dass er eine 

(nahezu) sinusförmige Stromaufnahme, 

ähnlich einem Widerstand, 

zulässt. Neuere Designs berücksichtigen 

i.d.R. nur aktive PFC-Stufen. 

Siehe hierzu Bild 3. 

Typischerweise wird die PFC- 

Stufe so ausgelegt, dass sich eine 

Zwischenkreisspannung von konstant 

370...380 V DC ergibt, unabhängig 

von der Netzspannung. Dies 

erlaubt, dass der folgende restliche 

Teil der Schaltung, also FET und 

Übertrager, auf nur eine Betriebsspannung 

hin ausgelegt werden 

müssen. 

Zur Vermessung eines Netzteils 

mit aktiver PFC (Klasse D) s. Bild 

4. Diese Messung wurde mit der 

gleichen genormten Eingangsleistung 

durchgeführt. Während in der 

Messung ohne PFC A der Spitzenstrom 

bei 4 A liegt, entspricht der 

Stromverlauf bei einem Netzteil mit 

aktiver PFC nahezu dem mit einer 

ohmschen Widerstandslast. Der 

Spitzenwert bleibt mit knapp 1 A 

peak deutlich unter dem der Variante 

ohne PFC. 

Auswirkungen 

Wie wirkt sich nun ein entsprechendes 

Netzteil ohne PFC auf 

andere Verbraucher aus oder verursacht 

Netzrückwirkungen? Vereinfacht 

kann man das Phänomen 

mit einem Schwimmer vergleichen, 

der im Meer gegen die 

Bild 2: Vermessung eines Netzteils ohne aktive PFC (Klasse A) 


EMV 

Bild 3: Grobschema Netzteil mit PFC 


Strömung anschwimmt. Die Meereswellen 

stellen hierbei die 50 Hz 

Netzschwingung dar. Durch den 

Schwimmvorgang werden auf die 

Wellen jedoch kleine Wellen aufmoduliert. 

Bei einem einzelnen 

Schwimmer fallen diese nicht ins 

Gewicht. In Palma de Mallorca in 

der Ferienzeit werden die Wellen 

jedoch durch viel mehr Schwimmer 

verstärkt und letztendlich zur 

Verformung der Basiswellen führen. 

Im übertragenen Sinne müsste 

hier eine PFC Anwendung finden. 

Die der PFC zugrundeliegende 

Norm ist die EN61000-3-2. Sie 

umfasst einen Leistungsbereich von 

75 bis 1000 W (Klasse D nur 600 W). 

Dies bedeutet, dass Anwendungen 

mit

Software 

50 Jahre CAD – und immer noch 2D-Zeichnungen 

im Fertigungs- und Prüfprozess? 

In diesem Artikel gehen die Autoren der Frage nach, warum die wesentlichen Produktspezifikationen oft immer 

noch in 2D-Zeichnungen gefasst werden. 

Modellgenerierung im CAD: Jedes Konstruktionselement wird von einem Satz interner Parameter gesteuert, 

wie Art und Anzahl der Primitive, Übergangsbedingungen und Maßzahlen 

Digitalisierung ist eines der meistdiskutierten 

Themen unserer Zeit. 

In der fertigenden Industrie ist sie 

Schlüssel und Maßstab für den 

Stand europäischer Unternehmen 

als relevanter Technologiestandort 

in einer sich rasant ändernden 

Welt. Das digitale Abbild eines Produkts 

muss rechtzeitig und eindeutig 

verschiedenen Systemen entlang 

der Wertschöpfungskette verfügbar 

gemacht werden. Die wesentlichen 

Produktspezifikationen sind 

jedoch immer noch in 2D-Zeichnungen 

gefasst. Warum ist das so? 

Grundlegend 

für die Beschreibung der Entwicklung 

der technischen Sprache 

und im späteren Zeitverlauf der 

CAD-Systeme ist der Begriff des 

Modells. Im eigentlichen Wortsinn 

meint „Modell“ das Abbild der phy- 

Die Autoren: 

M. Eng. Marcel Eilhoff 

Assistent der Geschäftsführung 

Prof. Dr.-Ing. Gottfried Hartke, 

Geschäftsführer 

ELIAS GmbH 

www.elias-gmbh.de 

sikalisch vorhandenen Wirklichkeit. 

Schon die menschliche Vorstellung 

arbeitet mit Modellen. Komplexe 

Informationen werden idealisiert, 

einfach zu beschreibende Elemente 

rücken an die Stelle schwierig 

zu beschreibender Phänomene. 

Unwichtige Informationen werden 

herausgefiltert, um die relevanten 

Informationen speichern und weiterverarbeiten 

zu können. 

Mithilfe dieser pragmatischen 

Herangehensweise kann ein 

unvollkommenes Gebilde zum Beispiel 

als Würfel mit rechtwinkligen 

Ecken, Kanten und ebenen Flächen 

erkannt werden. Die Verwendungsmöglichkeiten, 

mit anderen Worten 

die Funktionen des Objekts, werden 

ersichtlich und können weiter 

durchdacht werden. 

Die Wirklichkeit 

ist ein dreidimensionaler Raum. In 

der menschlichen Vorstellung abgebildet 

werden kann die Wirklichkeit im 

Zuge der Idealisierung jedoch auch 

mit einund zweidimensionalen Mitteln: 

Der Würfel kann als Quadrat in 

der Ebene symbolisiert werden (2D); 

durch Extrusion in eine Richtung mit 

einem gewissen Maß (1D) ergibt es 

einen Würfel. Vor allem für die Abbildung 

eines Modells außerhalb der 

Vorstellung ist eine dimensionsreduzierte, 

symbolische Beschreibung 

essenziell. Hier bedient sich 

der Mensch verschiedener Methoden, 

um Informationen extern speichern 

und weitergeben zu können. 

Informationen 

können in Worten, beziehungsweise 

in Textform, oder auch grafisch 

symbolisiert werden. In der 

stückgutfertigenden Industrie hat 

sich eine eigene Symbolsprache entwickelt. 

Die aus den Naturwissenschaften, 

hauptsächlich Mathematik 

und Physik, abgeleitete Beschreibung 

von Werkstücken ist international 

weitgehend vereinheitlicht. 

Die funktionalen Anforderungen 

an ein Produkt resultieren in geometrischen 

und nicht- geometrischen 

Anforderungen. Dieses zentrale 

Ordnungskriterium spiegelt sich 

bereits im Namen des internationalen 

Normensystems ISO GPS 

wider, welches die Sprache definiert: 

Geometric Product Specification 

Geometrische Eigenschaften sind 

bestens geeignet, um grafisch dargestellt 

zu werden. Grundformen, 

wie Punkte, Linien und kreisförmige 

Bögen, werden durch Operationen 

zu komplexeren Geometrien 

zusammengesetzt; abstrakte 

grafische Symbole, zum Beispiel 

das Durchmesserzeichen, verdeutlichen 

Interpretationsvorschriften; 

Zahlenwerte ermöglichen Größenvergleiche. 

Nicht-geometrische Eigenschaften, 

wie Werkstoffeigenschaften, 

Erzeugungs- und Prüfvorgaben 

oder technische und gesetzliche 

Rahmenbedingungen, werden 

dagegen meist textgebunden 

angegeben. 

Mit der Bindung an den Informationsträger 

Papier hat sich eine Sprache 

entwickelt, mit der Informationen 

im Zweidimensionalen abgebildet 

werden können. Die Regeln 

zur Informationsablage und -entnahme 

geben wie eine Grammatik 

die Struktur vor und ermöglichen 

einen gemeinsamen Zugang für 

mehrere Beteiligte. 

Der Übergang ins 

Computerzeitalter 

liegt lange zurück. Mit der elektronischen 

Informationstechnologie 

wurde die Sprache zunächst digital 

nachgebildet. Die Datenablage ist 

hierbei nun getrennt von der Darstellung. 

Daten werden binär verarbeitet 

und erst in der Schnittstelle 

zum Anwender, der Anzeige, in eine 

menschenlesbare Form gebracht. 

Mit der fortschreitenden Entwicklung 

der Computertechnologie ist 

auch die direkte dreidimensionale 

Darstellung zugänglich geworden. 

Eine bewegte Animation gibt dem 

Anwender einen dreidimensionalen 

Eindruck. Geometrische Information 

ist nun nicht mehr als starre Projektion 

in eine vorausgewählte Anzahl 

von Ansichten begrenzt, sondern 

der Betrachter kann die Projektionsrichtung 

jederzeit selbst bestimmen, 

ganz so, als hätte er das reale 

Objekt vor sich. 

3D-Funktionen wurden zunächst 

dem Konstrukteur im CAD-System 

zugänglich gemacht. Dort, wo der 


Software 

Bild 1: 1) Zeichnungseintragungen als Anmerkungen am 3D-Modell, 2) Darstellung der Ansichten auf der 

klassischen 2D-Zeichnung, 3) Werkstückinformationen mittels UDFs strukturiert und zugänglich gemacht 

Großteil der Produktkosten festgelegt 

wird, erhöht der unmittelbar 

dreidimensionale Zugang zu den 

Daten die Entwicklungssicherheit 

und verkürzt die Entwicklungszeit. 

Die fortbestehende Notwendigkeit, 

die dreidimensionalen Daten als 

zweidimensionales Ergebnis, der 

technischen Zeichnung, zu exportieren, 

hat diese Systeme und Arbeitsweisen 

geprägt: das Ableiten der 

2D-Zeichnung aus dem 3D-Modell 

wurde zum Standard. 

Mit der Zeit haben bessere technische 

Ausstattung und Fachkenntnis 

entlang der restlichen Wertschöpfungskette 

den Zugang zu 

den dreidimensionalen Daten vereinfacht. 

Somit wird zu Recht die Frage 

gestellt: Wenn doch die Informationen 

im dreidimensionalen Datensatz 

angelegt werden, warum sollte man 

die dreidimensionalen Daten nicht 

direkt weiterverwenden, anstatt ihre 

zweidimensionalen Ableitungen? 

Der Austausch von 3D-Daten 

gelingt jedoch meist nur mit verlustbehafteter 

Konvertierung. 

Neu ist die Frage nicht. Schon 

1980 wurde mit dem IGES-Format 

ein noch heute verwendetes, 

nicht-proprietäres Datenaustauschformat 

etabliert, mit dem die Produktdaten, 

geometrische, wie auch 

nicht geometrische, zwischen Computersystemen 

ausgetauscht werden 

können [2, 15]. Doch warum 


werden 2D-Zeichnungen auch 

nach 40 Jahren noch weitgehend 

als das führende Dokument in der 

technischen Produktspezifikation 

angesehen? 

Ein Erklärungsansatz 

kann auf Basis der Zugänglichkeit 

der Daten formuliert werden. Kernkompetenz 

der Entwickler von CAD- 

Systemen ist das Erzeugen geometrischer 

Modelle. In welcher Weise 

die CAD-Funktionen den Anwender 

durch den Erstellungsprozess führen, 

wie sie die Daten speichern, 

ist zwar aufgrund einer begrenzten 

Anzahl genutzter CAD-Kerne 

und technologischer Grundlagen in 

Teilen ähnlich, aber nicht eins-zueins 

austauschbar. Für einen vollen 

Zugang zu den nativen Daten erfordert 

es die ursprüngliche Umgebung. 

Bei Konvertierungen, zum Beispiel 

in standardisierte Austauschformate, 

sind Informationsverluste 

stets unvermeidlich, muss doch 

ein gemeinsamer Nenner gefunden 

werden. 

Ein Beispiel ist die Konstruktionshistorie. 

In der mechanischen Technik 

werden zumeist einfache Regelgeometrien 

miteinander kombiniert, 

um das spätere Werkstück zu formen. 

Die Aufmachergrafik zeigt 

an einem einfachen Beispiel, wie 

ein Quader mit Bohrung auf diese 

Weise eindeutig beschrieben werden 

kann. 

Konstruktionselemente 

stellen wertvolle Strukturierungselemente 

dar, sind mit ihnen doch 

Funktionen des Produkts, Fertigungs- 

und Prüfabsichten verknüpft. 

Die Bohrung muss bestimmte Eigenschaften 

aufweisen, um ihre Funktion 

erfüllen zu können, zum Beispiel 

als Teil eines Presspassverbands. 

Aus den Anforderungen ergeben 

sich Einschränkungen für die Fertigung, 

um aus den Funktionen abgeleitete 

Maßhaltigkeit, Formgenauigkeit 

und Oberflächengüte einzuhalten. 

Diese Parameter müssen wiederum 

bei der Wahl der Prüfverfahren 

berücksichtigt werden. 

Das CAD-System stellt für jeden 

Typ von Konstruktionselement vorgefertigte 

Erzeugungsfunktionen 

zur Verfügung: Skizzierebenen, 

Eingaben für Maße, Bedingungen 

und weitere Parameter werden 

dem Anwender situationsabhängig 

präsentiert. Geprägt wurde in 

dem Zusammenhang der Begriff 

der benutzerdefinierten Konstruktionselemente, 

der User Defined 

Features (UDF) [13]. Die Modelldaten 

werden schließlich parametrisiert 

in einem proprietären Format 

gespeichert. 

Die lange Zeit fehlende Notwendigkeit 

zum Datenaustausch 

zwischen CAD-Systemen hat den 

Systemherstellern eine weitreichende 

Freiheit bei der Gestaltung 

der Erzeugungsfunktionen gelassen. 

Die Konstruktionshistorien sind nur 

eingeschränkt in Austauschformate 

zu integrieren. Der kleinste gemeinsame 

Nenner bei der Geometriebeschreibung 

ist das resultierende 

Ergebnis aus der Kombination der 

Volumenelemente: das Oberflächenbeziehungsweise 

Berandungsflächenmodell 

[1, 12]. Tabelle 1 zeigt 

eine Auswahl von Datenformaten 

zum systemneutralen Austausch 

von Produktdaten. 

Mit dem geometrischen Modell 

verknüpfte nicht geometrische 

Informationen, mit dem 2003 aufgekommenen 

Begriff Product nongeometric 

Manufacturing Information 

(PMI) bezeichnet, werden dem 

geometrischen Modell global parametrisiert 

beigefügt und als Anmerkungen 

mit den 3D-Geometrien verbunden 

[1, 10, 11]. 

Anmerkungen 

bilden 2D-Zeichnungseintragungen 

nach. Um nicht die Übersicht 

in einer Wolke von Eintragungen 

um das 3D-Objekt zu verlieren, 

werden Ansichten mit definierten 

Projektionen und gegebenenfalls 

Schnitten definiert, siehe 

Bild 1. Die Anmerkungen werden 

auf zur Ansicht parallelen Ebenen 

platziert. 

Der Betrachter wählt zwischen 

den Ansichten und bekommt die 

zugehörigen Elemente präsentiert, 

wie in der klassischen 2D-Zeichnung, 

nur dass der Blick nicht von 

Ansicht zu Ansicht wandert, sondern 

die Ansichten aktiv ausgewählt werden. 

Auf dem Zeichnungsblatt frei, in 

Tabellen und dem Schriftfeld geordnet 

platzierte Eintragungen werden 

separat dargestellt, zum Beispiel in 

Form von Parameterbäumen. Ordnete 

man die Ansichten und Parameter 

auf einem Blatt an, erhielte 

man wieder eine technische Zeichnung, 

siehe Bild 3. 

Fazit: Eine Zukunft ohne die 

klassische Zeichnung? 

Ist der Wunsch nach Ablösung 

der 2D-Zeichnung, dem virtuellen 

Blatt Papier, nun zielführend mit dem 

Vorschlag beantwortet, klassische 

Zeichnungseintragungen dynamisch 

im 3D-Raum darzustellen? Oder 

geht es vielmehr darum, die Einschränkungen 

der bisherigen Produktdokumentation 

in ihrer Gesamtheit 

zu hinterfragen? 

81

Software 

Bezeichnung Einführung Organisation Geometriebeschreibung* 

IGES – Initial Graphics Exchange Specification 1980 ANSI – American National Standards Institute BR 

DXF – Drawing Interchange File Format 1982 Autodesk, Inc. BR/T 

STL – Stereolithography File Format 1988 3D Systems, Inc. T 

ACIS 1989 Dassault Systèmes SE BR/T 

PARASOLID 1989 Siemens AG BR/T 

STEP – Standard for the Exchange of Product 1994 International Organization for Standardization; PDES, Inc. BR/T 

3D PDF – 3D-Portable Document Format 2004 3D PDF Consortium, Inc. T 

JT – Jupiter Tessellation 2007 International Organization for Standardization; Siemens 

PLM Software, Inc. 

QIF – Quality Information Framework 2013 DMSC – Digital Metrology Standards Consortium, Inc. BR/T 

Tabelle 1: 3D-CAD-Austauschformate, Auswahl aus [2, 15]. * BR = Boundary Representation, (mathematisch präzises) Berandungsflächenmodell, 

T = Tesselation, durch Facettierung angenäherte Oberflächenbeschreibung 

BR/T 

Die gelebte industrielle Praxis 

sieht so aus, dass Spezifikationen 

aus nicht oder begrenzt maschinenlesbaren 

Dokumenten, wie technischen 

Zeichnungen und mitgeltenden 

Unterlagen, unter Einsatz 

menschlicher Interpretationsarbeit 

und maschineller Konvertierungen 

in Arbeits- und Prüfpläne, Bearbeitungs- 

und Messprogramme überführt 

werden. Das ist arbeitsintensiv 

und 

fehleranfällig. Spätestens bei einer 

nachträglichen Spezifikationsänderung 

werden die Nachteile besonders 

deutlich. 

Entwicklungsprozesse ließen 

sich tiefgreifend automatisieren, 

wenn die Einzelheiten des spezifizierten 

Produkts zentral und allen 

Prozessbeteiligten direkt verfügbar 

gemacht würden, wenn Fertigungsund 

Prüfprozesse ihre Zielgrößen 

direkt ableiten könnten. Ein Berechtigungsmanagement 

zur Beschränkung 

von Sichtbarkeit und Bearbeitbarkeit 

auch von Teilmengen der 

Daten sei hier selbstverständlich 

mitgemeint. 

Eine mögliche Grundstruktur für 

eine geeignete Form der Datenspeicherung 

ist die angeführte konstruktionselementbasierte 

Beschreibung 

des Produkts. Vorgefasste und von 

Anwendern angepasste Konstruktionselemente 

bilden sinnvolle Bausteine, 

um die Funktionsträger und 

daraus abgeleitete Prozessschritte 

bereitzustellen. 

Die in der Konstruktion erarbeiteten 

Daten müssen dafür verlustfrei 

allen Beteiligten entlang der 

Wertschöpfungskette, das heißt 

über Kunden-Lieferantengrenzen 

und damit CAD/CAx-Systemen hinweg, 

zur Verfügung gestellt werden. 

Das beinhaltet neben einem 

gemeinsamen Datenstandard auch 

Anpassungen in den Anwendungen 

und neue Arbeitsweisen. 

Bereits 1973 wurde von Joseph 

Harrington unter dem Schlagwort 

Computer Integrated Manufacturing 

(CIM) das Konzept für eine 

ganzheitlich integrierte Informationsverarbeitung 

in fertigenden 

Unternehmen vorgestellt. Heutige 

Systeme sind hingegen mehr eine 

bunte Mischung aus eigenständig 

arbeitenden Teilsystemen. Speziallösungen 

überbrücken inkompatible 

Schnittstellen, der Mensch 

scheint manchmal weniger Unterstützter 

als Unterstützer des Systems 

zu sein. Eine Transformation 

von der 2D- hin zur 3D-Dokumentation 

kann und muss deshalb in den 

Grundstrukturen beginnen. Ein in 

den Unternehmensprozessen und 

Lieferketten fest verankertes Dokumentationsmittel, 

wie die technische 

Zeichnung, kann nur auf einer soliden 

Basis unter Zugewinn von Verständlichkeit, 

Einheitlichkeit und Integrierbarkeit 

abgelöst werden. Alle 

Beteiligten sind gefordert, mit dem 

Ziel des größten gemeinsamen Nutzens, 

an einem Strang zu ziehen. 

Quellen 

[1] Bijnes, J.; Cheshire, D.: The 

Current State of Model Based Definition. 

In: Computer-Aided Design 

& Applications, CAD Solutions, 

LLC (www.cadanda.com), Aurora, 

Illinois, USA 2018. 

[2] Nguyen, J.; Capvidia 

(Houston, Texas, USA): Top 8 Neutral 

3D CAD File Formats. www. 

capvidia.com/blog/top-neutral- 

3d-cad-file-formats (abgerufen am 

19.9.2021, 11:06 Uhr). 

[3] DIN EN ISO 17450-1:2012- 

04, Geometrische Produktspezifikation 

(GPS) – Grundlagen – Teil 

1: Modell für die geometrische Spezifikation 

und Prüfung (ISO 17450- 

1:2011); Deutsche Fassung EN ISO 

17450-1:2011. 

[4] DIN EN ISO 10209:2021-11, 

Technische Produktdokumentation 

– Vokabular – Begriffe für technische 

Zeichnungen, Produktdefinition 

und verwandte Dokumentation 

(ISO 10209:2012); Dreisprachige 

Fassung EN ISO 10209:2012. 

[5] Feeney, A. B.; Frechette, S. 

P.; Srinivasan, V.: A Portrait of an 

ISO STEP Tolerancing Standard 

as an Enabler of Smart Manufacturing 

Systems. In: Journal of Computing 

and Information Science in 

Engineering, New York City, New 

York, USA 2015. 

[6] Garland, N.; Glithro, R.; Wade, 

R.: The Challenges Facing Education 

in Engineering Drawing Practice. 

In: 19th International Conference 

on Engineering & Product 

Design Education, Oslo, Norwegen 

2017. 

[7] Golan, S.: New Software Technology 

: Advances the Practicality 

of Quality 4.0. In: Quality Magazine, 

Troy, Michigan, USA 2010. 

[8] Urbas, U.; Vrabi, R.; 

Vukašinovi, N.: Displaying Product 

Manufacturing Information 

in Augmented Reality for Inspection. 

In: 52th CIRP Conference on 

Manufacturing Systems, Ljubljana, 

Slovenien 2019. 

[9] Weper, S.: Analysis and Implementation 

of Product Manufacturing 

Information at TAMK. Bachelor’s 

thesis, Tampere University of 

Applied Sciences, Tampere, Finnland 

2019. 

[10] Xiao, J. u. a.: Geometric 

Models and Standards for Additive 

Manufacturing : A Preliminary 

Survey. Virtual Concept 2016 major 

trends in product design, Bordeaux, 

Frankreich 2016. 

[11] Zhou, Q.; Fan, Q.: MBD Driven 

Digital Product Collaborative 

Definition Technology. In: Third International 

Conference on Intelligent 

Networks and Intelligent Systems 

Intelligent Networks and Intelligent 

Systems (ICINIS), Shenyang, Liaoning, 

China 2010. 

[12] Stjepandic, J.; Thel, M.: 

Datenaustausch: Form-Features 

und Parametrik. In: CAD-CAM 

Report, WEKA Business Medien, 

Darmstadt 2003. 

[13] Banzhaf, K.; Imkamp, D.: 

Prüfplanung mit Konstruktionselementen: 

Automatisch von der Konstruktion 

zum Messablauf und Prüfergebnis. 

In: Koordinatenmesstechnik 

2010 : Technologien für eine wirtschaftliche 

Produktion. VDI-Verlag, 

Düsseldorf 2010. 

[14] Nagel, R.; Braithwaite, 

W.; Kennicott, P.: Initial Graphics 

Exchange Specification IGES Version 

1.0. The National Bureau of 

Standards, Washington, D.C. 1980. 

[15] Munzel, J.: 3D-CAD-Modelle 

und deren Implementierung in 

Kundendokumentationen – Nutzen 

und Verwendungsmöglichkeiten 

im Bereich des Anlagen- und 

Maschinenbaus (KMU). Universität 

Rostock, Rostock 2015. 

[16] Wu, C.; Fan, Y; Xiao, D.: Computer 

Integrated Manufacturing. In: 

Handbook of Industrial Engineering: 

Technology and Operations 

Management. 3. Auflage John 

Wiley & Sons Chichester, Vereinigtes 

Königreich 2001. ◄ 


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