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3-2023

Fachzeitschrift für Elektronik-Produktion - Fertigungstechnik, Materialien und Qualitätsmanagement

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Juli/August/September 3/<strong>2023</strong> Jahrgang 17<br />

Fachzeitschrift für Elektronik-Produktion<br />

Hochfrequenzsysteme perfekt im Griff<br />

Innovative Leiterplatten-Technologie für die Kommunikation der Zukunft.<br />

Becker & Müller, Seite 6


EPA<br />

Schwitzen in der Fertigung<br />

muss nicht sein!<br />

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BJZ<br />

GmbH & Co. KG<br />

Berwanger Str. 29 • D-75031 Eppingen/Richen<br />

Telefon: +49 -7262-1064-0<br />

Fax: +49 -7262-1063<br />

E-Mail: info@bjz.de<br />

Web: www.bjz.de


Editorial<br />

Konzernsynergien nutzen, um das<br />

Potenzial von Zukunftsmärkten zu heben<br />

Halbleiter gelten als Schlüssel für die Digitalisierung der Welt. Sie umgeben uns<br />

bereits im Alltag – nicht nur in Computern, sondern beispielsweise auch im Auto.<br />

Als Herzstücke von Mikrochips regeln sie in Steuergeräten Antrieb, Fahr- oder<br />

Bremsverhalten und steuern Airbags und Assistenzsysteme.<br />

Holger Krumme<br />

CEO/Geschäftsführer<br />

HTV Halbleiter-Test &<br />

Vertriebs-GmbH<br />

HTV Conservation GmbH<br />

Die zentrale Stellung von Halbleitern für den technologischen Fortschritt<br />

der westlichen Welt haben europäische Politiker im Rahmen des EU Chips<br />

Act adressiert. Damit sollen erhebliche Fördergelder für den Aufbau einer<br />

wettbewerbsfähigen Halbleiterindustrie in Europa zur Verfügung gestellt werden.<br />

Die Abhängigkeit von Herstellern in Fernost soll und muss reduziert werden, denn<br />

die beiden vergangenen Jahre haben gezeigt, wie empfindlich die Lieferkette der<br />

Halbleiter reagieren kann.<br />

Der EU Chips Act ist dementsprechend elementar und ermöglicht, die<br />

vorhandenen Kompetenzen zu nutzen, gezielt zu entwickeln und das benötigte<br />

Potenzial für Europa zu heben. Die EU möchte die Gelder möglichst sinnvoll und<br />

auch zeitnah investieren, denn der internationale Wettlauf ist gestartet. Es gilt,<br />

möglichst mit einem initialen Kraftakt den Motor der Halbleiterherstellung inklusive<br />

aller damit verbundenen Industrie- und Dienstleistungsbereiche anzukurbeln.<br />

Kleinere Unternehmen stellt die Nutzung der umfangreichen Fördermittel<br />

jedoch vor besondere Herausforderungen: Sie müssen für die Beantragung<br />

vergleichsweise große Ressourcen zur Verfügung stellen.<br />

Größere Unternehmen und Konzerne hingegen haben in der Regel<br />

Fachabteilungen, um Fördermöglichkeiten zu eröffnen. Aus Sicht der<br />

Fördermittelgeber können bei größeren Unternehmen auch die Förderziele<br />

besser sichergestellt werden als eventuell in kleineren Unternehmen.<br />

Der EU Chips Act wird also dazu beitragen, dass sich kleinere Unternehmen<br />

zunehmend mit Konzernen zusammenschließen. Forschungsprojekte wie<br />

beispielsweise aus den Bereichen Raumfahrt, Automobil und Umwelt sind mit<br />

Unterstützung eines Konzerns für den Fördergeldgeber oftmals viel zielführender<br />

umsetzbar. Dementsprechend sind die Steuergelder, die hierfür zum Einsatz<br />

kommen, effektiver und ressourcenschonender investiert.<br />

Die aktuell zunehmende Agglomeration und Verschmelzung von Unternehmen<br />

ist trotz eventueller Nachteile weltwirtschaftlich gesehen eine wichtige Strategie,<br />

um als europäische Industrie wettbewerbsfähig zu bleiben. Durch eine<br />

geeignete und mitarbeiterfreundliche Integrationsstrategie der Konzerne und die<br />

entsprechende Unterstützung der akquirierten Unternehmen bieten sich vielfältige<br />

Vorteile für alle Seiten und das Unternehmen kann auch auf internationalem<br />

Terrain sicher und erfolgreich agieren!<br />

Holger Krumme<br />

3/<strong>2023</strong><br />

3


Inhalt<br />

Juli/August/September 3/<strong>2023</strong> Jahrgang 17<br />

3 Editorial<br />

4 Inhalt<br />

6 Titelstory<br />

14 Qualitätssicherung<br />

34 Produktion<br />

45 Produktionsausstattung<br />

50 Rund um die Leiterplatte<br />

52 Dosiertechnik<br />

54 Rework<br />

56 Löt- und Verbindungstechnik<br />

62 Beschichten/Lackieren/Vergießen<br />

63 Lasertechnik<br />

64 Software<br />

66 Dienstleistung<br />

70 Komponenten<br />

Fachzeitschrift für Elektronik-Produktion<br />

Hochfrequenzsysteme perfekt im Griff<br />

Innovative Leiterplatten-Technologie für die Kommunikation der Zukunft.<br />

Becker & Müller, Seite 6<br />

Titelstory<br />

Hochleistungs-<br />

Hochfrequenzsysteme<br />

in Standard-<br />

Leiterplattentechnik durch<br />

clevere Signalleitung<br />

Der Leiterplattenspezialist Becker & Müller<br />

stellte als Resultat eines BMWK-geförderten<br />

Gemeinschaftsprojekts mit der TU Berlin<br />

eine Technik vor, die es erlaubt, gesamte<br />

Hochfrequenzsysteme bei geringen<br />

Signalverlusten äußerst kostengünstig zu<br />

fertigen. 6<br />

Fachzeitschrift für Elektronik-Produktion<br />

• Herausgeber und Verlag:<br />

beam-Verlag<br />

Krummbogen 14<br />

35039 Marburg<br />

Tel.: 06421/9614-0<br />

Fax: 06421/9614-23<br />

www.beam-verlag.de<br />

• Redaktion:<br />

Ing. Frank Sichla<br />

electronic-fab@beam-verlag.de<br />

• Anzeigenverwaltung:<br />

beam-Verlag<br />

Myrjam Weide<br />

m.weide@beam-verlag.de<br />

Tel.: 06421/9614-16, Fax: -23<br />

• Erscheinungsweise:<br />

4 Hefte jährlich<br />

• Satz und Reproduktionen:<br />

beam-Verlag<br />

• Druck + Auslieferung:<br />

Bonifatius GmbH, Paderborn<br />

www.bonifatius.de<br />

Hinweis:<br />

Der beam-Verlag übernimmt, trotz sorgsamer<br />

Prüfung der Texte durch die Redaktion, keine<br />

Haftung für deren inhaltliche Richtigkeit. Alle<br />

Angaben im Einkaufsführerteil beruhen auf<br />

Kundenangaben!<br />

Handels- und Gebrauchs namen, sowie<br />

Warenbezeichnungen und dergleichen werden in<br />

der Zeitschrift ohne Kennzeichnungen verwendet.<br />

Dies berechtigt nicht zu der Annahme, dass<br />

diese Namen im Sinne der Warenzeichen- und<br />

Markenschutzgesetzgebung als frei zu betrachten<br />

sind und von jedermann ohne Kennzeichnung<br />

verwendet werden dürfen.<br />

Gedruckte Elektronik<br />

für die additive digitale Fertigung<br />

Wie kann die Elektronikfertigung für unser digitales, umweltbewusstes Zeitalter<br />

umgestaltet werden? 42<br />

Tipps für das NPI<br />

von Baugruppen<br />

Mit freiverfügbaren Tools und<br />

Services begleitet Eurocircuits<br />

Elektronikentwickler ein Stück weit<br />

bei der New Product Introduction<br />

(NPI). 50<br />

4 3/<strong>2023</strong>


Schlüsseltechnologien<br />

für die Batteriefertigung<br />

5G-Campusnetze<br />

für die Industrie der Zukunft<br />

Firmeneigene 5G-Netze bieten die nötige Geschwindigkeit,<br />

Zuverlässigkeit und Sicherheit, damit komplett vernetzte<br />

Produktionsanlagen Realität werden können. 34<br />

Der Transformationsprozess in der Automobilindustrie durch<br />

Digitalisierung und Elektrifizierung bringt zahlreiche neue<br />

Anforderungen für die Produktionstechnik mit sich. 52<br />

Mobilfunk-Konnektivität<br />

für die Industrie 4.0<br />

Was man bei der Auswahl<br />

einer IR-Kamera beachten sollte<br />

Eine Infrarot- oder Wärmebild kamera wandelt Infrarotstrahlung<br />

in ein visuelles Bild um, das die Temperaturschwankungen in<br />

einem Objekt oder räumlichen Bereich darstellt. 16<br />

Die Einführung der vierten und fünften Generation der<br />

Mobilfunk-Konnektivität mit neuen Low-Power/Wide-Area-<br />

Standards wie LTE-M, NB-IoT und 5G ermöglicht die<br />

einfache Verbindung der meisten Maschinen und anderer<br />

Anlagen in den Fabriken des 21. Jahrhunderts. 38<br />

Steckverbinder in der Elektronik<br />

Unterschiedliche Märkte und Branchen benutzen Steckverbinder.<br />

In der Regel werden lösbare Verbindungen bevorzugt,<br />

um z.B. bei der Assemblierung und für Wartungs zwecke der<br />

Baugruppen oder deren Austausch flexibel zu sein. 70<br />

So gelingt Komponentenschutz<br />

Je nach zu erwartenden Umwelteinflüssen wird<br />

ein Komponentenschutz von Elektronikbauteilen<br />

notwendig. 76<br />

SCHWERPUNKT<br />

QUALITÄTSSICHERUNG<br />

AB SEITE 14<br />

3/<strong>2023</strong><br />

5


Titelstory<br />

Hochleistungs-Hochfrequenzsysteme in Standard-<br />

Leiterplattentechnik durch clevere Signalleitung<br />

Der Leiterplattenspezialist Becker & Müller stellte als Resultat eines BMWK-geförderten Gemeinschaftsprojekts mit<br />

der TU Berlin eine Technik vor, die es erlaubt, gesamte Hochfrequenzsysteme bei geringen Signalverlusten äußerst<br />

kostengünstig zu fertigen.<br />

Dafür werden miniaturisierte Hohlleiterstrukturen<br />

in konventioneller<br />

Leiterplattentechnik gefertigt. Auf<br />

Grundlage dieses Konzepts konnten<br />

extrem verlustarme Strukturen<br />

bis 140 GHz aufgebaut und vermessen<br />

werden, wobei das Systemkonzept<br />

wesentlich höhere Frequenzen<br />

ermöglicht. Neben einfachen Punktzu-Punkt-Leitungen<br />

wurden Verzweigungen<br />

mit einstellbaren Teilungsverhältnis,<br />

Filterstrukturen und<br />

Antennen zur Abstrahlung entlang<br />

der Oberfläche der Leiterplatte und<br />

senkrecht dazu entwickelt. Alle Leitungsteile<br />

sind so konzipiert, dass<br />

sich ein Anwender sein Zielsystem<br />

frei aus den einzelnen Blöcken auf<br />

der Leiterplatte konfigurieren kann.<br />

Damit unterstreicht Becker & Müller<br />

seinen Ruf als Hersteller und Partner<br />

für anspruchsvolle Leiterplattenlösungen<br />

abseits der Massenware.<br />

Immer höhere Frequenzen<br />

als Anspruch<br />

Aktuelle und zukünftige Kommunikationssysteme<br />

wie 5G, 6G<br />

und Radar-Sensorik arbeiten bei<br />

immer höheren Frequenzen, um die<br />

daraus resultierenden Vorteile bei<br />

der Datenrate bzw. Messgenauigkeit<br />

nutzen zu können. Die Verfügbarkeit<br />

entsprechender hochfrequenter<br />

Sende- und Empfangs-Chips ist aber<br />

nur eine Seite der Medaille. Die elektronischen<br />

Einzelkomponenten müssen<br />

schließlich zu einem Gesamtsystem<br />

zusammengefügt werden.<br />

Hier gerät die etablierte Leiterplattentechnik<br />

als bisheriger Favorit im<br />

Hinblick auf das Kosten/Nutzen-<br />

Verhältnis in Bedrängnis: „Durch<br />

den Skin-Effekt werden die hohen<br />

Frequenz anteile vornehmlich an der<br />

Ober fläche der Leiterzüge geleitet“,<br />

erklärt Janik Becker, Geschäftsführer<br />

der Becker & Müller Schaltungsdruck<br />

GmbH. „Dort sehen die<br />

Signale aber viel von dem Leiterplattenmaterial,<br />

das signifikant Leistung<br />

absorbiert. Auch der Einsatz teurerer<br />

Hochfrequenz-Leiterplattenwerkstoffe<br />

und ein elektromagnetisches<br />

Design mit Abschirmungsleitern<br />

helfen nur bedingt, die basismaterialbedingte<br />

Signalabsorption<br />

zu begrenzen. Damit ist die bisherige<br />

Leiterplattentechnik nur bis ca.<br />

60 GHz sinnvoll nutzbar.“<br />

Wie kann diese Limitierung nun<br />

aufgelöst werden? Diese Frage<br />

stand im Mittelpunkt eines mit Bundesmitteln<br />

geförderten Gemeinschaftsprojekts<br />

namens „Tera-Hertz-<br />

PCB: Entwicklung von Designrichtlinien<br />

und Fertigungsprozessen zur<br />

Integration von Terahertz-Systemen<br />

in Standard-Leiterplatten“. Projektpartner<br />

waren zum einen die renommierte<br />

Technische Universität Berlin,<br />

Bild 1: Schema der Herstellung<br />

der Hohlleiterstrukturen<br />

zum anderen der Leiterplatten-<br />

Experte Becker & Müller: Der mittelständische<br />

Familienbetrieb mit Sitz<br />

im süddeutschen Steinach im Kinzigtal<br />

gilt europaweit als einer der versiertesten<br />

Kompetenzträger für spezielle,<br />

anspruchsvolle Lösungen im<br />

Bereich der Leiter plattenfertigung.<br />

Als Kernprämissen des Projekts<br />

stand die Nutzung bereits in der Leiterplattenfertigung<br />

vorhandener Produktionsmaschinen<br />

in Verbindung<br />

mit der Suche nach einer kostenoptimierten<br />

Lösung. „Die Grundidee<br />

war, durch Fräsprozesse Hohlleiter<br />

in den Leiterplatten zu erzeugen, die<br />

Hohlleiter galvanisch zu metallisieren<br />

und die Struktur mit einem Metallplättchen,<br />

z.B. im Zuge der SMD-<br />

Bestückung, zu verschließen“, erläutert<br />

Janik Becker. „So bildet sich ein<br />

geschlossener Hohlleiter, wobei das<br />

im Inneren geführte Signal gar nicht<br />

Becker & Müller<br />

Schaltungsdruck GmbH<br />

www.becker-mueller.de<br />

Bild 2: Performance eines Hohlleiters aus gemeinsamem Forschungsprojekt<br />

mit Becker&Müller und der TU-Berlin<br />

6 3/<strong>2023</strong>


Titelstory<br />

Bild 3: Darstellung der Vorgehensweise innerhalb des Projekts<br />

mehr mit dem Leiterplattenmaterial<br />

wechselwirkt, das ist ja jenseits der<br />

Metallbarriere. Das bedeutet, dass<br />

wir hier das vergleichsweise günstigste<br />

FR4-Material verwenden<br />

können – auch für sehr hohe Frequenzen<br />

weit jenseits der 100 GHz.“<br />

Weiterhin bietet diese Technik<br />

die Möglichkeit, Antennen direkt<br />

zu integrieren: Einmal als trichterförmige<br />

Erweiterungen des Hohlleiters<br />

im Sinne einer Hornantenne<br />

am Leiterplattenrand für die seitliche<br />

Abstrahlung, zum anderen als<br />

Schlitzantenne durch Aussparungen<br />

im Deckelplättchen zur Abstrahlung<br />

senkrecht bzw. in einem durch den<br />

Schlitzabstand definierten Winkel<br />

zur Leiterplattenoberfläche. Ergänzt<br />

wird der so entwickelte Systembaukasten<br />

durch Hohlleiterstrukturen,<br />

die das Signal in einem definierten<br />

Leistungsverhältnis auf verschiedene<br />

Kanäle aufsplitten, Filterstrukturen,<br />

Kopplungspunkte zu klassischen<br />

Leiterzügen auf der Leiterplattenoberfläche<br />

und gebogene<br />

Leiterzüge. „Diese Elemente wurden<br />

baukastenartig für das Leiterplatten-Design<br />

aufbereitet, sodass<br />

der Kunde sein Hochfrequenzsystem<br />

einfach per Drag&Drop zusammenstellen<br />

und fertigen lassen kann –<br />

ein enormer Mehrgewinn an Einfachheit,<br />

Komfort und Individualität“,<br />

freut sich Becker.<br />

In der Entwicklung war es wichtig,<br />

stets kompatibel zu den Standard-<br />

Leiterplattenprozessen zu bleiben,<br />

um die neuartige PCB-integrierte<br />

Hohlleitertechnologie kosteneffizient<br />

in neue Systeme integrieren<br />

zu können. Bild 1 zeigt schematisch<br />

die Herstellung der Hohlleiterstrukturen.<br />

Als erstes (a) wird eine<br />

PCB wie gewöhnlich mit allen benötigten<br />

Innenlagen hergestellt. Im<br />

nächsten Schritt (b) wird die Hohlleiterstruk-tur<br />

in das PCB-Material<br />

gefräst. Die Abmessungen der Hohlleiter<br />

sind dabei von den zu leitenden<br />

Frequenzen abhängig, für 60<br />

GHz z.B. 2,8 mm breit und 0,8 mm<br />

tief. Die Wände der so erzeugten<br />

Vertiefungen werden dann galvanisch<br />

mit Cu beschichtet (ca. 30<br />

µm, c). Um den Hohlleiter zu schließen,<br />

wird ein passend geschnittenes<br />

70-µm-Kupfer-Deckblech, hier<br />

lasergeschnitten, an den Rändern<br />

der Gräben angelötet (d). Diese<br />

Bestückung mit den Blechen kann<br />

beispielsweise im Schritt der SMD-<br />

Bestückung mit erfolgen.<br />

Basierend auf dieser Technik<br />

wurden folgende funktionale Blöcke<br />

realisiert:<br />

• Leitungsabschnitte<br />

• Ein- und Auskoppelstrukturen zu<br />

(koplanaren) Streifenleitungen auf<br />

der PCB-Oberfläche<br />

• Hornantennen mit Abstrahlcharakteristik<br />

ausgehend von den<br />

Seiten der PCB<br />

• Schlitzantennen zur Abstrahlung<br />

senkrecht zur PCB-Oberfläche<br />

(oder in einem definierten Winkel<br />

dazu gekippt)<br />

• Verzweigungen mit definiertem<br />

Teilungsverhältnis der Signalstärke<br />

• Frequenzfilter-Strukturen<br />

Erkenntnisse aus dem<br />

Forschungsprojekt<br />

Vergleich mit konventionellen<br />

Leitungsstrukturen<br />

In der HF-Technologie wird typischerweise<br />

auf Mikrostreifen oder<br />

Ground-Koplanarleitungen gesetzt.<br />

Diese haben den Vorteil, dass sie<br />

schon bei Gleichstrom für das Transportieren<br />

von Leistung verwendet<br />

werden können. Dafür haben diese<br />

Leitungen bei höheren Frequenzen<br />

zusätzliche Verluste durch das Substratmaterial,<br />

aber auch gleichzeitig<br />

durch Rauhigkeit an den verschiedenen<br />

Interfaces zwischen Metall<br />

und Substrat. Um diese Herausforderungen<br />

zu lösen, kann man solche<br />

Leitungen auch in Hohlleiterform<br />

umsetzen und, wie beschrieben,<br />

direkt in die Leiterplattentechnologie<br />

integrieren. Die Hohlleiter<br />

haben aber den Nachteil, dass sie<br />

keine klassischen TEM-Moden aufweisen,<br />

sondern entweder ein TEoder<br />

TM-Mode. Dadurch ist die<br />

Cutoff-Frequenz direkt abhängig<br />

von den Abmessungen des Hohlleiters<br />

(nur mit TEM-Moden gibt es<br />

eine Leitung bei Gleichstrom). Bei<br />

Vergleich von beiden Leitungstypen<br />

ergibt sich deswegen das Bild, dass<br />

die klassischen Leitungstypen bis<br />

ca. 50 GHz bessere Performance<br />

zeigen als der demonstrierte Hohlleiter.<br />

Der Grund ist, wie beschrieben,<br />

dass die Cutoff-Frequenz bei<br />

ca. 60 GHz liegt. Anschließend bleiben<br />

die Verluste über den Hohlleiter<br />

relativ stabil, wobei die Verluste<br />

bei der konventionellen Leitung weiter<br />

abfällt.<br />

Bestandteile und ihre<br />

Leistungscharakteristik<br />

Innerhalb des Projektes wurden<br />

verschiedenen Teilkomponenten<br />

untersucht. Diese sind im Detail<br />

direkt in der Vorgehensweise innerhalb<br />

des Projektes abzulesen, s.<br />

Bild 3. Dabei lag der Fokus darauf,<br />

diese Teilsysteme innerhalb des Projektes<br />

so aufzubereiten, dass aus<br />

ihnen später bausteinartig beliebige<br />

Systeme aufgebaut werden können.<br />

Die Leitung sowie die Antennen,<br />

Filter und Power-Divider-Strukturen<br />

(Signal/Leistungs-Verzweigung) wurden<br />

im Detail designt und elektrisch<br />

charakterisiert. Als Beispiel sind in<br />

diesem Artikel die Hornantennen,<br />

Bild 4: Ergebnisse der Hornantennen (links Struktur, Mitte Gain, rechts Reflexionsfaktor)<br />

3/<strong>2023</strong><br />

7


Titelstory<br />

Bild 6: Darstellung der Struktur der PDKs<br />

Bild 5: Darstellung der Ergebnisse für den Power Divider und Koppler<br />

s. Bild 4, sowie die Power Divider<br />

(Bild 5) und deren Performanz bei<br />

Frequenzen jenseits von 100 GHz<br />

dargestellt. Es zeigt sich, dass die<br />

Strukturen deutlich leistungsstärker<br />

als vergleichbare Strukturen in planarer<br />

Technologie sind. Diese Strukturen<br />

wurden anschließend in eine<br />

Datenbank überführt, welche PDK<br />

genannt wird. PDK steht für Physikalische<br />

Designer Kits.<br />

Anwendung der PDKs<br />

Nachdem die PDKs abgeleitet<br />

wurden, konnte auf deren Basis ein<br />

Demonstrator-System zusammengestellt<br />

werden. Bei diesem handelt<br />

sich um einen 79-GHz-Short-<br />

Range Radar. Aus den vorhandenen<br />

PDKs (s. Bild 6) wurden anschließend<br />

Strukturen ausgewählt, welche<br />

für den Demonstrator im Layout<br />

zusammengesetzt wurden.<br />

Typischerweise wird für solche<br />

eine Schaltung ein Schaltplan entworfen.<br />

In dem Schaltplan wurde<br />

direkt die PDK-Modelle mit integriert,<br />

damit die Strukturen direkt<br />

beim Layout mit platziert werden<br />

können. Das Finale Layout mit<br />

der PDK-Struktur ist in Bild 7 dargestellt.<br />

Anhand von Design-Regeln wird<br />

dann geprüft, dass Leitungen oder<br />

Abstände so groß wie nötig, aber so<br />

klein wie möglich sind. Basierend<br />

auf diesen Informationen werden<br />

zuerst die kritischen HF-Leitungen<br />

sowie die Stromversorgung angeordnet<br />

und anschließend die restlichen<br />

Bauteile platziert. Das finale<br />

Design ist in Bild 8 dargestellt.<br />

Diskussionspunkte<br />

Die Arbeiten haben gezeigt,<br />

dass es unter Einsatz von etablierter<br />

Leiter plattentechnik möglich ist,<br />

Hohlleiterstrukturen in Leiterplatten<br />

einzubringen. Dies kann so im Produktionsprozess<br />

eingebunden werden,<br />

dass eine weitere Bestückung<br />

der Leiterplatte wie gewohnt möglich<br />

ist. Die Messungen haben<br />

bestätigt, dass für Anwendungen<br />

mit Frequenzen über 60 GHz die<br />

Hohlwellenleiter-Strukturen signifikant<br />

verlustärmer sind – bis um<br />

Faktor 2 (vgl. Bild 2 sowie 4 und 5).<br />

Zur einfachen Adaption der Technik<br />

auf neue Anwendungen wurden<br />

aus dem prinzipiellen Aufbau eines<br />

Hochfrequenzsystems Bausteine<br />

definiert, die es ermöglichen, solche<br />

Systeme – ohne Simulationen<br />

der Hochfrequenzeigenschaften –<br />

zusammenzustellen und dazu gleich<br />

die notwendigen Produktionsdaten<br />

zu liefern. Diese PDKs konnten<br />

erfolgreich in den Entwicklungsprozess<br />

eingebunden werden, s. Bild 7.<br />

Partner für das Designen<br />

von Hochfrequenzsystemen<br />

Becker & Müller CEO Janik<br />

Becker zeigt sich mehr als zufrieden<br />

mit den Erkenntnissen: „Die<br />

Kooperation mit unseren Partnern<br />

von der TU Berlin war eine<br />

tolle Sache – technologisch wie<br />

auch persönlich. Nach dem erfolgreichen<br />

Abschluss des Projektes ist<br />

es für uns bei Becker & Müller nun<br />

möglich, beim Designen von Hochfrequenzsystemen<br />

mittels Verwendung<br />

der PDKs unter stützend zur<br />

Seite zu stehen.“ Angesichts der<br />

Ableitung interner Designrules auf<br />

die jeweiligen Blöcke sowie deren<br />

Validierung sind dabei sowohl<br />

Funktion als auch Umsetzbarkeit<br />

der Hohlleiterstrukturen gegeben.<br />

„Erste Projekte für die praktische<br />

Um setzung sind bereits in Planung“,<br />

lässt Becker wissen: „Wir freuen uns<br />

auf weitere Anfragen, um die sich<br />

unser Team wie gewohnt persönlich,<br />

kompetent und sehr schnell<br />

kümmert.“ ◄<br />

Bild 7: Schaltplan und Integration der PDK in den Altium-Schaltungs-Designer<br />

Bild 8: Aufbau des Demonstrators<br />

8 3/<strong>2023</strong>


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11. - 14. September <strong>2023</strong>; 13. - 16. November <strong>2023</strong><br />

Vormerken: ESD-Workshops „Anforderungen<br />

an Maschinen und Anlagen(AHE)“ + Messungen<br />

und Verpackungen 17. - 18. + 19. Oktober <strong>2023</strong><br />

Autor: Dipl.-Ing. Hartmut Berndt<br />

B.E.STAT Elektronik Elektrostatik GmbH<br />

B.E.STAT European ESD competence centre<br />

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01723 Kesselsdorf, Germany<br />

phone +49 35204 2039-10<br />

email: sales@bestat-esd.com<br />

web: www.bestat-esd.com; www.bestat-cc.com


Über 500 Unternehmen hatten<br />

sich um den Wirtschaftspreis beworben,<br />

300 Firmen setzten sich am<br />

Ende durch und erhielten Anfang<br />

des Jahres das TOP-100-Siegel<br />

<strong>2023</strong>. Im Rahmen des Deutschen<br />

Mittelstands-Summit im Kongress<br />

am Park in Augsburg gratulierte<br />

Ranga Yogeshwar nun den Top-<br />

Innovatoren persönlich zu diesem<br />

Erfolg. Der Wissenschaftsjournalist<br />

begleitet den Innovationswettbewerb<br />

als Mentor.<br />

Prof. Dr. Nikolaus Franke von der<br />

Wirtschaftsuniversität Wien hatte<br />

das Innovationsmanagement und<br />

den Innovationserfolg der Bewerber<br />

anhand von mehr als 100 Kriterien<br />

in fünf Kategorien überprüft.<br />

Eine zentrale Frage ist hier, ob ein<br />

Unternehmen die Innovationsarbeit<br />

planvoll angeht und zum Beispiel<br />

entsprechende innovations- freundliche<br />

Strukturen und Rahmenbedingungen<br />

im eigenen Haus etabliert.<br />

In dem wissenschaftlichen<br />

Aktuelles<br />

TOP-100: Ranga Yogeshwar würdigt Evosys Laser<br />

Glückwünsche auf dem Deutschen Mittelstands-Summit:<br />

Ranga Yogeshwar gratulierte der Evosys Laser GmbH aus Erlangen zu ihrer Auszeichnung mit dem TOP-100-<br />

Siegel. Die Preisverleihung im Rahmen des Summit fand am 23. Juni in Augsburg statt. EVOSYS ist Titelverteidiger<br />

und bereits zum zweiten Mal mit dem TOP-100-Qualitätssiegel ausgezeichnet worden.<br />

Am Abend der Preisverleihung überreicht Wissenschaftsjournalist Ranga Yogeshwar dem EVOSYS-Team die<br />

Trophäe (v.l.: Frank Brunnecker, Andreas Kraus, Konstruktionsleiter bei Evosys Laser, Ranga Yogeshwar,<br />

Holger Aldebert, Bild: KD Busch/compamedia)<br />

Evosys Laser GmbH<br />

www.evosys.de<br />

Auswahlverfahren überzeugte Evosys<br />

Laser in der Größenklasse B<br />

(51 bis 200 Mitarbeiter) besonders<br />

in der Kategorie „Innovationserfolg“.<br />

Das Unternehmen zählt nun bereits<br />

zum zweiten Mal zu den Top-Innovatoren,<br />

und damit zu den innovativsten<br />

mittelständischen Unternehmen<br />

Deutschlands. Dies ist<br />

eine außergewöhnliche Leistung.<br />

EVOSYS bringt Kunststofftechnik,<br />

Lasertechnik, Optik, Digitalisierung<br />

und Maschinenbau zusammen.<br />

Das Angebot umfasst modulare<br />

Lasersysteme, ergänzt um<br />

Designberatung, Prozessentwicklung<br />

und After-Sales-Services. Seit<br />

der letzten TOP 100-Auszeichnung<br />

2020 ist die Belegschaft von Evosys<br />

um mehr als die Hälfte gewachsen,<br />

der Umsatz stieg in den letzten<br />

zwei Jahren um 60 Prozent. Trotz<br />

steigender Produktionskosten und<br />

fragilen Lieferketten ist das Unternehmen<br />

dank hoher Anpassungsfähigkeit<br />

gut durch die schwierige<br />

Zeit gekommen.<br />

„Wir sehen uns als Innovationsführer<br />

auf dem Markt und werden<br />

auch in Zukunft die Technologie des<br />

Laser-Kunststoffschweißen vorantreiben“,<br />

sind sich die beiden EVO-<br />

SYS-Geschäftsführer Frank Brunnecker<br />

und Holger Aldebert sicher<br />

Der TOP-100-Wettbewerb wird<br />

jährlich von compamedia, einer<br />

unabhängigen Agentur, ausgerichtet.<br />

Weitere Informationen finden<br />

sich unter www.top100.de. ◄<br />

Erfolgreich am Markt mit innovativen Lösungen für das Laser-Kunststoffschweißen:<br />

die beiden EVOSYS Geschäftsführer Holger Aldebert (l.)<br />

und Frank Brunnecker<br />

10 3/<strong>2023</strong>


Aktuelles<br />

SMTconnect <strong>2023</strong>:<br />

Intensiver Informationsaustausch im Mittelpunkt<br />

• Schutzbeschichtungen in der<br />

Elektronikfertigung (Lackwerke<br />

Peters GmbH & Co. KG)<br />

© Messago Messe Frankfurt GmbH Mathias Kutt<br />

Die SMTconnect war auch in diesem<br />

Jahr eine gelungene Veranstaltung.<br />

Zahlreiche nationale und<br />

internationale Keyplayer der Elektronikbranche<br />

sowie hochqualifizierte<br />

Fachbesucher waren vor Ort.<br />

In einzigartiger Atmosphäre nutzten<br />

sie an allen drei Messetagen ausgiebig<br />

die Gelegenheit für intensives<br />

Networking nah am Produkt<br />

mit dem Ziel, optimale Lösungen<br />

zu erarbeiten und die Elektronikproduktion<br />

weiter voranzutreiben.<br />

Mesago Messe Frankfurt<br />

www.mesago.de<br />

www.smtconnect.com<br />

3/<strong>2023</strong><br />

Im Fokus: Driving<br />

Manufacturing Forward<br />

Getreu obigem Motto fokussierte<br />

die SMTconnect in diesem<br />

Jahr besondere Highlight-Themen<br />

wie z.B. Nachhaltigkeit, das Obsoleszenz-Management<br />

sowie KI in<br />

der Elektronikfertigung. Mit dieser<br />

Auswahl zeigte sich die Veranstaltung<br />

erneut zukunftsorientiert, aktuell<br />

und nah an Marktbedürfnissen:<br />

„Für mein Team und mich ist die<br />

SMTconnect seit Jahren ein fixer<br />

Termin im Kalender. Wir freuen uns<br />

jedes Jahr auf das Klassentreffen<br />

der Elektronikbranche und bringen<br />

immer spannende Projekte mit nach<br />

Hause“, so Sandra Paggen-Breu,<br />

Geschäftsführerin Paggen Werkzeugtechnik<br />

GmbH. Das Unternehmen<br />

ist bereits seit 25 Jahren<br />

fester Teil der Aussteller-Community<br />

auf der Veranstaltung.<br />

Austausch auf höchstem Niveau<br />

8400 Besucher konnten wertvolle<br />

Einblicke entlang der gesamten<br />

Wertschöpfungskette der Elektronikfertigung<br />

erhalten sowie Innovationen<br />

und Produkte hautnah erleben<br />

und (be)greifen. Spannende<br />

Gespräche zwischen den knapp<br />

230 ausstellenden Unternehmen<br />

bzw. Partnern und den Fachbesuchern<br />

beflügelte die positive Stimmung<br />

vor Ort: „Die SMTconnect<br />

ist meine absolute Lieblingsmesse<br />

und ich besuche sie schon seit fast<br />

30 Jahren. Hier bekommen wir von<br />

den Kunden direktes Feedback zu<br />

unseren Produkten – das ist für<br />

uns unglaublich wertvoll und hilft<br />

uns dabei, immer besser zu werden.<br />

Wir freuen uns, bei diesem<br />

Branchentreffen in den Austausch<br />

mit all den anderen Marktbegleitern<br />

zu gehen. Hier bekommen wir<br />

einen optimalen Marktüberblick und<br />

erfahren alles über die aktuellsten<br />

Trends und Entwicklungen“, bestätigt<br />

Stefan Janssen, Geschäftsführer<br />

Fuji Europe Corporation GmbH.<br />

Attraktive Highlights<br />

auf der Agenda<br />

Als informative Weiterbildungsmöglichkeit<br />

fungierte auch in diesem<br />

Jahr das abwechslungsreiche Forenprogramm<br />

mit zahlreichen Fachvorträgen,<br />

Podiumsdiskussion und Produktvorstellungen.<br />

Besondere Einblicke<br />

in spannende Topthemen gab<br />

es z.B. unter Beteiligung des FED<br />

e.V., des VDMA und des ZVEI:<br />

• Marktausblick Elektronik Maschinenbau<br />

& Aktivitäten VDMA Productronic<br />

(VDMA Productronic/<br />

Viscom AG)<br />

• Halbleiter für Europa – Trends,<br />

Chancen und Herausforderungen<br />

(ZVEI)<br />

Noch mehr fachliches Knowhow<br />

sowie tiefe Einblicke in Zusammenhänge<br />

der Elektronikfertigung<br />

und Abhängigkeiten der Lieferkette<br />

gewannen Interessierte<br />

bei der Fertigungslinie „Future<br />

Packaging“ des Fraunhofer-Institut<br />

für Zuverlässigkeit und Mikrointegration<br />

(IZM). Sie zeichnete<br />

sich auch <strong>2023</strong> als bewährter<br />

und exklusiver Hotspot auf der<br />

SMTconnect aus. Im Mittelpunkt<br />

stand in diesem Jahr das Thema<br />

„Trust the Line – Wettbewerbsfähigkeit<br />

durch Vertrauen, Sustainable<br />

Tool und Supply Chain“. Interessierte<br />

konnten täglich an kommentierten<br />

Live-Führungen teilnehmen<br />

und so ihren Wissenshorizont<br />

noch gezielter erweitern.<br />

Expertise auf hohem Niveau:<br />

Gemeinschaftsstände und<br />

Handlötwettbewerb<br />

Auf der Sonderschaufläche EMS<br />

Park trafen Besucher auf starke<br />

Partner aus dem Bereich Electronic<br />

Manufacturing Services. Mit<br />

brisanten Vortragsthemen auf der<br />

EMS Speakers Corner konnte auch<br />

der gezielte Austausch zwischen<br />

OEMs und EMS Dienstleistern durch<br />

Impuls- und Best Practice Vorträge<br />

forciert werden. Zahlreiche Aussteller<br />

rund um das Thema Leiterplatten,<br />

Komponenten und Materialien<br />

zeigten sich auch auf dem<br />

Gemeinschaftsstand PCB meets<br />

Components. Hier erhielten Fachbesucher<br />

in kürzester Zeit maßgeschneiderte<br />

Lösungen sowie Produkte<br />

für ihre Fragestellungen mit<br />

zielgerichteten Ansprechpartnern.<br />

Ein weiteres Highlight: Der Handlötwettbewerb<br />

der SMTconnect, organisiert<br />

von der IPC – Association<br />

Connecting Electronics Industries.<br />

Lötprofis bewiesen auch in diesem<br />

Jahr wieder durch Schnelligkeit und<br />

Präzision ihre praktische Expertise<br />

vor Publikum.<br />

Die nächste SMTconnect findet<br />

vom 11. bis 13. Juni 2024 in Nürnberg<br />

statt. ◄<br />

11


Aktuelles<br />

Industrielle Bauteilreinigung neu definiert<br />

Denn das branchen- und werkstoffübergreifende<br />

Angebot ermöglicht<br />

Unternehmen, sich auch über Reinigungsanwendungen<br />

und -lösungen<br />

in Wirtschaftszweigen zu informieren,<br />

in denen sie bisher nicht tätig<br />

sind. Darüber hinaus finden Anwender<br />

aus allen Fertigungsbranchen<br />

sowie aus der Wiederaufbereitung<br />

und dem Recycling zukunftsfähige<br />

Lösungen, um aktuelle und neue<br />

Anforderungen stabil und effizient<br />

zu erfüllen.<br />

Durch den industriellen Strukturwandel,<br />

verschiedene Megatrends<br />

und die Energiewende verändern<br />

sich auch die Aufgabenstellungen<br />

und Anforderungen in der industriellen<br />

Teile- und Oberflächenreinigung<br />

rasant. Dieser Entwicklung<br />

trägt die 20. parts2clean mit<br />

einem erweiterten Lösungsspektrum<br />

und dem neuen Highlight-<br />

Thema „High Purity“ Rechnung.<br />

Die Jubiläumsausgabe der internationalen<br />

Leitmesse für industrielle<br />

Teile- und Oberflächenreinigung<br />

wird vom 26. bis 28. September<br />

auf dem Messe gelände Stuttgart<br />

durchgeführt.<br />

International bedeutendster<br />

Treffpunkt<br />

Als international bedeutendster<br />

Treffpunkt für industrielle Teile- und<br />

Oberflächenreinigung spiegelt die<br />

parts2clean die Anforderungen der<br />

verschiedenen Anwenderbranchen<br />

wider und bietet ein weltweit einzigartiges<br />

Lösungsportfolio. Dies wird<br />

bei der Jubiläumsveranstaltung in<br />

diesem Jahr durch ein erweitertes<br />

Angebotsspektrum sowie den neuen<br />

Claim „Cleaning redefined“ noch<br />

deutlicher.<br />

„Zusätzlich zu den bekannten<br />

Kernbereichen der industriellen<br />

Teile reinigung decken wir dadurch<br />

auch neue und veränderte Aufgabenstellungen<br />

ab, die sich beispielsweise<br />

durch die Mobilitätsund<br />

Energiewende, die Trends Automatisierung,<br />

Digitalisierung und KI,<br />

Nachhaltigkeit sowie in einigen Branchen<br />

auch durch strengere regulatorische<br />

Vorgaben ergeben“, ergänzt<br />

Hendrik Engelking, Global Director<br />

bei der Deutschen Messe AG. „So<br />

werden beispielsweise Reinigungslösungen<br />

für die Elektronikfertigung,<br />

E-Mobility, Sensorik, optische Industrie,<br />

Medizin- und Pharmatechnik<br />

eine größere Rolle spielen.“ Die<br />

Energieeffizienz von Reinigungsanlagen<br />

und -prozessen ist ein weiterer<br />

Bereich, den die kommende<br />

parts2clean thematisiert.<br />

High Purity – mehr als reinigen<br />

Erstmals in der zwanzigjährigen<br />

Geschichte der parts2clean wird<br />

es mit „High Purity“ bei der diesjährigen<br />

Auflage ein Highlight-<br />

Thema geben. „Im Fokus dabei stehen<br />

Aufgabenstellungen, die unter<br />

anderem bei komplexen mechanischen<br />

Bau teilen für die Halbleiter-Zulieferindustrie,<br />

in der präzisionsoptischen<br />

und optoelektronischen<br />

Industrie, Dünnschichttechnologie,<br />

Medizintechnik sowie<br />

bei vakuumtechnischen Komponenten<br />

für den UHV-, XHV- und UCV-<br />

Bereich zu lösen sind“, konkretisiert<br />

Hendrik Engelking. Die in diesen<br />

Bereichen geforderten, extrem strengen<br />

Vorgaben an feinst partikuläre,<br />

filmisch-chemische, organische und<br />

an organische Reinheit lassen sich<br />

nur erfüllen, wenn die gesamte Prozesskette<br />

in die Betrachtung einbezogen<br />

wird. Natürlich spielt auch hier<br />

die Reinigungsanlage eine wichtige<br />

Rolle, ebenso entscheidend<br />

für stabil erzielbare Ergebnisse<br />

sind Faktoren wie die Sauberkeit<br />

der Vorprozesse, Produktionsmittel<br />

und -medien, Handlingeinflüsse<br />

und Umgebungsbedingungen, beispielsweise<br />

ein angepasster Reinraum.<br />

Wichtig ist darüber hinaus,<br />

Re- und Cross kontaminationen zu<br />

vermeiden.<br />

Zukunftsfähige Lösungen<br />

für aktuelle und neue<br />

Anforderungen<br />

„Mit ihrem erweiterten Lösungsspektrum<br />

sowie dem Highlight-<br />

Thema High Purity gewinnt die<br />

parts2clean als weltweit wichtigste<br />

Leistungsschau für die industrielle<br />

Teile- und Oberflächenreinigung<br />

weiter an Attraktivität“, sagt Hendrik<br />

Engelking. Und das auch in Industriebereichen,<br />

die sich bislang vielleicht<br />

nicht angesprochen fühlten.<br />

Wissenstransfer inklusive:<br />

zweisprachiges Fachforum<br />

Einen wertvollen Beitrag dazu<br />

leistet auch das zweisprachige<br />

Fachforum. Die simultan übersetzten<br />

(Deutsch-Englisch) Vorträge<br />

renommierter Referenten<br />

aus Wissenschaft, Forschung und<br />

Industrie thematisieren aktuelle<br />

Aufgabenstellungen und Entwicklungen<br />

aus verschiedenen Industriebereichen.<br />

„Die parts2clean bietet<br />

nationalen und internationalen<br />

Besuchern damit eine der gefragtesten<br />

Wissens quellen, um sich über<br />

Trends, Innovationen, Benchmark-<br />

Applikationen und Erfahrungsberichte<br />

zu informieren“, sagt Hendrik<br />

Engelking. Der gemeinsam mit dem<br />

Fraunhofer Geschäftsbereich Reinigung<br />

und dem Fachverband industrielle<br />

Teile reinigung (FiT) organisierte<br />

Wissenstreffpunkt ist in die<br />

Leitmesse integriert und die Teilnahme<br />

für Besucher und Aussteller<br />

kostenfrei.<br />

Deutsche Messe AG<br />

info@messe.de<br />

www.messe.de<br />

www.parts2clean.de<br />

12 3/<strong>2023</strong>


Aktuelles<br />

Neues Erscheinungsbild von ENGMATEC<br />

ENGMATEC GmbH<br />

www.engmatec.de<br />

ENGMATEC, Automatisierungsspezialist für Produktionsanlagen,<br />

zeigt sich seit kurzem mit einer<br />

neuen Web-Präsenz: Im modernen und übersichtlichen<br />

Design erhalten die Nutzer umfassende Informationen<br />

zu Automatisierungs-Lösungen für Montageund<br />

Prüfaufgaben rund um mechatronische Systeme.<br />

„Die neue Website bringt viel besser zum Ausdruck,<br />

wer wir sind und wofür wir stehen. Bei der<br />

Entwicklung der neuen Unternehmens-Website<br />

war uns aber neben einem modernen und professionellen<br />

Auftritt vor allem wichtig, dass die<br />

Besucher von verständlichen Informationen über<br />

unsere Prozesse und Lösungen profitieren“, erläutert<br />

Geschäftsführer Peter Sauter das erfolgreiche<br />

Relaunch.<br />

Ein Augenmerk lag bei der neuen Gestaltung<br />

auf der Verbesserung des Kundenservice. Individualität<br />

ist bei ENGMATEC Standard: Man schafft<br />

nicht nur die richtige Lösung, sondern ist über die<br />

gesamte Einsatzzeit hinweg mit verlässlichem und<br />

verantwortungsbewusstem Service an der Seite<br />

der Kunden. Neu implementiert ist die Möglichkeit,<br />

direkt über die Website unkompliziert Unterstützung<br />

anzufordern. Schnell und einfach kann der Nutzer<br />

mit der Firma in Kontakt treten und natürlich auch<br />

allgemeine Informationen zu Produkten, Leistungen<br />

und Aufgabenstellungen anfordern.<br />

Mit dem Go-live wurde gleichzeitig auch ein neues<br />

Corporate-Design präsentiert. ENGMATEC entwickelt<br />

sich weiter, und so wurden auch Logo, Farbpalette<br />

und Typografie aufgefrischt. ◄<br />

Aufbruch in ein<br />

neues Zeitalter<br />

schnellste Bestückung dank 20 % kürzerer Zykluszeit<br />

hohe Leistungsfähigkeit durch flexible Produktion<br />

verbesserte Bestückungsqualität durch neue Echtzeit-Sensorik<br />

unterstützt den unterbrechungsfreien Betrieb<br />

reduzierter Energieverbrauch um 10 %<br />

FUJI EUROPE CORPORATION GmbH<br />

+49 (0)6107 6842-0<br />

fec_info@fuji-euro.de<br />

www.fuji-euro.de


SCHWERPUNKT<br />

QUALITÄTSSICHERUNG<br />

Integrierte High-Speed/High-Res-Inline-Lösung<br />

Nordson Test & Inspection<br />

www.nordson.com<br />

Gemeinsam stark: CyberOptics<br />

und Nordson Test & Inspection<br />

zeigten auf der smt connect in<br />

Nürnberg mit der SQ3000 und AXI<br />

X-Serie Best-in-class-Kompetenzen<br />

für die Elektronikbranche.<br />

Schnelle, dynamische Märkte<br />

verlangen entsprechende Reaktionen,<br />

und Nordson ist sich dessen<br />

bewusst. Daher hat man die Produktfamilie<br />

für die Kunden vergrößert.<br />

So ergänzt CyberOptics das<br />

breit aufgestellte Produktportfolio<br />

von Nordson TEST & INSPECTION<br />

mit ihrer weltweit führenden Technologie<br />

im Bereich Optische Inspektion<br />

und Metrologie.<br />

Gemeinsam mit dem langjährigen<br />

Partner SmartTec wurden<br />

beide Systeme präsentiert. Besucher<br />

konnten sich ein Bild von der<br />

integrierten High-Speed/High-Res-<br />

Inline-Lösung aus SQ3000 AOI und<br />

X3 AXI machen.<br />

Optische Inspektion<br />

Der neue Dualmode-MRS-Sensor<br />

im CyberOptics SE3000 SPI System<br />

bietet maximale Flexibilität für spezielle<br />

Lotpasten Inspektion mit einem<br />

Modus für High-Speed-Inspektion<br />

sowie einem weiteren Modus für<br />

High-Resolution-Inspektion.<br />

Der neue Sensor ist eine Erweiterung<br />

des firmeneigenen MRS-<br />

Sensorportfolios, das branchenweit<br />

führende Leistungen im Halbleiter-<br />

und SMT-Markt bietet.<br />

Die SE3000 ist ideal zur Messung<br />

von Höhe, Fläche, Volumen,<br />

Registrierung und Überbrückung<br />

sowie für die Erkennung von unzureichender<br />

Paste, überschüssiger<br />

Höhe, Abstrich, Versatz und mehr.<br />

Automatische<br />

Röntgeninspektion<br />

Die AXI-X-Serie ist ein spezielles<br />

autonomes High-Speed-<br />

Inline-Röntgenprüfsystem für die<br />

Inspektion von PCB-Baugruppen<br />

im Einzel- oder Multipanel oder in<br />

Werkstückträgern. Das System<br />

bietet marktführende Inspektionsgeschwindigkeit<br />

und ist ideal für<br />

Elektronik fertigungen mit hohen<br />

Durchsatzanforderungen.<br />

Die X-Serie zeichnet sich durch<br />

eine hohe Flexibilität und Konfigurierbarkeit<br />

aus. Mikrofokus-Röntgenröhre,<br />

In-house-Detektor aus der<br />

Quadra-Serie von Nordson MXI<br />

und neueste 3D-Analysearchitektur<br />

sowie eine umfangreiche Software-<br />

Umgebung garantieren lückenlose<br />

Rückverfolgbarkeit über kundenspezifische<br />

MES- und SECS/GEM-<br />

Schnittstellen.<br />

Statement<br />

Über die Akquisition von Cyber-<br />

Optics, Perry Duffill, VP Nordson<br />

TEST & INSPECTION: „Nachdem<br />

wir uns eine führende Position auf<br />

dem Markt für Röntgeninspektionssysteme<br />

erarbeitet haben, freue ich<br />

mich dass unser grundlegendes<br />

Know-how in der Röntgentechnologie<br />

nun auch in der Zusammenarbeit<br />

mit der optischen Inspektion<br />

auf ein neues Qualitätslevel geführt<br />

werden kann. Unsere Applikationsexperten<br />

stellen sicher, dass ein<br />

nahtloser Übergang von einem System<br />

zum anderen gewährleistet ist.<br />

Dadurch kann der gesamte Elektronikfertigungsprozess<br />

im SMT- und<br />

Halbleiter-Markt von Nordson durch<br />

ineinandergreifende Systeme gestaltet<br />

werden.“ ◄<br />

14 3/<strong>2023</strong>


Qualitätssicherung<br />

Batterie-Isolationstester und DC-HiPot-Tester<br />

Meilhaus Electronic GmbH<br />

www.meilhaus.com<br />

Meilhaus Electronic hat sein<br />

HIOKI-Sortiment erweitert: Jetzt<br />

im Webshop erhältlich ist der Batterie-Isolationstester<br />

BT5525 ebenso<br />

wie der DC-HiPot-Tester ST5680.<br />

Der HIOKI BT5525 ist ein vielseitiger<br />

und schneller Batterie-<br />

Isolationstester. Die BDD-Funktion<br />

(Break-Down-Detect) erkennt<br />

kleinste, durch Verunreinigungen<br />

verursachte Isolationsdefekte und<br />

hilft so, Probleme wie Brände und<br />

Unfälle durch Erhitzung nach Auslieferung<br />

der Batterie zu vermeiden<br />

sowie Batterie-Degradation zu verringern.<br />

Der HIOKI ST5680 ist ein<br />

DC-Hipot-Prüfgerät. Das Gerät prüft<br />

die zuverlässige Isolation und Spannungsfestigkeit<br />

durch Anlegen einer<br />

Hochspannung über der Nennspannung<br />

an den Prüfling. Das ST5680<br />

legt eine Gleichspannung zwischen<br />

den Prüfpunkten an und misst den<br />

Ableitstrom, um die Isolationsleistung<br />

zu bestimmen.<br />

Der Batterietester BT5525 wurde<br />

für den Einsatz in Batterieproduktionslinien<br />

entworfen, etwa im Bereich<br />

Herstellung und Systemintegration<br />

von Lithium-Ionen-Batterien oder<br />

auch Produktion von Lithium-Ionen-<br />

Spezialbatterien in kleinem Maßstab.<br />

Er erkennt durch Verunreinigungen<br />

verursachte, winzige Isolationsfehler<br />

(Break-Down-Detect-Funktion)<br />

und hilft dadurch bei der Vermeidung<br />

von Gefahren wie Bränden<br />

und Unfällen, die durch Erhitzung<br />

nach der Auslieferung von Batterien<br />

verursacht werden.<br />

Der Batterietester BT5525 führt<br />

stabile Isolationswiderstandsprüfungen<br />

durch, auch in störungsbehafteten<br />

Umgebungen. Die Kontaktprüfungsfunktion<br />

reduziert die<br />

Anzahl falsch-negativer Ergebnisse,<br />

die beim Messen entstehen können.<br />

Dank seiner kompakten Abmessungen<br />

lässt sich der Batterietester<br />

BT5525 leicht in andere Systeme<br />

integrieren. In der PC-Anwendung<br />

wird er zur Analyse von Wellenformen<br />

verwendet, mit Datenausgabe<br />

im CSV-Format.<br />

Die Ausgangsspannung des<br />

BT5525 beträgt zwischen 25 und<br />

500 V, die Einstellauflösung 1 V.<br />

Der Ladestrom (Strombegrenzungsfunktion)<br />

liegt zwischen 50<br />

µA und 50 mA, die Mindestauflösung<br />

beträgt 10 µA. Der Kurzschlussstrom<br />

ist 60 mA oder weniger,<br />

der Entladestrom bis 40 mA.<br />

Der HIOKI ST5680 ist ein Batteriesicherheits-<br />

und Isolationstester.<br />

Es handelt sich um ein hochspezialisiertes<br />

Gerät für DC-Stehspannungen,<br />

das die Batteriesicherheit<br />

und die Isolationsleistung anhand<br />

einer angelegten Spannung höher<br />

als Nennspannung überprüft. Die<br />

Hauptfunktionen sind DC-Hipot-<br />

Test, Isolationswiderstands-Prüfung,<br />

Durchschlagsspannungs-<br />

Prüfung, Wellenform-Anzeigefunktion,<br />

Lichtbogenentladungs-<br />

Erkennung und Kontakt-Prüfungsfunktion.<br />

Der DC-Hipot-Tester ST5680<br />

überprüft die Isolationsleistung mit<br />

Wellenformen und Werten, um Produktionsprozesse<br />

zu verbessern,<br />

defekte Batterien zu analysieren<br />

und die Prüfqualität zu fördern.<br />

Durch den Einsatz des ST5680 lassen<br />

sich Kleinstausfälle aufgrund<br />

von Bogenentladungen verhindern<br />

und Wiederholungstests aufgrund<br />

von Fehleinschätzungen lassen<br />

sich vermeiden. ◄<br />

Wir geben Ihren Ideen<br />

Zukunft.<br />

Unser Leben wird immer mehr von Elektronik bestimmt. Wir müssen uns<br />

auf die Qualität und Funktionsfähigkeit verlassen können. Simulieren<br />

Sie heute die Zukunft mit dem neuen ClimeEvent – damit Ihr Produkt<br />

morgen sicher den Alltagstest besteht. Schalten Sie ein!<br />

weiss-technik.com


Qualitätssicherung<br />

Was man bei der Auswahl einer IR-Kamera beachten sollte<br />

Autor:<br />

David C. Bursell,<br />

Business Development,<br />

FLIR Systems, Inc.<br />

research@flir.com<br />

www.flir.com/science<br />

Quelle:<br />

7 Things to Know When Selecting<br />

an IR Camera for R&D<br />

redaktionell übersetzt<br />

und gekürzt von FS<br />

Eine Infrarot- oder Wärmebildkamera<br />

wandelt Infrarotstrahlung in<br />

ein visuelles Bild um, das die Temperaturschwankungen<br />

in einem Objekt<br />

oder räumlichen Bereich darstellt.<br />

Dies ermöglicht die berührungslose<br />

Messung der Temperatur zur Datenerfassung,<br />

Analyse und Berichterstattung,<br />

ein Vorgehen, das man<br />

Thermo grafie nennt. Die Thermografie<br />

ist zu einem unverzichtbaren<br />

Werkzeug für alle Arten von F&E-<br />

Projekten geworden. Es gibt daher<br />

eine Vielzahl von IR-Kameras, was<br />

die Auswahl schwierig macht. Hilfe<br />

versprechen die folgenden Punkte:<br />

Welche Temperaturen werden<br />

Sie voraussichtlich messen?<br />

Zwei Dinge sollten Sie bei der<br />

Temperaturmessung berücksichtigen:<br />

den Temperatur bereich Ihres<br />

Objekts und die gewünschte Temperaturauflösung.<br />

Der Temperaturbereich wird<br />

dadurch definiert, wie kalt oder heiß<br />

Ihr Objekt oder ihre Mess-Arena<br />

maximal wird. Diese Maxima liegen<br />

räumlich immer sehr weit auseinander.<br />

Die Temperaturauflösung ist die<br />

kleinste Temperaturdifferenz, die<br />

Sie messen müssen. Sie wird allgemein<br />

als Temperaturempfindlichkeit<br />

bezeichnet. IR-Kamera-Empfindlichkeiten<br />

können zwischen 0,020 und<br />

0,075 °C liegen, je nach Detektortyp.<br />

Die Temperaturauflösung wird<br />

üblicherweise als rauschäquivalente<br />

Delta-Temperatur (NEDT) ausgedrückt.<br />

Dieser Wert ist die kleinste<br />

Temperaturänderung, die die IR-<br />

Kamera oberhalb ihrer Rauschgrenze<br />

erkennen kann.<br />

Tabelle 1 zeigt einige gängige<br />

Temperaturbereiche und<br />

Temperatur auflösungen verschiedener<br />

IR-Kameratypen. Wie Sie<br />

sehen, gibt es viele Optionen, aber<br />

die Definition Ihres Temperaturbereich<br />

und die Auflösung helfen<br />

Ihnen, die für Ihre Anforderungen<br />

passende Kamera zu finden.<br />

Hinweis: Die Temperaturauflösung/<br />

-empfindlichkeit ist<br />

nicht dasselbe wie die Temperaturgenauigkeit<br />

(in Prozent) der IR-<br />

Kamera. Denn dies ist die Fähigkeit<br />

der Kamera, die exakte Temperatur<br />

eines Objekts zu messen.<br />

Wie schnell müssen Sie<br />

die Bilder erfassen?<br />

Hier gibt es drei Dinge zu beachten:<br />

Belichtungszeit, Bildrate und<br />

Gesamtaufnahmezeit.<br />

Die Belichtungszeit gibt an, wie<br />

schnell eine IR-Kamera ein einzelnes<br />

Bild aufnehmen kann. Die<br />

Belichtungszeit für IR-Kameras wird<br />

auch als Integrationszeit bezeichnet<br />

oder über die thermische Zeitkonstante<br />

des Detektors definiert.<br />

Immer geht es einfach nur um die<br />

Zeitspanne, die für die Aufnahme<br />

eines einzigen Wärmebildes benötigt<br />

wird.<br />

Je kürzer die Belichtungszeit,<br />

desto geringer ist die Wahrscheinlichkeit<br />

von Unschärfen bei schnellen<br />

Ereignissen. Doch bleibt der<br />

Kamera weniger Zeit, das Ziel abzubilden,<br />

sodass die Bilder möglicherweise<br />

unterbelichtet sind. Bei hoher<br />

Belichtungszeit passiert das zwar<br />

nicht, doch wenn sich Ihr Ziel schnell<br />

bewegt, können Sie Unschärfen<br />

sehen. Es gilt also, einen Kompromiss<br />

zwischen kurz und lang zu finden.<br />

Gemäß Tabelle 1 haben einige<br />

Kameras eine bessere thermische<br />

Auflösung und sind daher empfindlicher.<br />

Das bedeutet, dass man für<br />

eine kurze Belichtungszeit eine<br />

höhere Empfindlichkeit benötigt.<br />

Die Bildrate eines Kamerasystems<br />

beschreibt, wie viele Bilder<br />

pro Sekunde aufgenommen<br />

werden können. Je höher also die<br />

Bildrate in Hz, desto besser sind die<br />

Ergebnisse bei sich dynamisch verändernden<br />

Zielen. Kürzere Belichtungszeiten<br />

bedeuten logischerweise<br />

höhere Bildraten. Wärmebildkameras<br />

haben Bildraten von einigen<br />

wenigen bis zu tausenden Hz.<br />

Es ist aber wichtig, die Bildrate<br />

und die Gesamtaufzeichnungszeit<br />

zu kennen, die Sie benötigen, um<br />

ein Kamera- und Datensystem auszuwählen.<br />

Bestimmte IR-Kameras<br />

verfügen über integrierte Speichermöglichkeiten.<br />

Andere übertragen<br />

Hochgeschwindigkeits-Wärmedaten<br />

über Gigabit Ethernet, CameraLink<br />

oder CoaxPress an einen PC oder<br />

Laptop zur Aufzeichnung. Was aus<br />

diesem Spektrum ist das Richtige<br />

für Sie?<br />

Wie groß sind Ziel<br />

und Entfernung?<br />

Um die besten Wärmebilder und<br />

die meisten Messpunkte zu erhalten,<br />

sollten Sie ein Objektiv wählen, das<br />

das Sichtfeld mit dem gewünschten<br />

Objekt ausfüllt. Gleichzeitig sollten<br />

Sie in der Regel die räumliche Auflösung<br />

optimieren, um sicherzustellen,<br />

dass das kleinste Objektdetail,<br />

das Sie sehen müssen, mit<br />

Ihrem momentanen Sichtfeld übereinstimmt.<br />

Die räumliche Auflösung ist dasselbe<br />

wie das momentane Sichtfeld<br />

(IFOV). Beide sind das kleinste<br />

physi kalische Detail, das Sie auf<br />

Ihrem Ziel erkennen können und<br />

basieren auf dem kleinsten Bereich,<br />

den ein einzelnes Kamerapixel<br />

(Detektor) abdeckt. Je näher Sie<br />

an einem Objekt sind, desto kleiner<br />

ist der Bereich, den ein Pixel<br />

erfasst (Bild 1).<br />

Zum eigentlichen Sichtfeld (FOV):<br />

Es ändert sich auch das Sichtfeld,<br />

wenn Sie Objekte aus größerer<br />

Entfernung betrachten. Ähnlich<br />

wie bei der räumlichen Auflösung<br />

bedeutet dies weniger Bildpunkte<br />

auf dem Ziel. Im Idealfall sollte das<br />

Objekt daher das gesamte Sichtfeld<br />

ausfüllen.<br />

Sobald Sie das gewünschte Sichtfeld<br />

und die räumliche Auflösung<br />

festgelegt haben, können Sie das<br />

beste Objektiv oder die beste Objektivgruppe<br />

für Ihre Anwendung auswählen.<br />

FLIR hat hier einen kostenlosen<br />

Online-Sichtfeldrechner entwickelt<br />

(www.flir.com/custhelp/calculator).<br />

Bild 1: Sichtfeld und momentanes<br />

Sichtfeld<br />

16 3/<strong>2023</strong>


Qualitätssicherung<br />

FLIR Camera Model Detector Type Thermal Sensi tivity/NEDT Temperature Range<br />

A655sc Microbolometer


Qualitätssicherung<br />

Dritte Generation einer weltweit erfolgreichen<br />

Stereomikroskop-Familie<br />

Der unvergleichbare Stereoblick und die okularlose, ergonomische Technologie<br />

machen das neue Mantis erneut zu einem einzigartigen und unverzichtbaren<br />

Werkzeug in der Stereovergrößerung bis 15x, für eine Vielzahl an Inspektions- und<br />

Manipulationsanwendungen<br />

Die Stereomikroskop-Familie<br />

Mantis ist seit 30 Jahren weltweit<br />

in zehntausenden von Produktions-,<br />

Entwicklungs- und Forschungseinrichtungen<br />

im Einsatz. Das neue<br />

Mantis der dritten Generation bietet<br />

das Beste aus zwei Welten: „Überlegene<br />

Ergonomie und optische<br />

Bildqualität in Kombination mit der<br />

neuesten digitalen Bildgebungstechnologie“,<br />

wie Mark Curtis, der<br />

Managing Director des britischen<br />

Mikroskop-Herstellers Vision<br />

Engineering, hervorhebt. Vision<br />

Engineering ist weltweit führender<br />

Anbieter innovativer ergonomischer<br />

Inspektions-, Mess- und digitaler<br />

3D- Visualisierungslösungen.<br />

Vision Engineering Ltd<br />

info@visioneng.de<br />

www.visioneng.de<br />

Die neue Mantis 3rd Gen Serie<br />

aus ERGO, PIXO und IOTA<br />

wurde für die optische Inspektion<br />

in der Feinmechanik, Elektronik,<br />

Medizintechnik und eine Vielzahl<br />

anderer Anwendungen entwickelt,<br />

die qualitativ hochwertige Bilder<br />

und hervorragende Ergonomie<br />

erfordern. Sie verfügt über ein patentiertes<br />

Design, das ein brillantes<br />

optisches Stereobild mit großem<br />

Sichtfeld und einzigartiger okularloser<br />

Technologie liefert, wodurch<br />

eine noch komfortablere und einfachere<br />

Betrachtung gewährleistet<br />

ist, als bisher und als bei herkömmlichen<br />

Mikroskopen.<br />

Manipulations-, Reparatur- und<br />

Präparationsaufgaben benötigen<br />

perfekte Stereobilder für die schnelle<br />

Hand-Augen-Koordination und Tiefenwahrnehmung.<br />

Mantis 3rd Gen<br />

kombiniert optische Stereobilder mit<br />

hochauflösenden Kameraoptionen<br />

für die intuitive Inspektion und Bildaufnahme.<br />

Eine Vergrößerung bis<br />

von 3x bis 15x und ein maximaler<br />

Arbeitsabstand von 114 mm erlauben<br />

alle gängigen Inspektionen im<br />

täglichen Arbeitsprozess.<br />

Das neue Mantis 3rd Gen zeichnet<br />

sich durch einen großen Bildausschnitt<br />

und eine exzellente 3D-Stereobetrachtung<br />

aus, jetzt mit einem<br />

Objektivrevolver für drei Vergrößerungen.<br />

Außerdem verfügt es standardmäßig<br />

über fünf verschiedene<br />

Beleuchtungsmodi, sodass die Ausleuchtung<br />

der Komponente oder<br />

Probe flexibel anpasst werden kann,<br />

um das perfekte Bild für die Bedürfnisse<br />

des Anwenders zu erhalten.<br />

Die neukonzipierte Mantis-Serie<br />

besteht aus den Grundsystemen<br />

PIXO, ERGO und IOTA.<br />

Neben seiner herausragenden<br />

Bildqualität und Ergonomie verfügt<br />

die Version Mantis PIXO auch<br />

über ein leistungsstarkes digitales<br />

Bildgebungssystem, mit dem hochauflösende<br />

Bilder spielend einfach<br />

erfasst, geprüft und geteilt werden<br />

können. So wird problemlos mit<br />

Kollegen kooperiert, Ergebnisse<br />

dokumentiert oder neue Mitarbeiter<br />

geschult.<br />

Umfangreiche Forschungs- und<br />

Entwicklungsarbeiten haben zu<br />

einer Reihe neuer Stativvarianten<br />

geführt, die noch mehr Flexibilität,<br />

Stabilität und eine geringere Stellfläche<br />

bieten.<br />

Neben den bisherigen Einsatzbereichen<br />

wie Elektronik, Maschinenbau,<br />

Präzisionsmechanik, Kunststoffe,<br />

Additive Fertigung, Dentalindustrie<br />

und Life Science in der fertigungsnahen<br />

Umgebung, Qualitätskontrolle,<br />

Wareneingangs- und Ausgangsprüfung,<br />

etc., will Vision Engineering<br />

mit den erweiterten technischen<br />

Möglichkeiten des Mantis<br />

3rd Gen in neue Anwendungsfelder<br />

hineinwachsen. ◄<br />

18 3/<strong>2023</strong>


Qualitätssicherung<br />

Prüfkammer schafft extreme<br />

Bedingungen für Batterien<br />

Wir realisieren mit<br />

Ihnen Ihre<br />

Produktionsideen!<br />

Für verschiedene Problemkreise<br />

haben wir Lösungen in<br />

der Schublade:<br />

Einbauten in Klimakammern<br />

für Run in, bzw. Burn in<br />

Applikationen<br />

Handadapter für Kleinserien<br />

für InCircit Tester, Funktionstester<br />

oder als Reparaturadapter<br />

Weiss Technik GmbH<br />

www.weiss-technik.com<br />

Bei Abuse-Tests werden Batterien<br />

härtesten Einflüssen ausgesetzt,<br />

um wichtige Erkenntnisse<br />

über ihre Sicherheit zu gewinnen.<br />

Diese Prüfungen brauchen geeignete<br />

Testumgebungen. Weiss<br />

Technik plant hierfür die Markteinführung<br />

einer neukonstruierten<br />

Prüfkammer – vom TÜV zertifiziert<br />

und patentiert.<br />

Background: Temperaturschock,<br />

Missbrauch, Feuer, Kurzschlüsse<br />

oder das Eindringen anderer Bauteile<br />

– die speziellen Sicherheitstests<br />

simulieren Extremzustände bis zur<br />

totalen Zerstörung der Batterie. Nur<br />

so lässt sich das Gefahrenpotenzial<br />

umfassend ermitteln. Eine Herausforderung<br />

für Personal und Einrichtung<br />

gleichermaßen. Denn meistens<br />

überhitzen dabei die Akkus, gasen<br />

aus, fangen Feuer oder explodieren.<br />

Auch müssen immer wieder Batterien<br />

nach dem Test kontrolliert zum<br />

thermischen Durchgehen gebracht<br />

werden, um sie zu entschärfen und<br />

folgenlos entsorgen zu können. Das<br />

bedarf einer wärme- und druckresistenten<br />

Einrichtung.<br />

Weiss Technik liefert hierfür die<br />

Lösung mit einer neuen Prüfkammer.<br />

Schon laufen dazu die abschließenden<br />

Beta-Tests und Validierungsverfahren.<br />

Dort lassen sich<br />

dann Abuse-Prüfungen auf Zellund<br />

Modulebene mit der gewohnten<br />

Qualität von Weiss Technik durchführen.<br />

Die neue Prüfkammer lässt<br />

sich auch mit Messsensoren und<br />

Hochgeschwindigkeitskameras<br />

ausrüsten.<br />

Notwendig werden die Prüfungen<br />

durch den steigenden Bedarf an<br />

Stromspeichern, unter anderem für<br />

Gebäude, mobile Endgeräte und<br />

Elektrofahrzeuge. Mit deren verbreiterter<br />

Nutzung steigt auch die<br />

Zahl möglicher Gefahrensituationen.<br />

Die Batterien müssen dabei in jeglicher<br />

Lage höchstmögliche Sicherheit<br />

bieten. Dazu gehört, dass die<br />

Folgen von Schäden vorhersehbar<br />

und beherrschbar sind – selbst unter<br />

Ausnahmebedingungen. ◄<br />

Realisierte Kontaktierungen<br />

mit Wechseladaptoren für<br />

die Anwendung im Inline<br />

Betrieb mit Transportband<br />

oder im Roboterzellen<br />

Betrieb sind vorhanden.<br />

Auch die manuelle<br />

Bestückung ist möglich.<br />

IMAK GmbH |Site Ingolstadt<br />

Münchener Str. 11<br />

85123 Karlskron<br />

Tel +49 8450 300120<br />

ing@imak-group.com<br />

www.imak-group.com<br />

3/<strong>2023</strong><br />

19


Qualitätssicherung<br />

Große Steckerbaugruppen in einem Schritt vermessen<br />

Handprüfplatz für die Steckerfertigung<br />

Die Qualitätskontrolle erfolgt mit<br />

der hoch-performanten Bildverarbeitungs-Software<br />

senswork VisionCommander.<br />

Ein großer Vorteil ist die automatische<br />

Fokussierung auf unterschiedliche<br />

Bauteilebenen. Während<br />

Kameras mit fester Fokuseinstellung<br />

an jedes Prüfobjekt neu<br />

angepasst werden müssen, kontrolliert<br />

das hochauflösende Kamerasystem<br />

die Steckerbaugruppen auf<br />

verschiedenen Ebenen und nimmt<br />

mehrere Bilder in unterschiedlichen<br />

Fokusebenen auf. Damit lassen sich<br />

Mit dem Handprüfplatz von senswork lassen sich große Steckerbaugruppen mit unterschiedlichen<br />

Steckertypen in nur einem Schritt vermessen<br />

Senswork präsentierte einen<br />

Handprüfplatz für die Inspektion<br />

großer bis sehr großer Steckerbaugruppen.<br />

Die Lösung eignet sich für<br />

den Einsatz in der Vor- und Kleinserienfertigung,<br />

für Stichproben-Kontrollen<br />

als auch für die Integration<br />

in Produktionslinien.<br />

Hintergrund: Die Anforderungen<br />

in der Steckerfertigung sind hoch:<br />

Steckverbinder müssen Toleranzen<br />

von 0,1 mm und kleiner prozesssicher<br />

einhalten. Dabei geht der Trend<br />

hin zu immer kleineren, kompakteren<br />

Systemen, die mehr Signale<br />

übertragen müssen. Sind Chargen<br />

fehlerhaft, kann das hohe Kosten<br />

verursachen und zu verärgerten<br />

Kunden führen. Um eine gleichbleibend<br />

hohe Qualität zu gewährleisten,<br />

müssen Steckverbindungen<br />

kontinuierlich überprüft und vermessen<br />

werden. Hierfür bietet senswork<br />

eine ideale Lösung an.<br />

senswork GmbH<br />

https://senswork.com/de<br />

Mit dem neuen Handprüfplatz hat<br />

senswork eine schlüsselfertige Prüfstation<br />

entwickelt, um große, komplexe<br />

Steckerbaugruppen mit unterschiedlichen<br />

Steckertypen in einem<br />

Schritt zu vermessen.<br />

Hersteller von Steckerbaugruppen<br />

gewinnen dadurch an Flexibilität<br />

bei der Qualitätssicherung.<br />

Denn gerade Baugruppen mit vielen<br />

unterschiedlichen Steckertypen<br />

können mit der Lösung effizient<br />

geprüft werden.<br />

Das optische Prüfsystem von<br />

senswork vermisst mehrere hundert<br />

Pin-Positionen und kontrolliert<br />

verschiedene Merkmale, wie<br />

die korrekte Kodierung, die Planarität<br />

der PCB-Auflageflächen und<br />

die Steckbarkeit von Leiterplatten.<br />

Zur Prüfung der Steckbarkeit ist<br />

die „virtuelle Stecklehre“ von senswork<br />

im Einsatz. Anhand der gegebenen<br />

Pin-Positionen erkennt sie in<br />

einem virtuellen Platinen-Abbild, ob<br />

die Pins in das Lochraster passen.<br />

Die Prüfung erfolgt mit der hoch-performanten Bildverarbeitungs-<br />

Software senswork VisionCommander. Die Ergebnisse werden übersichtlich<br />

auf einem ergonomisch platzierten HMI dargestellt<br />

Baugruppen mit vielen unterschiedlichen<br />

Steckertypen können<br />

effizient geprüft werden<br />

verschiedene Steckertypen ohne<br />

Neujustierung prüfen.<br />

Der Handprüfplatz besteht aus<br />

einer Teileaufnahme, einem Präzisionsachssystem,<br />

einem Kamerasystem<br />

mit einer Auflösung von<br />

zehn Mikrometern pro Pixel, einem<br />

Gutteilmarkierer und einer Siemens-<br />

Steuerung mit Touch-Panel. Zusätzlich<br />

ist er mit Sicherheitstechnik ausgestattet.<br />

Eine NIO-Box ermöglicht<br />

es, fehlerhafte Teile automatisch<br />

auszusortieren. Mit dem Schnellwechselsystem<br />

dauert das Umrüsten<br />

auf andere Bauteiltypen weniger<br />

als fünf Minuten.<br />

Je nach Prüfaufgabe und Anforderungen<br />

lässt sich der Handprüfplatz<br />

kundenspezifisch anpassen.<br />

Die modulare Bauweise erlaubt<br />

die Erweiterung der technischen<br />

Ausstattung sowie die Integration<br />

in komplette Produktionslinien. ◄<br />

20 3/<strong>2023</strong>


Qualitätssicherung<br />

Kalibrieren von Messmitteln in Theorie und Praxis<br />

Der Kalibrierdienstleister Perschmann Calibration vermittelt in Schulungen und Seminaren<br />

Grundlagen und praxisrelevantes Fachwissen.<br />

Hintergrund: Regelmäßige Weiterbildungen<br />

sind unerlässlich, um die<br />

Qualität in der Fertigung, der Produktionsplanung<br />

und der Qualitätssicherung<br />

auf einem hohen Niveau<br />

zu halten. Darum bietet die Perschmann<br />

Calibration GmbH, ein führender<br />

deutscher Dienstleister für die<br />

Kalibrierung von Mess- und Prüfmitteln<br />

der produzierenden Industrie,<br />

bereits seit 2009 Schulungen<br />

an, um aktuelles Wissen zur Kalibrierung<br />

von Messmitteln sowie<br />

dessen praktische Anwendung zu<br />

vermitteln.<br />

Perschmann Calibration GmbH<br />

www.perschmann-calibration.de<br />

Vielseitig und fundiert<br />

Die Seminare haben verschiedene<br />

Schwerpunkte und behandeln<br />

Themen wie Grundlagen, relevante<br />

Normen und Prüfungsrichtlinien,<br />

gesetzliche Anforderungen und<br />

aktuelle Anpassungen der Vorgaben.<br />

„Bei allen Schulungen legen wir<br />

Wert auf den Praxisbezug und wir<br />

gehen flexibel auf die Wünsche und<br />

Bedürfnisse der Teilnehmerinnen<br />

und Teilnehmer ein“, betont Referent<br />

Stefan Zich von Perschmann Calibration.<br />

„Den persönlichen Wissensaustausch<br />

schätzen unsere Kunden<br />

sehr. Rund ums Thema Kalibrieren<br />

finden wir zu jeder Frage eine Antwort<br />

und zu jedem Problem eine<br />

Lösung.“ Die Schulungen und Seminare<br />

sind unabhängig von Messmittelherstellern<br />

und eignen sich<br />

sowohl für Einsteiger als auch zur<br />

Auffrischung von Inhalten.<br />

Grundlagen für die<br />

Organisation des Messmittel-<br />

Managements<br />

Das Seminar „Grundlagen der<br />

Kalibrierung von Messmitteln“ richtet<br />

sich vor allem an Beschäftigte<br />

aus dem Bereich Qualitätssicherung,<br />

die für die Kalibrierung von<br />

Mess- und Prüfmitteln verantwortlich<br />

sind. Dabei vermitteln die Experten<br />

von Perschmann Calibration alle<br />

wesentlichen Informationen, die für<br />

die Organisation des Messmittelmanagements<br />

notwendig sind.<br />

Zu den Inhalten zählen grundlegende<br />

Informationen zur Metrologie<br />

in Deutschland (DKS, DAkkS,<br />

VDI/VDE) und zum Thema „Akkreditierung“.<br />

Die Grundlagenschulung<br />

geht darüber hinaus auf die Auswahl<br />

des richtigen Prüfintervalls<br />

ein sowie auf wesentliche Anforderungen<br />

an Prüfprotokolle, aktuelle<br />

Normänderungen, die korrekte<br />

Lagerung von Mess- und Prüfmitteln<br />

und die interne Kalibrierung<br />

(Wann ist sie sinnvoll, wann nicht?).<br />

Den Abschluss bildet ein ausführlicher<br />

Rundgang durch das Kalibrierlabor<br />

von Perschmann Calibration.<br />

Kalibrieren von Messschiebern<br />

und Bügelmessschrauben<br />

Zu den beliebtesten Seminarangeboten<br />

von Perschmann Calibration<br />

zählt die Schulung zur Kalibrierung<br />

von Messschiebern und Bügelmessschrauben<br />

in Theorie und Praxis.<br />

Das Präsenzseminar am Standort<br />

Braunschweig vermittelt Grundlagenwissen<br />

zum Kalibrieren sowie<br />

zur Dokumentation etwa anhand<br />

eines Werkskalibrierscheines.<br />

Neben dem Umgang mit Prüfungsrichtlinien<br />

(VDI/VDE/DGQ) stehen<br />

unter anderem der Aufbau von Prüfplänen<br />

sowie die richtige Vorbereitung<br />

und Auswahl des notwendigen<br />

Equipments und des passenden Prüfintervalls<br />

auf dem Programm. Im<br />

Praxisteil haben die Teilnehmenden<br />

die Möglichkeit, selbst mit Messschiebern<br />

und Bügelmessschrauben<br />

Kalibrierungen durchzuführen.<br />

Die Schulung ist herstellerneutral<br />

und auch als Auffrischung geeignet.<br />

Ein fester Programmpunkt ist<br />

ein Rundgang durch das akkreditierte<br />

Kalibrierlabor.<br />

Eine Veranstaltungsübersicht und<br />

die Möglichkeit zur Anmeldung finden<br />

Sie unter: www.perschmanncalibration.de/service/seminare-veranstaltungen/<br />

◄<br />

3/<strong>2023</strong><br />

21


Qualitätssicherung<br />

MEMS-Multiplexer bieten 300-fache Lebensdauer<br />

und 60-fachen Prüfsystemdurchsatz<br />

Die Partnerschaft von Pickering mit Menlo Microsystems ermöglicht durch neue Schalttechnologie<br />

eine deutlich bessere Performance für eine Reihe von PXI-Multiplexern.<br />

Pickering Interfaces stellte eine<br />

neue Reihe von HF-Multipexern<br />

(RF MUX) im PXI/PXIe-Format mit<br />

neuer Schalttechnologie vor. Die<br />

neuen HF-Multiplexer in MEMS-<br />

Technik sind ideal für die Funkübertragung<br />

von Daten und die<br />

Prüfung von Halbleitern geeignet<br />

und überzeugen durch eine enorm<br />

erhöhte Schaltspielzahl (bis zum<br />

300-fachen), schnellere Schaltvorgänge<br />

(bis zum 60-fachen), mehr<br />

Bandbreite und erhöhte HF-Belastbarkeit<br />

im Vergleich zu den Alternativen<br />

mit herkömmlichen elektromechanischen<br />

Relais (EMR). Auch<br />

die Einfügungsdämpfung ist mit der<br />

von EMRs vergleichbar und liegt<br />

wesentlich unter der von Halbleiterschaltern.<br />

Pickering Interfaces<br />

www.pickeringtest.com<br />

Die Produktfamilie basiert auf<br />

dem Ideal Switch von Menlo<br />

Microsystems. Das sind die ersten<br />

kommerziellen MEMS-Bauelemente<br />

mit den Eigenschaften, die<br />

zur Unterstützung anspruchsvoller<br />

HF-Prüfumgebungen erforderlich<br />

sind, wie z.B. in der Halbleitertechnik,<br />

bei Drahtlosgeräten in<br />

der Konsumelektronik und in zahlreichen<br />

S-Band-Anwendungen (u.a.<br />

Mobildienste, Datenübertragung per<br />

Satellit und Radar).<br />

„Pickering hat die MEMS-Technologie<br />

über Jahre genau beobachtet“,<br />

sagte Steve Edwards, Switching<br />

Product Manager bei Pickering<br />

Interfaces. „Aber mit dem Ideal<br />

Switch ist Menlo Micro das erste<br />

Unternehmen, das einen MEMS-<br />

Schalter in Serie fertigt, der die für<br />

einen HF-Test erforderlichen Spezifikationen<br />

erfüllt.“<br />

„Unsere Partnerschaft mit<br />

Pickering Interfaces ist das Ergebnis<br />

einer fünfjährigen Zusammenarbeit,<br />

die sich auf die nächste<br />

Generation von RF-Produkten<br />

und -Anwendungen konzentrierte“,<br />

erklärt Chris Giovanniello, Gründer<br />

und SVP Worldwide Marketing bei<br />

Menlo Microsystems. „Jetzt, da<br />

unser Ideal Switch in diese ersten<br />

HF-Multiplexer von Pickering eingebaut<br />

worden ist, erwarten wir einen<br />

weiteren Innovationsschub.“<br />

Die Ausführungen 40-878 (PXI)<br />

und 42-878 (PXIe) sind 4:1-HF-Multiplexer<br />

mit 50 Ohm. Für die unterschiedlichen<br />

Größen von Prüfanwendungen<br />

ist die Reihe 40/42-<br />

878 als Ein-, Zwei- oder Vierfach-<br />

Multi plexer mit vier Kanälen erhältlich.<br />

Alle Varianten benötigen lediglich<br />

einen PXI- oder PXIe-Steckplatz<br />

und bieten so Flexibilität bei der<br />

Wahl des Chassis und ermöglichen<br />

die Reduzierung der erforderlichen<br />

Steckplätze. Der 40-878 ist ebenfalls<br />

kompatibel mit allen modularen<br />

LXI/USB-Chassis, was die Verwendung<br />

einer PXI-, LAN- oder USBgesteuerten<br />

Schaltlösung mit demselben<br />

hohen Leistungsniveau ermöglicht.<br />

Das Modul wird entweder<br />

mit SMB- oder MCX-Steckverbindern<br />

angeboten, wodurch Anwender<br />

das für deren Anwendung am<br />

besten geeignete Interface wählen<br />

können. Pickering führt zudem ein<br />

komplettes Angebot an Verkabelungslösungen<br />

im Sortiment.<br />

Steve Edwards, Switching Product<br />

Manager bei Pickering, dazu:<br />

„Mit einer elektrischen Lebensdauer<br />

von mehr als 3 Milliarden Schaltspielen<br />

übertrifft der 40/42-878 bei<br />

Weitem die Möglichkeiten EMRbasierter<br />

Lösungen (meistens 10<br />

Millionen Schaltspiele) und reduziert<br />

die Ausfallzeiten des Systems aufgrund<br />

von Verschleiß oder erforderlicher<br />

Instandhaltung auf ein Minimum.<br />

Bei einer Schaltgeschwindigkeit<br />

von nur 50 µs lassen sich die<br />

Prüfdurchlaufzeiten minimieren und<br />

der Systemdurchsatz maximieren,<br />

da mehrere Übergänge in derselben<br />

Zeit durchgeführt werden können,<br />

die für einen einzelnen EMR-<br />

Schaltvorgang erforderlich ist. Mit<br />

dieser hohen Schaltgeschwindigkeit<br />

sind die Produkte für ein breites<br />

Spektrum verschiedenster Anwendungen<br />

geeignet.“<br />

„Darüber hinaus trägt seine Bandbreite<br />

von 4 GHz (verglichen mit den<br />

3 GHz heutiger EMR-Produkte) zur<br />

Langlebigkeit des Prüfsystems bei,<br />

da der 40/42-878 die neuen Anforderungen<br />

in Bezug auf höhere Prüffrequenzen<br />

erfüllen kann. Und diese<br />

erhöhte Bandbreite geht einher<br />

mit einer höheren Belastbarkeit in<br />

puncto HF-Leistung und übertrifft<br />

die 10 W von EMR-Lösungen“, führt<br />

Edwards weiter aus. „Außerdem<br />

weisen die in den 40/42-878 verbauten<br />

MEMS-Schalter, anders als<br />

Halbleiterlösungen, mit


Qualitätssicherung<br />

Höhere Auflösung und Genauigkeit<br />

für die Bildverarbeitung<br />

Am Anfang der Signalkette kommt<br />

der passenden Beleuchtung eine<br />

grundlegende Aufgabe zu, durch<br />

Kontrast und Helligkeit für auswertefähige<br />

Bilder zu sorgen. Auswirkung<br />

auf die Bildgewinnung hat<br />

unter anderem auch die Wahl der<br />

Beleuchtungsfarbe. Blau zum Beispiel,<br />

ist nicht nur eine schöne Farbe,<br />

sondern auch ein äußerst nützliches<br />

Werkzeug in der industriellen Bildverarbeitung.<br />

Mit der blauen vicolux<br />

BLUE Vision Beleuchtung wird die<br />

Auswertung noch intensiver und<br />

präziser. Zusätzlich sind spezielle<br />

Objektive, abgestimmt für blaues<br />

Licht, ein weiterer Faktor für optimale<br />

Auswertungen.<br />

Blaues Licht hat eine kürzere<br />

Wellenlänge als andere Farben,<br />

was bedeutet, dass es eine höhere<br />

Auflösung und Genauigkeit bietet.<br />

Blaues Licht wird auch weniger von<br />

Oberflächen reflektiert als andere<br />

Farben, was zu einer höheren<br />

Kontraststufe und einer besseren<br />

Erkennbarkeit von Merkmalen auf<br />

der Probe führt.<br />

So können Machine-Vision-<br />

Lösungen im Maschinenbau als<br />

komplexe technische Systeme<br />

zuverlässig arbeiten, denn der<br />

eigentlichen Bildverarbeitung geht<br />

immer die Bildgewinnung mit dem<br />

wesentlichen Vorgang der Beleuchtung<br />

voraus. Beleuchtung erweckt<br />

die Bildverarbeitungslösung zum<br />

Leben und vicolux BLUE Vision<br />

3/<strong>2023</strong><br />

Beleuchtungen sorgen für ein intensives<br />

präzises „Leben“.<br />

Speziell für blaues Licht wurden<br />

die vicotar BLUE Vision Objektive<br />

entwickelt. In Kombination mit<br />

der passenden blau leuchtenden<br />

vicolux-Beleuchtung bieten sie<br />

maximale Auflösung bei maximaler<br />

Schärfentiefe für die Abbildung<br />

des Prüfobjektes.<br />

Beleuchtungsszenarien sind mit<br />

allen Arten der Hochleistungs-LED-<br />

Beleuchtungen möglich. Flächenund<br />

Linienbeleuchtungen, Ringbeleuchtungen,<br />

Dome-, Spot- und<br />

Dunkelfeldbeleuchtungen für Qualitätsprüfungen<br />

in der Glasindustrie,<br />

für die Halbleiterindustrie und Automotive<br />

sowie den Einsatz in der<br />

Pharmaindustrie.<br />

Die höchste Präzision für Messtechnikanwendungen<br />

wird in der<br />

Kombination telezentrische Beleuchtung<br />

mit telezentrischem Objektiv<br />

erreicht. Denn nur dadurch können<br />

die Strahlenbündel für die äußeren<br />

Feldpunkte auch durch das Objektiv<br />

abgebildet werden. Ist der Öffnungswinkel<br />

des telezentrischen<br />

Objektivs auf die Beleuchtungsapertur<br />

der Lichtquelle abgestimmt,<br />

ist er also nicht größer, gelangt nur<br />

Licht des Prüfobjekts zur Abbildung<br />

und damit zur messtechnischen<br />

Auswertung – „Falschlicht“ kann<br />

dadurch vermieden werden. Lichtquelle<br />

und Objektiv müssen also<br />

gut aufeinander ausgerichtet sein.<br />

Telezentrische Beleuchtungen<br />

bieten ein homogenes Leuchtfeld.<br />

Im Brennpunkt der Beleuchtungsoptik<br />

entsteht eine Kaustik, d.h. eine<br />

Stelle mit minimalem Lichtdurchmesser.<br />

Idealerweise sollte das<br />

Prüfobjekt dort positioniert werden.<br />

In der Realität kann aber aufgrund<br />

der extrem geringen Divergenz<br />

der Strahlen das Objekt in<br />

freiem Abstand vor der Lichtquelle<br />

positioniert werden. Erfahrungsgemäß<br />

wirkt sich dies nicht negativ auf<br />

das Mess- oder Prüfergebnis aus.<br />

Die telezentrischen Beleuchtungen<br />

sind besonders zur Maßbestimmung<br />

bei glänzenden oder<br />

transparenten Objekten wie Drähten,<br />

Metallbolzen, Glasampullen,<br />

Fäden und auch Flüssigkeitsstrahlen<br />

geeignet. Weiterhin können<br />

damit Einschlüsse und Fehlstellen<br />

Automatic Test Systems<br />

• Incircuit Test<br />

• Function Test<br />

• Boundary Scan Test<br />

• AOI Test<br />

• Stand alone - Systems<br />

• Inline - Systems<br />

• Customizing<br />

in Glas bzw. transparenten Materialien<br />

sichtbar gemacht werden.<br />

Angewendet werden diese Beleuchtungen<br />

auch in der Deflektometrie,<br />

bei der die Abweichungen von der<br />

idealen Form spiegelnder Oberflächen<br />

gemessen werden sollen. Bei<br />

der Fehlstellenerkennung wird z.B.<br />

ausgenutzt, dass immer dann, wenn<br />

Licht aus dem idealen Strahlenverlauf<br />

abgelenkt wird, dieses<br />

bei der Auswertung fehlt und die<br />

entsprechende Fehlstelle dunkel<br />

erscheint. Auch im Auflicht können<br />

so Stege und Gräben auf reflektierenden<br />

Oberflächen sowie Lackdicken<br />

bestimmt werden. Breite<br />

Anwendung findet dies bereits in<br />

der Halbleiterfertigung.<br />

Vision & Control GmbH<br />

www.vision-control.com<br />

CT350 Comet T - eine Klasse für sich<br />

- skalierbare Modultechnik, flexibel konfigurierbar<br />

- einheitliches Software-Paket und Bussystem<br />

> Testerressourcen nach Bedarf, geringe Kosten<br />

Besondere Eigenschaften<br />

- Incircuit Test, Funktionstest, AOI-Funktionen und Boundary Scan Test<br />

in einem Testsystem mit leistungsfähiger Testsequenzer-Software<br />

- sehr schnelle Inline-, Nutzen- und Paralleltests<br />

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

- Amplitudenauflösung bis 24 Bit, Impulsmessungen<br />

- CAD-Daten Import, Testabdeckungsanalyse, Programmgenerator<br />

- Debugging Tools, internes Digital Scope und<br />

Waveform-Generator an jedem Testpunkt<br />

- Logging- und Statistikfunktionen<br />

- flexible Datenbank- und QM-Systemschnittstelle<br />

- grafische papierlose Reparaturstation<br />

- konkurrentes Engineering für Entwicklung, Fertigung<br />

Schneller und zuverlässiger Support<br />

Dr. Eschke Elektronik<br />

www.dr-eschke.de Email info@dr-eschke.de Tel. 030 56701669<br />

23


Die Elektronikbranche zählt zu<br />

den internationalen Schlüsselindustrien<br />

und schafft durch die Leistung<br />

ihrer Produkte in vielen Fällen<br />

erst die Grundlage für die Funktion<br />

vieler Maschinen, Anlagen und<br />

Geräte. Doch nur wenn die Qualität<br />

produzierter elektronischer<br />

Bauelemente zu 100% den Vorgaben<br />

entspricht, sind wirtschaftliche<br />

Lösungen möglich.<br />

Fallstricke lauern<br />

Aus verschiedenen Gründen<br />

kann die Qualitätskontrolle elektronischer<br />

Bauteile jedoch herausfordernd<br />

sein: Die zu untersuchenden<br />

Merkmale sind häufig sehr klein, die<br />

Bauteile werden in hohen Stückzahlen<br />

hergestellt und müssen<br />

aus Effektivitätsgründen üblicherweise<br />

mit relativ hohen Geschwindigkeiten<br />

überprüft werden. Aus<br />

Bildverarbeitungssicht erschwerend<br />

kommt hinzu, dass elektronische<br />

Bauteile häufig zumindest<br />

teilweise aus metallischen Komponenten<br />

bestehen, die aufgrund<br />

der Lichtreflexionen nur mit optimal<br />

ausgelegten Beleuchtungsund<br />

Bildverarbeitungssystemen<br />

sicher auf Fehler inspiziert werden<br />

können.<br />

Exakte Kühlkörperplatzierung<br />

erforderlich<br />

Das in Malaysia ansässige Unternehmen<br />

Rimburgs hat sich auf die<br />

applikationsspezifische Entwicklung<br />

von Automatisierungseinrichtungen<br />

für Maschinen und Ausrüstungen<br />

Qualitätssicherung<br />

Perfekt platzierte Kühlkörper – aber wie?<br />

In einer Prüfanlage für die Elektronikbranche stellen CMOS-Kameras der Go-X-Serie von JAI sicher, dass auf einem<br />

Aluminium-Kühlkörper geklebte Wärmeleitpads vorhanden und an der geplanten Position perfekt positioniert<br />

worden sind.<br />

Die Wärmeleitpads mussten mit einer maximalen Toleranz von 0,5 mm und einer Winkelabweichung von<br />

weniger als 5 Grad positioniert werden (Bild: Rimburgs)<br />

Rimburgs SDN BHD<br />

www.rimburgs.com<br />

JAI A/S<br />

www.jai.com<br />

spezialisiert und dabei seit vielen<br />

Jahren zahlreiche Erfahrungen in<br />

Bezug auf die optimale Auslegung<br />

von Prüfanlagen für die Elektronikbranche<br />

gesammelt. In einem<br />

Projekt aus jüngerer Zeit hat das<br />

Unternehmen für einen Kunden ein<br />

Inspektionssystem realisiert, mit<br />

dem überprüft wird, ob ein zuvor<br />

auf einem Aluminium-Kühlkörper<br />

platziertes und mit Kleber befestigtes<br />

Wärmeleitpad vorhanden<br />

und an der geplanten Position aufgebracht<br />

worden ist.<br />

„Unser Kunde wollte die Position<br />

des Wärmeleit-Pads auf der Aluminiumplatte<br />

prüfen und genau vermessen“,<br />

erläutert Sow Jing Zhi,<br />

Technical Support Engineer bei<br />

Rimburgs. „Wenn das Wärmeleit-<br />

Pad außerhalb der Platzierungstoleranz<br />

von 0,5 mm liegt oder eine<br />

Winkelabweichung von mehr als<br />

5°, wird das produzierte Bauteil als<br />

Ausschuss betrachtet. Dieser Fehler<br />

kann unter anderem dann auftreten,<br />

wenn der Kleber nicht korrekt<br />

dosiert oder das Wärmeleit-<br />

Pad für die Platzierung nicht optimal<br />

zugeführt wurde.“<br />

Bildverarbeitung –<br />

da führt kein Weg vorbei<br />

Um eine vollautomatische und<br />

wirtschaftliche Lösung zu erzielen,<br />

war für die Anlagenentwickler<br />

bei Rimburgs von Anfang an klar,<br />

dass diese Aufgabenstellung nur<br />

mithilfe eines geeigneten Bildverarbeitungssystems<br />

gelöst werden<br />

kann. Das Unternehmen hatte in<br />

der Vergangenheit bereits zahlreiche<br />

andere Projekte realisiert,<br />

Eine JAI GOX-5103C-PGE CMOS-Farbkamera mit einer Auflösung von<br />

5 Megapixeln und einem Global Shutter lieferte die erforderliche<br />

Bildqualität (Bild: Rimburgs)<br />

24 3/<strong>2023</strong>


Qualitätssicherung<br />

Die CMOS-Kameras der Go-X-Serie von JAI sind entscheidende<br />

Komponenten für das von Rimburgs konzipierte System. Sie sind in<br />

einer Vielzahl von Modellen mit unterschiedlichen Auflösungen und<br />

Schnittstellen erhältlich (Bild: JAI)<br />

Ein von Rimburgs entwickeltes vollautomatisches System stellt sicher,<br />

dass die auf einen Aluminiumkühlkörper geklebten Wärmeleit-Pads<br />

vorhanden sind und perfekt an der vorgesehenen Stelle positioniert<br />

wurden (Bild: Rimburgs)<br />

bei denen es auf Industriekameras<br />

des dänischen Herstellers JAI vertraut<br />

und durchweg positive Erfahrungen<br />

gemacht hatte, betont Sow:<br />

„Wir waren mit der Qualität der eingesetzten<br />

JAI-Kameras sehr zufrieden<br />

und haben uns daher auch für<br />

dieses Projekt wieder für unseren<br />

bewährten Partner entschieden.“<br />

5 Megapixel für perfekte Bilder<br />

Um die Position der Wärmeleitpads<br />

in dieser Anwendung zu überprüfen,<br />

entschied sich Rimburgs für<br />

eine GOX-5103C-PGE CMOS-Farbkamera<br />

von JAI, die mit einer Auflösung<br />

von 5 Megapixeln und einem<br />

Global Shutter die erforderliche Bildqualität<br />

liefern konnte.<br />

Die Kamera ist in einem Arbeitsabstand<br />

von 140 mm über dem<br />

Testobjekt installiert. Ein diffuses<br />

Ringlicht mit einem Durchmesser<br />

von 130 mm sowie ein für Megapixel-Kameras<br />

geeignetes C-Mount-<br />

Objektiv gewährleisten eine optimale<br />

Bildqualität bei der Bildaufnahme.<br />

3/<strong>2023</strong><br />

Neben der hohen Auflösung und<br />

dem Global-Shutter gab es aber<br />

noch weitere Gründe, warum sich<br />

die Rimburg-Entwickler für die JAI<br />

GOX-5103C-PGE entschieden<br />

haben, betont Sow: „Aufgrund des<br />

mechanischen Aufbaus werden die<br />

aufgenommenen Bilder in der Draufsicht<br />

invertiert, sodass eine Bildinvertierung<br />

erforderlich war, um eine<br />

korrekte Bilddarstellung zu gewährleisten.<br />

Diese Kamera bietet diese<br />

Möglichkeit sowie die notwendige<br />

Shading- und Farbkorrektur.“<br />

Der Bildsensor der JAI-Kamera<br />

verfügt über Farbfilter mit Standard-Bayer-RGB-Filter<br />

über den<br />

Pixeln. Ein Algorithmus auf dem<br />

Host-Computer interpoliert diese<br />

Informationen, um Farbbilder zu<br />

erzeugen, wobei die Farben aufgrund<br />

der von der Interpolationsroutine<br />

vorgenommenen Schätzungen<br />

ein wenig von den tatsächlichen<br />

Farben abweichen können.<br />

Dies lässt sich leicht durch die Verwendung<br />

der Shading- und Farbkorrekturfunktionen<br />

der Kamera ausgleichen,<br />

um eine realistische Darstellung<br />

der Bilder zu gewährleisten.<br />

Diese Korrekturfunktionen der<br />

JAI GOX-5103C-PGE geben dem<br />

Anwender zusätzliche Sicherheit,<br />

dass die richtige, zentrierte Position<br />

des Wärmeleitpads auf der Aluminiumplatte<br />

korrekt bestimmt werden<br />

kann. „Materialschwankungen<br />

des Aluminiums können zu starken<br />

Kontrastunterschieden auf den Aluminiumoberflächen<br />

führen, was die<br />

Erkennung der vorgegebenen Position<br />

des Kühlkörpers erschwert. Die<br />

bewährte Shading- und Farbkorrektur<br />

der JAI-Kamera minimiert diese<br />

Fehlerquelle“, so Sow.<br />

Sechs Jahre Garantie<br />

Dass sich Rimburgs auch bei<br />

dieser Anwendung erneut für JAI<br />

als Bildverarbeitungs-Lieferanten<br />

entschieden hat, liegt nicht nur an<br />

den technischen Eigenschaften der<br />

Kameras, sondern auch an der anerkannten<br />

Qualität der in Japan hergestellten<br />

Produkte, betont der Technical<br />

Support Engineer von Rimburgs.<br />

„Ein Produkt, das mit japanischer<br />

Qualität und Technologie hergestellt<br />

wird, gibt unseren Kunden das<br />

nötige Vertrauen, das auch durch<br />

die sechsjährige Garantie untermauert<br />

wird, die JAI auf seine Kameras<br />

gewährt. Dieser lange Zeitraum ist<br />

in der Bildverarbeitungsbranche einzigartig<br />

und war für uns ein weiterer<br />

wichtiger Grund, uns für JAI-Kameras<br />

zu entscheiden.“<br />

In dem von Rimburgs konzipierten<br />

Inspektionssystem kommen Go-X-<br />

Modelle mit GigE-Schnittstelle zum<br />

Einsatz, doch diese Kameraserie<br />

von JAI ist nicht darauf beschränkt:<br />

Erst kürzlich hat der dänische Hersteller<br />

24 neue Modelle vorgestellt,<br />

von denen einige mit einer CoaX-<br />

Press 2.0-Schnittstelle ausgestattet<br />

sind. Auch Modelle dieser Serie<br />

mit USB3 Vision-Schnittstelle sind<br />

bereits erhältlich. Zwölf weitere Go-<br />

X-Versionen mit 5GigE (5GBASE-<br />

T) sind bereits angekündigt. Mit<br />

einem Auflösungsbereich von 2,3<br />

bis 24,5 Megapixeln in Monochrom<br />

und Farbe bietet die Go-X-Kameraserie<br />

von JAI damit ein hohes Maß<br />

an Flexibilität für viele Anwendungen<br />

innerhalb und außerhalb der Elektronikindustrie.<br />

◄<br />

Sow Jing Zhi: „Wir waren mit der<br />

Qualität der JAI-Kameras, die wir<br />

bereits in vielen früheren Werken<br />

eingesetzt haben, sehr zufrieden<br />

und haben uns daher entschieden,<br />

auch bei diesem Projekt wieder<br />

mit unserem bewährten Partner<br />

zusammenzuarbeiten.“<br />

(Bild: Rimburgs)<br />

25


Qualitätssicherung<br />

Lean Production<br />

So optimieren Industrieunternehmen<br />

ihre Prozesse<br />

Lean Management – immer mehr Industrieunternehmen befassen sich mit den damit gemeinten Methoden<br />

und Techniken, die mehr Produktivität, weniger Kosten und eine Qualitätssteigerung versprechen.<br />

und kosteneffizient gestalten – dafür<br />

sind die Techniken der Lean Production<br />

bestens geeignet.<br />

Von Japan zu apra in die Eifel:<br />

Produktivitäts-Boost<br />

dank Lean-Techniken<br />

In kaum einer anderen Branche<br />

spielt Effizienz so eine große Rolle<br />

wie in der Industrie. Das hat auch<br />

der Hersteller von Elektronikgehäusen<br />

apra vor rund fünf Jahren<br />

gespürt, sinnvolle Methoden konsequent<br />

eingeführt und mit Lean<br />

Production in der Fertigung eine<br />

Produktivitätssteigerung der Montagelinie<br />

von nahezu 100% erreicht.<br />

Deshalb steckt diese Expertise<br />

nun in einer neuen Produktlinie für<br />

die schlanke Fertigung: apra-lean.<br />

Erwin Neumann, Produktmanager<br />

bei apra, stellt die Philosophie der<br />

Lean Production vor und zeigt, wie<br />

auch andere Unternehmen damit<br />

erfolgreicher werden können.<br />

apra-norm<br />

Elektromechanik GmbH<br />

www.apra.de<br />

Hier ein Hammer, dort verschiedene<br />

Schrauben, mehrere Zangen,<br />

neben dem Klebeband liegen<br />

diverse Schraubenzieher, auch eine<br />

Packung mit Taschentüchern und<br />

eine Dose mit Bonbons finden sich<br />

neben -zig weiteren Arbeitsmitteln<br />

auf dem Materialwagen – wer kann<br />

in diesem Durcheinander den Überblick<br />

behalten, effizient arbeiten und<br />

gleichbleibend hohe Qualität abliefern?<br />

Genau an diesem Punkt setzt<br />

Lean Management an.<br />

Lean Production: Ursprung in<br />

der japanischen Autoindustrie<br />

Die Entstehungsgeschichte<br />

des Lean Management-Konzepts<br />

beginnt mit einem speziellen Produktionssystem<br />

des japanischen<br />

Autobauers Toyota. Der sah sich<br />

nämlich in den 50er Jahren mit<br />

Problemen wie Rohstoffknappheit,<br />

beschränkten finanziellen Mitteln<br />

und Platzmangel konfrontiert. Was<br />

also tun, um vor allem mit der USamerikanischen<br />

Konkurrenz mitzuhalten<br />

und trotzdem die Kundenanforderungen<br />

bestmöglich zu erfüllen?<br />

Die Lösung: höchste Qualität<br />

in kürzester Zeit und mit optimalen<br />

Kosten erzeugen, indem Verschwendung<br />

und Unregelmäßigkeiten<br />

in den Produktionsprozessen<br />

identifiziert und beseitigt werden.<br />

Eine Maßnahme: Ressourcen<br />

wurden nur noch nach dem Justin-Time-Prinzip<br />

gemanagt, Materialien<br />

also nur in der Stückzahl und<br />

zu dem Zeitpunkt geliefert und produziert,<br />

wie es die Kundenaufträge<br />

erfordern.<br />

In einer Studie des Massachusetts<br />

Institute of Technology aus den 90er<br />

Jahren bezeichneten die Autoren<br />

dieses Produktionssystem als Lean<br />

Production („schlanke Produktion“).<br />

Bis heute bewährt<br />

Analog zu diesem Begriff entstanden<br />

schnell Konzepte wie Lean<br />

Administration und Lean Maintenance.<br />

Inzwischen vereint die<br />

Bezeichnung Lean Management<br />

sämtliche Unternehmensprozesse<br />

– von der Verwaltung bis zur Fertigung<br />

– und betrachtet die komplette<br />

Wertschöpfungskette.<br />

Das Konzept der schlanken Produktion<br />

ist also keine Erfindung des<br />

21. Jahrhunderts. Aus der Mode<br />

gekommen ist es deshalb aber<br />

noch lange nicht. Ganz im Gegenteil:<br />

Aufgrund der aktuellen Marktanforderungen<br />

in der Industriebranche<br />

ist Lean Production so aktuell<br />

wie nie zuvor.<br />

Produzierende Unternehmen stehen<br />

gleich vor mehreren Herausforderungen:<br />

hoher Wettbewerbsund<br />

Zeitdruck, steigende Kundenanforderungen<br />

sowie Kostensensibilität.<br />

Um wettbewerbsfähig zu<br />

bleiben, müssen Unternehmen die<br />

Produktionsprozesse aufeinander<br />

abstimmen, am Bedarf ausrichten<br />

Aber lässt sich eine aus Japan<br />

stammende Unternehmensphilosophie<br />

wirklich einfach so „importieren“?<br />

„Definitiv“, bestätigt Erwin<br />

Neumann, Produktmanager bei dem<br />

Hersteller von Elektronikgehäusen<br />

apra und ergänzt: „Wir haben mit<br />

Lean-Techniken eine Produktivitätssteigerung<br />

der Montagelinie<br />

von nahezu 100% erreicht”.<br />

Vor einigen Jahren stand apra<br />

vor einem Problem: Die Auftragsbücher<br />

waren voll, die Bestellungen<br />

nahmen zu – aber die Kapazitäten<br />

waren ausgelastet. Also nahm sich<br />

apra ein Beispiel an Toyota und<br />

implementierte schlanke Prozesse.<br />

So änderte das Unternehmen zum<br />

Beispiel das Montagelayout von<br />

einer Insel- zu einer Fließmontage.<br />

Lean-Methoden wie 5S sorgten<br />

ebenfalls für eine Effizienzsteigerung.<br />

5S zielt auf die Optimierung<br />

des Arbeitsplatzes ab, durch die<br />

Schritte Aussortieren, Aufräumen,<br />

Arbeitsplatz säubern, Anordnungen<br />

zum Standard machen sowie alle<br />

Punkte einhalten und verbessern.<br />

„Früher war jeder Werkzeugwagen<br />

mit hunderten Werkzeugen bestückt.<br />

Jetzt befindet sich nur noch das<br />

Werkzeug am Platz, das der Mitarbeiter<br />

für den jeweiligen Fertigungsprozess<br />

benötigt. Dadurch verringern<br />

sich die Rüstzeiten fast auf<br />

null“, sagt Erwin Neumann.<br />

Eine weitere Änderung war eine<br />

stärkere Visualisierung der Shopfloor-Prozesse.<br />

Auf Shopfloor-Tafeln<br />

werden relevante Kennzahlen transparent<br />

kommuniziert. Denn auch<br />

kleine Schritte im Sinne eines<br />

kontinuierlichen Verbesserungsprozesses<br />

führen nach dem Lean-<br />

Prinzip Kaizen zum Erfolg.<br />

26 3/<strong>2023</strong>


Qualitätssicherung<br />

Lean geht nur im Team<br />

Grundsätzlich ist Lean Management<br />

für jedes Unternehmen eine<br />

Option. Von Lean Production profitieren<br />

insbesondere produzierende<br />

Unternehmen bzw. Unternehmen<br />

mit einer eigenen Entwicklung.<br />

Das liegt an den Kernelementen der<br />

Lean Production: einem optimierten<br />

Wertstrom und der Konzentration<br />

auf die Kundenbedürfnisse.<br />

Das muss man wissen<br />

Die Einführung von Lean Production<br />

oder von Lean Management<br />

stellt hohe Anforderungen an die<br />

Planer und an jeden Mitarbeiter. Planer<br />

müssen ein hohes Maß an analytischem<br />

Denken mitbringen und<br />

sich intensiv mit Prozessen, Materialien<br />

und Materialflüssen auseinandersetzen.<br />

Die Mitarbeiter müssen<br />

von der Führungsebene in die<br />

Veränderungsprozesse eingebunden<br />

werden und aktiv mitarbeiten.<br />

„Anfangs gab es in der Mitarbeiterschaft<br />

einige Ressentiments gegenüber<br />

den Änderungen. Wichtig<br />

ist in dieser Situation, die Mitarbeiter<br />

zu involvieren und ihnen die<br />

Gelegenheit zu geben, Verbesserungsvorschläge<br />

zu machen. Sobald<br />

die Mitarbeiter merken, dass die<br />

Anpassungen ihre Arbeit erleichtern,<br />

steigt die Toleranz“, berichtet<br />

Erwin Neumann.<br />

Maßnahmen können also nur<br />

dann dauerhaft zum Erfolg führen,<br />

wenn alle Beteiligten den Sinn in<br />

den Veränderungen erkennen und<br />

der Prozess kontinuierlich fortgeführt<br />

wird.<br />

Von der Azubi-Idee<br />

zur modularen Produktlinie<br />

Warum es so wichtig ist, wirklich<br />

alle Mitarbeitenden ins Boot<br />

zu holen, zeigt das Beispiel apra.<br />

Die Azubis hatten zusammen mit<br />

ihren Ausbildern die Idee, eigene<br />

Hilfsmittel für die schlanke Produktion<br />

zu entwickeln – zunächst nur<br />

für den internen Gebrauch.<br />

Daraus ist inzwischen ein neuer<br />

Geschäftsbereich geworden: Seit<br />

kurzem bietet apra unter dem<br />

Namen apra-lean seine Expertise<br />

auf dem Gebiet der Lean Production<br />

auch anderen Unternehmen an.<br />

„Wir haben eine modulare Produktlinie<br />

konzipiert, die zum einen auf<br />

bereits vorhandene Produkte, zum<br />

anderen aber auch auf Weiterentwicklungen<br />

basiert“, sagt Erwin<br />

Neumann.<br />

Baukasten und Module<br />

Der apra-lean-Baukasten umfasst<br />

zahlreiche Module, wie Gestelle,<br />

Fachböden, Rollen oder Griffe,<br />

die alle miteinander kombinierbar<br />

sind. Apra hat Wert auf eine Verbindung<br />

aus Standardisierung und<br />

einem hohen Maß an Prozessvariabilität<br />

gelegt.<br />

Da nicht immer schon die erste<br />

Prozessanpassung ein Volltreffer<br />

ist, sind mithilfe des Baukastens<br />

auch nachträgliche Optimierungen<br />

möglich. Zudem lassen sich die Produkte<br />

nicht nur an ihren Fertigungsaufbau<br />

oder den Prozess, sondern<br />

auch an den Mitarbeitenden anpassen.<br />

Auf Wunsch kann das Team<br />

des Gehäuseexperten die konfigurierten<br />

Betriebsmittel auch in den<br />

Kundenfarben gestalten oder fertige<br />

Baugruppen, wie beispielsweise<br />

eine Reinigungsinsel, liefern.<br />

Eines der ersten apra-lean-Kundenprojekte<br />

ist die Entwicklung eines<br />

Moduls zur Werkzeughalterung von<br />

CNC-Werkzeugen für Fräsmaschinen.<br />

Der Kunde verwendete bisher<br />

kleine Werkzeugwagen mit mehreren<br />

Fächern. Um Material aus dem<br />

untersten Fach zu greifen, mussten<br />

sich die Mitarbeitenden häufig<br />

bücken. Die Lösung ist ein Gestell<br />

mit Werkezughaltern, sodass die<br />

Mitarbeitenden ihr Werkzeug nicht<br />

nur übersichtlich angeordnet vorfinden,<br />

sondern dieses auch in einer<br />

ergonomischen Körperhaltung entnehmen<br />

können.<br />

Fazit: Kein Sprint,<br />

sondern ein Dauerlauf<br />

Lean Production wirkt sich positiv<br />

auf die Produktivität, die Durchlaufzeiten,<br />

die Lagerhaltung und<br />

die Prozessqualität aus – das hat<br />

sich das Team der apra-gruppe<br />

selbst bewiesen. Wichtig ist jedoch,<br />

dass alle Mitarbeitenden einbezogen<br />

werden und die Bereitschaft<br />

besteht, bestehende Abläufe und<br />

Vorgehensweisen infrage zu stellen<br />

und anzupassen. Dafür steht<br />

eine Vielzahl an unterschiedlichen<br />

Lean-Techniken zur Verfügung. Welche<br />

die passende ist oder welcher<br />

Mix sich eignet, ermitteln spezielle<br />

Lean-Berater oder auch Unternehmen,<br />

die zusätzlich zu einer Vor-Ort-<br />

Beratung Lean-Produkte anbieten.<br />

Generell gilt bei Lean-Konzepten:<br />

Hier geht es nicht um einen Sprint,<br />

sondern um einen Dauerlauf –<br />

dranbleiben heißt die Devise. ◄<br />

Mehr Informationen unter<br />

www.apra-lean.de.<br />

3/<strong>2023</strong><br />

27


Qualitätssicherung<br />

Hochgenaue Inspektionstechnologien<br />

für die Qualitätssicherung in der Leistungselektronik<br />

Die Viscom AG setze auf der PCIM Europe in Nürnberg den Fokus auf zwei Bereiche: optische Prüfmethoden<br />

für die Qualitätskontrolle von Drahtbonds und Röntgentechnologien zur Inspektion verdeckter Kriterien<br />

bei unterschiedlichen Produkten.<br />

3D-Bond-System S6056BO von Viscom für eine zuverlässige und wiederholgenaue Inline-Inspektion<br />

Zusätzlich zu den auf der benachbarten<br />

Fachmesse SMTconnect<br />

gezeigten Viscom-Systemen gab<br />

es damit einen kompetent besetzten<br />

Anlaufpunkt speziell für Fragen<br />

zu Inspektionslösungen im Bereich<br />

der Leistungselektronik.<br />

Viscom AG<br />

www.viscom.com<br />

Bedarf und Angebot<br />

Drahtverbindungen spielen beim<br />

Management und bei der Verteilung<br />

von elektrischer Leistung eine wichtige<br />

Rolle und das Drahtbonden ist<br />

allein schon aufgrund von Anwendungsbereichen<br />

wie Elektromobilität<br />

oder erneuerbare Energien als<br />

Fertigungsschritt weiterhin sehr<br />

weit verbreitet. Steigende Stromkosten<br />

erhöhen heute zusätzlich<br />

den Bedarf an Lösungen für eine<br />

möglichst verlustarme und genaue<br />

Leistungsregelung.<br />

Viscom bietet modernste 2Dund<br />

3D-Methoden der optischen<br />

Drahtbondinspektion, die auf jahrzehntelanger<br />

Erfahrung basieren<br />

und alle qualitätsrelevanten<br />

Aspekte wie Drahtverläufe und<br />

Bondverbindungen souverän<br />

berücksichtigen. Die exakte Vermessung<br />

der Drahtlängen in 3D<br />

gehört genauso zum Umfang einer<br />

hundertprozentigen Inline-Kontrolle<br />

wie auch Ball-, Wedge- und Oberflächen-Analysen.<br />

Röntgen ergänzt Optik<br />

Mithilfe des Röntgens werden<br />

solche Beschaffenheiten von Leistungshalbleitern<br />

und anderen Komponenten<br />

geprüft, die den optischen<br />

Kameratechnologien verborgen bleiben.<br />

Viscom hat auch hier Inspektionssysteme<br />

zur Auswahl, die ganz<br />

unterschiedliche Anforderungen<br />

erfüllen. Die Besucherinnen und<br />

Besucher der PCIM Europe können<br />

sich anhand der ausgestellten<br />

X8011-III mit den Besonderheiten<br />

der manuellen und semiautomatischen<br />

Röntgeninspektion näher<br />

vertraut machen.<br />

Je nach Konfiguration kann die<br />

X8011-III zu prüfende Objekte mit<br />

einer Spannung von bis zu 200 kV<br />

durchstrahlen. Brillant scharfe Röntgenbilder,<br />

manuelle Tools, automatisierte<br />

Analysen und Reports sowie<br />

die volle Transparenz bei der angewendeten<br />

Strahlungsdosis sind wichtige<br />

Features des Systems. Wo viel<br />

Strom fließt, können z. B. Voids in<br />

Flächenlötungen zu Überhitzung<br />

und Ausfall führen. 3D-Schichtanalysen<br />

ohne störende Abschattungen<br />

machen eine exakte Vermessung<br />

und Dokumentation dieser Einschlüsse<br />

möglich. Kühlkörper oder<br />

robuste Gehäuse sind dabei kein<br />

Diode mit verbogenen Drahtbonds in zwei 3D-Ansichten zur<br />

Bewertung der Beschaffenheit und der Höhen: links als texturiertes<br />

Bild und rechts als Falschfarbendarstellung<br />

28 3/<strong>2023</strong>


Qualitätssicherung<br />

Das Herausarbeiten verschiedener Lotschichten mit Hilfe der<br />

Computertomografie ermöglicht die exakte Ortung von Fehlertypen<br />

wie Voids bzw. Lunker<br />

Hindernis. Weitere smarte Inspektionslösungen<br />

für die Elektronikfertigung<br />

zeigte Viscom auf der parallel<br />

stattfindenden SMTconnect. ◄<br />

Das 3D-Röntgensystem X8011-III zeichnet sich u.a. durch seine<br />

besonders große Flexibilität aus<br />

3D-Lotpasten-Inspektionssystem<br />

mit zukunftsweisender Technologie<br />

GÖPEL electronic GmbH<br />

www.goepel.com<br />

GÖPEL electronic präsentierte<br />

mit dem neuen System Vario Line<br />

· 3D SPI eine innovative Systemlösung<br />

für die 3D-Inspektion von<br />

Lot und Sinterpasten. Das neue<br />

System basiert auf der bewährten<br />

Hardwareplattform der AOI-Produktfamilie<br />

Vario Line. Dadurch<br />

werden insbesondere ein erweiterter<br />

Inspektionsbereich und eine<br />

höhere Geschwindigkeit erreicht.<br />

Das Herzstück ist das auf Streifenprojektion<br />

basierende High-<br />

Speed-3D-Inspektionsmodul, das<br />

durch seine fortschrittliche Technologie<br />

ein Höchstmaß an Zuverlässigkeit<br />

und Reproduzierbarkeit<br />

gewährleistet.<br />

Mit dem Vario Line · 3D SPI ist<br />

es nicht nur möglich, die Qualität<br />

des Lotpastendrucks zu beurteilen,<br />

sondern auch Sinterpasten mit<br />

Strukturhöhen von nur 30 µm<br />

zu prüfen. Zusätzlich ermöglicht<br />

eine Closed-Loop-Schnittstelle<br />

die direkte Vernetzung zu<br />

Pastendruckern bzw. Bestückungsautomaten.<br />

Das Vario Line · 3D SPI verfügt<br />

über eine Verknüpfung zu PILOT<br />

Connect, dem einheitlichen Vernetzungssystem<br />

aller Inspektionsdaten<br />

von AOI, SPI und AXI.<br />

Diese gemeinsame Schnittstelle<br />

sorgt für die zentrale Erfassung<br />

und Verwaltung der Maschinenund<br />

Betriebsdaten aller angebundenen<br />

Inspektionssysteme. Sämtliche<br />

Prüfinformationen können<br />

so auf einem Verifikations- und<br />

Reparaturplatz zusammengeführt<br />

werden, was eine sichere Fehlerbeurteilung<br />

und völlig neue Möglichkeiten<br />

zur Optimierung des<br />

Produktionsprozesses eröffnet.<br />

Darüber hinaus bietet das Software-Modul<br />

AI advisor als KIbasierte<br />

Assistenzfunktion der Verifikations-Software<br />

weitere Optionen<br />

zur Reduzierung von Fertigungsaufwänden.<br />

„Die zuverlässige Erfassung<br />

und Bewertung der Kriterien für<br />

bedruckte Pads wie Höhe, Fläche,<br />

Volumen, Versatz und Pastenbrücken<br />

ist ein wesentlicher Baustein<br />

zur Sicherung der Güte<br />

der in SMD-Linien gefertigten<br />

bestückten Leiterplatten“, so Dr.<br />

Jörg Schambach, Produktmanager<br />

für SPI-Systeme bei GÖPEL<br />

electronic. „Doch das Vario Line<br />

· 3D SPI ist viel mehr als nur ein<br />

System zur Fehlererkennung. Das<br />

große Potential der Lotpasteninspektion<br />

liegt darin, dass durch<br />

die Ver netzung mit anderen Systemen<br />

in der SMD-Fertigungslinie<br />

Prozessschwankungen automatisch<br />

korrigiert werden können.<br />

Das führt letztlich zu einem bestmöglich<br />

optimierten Produktionsprozess,<br />

in dem die Produktqualität<br />

dauerhaft erhöht wird.“◄<br />

3/<strong>2023</strong><br />

29


Qualitätssicherung<br />

Innovative Laser-Doppler-Vibrometer<br />

arbeiten berührungslos und präzise<br />

Optomet GmbH<br />

www.optomet.com<br />

Auch in der Qualitätssicherung setzt man<br />

auf schnelle, automatisierte und zuverlässige<br />

Prüftechniken.<br />

Diese Prüfungen liefern dem Kunden Informationen<br />

über unzulässige Abweichungen im<br />

Fertigungsprozess und über den Zustand der<br />

Prüflinge.<br />

Die Laser-Doppler-Vibrometer von Optomet<br />

nutzen innovativste Laserquellen und Interferometer,<br />

um Schwingungen berührungslos und flexibel<br />

über viele Größenordnungen zu erfassen.<br />

Durch ihre Zuverlässigkeit und Genauigkeit<br />

liefern Vibrometer verlässliche Messdaten für<br />

eine Gut-/Schlecht-Entscheidung und sichern<br />

damit die hohe Qualität der Produkte.<br />

Optonet möchte Kunden und Interessenten<br />

von seinen digitalen fasergekoppelten SWIR-<br />

Laser-Vibrometern überzeugen. Denn sie bieten<br />

die überlegene Messeigenschaft der SWIR-<br />

Laser-Vibrometrie, kombiniert mit der Flexibilität<br />

optischer Messköpfe. Messköpfe und Laser-<br />

Vibrometer sind über Glasfasern miteinander<br />

verbunden. ◄<br />

Wärmebildkamera und Datenlogger für Lötöfen<br />

Fluke Process Instruments GmbH<br />

www.flukeprocessinstruments.com<br />

Fluke Process Instruments zeigte seine neuen<br />

Temperaturmesslösungen, etwa die brandneue<br />

autarke Wärmebildkamera ThermoView TV30<br />

mit integriertem Webserver.<br />

Die neue Infrarotkamera zur festen Installation<br />

wurde für die kontinuierliche Überwachung der<br />

Konformität und Sicherheit von Fertigungsprozessen<br />

und Anlagen entwickelt. Sie hat<br />

einen weiten Messbereich von -10 bis 1300 °C,<br />

lässt sich über OPC UA oder MQTT einfach<br />

und bequem mit einer SPS verbinden und übermittelt<br />

Messdaten und Analysen in Echtzeit.<br />

Weitere Lösungen deckten praktisch alle<br />

Industrieanwendungen ab: robuste Infrarotsensoren<br />

inkl. ex-geschützter Einheiten, miniaturisierte<br />

Punktpyrometer für preis sensible<br />

OEM-Messlösungen, Zeilen-Scanner zur<br />

Wärmebilderstellung in bewegten Prozessen<br />

und vielfältiges Zubehör für anspruchsvolle<br />

Industrie umgebungen.<br />

Hinzu kommen Datapaq-Temperaturprofilsysteme<br />

zur Messung im Lötofen. Das Sortiment<br />

der Datapaq Reflow Tracker umfasst<br />

zahlreiche kompakte Lösungen für alle Ofenarten<br />

und -formen. Die Temperaturprofil systeme<br />

bestehen jeweils aus einem Datenlogger, Hitzeschutzbehälter,<br />

Thermoelementen und Software.<br />

Die bewährten Messsysteme erleichtern die<br />

Ofeneinrichtung, Qualitätskontrolle und Auditierung<br />

nach verschiedensten Standards. ◄<br />

30 3/<strong>2023</strong>


Qualitätssicherung<br />

Digitaler Pulsgenerator für Digitizer und AWGs<br />

Spectrum Instrumentation präsentierte einen digitalen Pulsgenerator (DPG) für alle hochauflösenden Digitizer<br />

und Abiträrgeneratoren (AWGs) des mittelschnellen Produktsegments.<br />

Spectrum Instrumentation GmbH<br />

www.spectrum-instrumentation.com<br />

3/<strong>2023</strong><br />

Mit dieser neuen Option können digitale<br />

Impulse und Impulsfolgen an bis zu vier Mehrzweck-I/O-Anschlüssen<br />

an der Vorderseite der<br />

jeweiligen PCIe-Karte bzw. des LXI-Messgeräts<br />

bereitgestellt werden, während die Instrumente<br />

gleichzeitig ihre reguläre Aufgabe (die Erfassung<br />

bzw. Erzeugung analoger Signale) ausführen.<br />

Das neue Feature ist ideal für eine Vielzahl<br />

automatisierter Test- und Messanwendungen,<br />

wie KI und Robotik, ATE, Stimulus-Reaktionstests,<br />

System- und Maschinensteuerung, Komponenten-<br />

oder Sensortests und mehr.<br />

Mit integrierten FPGAs der PCIe-Karten bzw.<br />

LXI/Ethernet-Instrumente<br />

Die gesamte DPG-Funktionalität wird über<br />

die integrierten FPGAs der PCIe-Karten bzw.<br />

LXI/Ethernet-Instrumente implementiert, sodass<br />

die neue Option parallel zu den normalen Funktionen<br />

der Messgeräte läuft. Die Steuerung<br />

erfolgt über eine einfache Programmierstruktur,<br />

die sämtliche Einstellungen für jeden der<br />

vier Ausgänge ermöglicht. Dabei können einzelne<br />

Impulse, Impulsfolgen oder kontinuierliche<br />

Impulsströme generiert werden. Wichtige Parameter<br />

wie Pulsbreite, Periode, Phase oder die<br />

Anzahl der Pulse in einer Pulsfolge sind ebenso<br />

programmierbar.<br />

Sobald der digitale Pulsgenerator aktiviert<br />

ist, gibt er die vorprogrammierten Impulse auf<br />

dem zugewiesenen Mehrzweck-I/O-Anschluss<br />

aus, sobald er einen gültigen Trigger erhält. Für<br />

maximale Flexibilität kann der Trigger per Software<br />

erzeugt werden oder von unterschiedlichsten<br />

Quellen stammen. Dazu gehören alle regulären<br />

internen und externen Triggerquellen des<br />

jeweiligen Produkts oder sogar einer der anderen<br />

DPG-Kanäle. Da die vier Ausgänge des<br />

Impulsgenerators intrinsisch mit der analogen<br />

Erfassung bzw. Wiedergabe des Produkts synchronisiert<br />

sind, eignen sie sich hervorragend<br />

zum Erzeugen, Freigeben oder Schalten von<br />

Signalen (z.B. zur Signalansteuerung). Darüber<br />

hinaus gibt es die Möglichkeit, die vier verschiedenen<br />

Generatoren zu kaskadieren, um<br />

z.B. die Zeitskalen von Impulswiederholungen<br />

zu transformieren.<br />

Große Auswahl an Digitizern und AWGs<br />

Die neue Option ist für 92 verschiedene Spectrum-Produkte<br />

verfügbar. Dazu gehört das komplette<br />

Sortiment von Digitizern der 59xx-Serie,<br />

das aus 24 verschiedenen PCIe-Karten und 28<br />

verschiedenen Stand-alone LXI/Ethernet-Geräten<br />

besteht. Die Digitizer der 59xx-Serie bieten<br />

Abtastraten von 5 MS/s bis 125 MS/s mit 16<br />

Bit-Auflösung und 1 bis 48 Kanälen. Die neue<br />

Option ist auch für die komplette 65xx-Serie von<br />

Arbiträrgeneratoren (AWGs) verfügbar, bestehend<br />

aus 14 verschiedenen PCIe-Karten und<br />

18 LXI/Ethernet-Instrumenten. Die Signalgeneratoren<br />

der 65xx-Serie haben Ausgangsraten<br />

von 40 MS/s bis 125 MS/s, sowie ebenfalls<br />

eine Auflösung von 16 Bit und eine Kanalzahl<br />

von 1 bis 48. Sogar acht der kombinierten Digitizer/AWG-Produkte<br />

(hybridNETBOX-Serie) können<br />

die neue DPG-Funktion nutzen.<br />

Dank der riesigen Produktpalette kann jeder<br />

Benutzer das exakt passende Messinstrument<br />

für seine individuelle Anwendung auswählen.<br />

Die Timing-Eigenschaften der vom DPG<br />

erzeugten Impulse hängen von der verwendeten<br />

Hardware und der gewählten Abtastrate ab.<br />

Die Parameter können mit einer Auflösung von<br />

1 Sample programmiert werden, wobei die maximal<br />

erzeugbare Pulsfrequenz 62,5 MHz beträgt,<br />

also die Hälfte der maximalen Geschwindigkeit<br />

von 125 MS/s, die bei der 59xx- und 65xx-<br />

Serie erreicht werden kann. Die Impulsamplituden<br />

sind für den Einsatz mit den gängigsten<br />

digitalen Schaltkreisen ausgelegt und betragen<br />

3,3 V Low-Voltage-TTL (LVTTL), TTL-kompatibel<br />

für hochohmige Lasten.<br />

Die kostengünstige DPG-Option (Bestellcode<br />

M2p.xxxx-DPG) ist ab sofort erhältlich und kann<br />

für sämtliche Neu- und Bestandsprodukte der<br />

59xx- und 65xx-Serie geliefert werden. Das Hinzufügen<br />

der Option zu einem dieser Messinstrumente<br />

bietet ein perfektes Timing-Interface, um<br />

analoge Signale, Sonderfunktionen und externe<br />

Geräte zu synchronisieren. ◄<br />

31


Qualitätssicherung<br />

Steckverbinder zuverlässig, schnell und smart prüfen<br />

Die NVIDIA Corporation ist einer der größten Entwickler von Grafikprozessoren und Chips für Personal Computer,<br />

Server und Spielkonsolen. Um sicherzustellen, dass die hochwertigen und komplexen Systeme<br />

genau wie vorgesehen funktionieren, ist die Inspektion entscheidend.<br />

Hier entschied sich das Unternehmen<br />

aus Santa Clara, Kalifornien,<br />

das smarte AVI-System KITOV zur<br />

Überprüfung der Endqualität von<br />

Geräten und Gehäusen einzusetzen.<br />

Dadurch konnte die Inspektion<br />

von Steckern und Pins innerhalb<br />

des Switches um 80 % reduziert<br />

werden.<br />

ATEcare<br />

Service GmbH & Co. KG<br />

www.atecare.de<br />

Von „manuell“ auf „automatisch“<br />

„Damit die Inspektion erfolgreich<br />

durchgeführt werden kann,<br />

mussten die Produktionsmitarbeiter<br />

nach Schäden an den Steckverbindern<br />

suchen, bevor die Systeme<br />

die Produktionsstätte verlassen“,<br />

erklärt Olaf Römer, Geschäftsführer<br />

der ATEcare Service GmbH<br />

& Co. KG und Vertriebspartner des<br />

KITOV CORE. Da die Einführung<br />

eines automatisierten Systems, das<br />

tausende von Punkten inspizieren<br />

konnte, Monate dauerte, wurde<br />

die Qualitätskontrolle im Werk des<br />

Zulieferers von NVIDIA manuell<br />

durchgeführt, bis das Unternehmen<br />

auf eine Lösung von KITOV<br />

aufmerksam wurde. Mit dieser lässt<br />

sich die visuelle Inspektion schnell<br />

und kostengünstig automatisieren.<br />

Mit flexiblem Kamerakopf<br />

Des Weiteren wusste NVIDIA,<br />

dass eine Inspektion aus unterschiedlichen<br />

Blickwinkeln notwendig<br />

sein würde, um alle Bereich des<br />

Endproduktes überprüfen zu können.<br />

Durch den flexiblen Kamerakopf<br />

der KITOV-Lösung ist dies<br />

möglich. Aufgrund dieser Überlegungen<br />

und Möglichkeiten kann ein<br />

Prüfplan resultieren, der herkömmliche<br />

2D- und 3D-Machine-Vision-<br />

Fähigkeiten mit leistungsstarker<br />

Deep-Learning-Software (DL) und<br />

der automatischen, robotergestützten<br />

Streckenplanung kombiniert. Da<br />

auch andere Produkte in der Zukunft<br />

geprüft werden sollten, musste die<br />

Inspektionslösung zusätzlich flexibel<br />

einsetzbar sein. Auch diese Vorgabe<br />

erfüllte KITOV.<br />

Wie ein großer Switch<br />

Das Netzwerksystem NVIDIA<br />

Director Switch umfasst hunderte<br />

von Steckverbindungen, die für die<br />

Kommunikation zwischen den Geräten<br />

im Netzwerk eines Unternehmens<br />

verwendet werden. Das System<br />

fungiert im Wesentlichen wie<br />

ein großer Switch, der den Datenfluss<br />

in einem Unternehmensnetzwerk<br />

durch die Verwendung mehrerer<br />

Anschlüsse verwaltet, die die<br />

Geräte eines Unternehmens miteinander<br />

verbinden.<br />

„Bei so vielen kleinteiligen<br />

Steckern, die sich an schwer<br />

zugänglichen Stellen befinden, ist<br />

es für Mitarbeiter schwierig, sicherzustellen,<br />

dass jeder Stecker und<br />

seine Pins richtig sitzen und frei von<br />

Hindernissen sind. Sie müssen mit<br />

Taschenlampen in das Innere von<br />

Server-Schränken leuchten, um<br />

nach verbogenen Stiften, gebrochenen<br />

Rahmen und Fremdkörpern<br />

zu suchen. Zu den Fehlern können<br />

auch Teile gehören, an denen Kunststoffspritzgussmaterial<br />

oder andere<br />

Verunreinigungen angebracht sind,<br />

sowie defekte oder fehlende Stecker<br />

und Stifte, die die Funktionsweise<br />

eines Gerätes beeinträchtigen können“,<br />

führt Römer weiter aus.<br />

Die manuelle Prüfung erscheint<br />

noch schwieriger, wenn man<br />

bedenkt, dass jedes System fast<br />

380 Steckverbinder enthält und<br />

dass jeder Steckverbinder 40<br />

Stifte umfasst. Hinzu kommt die<br />

Größe eines Steckers. Dieser misst<br />

50 × 45 mm und ein Pin-Rahmen<br />

4 × 7,5 mm.<br />

Ausfallzeiten sind inakzeptabel<br />

Da die Kosten für jeden Switch<br />

extrem hoch sind, müssen solche<br />

Systeme von Anfang an funktionieren.<br />

Ausfallzeiten des Netzes<br />

aufgrund fehlerhafter Vermittlungssysteme<br />

sind nicht akzeptabel.<br />

Da die Inspektion winziger Teile<br />

so komplex und zeitaufwändig<br />

ist und menschliche Prüfer Fehler<br />

machen, wusste NVIDIA, dass<br />

32 2 3/<strong>2023</strong>


Qualitätssicherung<br />

Fehlerhafte Steckverbinder, die mittels KITOV CORE erkannt wurden<br />

ein Prüfprozess mit einer automatisierten<br />

Lösung die effizienteste<br />

Maßnahme darstellt.<br />

Das Unternehmen suchte nach<br />

einer Lösung, mit der die Anzahl<br />

der Teileausfälle und Rückrufe<br />

reduziert und die Inspektionszeit<br />

verkürzt werden kann,<br />

wodurch wiederum die Kosten in<br />

der gesamten Produktions- und<br />

Liefer kette reduziert werden konnten.<br />

Darüber hinaus sollte sich<br />

die gewünschte Lösung leicht an<br />

Änderungen am Switch sowie an<br />

zukünftige Versionen und Modelle<br />

anpassen lassen.<br />

Über 1000 Kommunikation s­<br />

anschlüsse<br />

Das System enthält 1024 Kommunikationsanschlüsse,<br />

die mit<br />

einer internen Wasserkühlung<br />

gekühlt werden. Dies macht den<br />

Montageprozess komplex, wobei<br />

der gesamte Aufbau etwa eine<br />

Woche dauert. Die Midplane wird<br />

in einem Werk hergestellt und dann<br />

zur Montage nach Israel geliefert.<br />

Im Anschluss werden die mechanischen<br />

Teile hinzugefügt, das System<br />

wird vollständig zusammengebaut<br />

und getestet und die Qualitätskontrolle<br />

durchgeführt.<br />

„Bei einem so großen (48,96 ×<br />

17,64 × 30,3 Zoll) und komplexen<br />

System wusste NVIDIA, dass es<br />

von den Daten profitieren würde,<br />

die ein automatisches visuelles<br />

Inspektionssystem liefert und dass<br />

es so verhindern kann, dass fehlerhafte<br />

Produkte ausgeliefert werden“,<br />

erläutert Römer.<br />

Intelligenz & Hightech<br />

kombiniert<br />

Nach der Evaluierung mehrerer<br />

Optionen entschied sich NVIDIA für<br />

die Lösung von Kitov.ai, die intelligente<br />

Roboterplanungstechnologien,<br />

Deep Learning, 3D-Bildgebung und<br />

neuartige Algorithmen kombiniert,<br />

um die komplexesten Inspektionsanwendungen<br />

in der Fertigung zu<br />

gewährleisten.<br />

Die Lösung von Kitov.ai umfasst<br />

einen kundenspezifischen optischen<br />

Kopf, der aus einer Kamera und<br />

kundenspezifischen Leuchtmitteln<br />

besteht, sowie einer K-Box, die Verarbeitungseinheit<br />

von Kitov, auf der<br />

die Software KITOV Smart Planner<br />

and Inspection läuft, die sowohl herkömmliche<br />

2D- und 3D-Bildverarbeitung<br />

als auch Deep-Learning-<br />

Funktionen umfasst.<br />

Die Software KITOV Smart Planner<br />

enthält auch die preisgekrönte<br />

CAD2SCAN-Funktionalität von<br />

Kitov.ai, die automatisch die Best<br />

Practices der Bildverarbeitungsprüfung<br />

und die Planung der Roboterwege<br />

auf der Grundlage der CAD-<br />

Dateien der Zielteile optimiert und<br />

die führenden CAD-Software-Systeme<br />

sowie den neuen ISO QIF-<br />

Standard (Quality Information Framework)<br />

unterstützt.<br />

Das Software-Paket umfasst<br />

auch „semantische Detektoren“<br />

oder benutzerdefinierte Algorithmen,<br />

die für die Lösung spezifischer<br />

Aufgaben entwickelt wurden,<br />

wie z.B. die Prüfung aller<br />

Aspekte einer Schraube oder eines<br />

anderen Befestigungs elements, die<br />

Prüfung elektronischer Anschlüsse<br />

und andere allgemeine Aufgaben.<br />

Integration mit allen wichtigen<br />

Robotermarken<br />

Die KITOV-Softwareplattform ermöglicht<br />

eine einfache Integration<br />

mit allen wichtigen Robotermarken.<br />

Für die NVIDIA-Produkte wurde ein<br />

Universal-Robots-UR10e-Roboter<br />

zusammen mit einer KITOV K-Box<br />

und einem optischen Kopf gewählt.<br />

Durch die Implementierung der<br />

KITOV-Lösung für das Directory-<br />

Switch-System konnte die Inspektionszeit<br />

von einer Stunde auf fünf<br />

Minuten verkürzt werden. Gleichzeitig<br />

wurde eine visuelle Rückverfolgbarkeit<br />

in Echtzeit ermöglicht,<br />

die notwendig ist, um die Gültigkeit<br />

von Garantieansprüchen zu<br />

überprüfen und die Marke NVIDIA<br />

zu schützen.<br />

NVIDIA war in der Lage, das System<br />

zu trainieren und seine Leistung<br />

für die komplexe Prüfroutine in nur<br />

wenigen Wochen zu maximieren.<br />

Die Software von KITOV die über<br />

KI- und Deep-Learning-Fähigkeiten<br />

verfügt, verbessert sich im Laufe<br />

der Zeit, indem sie lernt, zwischen<br />

tatsächlichen Fehlern und kleineren<br />

Problemen zu unterscheiden,<br />

die die Steckverbinder nicht beeinträchtigen<br />

und nicht als Fehler angesehen<br />

werden.<br />

Bediener und Software<br />

harmonieren sehr gut<br />

Die Bediener erstellen und bearbeiten<br />

Inspektionspläne für den<br />

Director Switch mit der KITOV-<br />

Software, die eine Roboterbahnplanung<br />

und -inspektion ohne rechenintensives<br />

KI/DL-Training ermöglicht.<br />

Die Software bezieht automatisch<br />

Produktionstoleranzwerte aus den<br />

CAD/QIF-Dateien oder aus einem<br />

vom KITOV-System generierten<br />

digitalen 3D-Zwillingsmodell des<br />

Produkts ein.<br />

Zuvor wurden die Prüfergebnisse<br />

von menschlichen Prüfern mit einer<br />

maschinellen Bildverarbeitungsprüfung<br />

desselben Teils verglichen. Bei<br />

diesem Test simulierte das Unternehmen<br />

auch manuell Fehler, um<br />

zu sehen, ob das System gängige<br />

Fehler erkennen konnte.<br />

Das automatisierte System hatte<br />

keine Probleme mit der Lokalisierung<br />

der simulierten Fehler. Zur<br />

Unterstützung bei Gewährleistungsansprüchen<br />

speichert NVIDIA die<br />

tatsächlichen Bilder und die Prüfergebnisse<br />

jeder Prüfung in einem<br />

Archiv. Sollte der Kunde einen Fehler<br />

entdecken, kann er die vom<br />

System zurückgegebenen Informationen<br />

nutzen, um Prozessverbesserungen<br />

vorzunehmen, die zukünftige<br />

Fehler verhindern.<br />

Fazit<br />

NVIDIA hat mit dem Einsatz<br />

des KITOV CORE die intern vorgegeben<br />

Ziele erreicht. Der Zeitaufwand<br />

für die Inspektion von<br />

Steckern und Pins innerhalb des<br />

Switches wurde um 80% reduziert<br />

und seit der Einführung des KITOV-<br />

Systems gab es keine Garantieansprüche<br />

mehr. ◄<br />

3/<strong>2023</strong><br />

333


Produktion<br />

5G-Campusnetze für die Industrie der Zukunft<br />

Das Entwicklungspotential für vernetzte Smart Factories ist gewaltig –<br />

doch auch die Anforderungen steigen. © iStock/B4LLS<br />

Die Digitalisierung der Produktion<br />

kann nur mit einer leistungsfähigen<br />

Vernetzung gelingen. Angesichts<br />

der hohen Anforderungen<br />

in der Industrie stoßen WLANs<br />

schnell an ihre Grenzen. Firmeneigene<br />

5G-Netze bieten dagegen die<br />

nötige Geschwindigkeit, Zuverlässigkeit<br />

und Sicherheit, damit komplett<br />

vernetzte Produktionsanlagen<br />

Realität werden können.<br />

Autor:<br />

Jan Willeke<br />

Area Director Central Europe<br />

Cradlepoint<br />

www.cradlepoint.com/de-de/<br />

Vernetzung als Flaschenhals<br />

Die vierte industrielle Revolution<br />

ist in vollem Gange. Durch die Vernetzung<br />

von industriellen Maschinen<br />

und Abläufen wird die Produktion<br />

flexibler, individueller steuerbar<br />

und weniger anfällig für Störungen.<br />

In der Smart Factory unterstützen<br />

mobile Roboter den Produktionsprozess,<br />

Maschinen werden aus<br />

der Ferne gesteuert und hochauflösende<br />

Videokameras überwachen<br />

die Abläufe in der Fertigungshalle.<br />

Sensoren geben den Unternehmen<br />

in Echtzeit einen Überblick<br />

über den Zustand ihrer Maschinen.<br />

Augmented-Reality-Applikationen<br />

stehen Service-Technikern bei ihrer<br />

Arbeit zur Seite.<br />

Im Praxistest allerdings scheitern<br />

viele dieser Anwendungen noch<br />

an der nötigen Vernetzung. So ermöglicht<br />

eine traditionelle Vernetzung<br />

über Kabel zwar stabile Verbindungen.<br />

In großen Industriearealen<br />

ist sie allerdings mit enormen<br />

Kosten verbunden und setzt mobilen<br />

Anwendungen enge Grenzen.<br />

Im WLAN dagegen sind die Datenübertragungsraten<br />

oft einfach<br />

zu niedrig und die Latenzzeiten zu<br />

hoch, um sicherzustellen, dass etwa<br />

fahrerlose Transportsysteme rasch<br />

auf unerwartete Hindernisse reagieren.<br />

Da ein Wireless-LAN ausschließlich<br />

nicht lizenzierte Frequenzbereiche<br />

nutzt, kann es außerdem<br />

schnell zu Interferenzproblemen<br />

kommen, wenn ein Unternehmen<br />

eine steigende Anzahl an Sensoren<br />

oder HD-Videokameras in der<br />

Fertigungshalle einsetzt.<br />

Mit dem Mobilfunkstandard 5G<br />

ist mittlerweile allerdings eine<br />

Technologie verfügbar, die hohen<br />

Datendurchsatz und ultraniedrige<br />

Latenzen bei gleichzeitig hoher<br />

Sicherheit und maximaler Verfügbarkeit<br />

verspricht – ideal also um<br />

die Vernetzung anspruchsvoller<br />

Industrieanwendungen endlich in<br />

den Griff zu bekommen.<br />

Maßgeschneiderte 5G-Netze<br />

Verwirklichen lässt sich das<br />

5G-Versprechen mit Latenzzeiten<br />

von unter 5 ms, Datenraten von 10<br />

Gbit und einer Zuverlässigkeit von<br />

99,999 Prozent am besten in einem<br />

5G-Campusnetzwerk. In Deutschland<br />

haben Unternehmen die Möglichkeit,<br />

bei der Bundesnetzagentur<br />

eine Lizenz für den Aufbau eines firmeneigenen<br />

5G-Netzes, das vom<br />

öffentlichen Netz getrennt ist, zu<br />

beantragen. Da die gemietete Frequenz<br />

dem Unternehmen exklusiv<br />

zur Verfügung steht, kann ihm<br />

buchstäblich niemand dazwischenfunken.<br />

Durch die garantierte Verfügbarkeit<br />

von hohen Bandbreiten<br />

mit einem definierten Datendurchsatz<br />

können Industrieunternehmen<br />

somit auch geschäftskritische<br />

Anwendungen drahtlos realisieren<br />

– und das mit einem transparenten<br />

Kostenmodell.<br />

Private 5G-Netze versprechen<br />

obendrein ein hohes Maß an Sicherheit.<br />

Da das private Mobilfunknetzwerk<br />

mit dem öffentlichen Netz nicht<br />

verbunden ist, kann ein Unternehmen<br />

Sicherheitsimplementierungen<br />

definieren, die genau auf die eigenen<br />

Security-Richtlinien zugeschnitten<br />

sind. Nachdem die Authentifizierung<br />

in einem 5G-Netz SIMbasiert<br />

erfolgt, wird zudem eine<br />

eigene Sicherheits- und Authentifizierungsschicht<br />

ermöglicht. Nur<br />

Geräte, deren SIM-Karte mit den<br />

korrekten Netzwerkdetails versehen<br />

ist, kommen ins Netz.<br />

Doch die Netzsicherheit muss<br />

angesichts der immer komplizierter<br />

werdenden Bedrohungslage mehr<br />

bieten. Inzwischen steht routerbasiert<br />

die Steuerung von ZTNA-Funktionen<br />

(Zero Trust Network Access)<br />

zur Verfügung: Ein rollen- und sitzungsorientierter<br />

Need-to-Know-<br />

Ansatz, der nur aktuell benötigten<br />

Informationen und Funktionen freigibt<br />

- nicht die vollständigen Netzressourcen<br />

auf Grund einer korrekten<br />

Anmeldung.<br />

So vielfältig die Vorteile eines<br />

unternehmenseigenen 5G-Netzes<br />

auch sind, der Aufbau und anschließende<br />

Betrieb sind noch keine<br />

Selbstläufer. Das notwendige<br />

Knowhow und die Erfahrung dafür<br />

stehen auf dem Markt noch nicht<br />

in voller Breite zur Verfügung. Für<br />

diese Aufgabe brauchen Unternehmen<br />

Spezialisten, die sich nicht nur<br />

mit der Netzplanung auskennen,<br />

sondern auch mit baurechtlichen<br />

Rahmenbedingungen, mit der Integration<br />

in bestehende IT- und OT-<br />

Systeme sowie mit der Anbindung<br />

des privaten 5G-Netzes an öffentliche<br />

Netze.<br />

Connectivity im Fokus<br />

Auch wenn ein 5G-Campusnetz<br />

sowohl unter Latenz- und Bandbreiten-Gesichtspunkten<br />

als auch unter<br />

Sicherheits- und Verfügbarkeitsaspekten<br />

für die Vernetzung von Produktionsumgebungen<br />

besser gerüstet<br />

ist als ein WLAN, befinden sich<br />

viele Unternehmen aktuell noch<br />

in einer 5G-Testphase. Punktuell<br />

werden Proof-of-Concept-Installationen<br />

auch schon in den produktiven<br />

Betrieb genommen. Industrie-<br />

Unternehmen nehmen hier eine<br />

Vorreiterrolle ein, da eine sichere<br />

und performante Konnektivität bei<br />

gleichzeitig höchsten Sicherheitsanforderungen<br />

in der industriellen<br />

Produktion einen besonders hohen<br />

Stellenwert hat.<br />

Im ersten Schritt geht es vor<br />

allem um die Lösung klassischer<br />

Konnektivitätsprobleme. Im Vordergrund<br />

steht häufig die Frage,<br />

wie sich etwa Fertigungsmaschinen<br />

an ein 5G-Campusnetz anschließen<br />

lassen. Erst wenn sich in der<br />

Produktivumgebung die Vorteile<br />

beim Datentausch gezeigt haben,<br />

rücken auch andere Use Cases in<br />

den Fokus. Angesichts der höheren<br />

Bandbreiten und geringen Latenzen<br />

testen viele Unternehmen im zweiten<br />

Schritt etwa den Einsatz von<br />

fahrerlosen Transportsystemen<br />

oder mobilen Robotern. Der Vorteil<br />

von 5G für diese Anwendungen:<br />

In einem 5G-Netz funktioniert das<br />

34 3/<strong>2023</strong>


Produktion<br />

Ein Campusnetzwerk mit 5G und komplementären Netzen garantiert die nötige Netzabdeckung und liegt<br />

komplett in der Hand des Lizenznehmers<br />

Handover zwischen den einzelnen<br />

Funkzellen nahtlos. Erfolgt die Vernetzung<br />

über ein WLAN, muss ein<br />

autonomes Fahrzeug beim Wechsel<br />

von einer Funkzelle in die nächste<br />

dagegen kurz anhalten, bis sich<br />

eine neue Verbindung aufgebaut hat.<br />

In Hochregallagern etwa sind<br />

fahrerlose Transportsysteme, sogenannte<br />

Automated Guided Vehicles<br />

oder kurz AGV, deswegen häufig<br />

noch per Kabel vernetzt. Durch die<br />

Verkabelung können sich die kleinen<br />

Transportfahrzeuge, die einen<br />

wichtigen Beitrag zur Automatisierung<br />

in Logistik und Produktion leisten,<br />

allerdings nur auf vorgegebenen<br />

Routen bewegen. In einem<br />

firmeneigenen 5G-Netz können sie<br />

dagegen flexibler eingesetzt werden<br />

und neue anspruchsvollere Aufgaben<br />

übernehmen.<br />

3/<strong>2023</strong><br />

Nutzt ein Unternehmen auf dem<br />

Firmengelände eine Kombination<br />

aus öffentlichem und privatem<br />

5G-Netz, ist auch der Wechsel von<br />

einem Netz ins andere problemlos<br />

möglich, sofern zwei SIM-Karten<br />

in dem AGV verbaut sind. Da<br />

es sich bei einem Campus- und<br />

einem Public-5G-Netz um das gleiche<br />

physikalische Transportmedium<br />

handelt, schaltet der Wagen einfach<br />

von einer SIM-Karte auf die<br />

andere um, wenn er etwa das private<br />

5G-Netz in der Lagerhalle verlässt<br />

und in das öffentliche 5G-Netz<br />

auf dem Freigelände fährt.<br />

ZTNA: Gesundes Misstrauen ist vernünftig: man stellt den Zugang nur<br />

zu autorisierten Ressourcen zur Verfügung und nicht zum gesamten<br />

Netzwerk<br />

Ausfallzeiten minimieren<br />

Dazu kommt: Durch die hohen<br />

Bandbreiten, die in einem 5G-Campusnetz<br />

verlässlich zur Verfügung<br />

stehen, wird der großflächige Einsatz<br />

von Sensoren an jedem Gerät<br />

möglich. Indem die Sensoren etwa<br />

Vibrationen an dem AGV messen<br />

und Videobilder aufnehmen, erhalten<br />

Unternehmen, sofern die Daten<br />

zentral gespeichert und ausgewertet<br />

werden, frühzeitig Hinweise auf<br />

einen möglichen Defekt. Im Sinne<br />

einer vorausschauenden Wartung<br />

(Predictive Maintainance) können sie<br />

reagieren, bevor es zu einem Ausfall<br />

des Transportwagens kommt.<br />

Der Vorteil: Greift ein Unternehmen<br />

rechtzeitig ein, lassen sich viele<br />

Defekte schnell und mit überschaubaren<br />

Kosten beheben. Fällt ein AGV<br />

dagegen tatsächlich aus – und das<br />

möglicherweise in einem schlecht<br />

zugänglichen Teil des Hochregallagers<br />

– kann ein ganzes Lagersegment<br />

für Stunden zum Stehen kommen,<br />

bis ein Techniker den Schaden<br />

behoben hat.<br />

Neue Einsatzbereiche<br />

für drahtlose Anwendungen<br />

Mit 5G-Technologie kann eine flächendeckende<br />

drahtlose Vernetzung<br />

auch in Industriebereichen Einzug<br />

halten, in denen eine Übertragung<br />

über WLAN bislang mit erheblichen<br />

Herausforderungen verbunden oder<br />

gar nicht möglich war.<br />

Wird zum Beispiel eine Schweißmaschine<br />

in der Fertigung drahtlos<br />

mit dem Firmennetz verbunden,<br />

müssen die in der Maschine zum<br />

Einsatz kommenden Geräte in ein<br />

explosionsgeschütztes Gehäuse<br />

integriert werden.<br />

Verbaut man in der Maschine<br />

jedoch Sensoren, um die gewonnenen<br />

Daten für eine Predictive<br />

Maintainance zu nutzen, stößt<br />

ein WLAN im wahrsten Sinne des<br />

Wortes an Grenzen: Die WLAN-<br />

Signale funken nicht durch die<br />

Abschirmung hindurch. Angesichts<br />

der bestehenden Grenzwerte darf<br />

auch die Sendeleistung nicht erhöht<br />

werden. 5G kann Abschirmungen<br />

dagegen besser durchdringen, insbesondere<br />

wenn niedrige Funkfrequenzen<br />

genutzt werden. Darüber<br />

hinaus können Unternehmen in<br />

einem privaten 5G-Netz die Sendeleistung<br />

ihrer Antennen flexibler<br />

anpassen und somit die passende<br />

Kombination aus Explosionsschutz<br />

und Datenübertragung realisieren.<br />

Leistungsstark und flexibel<br />

5G-Campusnetze haben das<br />

Potenzial, die Grenzen bisheriger<br />

Vernetzungstechnologien zu überwinden<br />

und einen höheren Automatisierungsgrad<br />

in der Produktion<br />

zu ermöglichen. Denn firmeneigene<br />

5G-Netzwerke bieten nicht<br />

nur die nötige Leistungsfähigkeit<br />

und Sicherheit für anspruchsvolle<br />

industrielle Anwendungen. Sie sind<br />

auch flexibel genug, um die unterschiedlichen<br />

Latenz- und Durchsatzanforderungen<br />

für verschiedene<br />

IoT-Anwendungsszenarien<br />

zu erfüllen. In ein und derselben<br />

Fabrikhalle ermöglichen minimale<br />

Latenzen etwa den Einsatz von<br />

mobilen Robotern während durch<br />

hohe Bandbreiten hochauflösende<br />

Kamerasysteme zur Überwachung<br />

der Produktion zum Einsatz kommen<br />

und eine gute Signaldurchdringung<br />

dafür sorgt, dass IoT-Sensoren<br />

wertvolle Daten zur Verfügung<br />

stellen. ◄<br />

Cradlepoint<br />

Das 2006 gegründete<br />

Unternehmen ist ein Pionier<br />

im Bereich Wireless WAN:<br />

Im Angebot sind fortschrittliche<br />

Router und Adapter für<br />

die Mobilfunkstandards 4G<br />

LTE und 5G, gesteuert über<br />

die Management-Software<br />

NetCloud. Unternehmen und<br />

Behörden verlassen sich auf<br />

Cradlepoint und seine „Cellular<br />

Intelligence“, um ein zuverlässiges,<br />

sicheres Netzwerk<br />

aufzubauen, wo immer sie es<br />

brauchen.<br />

35


Produktion<br />

KI in der Elektronikfertigung:<br />

BMK ist Forschungspartner bei drei bayerischen Projekten<br />

BMK investiert hohe Summen in Fertigungstechnologien und kooperiert mit Forschungseinrichtungen,<br />

um die Automatisierung und Digitalisierung im Unternehmen voranzutreiben.<br />

BMK Group GmbH & Co. KG<br />

www.bmk-group.de<br />

Automatisierung und digitale<br />

Transformation entscheiden über<br />

die Wettbewerbsfähigkeit der<br />

EMS-Unternehmen. OEMs verlagern<br />

immer mehr Anteile der<br />

Value Chain an den EMS. Hinzu<br />

kommt der Fachkräftemangel auf<br />

dem Arbeitsmarkt.<br />

Angesichts dieser Rahmenbedingungen<br />

sind die Produktionskapazitäten<br />

eine zentrale Herausforderung.<br />

Die konsequente Umsetzung<br />

und tiefere Durchdringung aller<br />

Unternehmensbereiche von Industrie<br />

4.0, Künstlicher Intelligenz sowie<br />

neuer Fertigungstechniken erhöhen<br />

die Genauigkeit und Effizienz.<br />

Zusätzlich wird so der Fachkräftemangel<br />

abgemildert, und die steigende<br />

Nachfrage kann bewältigt<br />

werden.<br />

Digitaler Zwilling im Einsatz<br />

Im Rahmen des vom Freistaat<br />

Bayern geförderten Forschungsprojekts<br />

„ModProFT – Modellbasierte<br />

autonome Prozessplanung<br />

für Funktionstests in der Elektronikfertigung“<br />

entwickeln BMK und<br />

das Technologietransferzentrum<br />

für flexible Automation der Hochschule<br />

Augsburg gemeinsam ein<br />

robotergestütztes Prüfkonzept für<br />

elektronische Baugruppen.<br />

Insbesondere bei Auftragsfertigern<br />

(EMS) ist die Vielfalt zu<br />

bestückender elektronischer Baugruppen<br />

sehr groß. Für einen<br />

abschließenden Funktionstest<br />

muss jede Baugruppe in einem<br />

produktspezifischem Prüfsystem<br />

kontaktiert und auf Fehler geprüft<br />

werden.<br />

Mit den Herausforderungen zur<br />

Erkennung und Identifikation der<br />

Baugruppe, der Auftragszuordnung,<br />

dem Greifen und dem Einsetzen<br />

der Baugruppe in das Testsystem,<br />

dem Prüfablauf, der Validierung<br />

der Prüf ergebnisse und<br />

der erforderlichen Dokumentation<br />

wird ein roboterbasierter, vollautomatischer<br />

Prüfprozess entwickelt.<br />

Zur Anbindung des vollautomatischen<br />

Prüfablaufs und Integration<br />

in das Produktionsumfeld wird<br />

ein Daten- und Vernetzungsmodell<br />

entwickelt.<br />

Mit der Definition digitaler Zwillinge<br />

wird es möglich, sowohl die zu<br />

prüfende Baugruppe, aber auch das<br />

Testsystem mitsamt der Automatisierung<br />

digital abzubilden und in die<br />

IT-Architektur von BMK einzubinden.<br />

Anhand eines Demonstrator aufbaus<br />

werden die wesentlichen Merkmale<br />

und Funktionalitäten umgesetzt<br />

und eingehend auf Umsetzbarkeit<br />

geprüft.<br />

Das Team des Projekts ModProFT arbeitet an einem<br />

robotergestützten Prüfkonzept für elektronische Baugruppen.<br />

36 3/<strong>2023</strong>


Produktion<br />

COMPLETE AND FLEXIBLE SMT SOLUTIONS<br />

Vorhersage von Produktqualität<br />

mit KI<br />

Die Qualität von Produkten vorherzusagen,<br />

birgt enormes Potenzial<br />

für die Industrie. Vor der eigentlichen<br />

Serienfertigung mithilfe von<br />

Predictive-Quality-Algorithmen die<br />

Risiken aufzuzeigen, die durch das<br />

Design des Produktes in Verbindung<br />

mit den gewählten Prozessparameter<br />

bedingt sind, ist das Ziel<br />

des Bayerischen Forschungsprojektes<br />

im KI-Produktionsnetzwerk<br />

(EBQuoPro) an der Technischen<br />

Hochschule Augsburg (THA).<br />

So können Unternehmen frühzeitig<br />

Maßnahmen ergreifen, um<br />

die Qualität ihrer Produkte zu verbessern,<br />

den Ausschuss während<br />

der Fertigung verringern und ihre<br />

Wettbewerbsfähigkeit steigern.<br />

Aus einem langjährigen lückenlosen<br />

Traceability-System bei BMK<br />

können Prozessdaten automatisch<br />

gezogen werden. Diese Daten sollen<br />

mithilfe von KI-Algorithmen analysiert<br />

werden, um Muster zu finden<br />

und diese Informationen dann in<br />

die Prüfstrategie einfließen zu lassen.<br />

Beispielsweise werden Bauteile<br />

genauer geprüft, die bei verschiedenen<br />

Baugruppen gehäuft<br />

ausfallen. Eventuell kann man<br />

auch Prüflücken zulassen, wo kein<br />

Risiko besteht.<br />

Das Forschungsprojekt wird unter<br />

der Konsortialführung der Rohde<br />

& Schwarz Messgerätebau GmbH<br />

durchgeführt. Der Fertigungsstandort<br />

von Rohde & Schwarz in Memmingen<br />

bringt sich mit seiner langjährigen<br />

Erfahrung an der Schnittstelle<br />

in die Produktentwicklung<br />

(NPI) ein und stellt seine Expertise<br />

Das Projekt EBQuoPro beschäftigt sich mit Predictive-Quality-<br />

Algorithmen zur Prozess analyse und KI-gestützten Prüfstrategien<br />

für elektronische Baugruppen<br />

bei der Bestückung komplexer Baugruppen<br />

und der systematischen<br />

Erfassung großer Qualitätsdatenmengen<br />

zur Verfügung. Neben<br />

BMK und der THA ist auch der<br />

Institutsteil Wirtschaftsinformatik<br />

des Fraunhofer Instituts für angewandte<br />

Informationstechnik (FIT)<br />

Forschungspartner.<br />

KI für Predictive/Prescriptive<br />

Maintenance<br />

Das Vermeiden von ungeplanten<br />

Stillstandzeiten durch reaktive<br />

Wartungen bzw. Reparaturen bei<br />

Störanfällen ist oberstes Ziel von<br />

Anlagenbetreibern. Der Freistaat<br />

Bayern fördert das Forschungsprojekt<br />

KIOekoSys, bei dem der<br />

Aufbau eines KI-Ökosystems für<br />

Predictive/Prescriptive Maintenance<br />

in der Elektronikfertigung<br />

erforscht wird.<br />

Auf der Plattform sollen intelligente<br />

und modulare KI- Algorithmen<br />

sowohl für Anlagenhersteller als<br />

auch -betreiber zur Verfügung<br />

gestellt werden. Dabei wird insbesondere<br />

ein standardisierter Ansatz<br />

für die Integration der Maschinen<br />

und IT-Systeme verfolgt, sodass<br />

die Produktionsumgebung auch<br />

bei Anpassungen und Erweiterungen<br />

im KI-Ökosystem abgebildet<br />

werden kann.<br />

Neben BMK ist der Anlagenhersteller<br />

SEHO, das IT-Beratungsunternehmen<br />

e:ndlich und die Hochschule<br />

Ansbach an Bord.<br />

Dr. Bärbel Götz, Geschäftsführerin<br />

bei BMK, unterstreicht: „Wir<br />

wollen mit Innovationen die Zukunft<br />

aktiv gestalten. Die Zusammenarbeit<br />

von Wirtschaft und Wissenschaft in<br />

gemeinsamen Forschungsprojekten<br />

ist der richtige Weg, um uns mit<br />

neuen Technologien im Wettbewerb<br />

zu stärken und zukunftsfähig<br />

zu bleiben.“<br />

Übersicht der<br />

Forschungsprojekte:<br />

„Sie suchen<br />

hochfunktionale<br />

Maschinen für<br />

präzise & flexible<br />

SMD-Fertigung?<br />

Bei uns finden Sie<br />

alles aus einer Hand!“<br />

dispenseALL<br />

Universelles<br />

Dispensen mittels<br />

verschiedener<br />

Dosierventile<br />

Die MItarbeiter des Projekts KIOekoSys entwickeln ein KI-Ökosystem<br />

für Predictive Maintenance in der Elektronikproduktion<br />

• ModProFT<br />

robotergestütztes Prüfkonzept<br />

elektronischer Baugruppen bei<br />

kleinen Losgrößen<br />

• EBQuoPro<br />

Entwicklung und Benchmarking<br />

von Predictive- Quality-<br />

Algorithmen zur Prozessanalyse<br />

und KI-gestützten<br />

Prüfstrategie für elektronische<br />

Baugruppen<br />

• KIOekoSys<br />

KI-Ökosystem für Predictive<br />

Maintenance in der Elektronikproduktion<br />

◄<br />

3/<strong>2023</strong> 37<br />

placeALL ® 520<br />

Vollautomatisches<br />

effizientes Bestücken<br />

und Dispensen<br />

Fritsch GmbH<br />

Kastnerstraße 8<br />

D-92224 Amberg<br />

Tel. +49 9621 78800-0<br />

info@fritsch-smt.com<br />

www. fritsch-smt.de


Produktion<br />

Mobilfunk-Konnektivität für die Industrie 4.0<br />

Die Einführung der vierten und fünften Generation der Mobilfunk-Konnektivität mit neuen Low-Power/<br />

Wide-Area-Standards wie LTE-M, NB-IoT und 5G ermöglicht die einfache Verbindung der meisten Maschinen<br />

und anderer Anlagen in den Fabriken des 21. Jahrhunderts. Darüber hinaus ermöglichen private Netzwerke die<br />

Sicherheit, den Datenschutz und die Zuverlässigkeit der Mobilfunk-Konnektivität.<br />

Arrow Central Europe GmbH<br />

www.arrow.com<br />

Laut dem von Ericsson veröffentlichten<br />

Forschungsbericht „Rise of<br />

the Smarter, Swifter, Safer Production<br />

Employee“ gehen die meisten<br />

produzierenden Unternehmen<br />

davon aus, dass sie innerhalb von<br />

zehn Jahren zu mindestens 80%<br />

automatisiert sein werden. Viele<br />

dieser Unternehmen hoffen dabei<br />

auf eine Verdopplung der Nutzung<br />

ICT-fähige Tools innerhalb der nächsten<br />

fünf Jahre.<br />

Während kabelgebundene Verbindungen,<br />

insbesondere Time-Sensitive<br />

Networking (TSN), den besten<br />

Pfad mit hoher Priorität für zeitkritische<br />

Daten bieten, wird die drahtlose<br />

Kommunikation als schnellste<br />

Möglichkeit bevorzugt, viele Geräte,<br />

Maschinen und andere Anlagen in<br />

der Fabrik miteinander zu verbinden.<br />

30 Jahre Vernetzung<br />

Seit der Einführung von GSM –<br />

der zweiten Generation von Mobilfunknetzen<br />

– im Jahr 1991 wird es<br />

in der Industrie zum Vernetzen von<br />

Maschinen, Überwachungssystemen,<br />

Alarmen und anderen Systemen<br />

genutzt. GSM ermöglicht die<br />

einfache Datenübertragung über<br />

GPRS/EDGE und SMS.<br />

Zehn Jahre später wurden mit<br />

der dritten Generation (3G) eine<br />

schnellere Datenübertragung,<br />

ein größeres Spektrum und ein<br />

weltweiter Standard möglich. Es<br />

wurde ein neues Gremium für<br />

Industrienormen gegründet, das<br />

3rd Generation Partnership Project<br />

(3GPP). Dieses war dazu<br />

bestimmt, seinen Mitgliedern eine<br />

stabile Umgebung für die Erstellung<br />

der Berichte und Spezifikationen<br />

bereitzustellen, die die<br />

3GPP-Technologien definieren.<br />

Heute definiert das 3GPP unter<br />

seinem ursprünglichen Namen die<br />

Spezifikationen für jede Generation<br />

von Mobilfunknetzen.<br />

Mobilfunknetz-Betreiber (CSPs)<br />

stellen 2G- und 3G-Netze ein<br />

In den vergangenen 30 Jahren<br />

wurden hunderttausende Machineto-Machine(M2M)-Geräte<br />

installiert,<br />

die 2G-Netze nutzen. Dabei<br />

handelt es sich um Aktoren,<br />

Umweltsensoren, Verbrauchszähler,<br />

Alarmsysteme und andere Sensoren,<br />

die SMS und GPRS/EDGE<br />

für die Kommunikation nutzen.<br />

Ein Grund für Investitionen in<br />

die 4G- und 5G-Konnektivität<br />

für das IoT besteht darin, dass<br />

die Betreiber die veralteten 2Gund<br />

3G-Netze weltweit abschalten.<br />

Auch wenn die vorhandenen<br />

Geräte vorerst noch in diesen veralteten<br />

Netzen betrieben werden<br />

könnten, wird die Unterstützung<br />

eingestellt und die Betreiber werden<br />

keine neuen 2G-Geräte mehr<br />

aktivieren. Die bestehenden Verbindungen<br />

haben nur noch eine<br />

Gnadenfrist.<br />

Genau wie bei 2G beabsichtigen<br />

viele Netzbetreiber, ältere<br />

3G-Netze einzustellen, um mit diesem<br />

Spektrum 4G LTE und 5G zu<br />

unterstützen. Neue Geräte benötigen<br />

eine höhere Geschwindigkeit<br />

und 3G erreicht eine Höchstgeschwindigkeit<br />

von etwa 3 Mbit/s.<br />

4G LTE ist nicht nur schneller, sondern<br />

auch effizienter, da sich hier<br />

mehr Geräte Kanäle teilen können<br />

und Massive-IoT-Technologien wie<br />

beispielsweise LTE Cat-M und NB-<br />

IoT verwendet werden.<br />

38 3/<strong>2023</strong>


Produktion<br />

Laut GSMA Intelligence werden<br />

zusätzlich zu den 43 Netzen, die<br />

bis 2020 bereits eingestellt wurden,<br />

mindestens 64 weitere Netze zwischen<br />

2021 und 2025 eingestellt, da<br />

die Betreiber den Betrieb und die<br />

Kosten optimieren und das Spektrum<br />

für 4G und 5G nutzen möchten.<br />

Der Vorteil von 4G-LTE mit LTE-M<br />

und NB-IoT<br />

Die Einführung der vierten Generation<br />

von Mobilfunknetzen (Long-<br />

Term-Evolution oder 4G) stellte<br />

einen Quantensprung hinsichtlich<br />

der Art und Weise dar, wie Mobilfunk<br />

in industriellen Anwendungen<br />

eingesetzt werden kann. Nicht nur<br />

wurde zum ersten Mal ein neuer<br />

Funkstandard für Massive-IoT-Verbindungen<br />

entwickelt, sondern mit<br />

der Einführung neuer Versionen<br />

machten neue Low-Power-Standards<br />

auch neue Anwendungen<br />

und kleinere Geräte möglich.<br />

Zwei IoT-Standards funktionieren<br />

in 4G- und 5G-Netzen: Long Term<br />

Evolution for Machines (LTE-M) und<br />

Narrow-Band IoT (NB-IoT) mit neuer<br />

Low-Power/Wide-Area-Konnektivität<br />

in Mobilfunknetzen. Diese ermöglichten<br />

die Bereitstellung von Massive-IoT-Anwendungen,<br />

insbesondere<br />

im industriellen und im landwirtschaftlichen<br />

Bereich. Im Laufe<br />

der Jahre wurde LTE-M in den USA<br />

sehr beliebt, während sich NB-IoT<br />

zum bevorzugten Standard in Asien<br />

und Europa entwickelte.<br />

Bei den meisten Massive-IoT-<br />

Anwendungen, die eine geringe<br />

Leistungsaufnahme sowie die<br />

Sicherheit und Verfügbarkeit von<br />

Mobilfunknetzen erfordern, sind<br />

NB-IoT und LTE-M die bevorzugten<br />

Lösungen. Auch wenn<br />

beide Lösungen Massive-IoT-<br />

Bereitstellungen in den Tausenden<br />

von Verbindungen unterstützen,<br />

gibt es einige Unterschiede:<br />

NB-IoT erfordert weniger Strom<br />

und kleinere Modems, sodass es<br />

sich ideal für kleinere batteriebetriebene<br />

Geräte eignet. Es bietet<br />

jedoch (noch) keine Unterstützung<br />

für SMS oder Sprachkommunikation.<br />

LTE-M erfordert mehr Strom,<br />

unterstützt jedoch SMS und eine<br />

begrenzte Sprachkommunikation.<br />

Aus Sicht des Mobilfunkanbieters<br />

und der Rentabilität ermöglicht<br />

LTE-M die Unterstützung des Service<br />

in bestehenden 4G-Netzen mit<br />

einem Software-Update, wohingegen<br />

NB-IoT zusätzliche Hardware<br />

erfordert.<br />

Mit der Einführung von 5G-Netzen<br />

sind sowohl LTE-M als auch<br />

NB-IoT Teil der Spezifikation und<br />

werden daher direkt unterstützt.<br />

Für IoT-Anwendungen, die mehr<br />

Bandbreite, aber nicht die gesamten<br />

Netzwerkkapazitäten benötigen,<br />

gibt es darüber hinaus 5G NR-RED-<br />

CAP, das eine ähnliche Leistung wie<br />

LTE über das Spektrum im Bereich<br />

unterhalb von GHz bietet.<br />

Mit der Einführung der eingebetteten<br />

SIM (eSIM) bieten manche<br />

Unternehmen wie beispielsweise<br />

Infineon, STMicroelectronics<br />

und Sony Semiconductors kleinere<br />

Chipsätze für die Mobilfunkkonnektivität<br />

an.<br />

New Radio, 5G Advanced<br />

und 5G Redcap<br />

Die vollständigen Spezifikationen<br />

von 5G müssen noch überall verfügbar<br />

gemacht werden. Die meisten<br />

5G-Netze weltweit nutzen 3GPP<br />

Release 15 (nicht eigenständig).<br />

Dies bedeutet, dass diese Netze<br />

die Unterstützung der bestehenden<br />

4G LTE-Infrastruktur benötigen.<br />

Das eigenständige 5G (3GPP<br />

Rel. 16 und höher) ermöglicht Massive-IoT-Konnektivität<br />

und nutzt<br />

dabei lediglich die für den Datenaustausch<br />

erforderliche Energie.<br />

IoT-Geräte können im Betrieb verbunden<br />

werden und ihre Energieausgabe<br />

entsprechend anpassen.<br />

Darüber hinaus stellen 5G-Netze<br />

für kritische IoT-Anwendungen wie<br />

beispielsweise Robotik oder Fernbetriebsanwendungen<br />

die erforderliche<br />

Zuverlässigkeit, eine äußerst niedrige<br />

Latenz und einen geringeren<br />

Energieverbrauch bereit.<br />

Die Einführung von 5G-Kapazitäten<br />

wie NR-REDCAP mit<br />

4G-Geschwindigkeiten bei viel mehr<br />

Frequenzen mit geringerem Energieverbrauch<br />

macht 5G zu einer<br />

geeigneten Option für viele Anwender,<br />

die mehr Sicherheit und kompromisslose<br />

Konnektivität benötigen.<br />

Dazu kommt, dass neue kleinere<br />

und kostengünstigere Chipsätze<br />

und iSIMs dazu beitragen, die<br />

Stücklistenkosten und den Energieverbrauch<br />

zu senken.<br />

Laut Ericsson ist „die Arbeit von<br />

3GPP Release 17 zur Unterstützung<br />

von NR-Geräten mit reduzierter<br />

Kapazität ein wichtiger Schritt zur<br />

weiteren Ausdehnung des adressierbaren<br />

5G NR-Markts. Dadurch können<br />

Geräte mit reduzierter Kapazität<br />

in allen NR-Frequenzbändern<br />

betrieben werden.“<br />

Während die Entwicklung von 5G<br />

noch im Gange ist, steht 6G bereits<br />

vor der Tür. Forschung und Entwicklung<br />

für den nächsten Mobilfunkstandard<br />

laufen bereits auf<br />

vollen Touren.<br />

Verschiedene Unternehmen und<br />

Forschungsinstitute arbeiten mit<br />

3GPP an der Definition und am<br />

Testen der Machbarkeit der nächsten<br />

Phase der Netzwerkevolution,<br />

6G. Es wird erwartet, dass 6G Endnutzern<br />

Geschwindigkeiten von 1<br />

bis 100 Gbit/s, Multi-MIMO-Kapazitäten<br />

von 100 bis 1000 gleichzeitig<br />

abhängig modulierten Strahlen<br />

und effektive Geschwindigkeiten von<br />

dutzenden Terabyte pro Sekunde<br />

bieten wird. Neben einer präzisen<br />

Ortsbestimmung mit Genauigkeiten<br />

bis zu Bruchteilen von Zentimetern<br />

zur Ergänzung von GPS werden<br />

6G-Bildgebungsverfahren Personen<br />

oder sich bewegende Objekte problemlos<br />

identifizieren können. Diese<br />

intelligente und immersive Infrastruktur<br />

wird VR (Virtual Reality),<br />

AR (Augmented Reality) mit niedriger<br />

Latenz und nahtlose Telepräsenz<br />

unterstützen können.<br />

Der zunehmende Erfolg<br />

privater drahtloser Netzwerke<br />

Kabelgebundene und kabellose<br />

private Netzwerke gibt es bereits<br />

seit vielen Jahren. Viele Branchen<br />

nutzen eine Kombination aus kabelgebundenem<br />

Ethernet und WLAN<br />

für die Verbindung von Maschinen,<br />

Sensoren, Gateways und anderen<br />

Ressourcen.<br />

Während Mobilfunknetzwerke<br />

Sicherheit und Verfügbarkeit auf<br />

neuem Niveau bieten, benötigen<br />

manche Branchen On-Premises-<br />

Konnektivität und die Möglichkeit<br />

zur lokalen Sicherung von Daten<br />

und Betriebsabläufen. LTE und<br />

5G bieten die Möglichkeit, private<br />

Mobilfunknetzwerke für bestimmte<br />

Standorte und Anwendungen bereitzustellen.<br />

Einige private Netzwerke sind<br />

lediglich virtuelle Teile, die im Rahmen<br />

bestehender öffentlicher Infrastruktur<br />

operieren. Sie werden von<br />

Mobilfunkanbietern betrieben, die<br />

ihren Industriekunden einen Teil<br />

des Spektrums oder einige Zellen<br />

zur Verfügung stellen.<br />

Heute bieten manche Mobilfunk-Infrastrukturanbieter<br />

auch<br />

private Netzwerke außerhalb der<br />

CSP-Domäne an. Unternehmen<br />

wie u. a. Cisco, Samsung, Huawei,<br />

Nokia, Ericsson stellen ihre Lösung<br />

großen Industriekunden jetzt direkt<br />

zur Verfügung.<br />

„Branchen können auch private<br />

Netzwerke unter Verwendung ihres<br />

eigenen Unternehmensspektrums<br />

bereitstellen, wenn die Regulierungsbehörde<br />

dies zulässt“, so Sylwia<br />

Kechiche, Principal Industry Analyst,<br />

Enterprise bei Ookla, „oder sie<br />

können sie vom Betreiber leasen.<br />

Es gibt also verschiedene Möglichkeiten<br />

für Unternehmen, je nachdem,<br />

welches Maß an Kontrolle sie wünschen,<br />

ob sie diese virtuellen privaten<br />

Netzwerke nutzen möchten.“<br />

Juniper Research nennt Nokia<br />

und Ericsson als führende Unternehmen<br />

im Geschäft mit privaten<br />

Mobilfunklösungen. Das Unternehmen<br />

sagt dazu: „Unsere Untersuchungen<br />

ergaben, dass traditionelle<br />

Mobilfunknetzbetreiber bei der<br />

Einführung privater Netzwerkkapazitäten<br />

oft zurückbleiben, weshalb<br />

andere Anbieter ihre Rolle übernehmen.<br />

Die erfolgreichsten Unternehmen<br />

auf diesem Gebiet sind Netzwerkanbieter<br />

mit Gerätekanälen,<br />

die sie nutzen können, um auf diesen<br />

Markt vorzudringen. Die Flexibilität<br />

von 5G hat es vielen nicht<br />

traditionellen Betreibern ermöglicht,<br />

private Mobilfunkservices bereitzustellen,<br />

insbesondere dort, wo<br />

Regulierungsbehörden die lizenzlose<br />

Nutzung des 5G-Spektrums<br />

zulassen.“<br />

Mobilfunknetzbetreiber, die technisch<br />

dazu in der Lage wären, müssen<br />

noch ihre Vertriebsmitarbeiter<br />

schulen, damit sie die Anforderungen<br />

ihrer Industriekunden berücksichtigen<br />

können. Diese Vertriebsmitarbeiter,<br />

von denen sich viele dem<br />

Ende ihres Berufslebens nähern,<br />

sind es gewohnt, ältere Services<br />

wie die Sprachkommunikation und<br />

Daten zu verkaufen.<br />

Tom Loozen, Global Telecommunications<br />

Leader bei EY, gab gegenüber<br />

der IoT Times an, dass Mobilfunkbetreiber<br />

deutliche Anstrengungen<br />

unternehmen müssen, um<br />

private Netzwerklösungen anbieten<br />

zu können. Andernfalls würden ihnen<br />

aggressiver vorgehende Systemintegratoren<br />

zunehmend Marktanteile<br />

abnehmen. ◄<br />

3/<strong>2023</strong><br />

39


Produktion<br />

Durchbruch in der additiven Fertigung<br />

komplexer Keramiken<br />

In einem wegweisenden Dissertationsprojekt an der SUPSI entwickelt Marco Pelanconi ein neuartiges additives<br />

Verfahren zur Herstellung komplexer Keramikstrukturen.<br />

Mit dem Verfahren von Pelanconi können komplexe Formen aus<br />

verschiedenen Keramiken (SiC, SiOC, SiCN, SiSiC usw.) relativ schnell<br />

und effizient hergestellt werden<br />

Das Sintratec Kit spielt bei seiner<br />

Forschung eine entscheidende Rolle.<br />

Ein Tessiner Forschungszentrum<br />

Das Hybrid Materials Laboratory<br />

(HM Lab) der Fachhochschule der<br />

Südschweiz (SUPSI) hat in den letzten<br />

20 Jahren Pionier arbeit in der<br />

Keramikforschung geleistet. Der Leiter<br />

des HM Lab, Professor Alberto<br />

Ortona, erläuterte bereits 2019,<br />

welches Potenzial der 3D-Druck für<br />

keramische Werkstoffe hat.<br />

Nun hat einer von Professor<br />

Ortonas Doktoranden von der Universität<br />

Padua, Marco Pelanconi,<br />

seine Doktorarbeit in ebendiesem<br />

Forschungsbereich erfolgreich<br />

verteidigt.<br />

Ein neuartiges hybrides<br />

Fertigungsverfahren<br />

Im Rahmen seines Dissertationsprojekts<br />

optimierte Pelanconi das<br />

oben genannte Verfahren zur Herstellung<br />

komplexer keramischer<br />

Strukturen mittels additiver Fertigung.<br />

Der Ansatz beruht auf dem<br />

3D-Druck von polymeren Vorformen<br />

mit hoher Mikroporosität<br />

durch selektives Lasersintern (SLS),<br />

kombiniert mit der Infiltration mit<br />

Marco Pelanconi (1. v. l.) und Prof. Alberto Ortona (3. v. r.)<br />

mit ihrem Team im Hybrid Materials Laboratory der SUPSI<br />

(Bild: Hybrid Materials Laboratory SUPSI)<br />

präkeramischen Polymeren. Danach<br />

wird durch Pyrolyse eine Umwandlung<br />

des Polymers in Keramik<br />

bei etwa 1000 °C erreicht. Eine<br />

abschliessende Verdichtung erfolgt<br />

durch die Infiltration von geschmolzenem<br />

Silizium, um Keramikteile mit<br />

hoher Dichte zu erhalten.<br />

Steuerung der Porosität<br />

durch offene Parameter<br />

Das Sintratec Kit – bis heute der<br />

weltweit erste und einzige Bausatz<br />

im SLS-Bereich – stand dank der<br />

offenen Parameter des 3D- Druckers<br />

im Mittelpunkt der Forschung von<br />

Marco Pelanconi. „Mit dem Kit<br />

konnten wir viele Druckparameter<br />

ändern, darunter die Oberflächentemperatur<br />

des Pulvers, die Schichtdicke,<br />

die Lasergeschwindigkeit,<br />

die Schraffurabstände und vieles<br />

mehr, wodurch sich die Porosität<br />

der 3D-Druckteile einfach steuern<br />

ließ“, erklärt Pelanconi. Durch die<br />

Variation dieser Faktoren konnte<br />

der Materialingenieur eine ideale<br />

Porosität und damit eine hohe<br />

Teile qualität erreichen. Die richtige<br />

Nach dem selektiven Laser-<br />

Sintern im Sintratec Kit<br />

entfernt Marco Pelanconi<br />

das Restpulver, um die<br />

PA12-Teile zu erhalten<br />

Porosität ist entscheidend für die<br />

weitere Infiltration.<br />

Komplexe keramische<br />

Architekturen<br />

Um zu veranschaulichen, wie<br />

die Methode für besonders komplexe<br />

Formen eingesetzt werden<br />

kann, konzentrierte sich Pelanconi<br />

Durch Variation der Druckparameter<br />

lassen sich unterschiedliche<br />

Porositäten erzielen<br />

40 3/<strong>2023</strong>


Produktion<br />

3D-gedruckte Gyroiden und rotierte Würfelstrukturen vor und nach<br />

ihrer Umwandlung in verschiedene Keramiken<br />

in seiner Forschung auf zwei zylindrische<br />

Strukturen mit unterschiedlichen<br />

Topologien: einen rotierten<br />

Würfel und einen Gyroiden. Nach<br />

dem Druck mit Sintratec PA12 und<br />

nachfolgender Umwandlung in<br />

eine keramische Struktur wiesen<br />

die entstandenen Teile hervorragende<br />

mechanische und thermische<br />

Eigenschaften auf. Sie behielten<br />

ihre ursprüngliche Form ohne Verformung<br />

oder Makrorisse bei, trotz<br />

einer Schrumpfung von ~25%. Die<br />

beeindruckende biaxiale Festigkeit<br />

von 165 MPa könne laut Pelanconi<br />

durch weitere Prozessoptimierung<br />

noch gesteigert werden.<br />

Das Sintratec Kit – bis heute der weltweit erste und einzige Bausatz<br />

im SLS-Bereich (laut Hersteller)<br />

Potenzial für eine Vielzahl<br />

von Branchen<br />

Warum sind komplexe Keramikarchitekturen<br />

so vielversprechend?<br />

„Diese Werkstoffklassen bieten unübertroffene<br />

thermomechanische<br />

Eigenschaften, die Stahl nicht<br />

bieten kann, wie hohe Temperaturbeständigkeit,<br />

hohe Oxidationsbeständigkeit,<br />

hohe Thermoschockbeständigkeit<br />

und hohe Festigkeit“,<br />

betont Pelanconi. Daher eignen<br />

sich Keramiken gut für den Einsatz<br />

in extremen Umgebungen,<br />

z.B. in Wärmetauschern, Katalysatorträgern,<br />

Wärmes peichern,<br />

Brennern oder in der Raumfahrt.<br />

Dieser innovative Ansatz, der von<br />

Marco Pelanconi im HM Lab verfolgt<br />

wird, könnte von der Hightech-Industrie<br />

genutzt werden, da<br />

so aus der breiten Palette von präkeramischen<br />

Polymeren viele verschiedene<br />

keramische Materialien<br />

hergestellt werden können.<br />

Sintratec AG<br />

www.sintratec.com<br />

Produktionsfortschritt live verfolgen und optimieren<br />

und Maschinen ihr Potential voll<br />

ausschöpfen. Dass sich der Produktionsfortschritt<br />

jederzeit live<br />

ablesen lässt, sorgt außerdem für<br />

mehr Zufriedenheit beim Kunden:<br />

Fehler und lange Antwortzyklen<br />

gehören der Vergangenheit an.<br />

Der Kunde bleibt jederzeit über den<br />

Produktions fortschritt informiert.<br />

smartblick<br />

F & M Werkzeug- und<br />

Maschinenbau GmbH<br />

www.smartblick.de<br />

War es in der Vergangenheit<br />

gang und gäbe, produzierte<br />

Werkstücke manuell zu zählen<br />

oder gar zu schätzen, muss nun<br />

eine voll automatische Lösung her.<br />

Das bringt zahlreiche Vorteile für<br />

Geschäftsführer, Mitarbeitende<br />

und Kunden.<br />

Mit dem Feature smartPart-<br />

Counter sorgt smartblick ab sofort<br />

dafür, dass der die Anzahl produzierter<br />

Werkstücke ohne Mehraufwand<br />

überwacht werden kann.<br />

Anhand präziser Daten können<br />

Lohnfertiger jederzeit live verfolgen,<br />

ob Produktionsziele erreicht werden<br />

Schnelle und einfache<br />

Installation<br />

Der automatische Teilezähler<br />

ist in nur 20 Minuten einsatzbereit<br />

– ein Elektriker, technische<br />

Ver änderungen an der Maschine<br />

oder Maschinenstillstände sind<br />

nicht erforderlich.<br />

Der Anwender benötigt lediglich<br />

die von smartblick entwickelte<br />

Hardware – die sogenannte smartbox,<br />

welche mittels Sensoren an<br />

die Maschine angeschlossen wird.<br />

Die Inbetriebnahme und tägliche<br />

Nutzung der dazugehörigen Software<br />

kommt ohne Unterstützung<br />

eines IT-Spezialisten aus. ◄<br />

3/<strong>2023</strong><br />

41


Produktion<br />

Gedruckte Elektronik<br />

für die additive digitale Fertigung<br />

Wie kann die Elektronikfertigung für unser digitales, umweltbewusstes Zeitalter umgestaltet werden?<br />

Der Bericht von IDTechEx „Manufacturing Printed Electronics <strong>2023</strong>-2033“ enthält eine detaillierte Analyse konkurrierender<br />

analoger und digitaler Herstellungsverfahren, einschließlich Unternehmensprofilen, technologischem Entwicklungsstand und<br />

Anwendungsbeispielen.<br />

Der Bericht von IDTechEx „Conductive Ink Market <strong>2023</strong>-2033“ untersucht diesen Markt umfassend, vergleicht die Eigenschaften<br />

vieler leitfähiger Tintentypen von verschiedenen Anbietern und bewertet die Anwendungen, für die sie am besten geeignet sind.<br />

Autor:<br />

Dr. Matthew Dyson<br />

Leitender Analyst<br />

IDTechEx<br />

www.idetechex.com<br />

Gegenwärtig erfolgt die Elektronikfertigung<br />

meist analog und<br />

subtraktiv, was Produktion und<br />

Prototyping von Kleinserien relativ<br />

teuer macht und zudem Abfallmaterial<br />

und Ätzmittel produziert.<br />

Gedruckte Elektronik bietet eine<br />

Alternative: Die additive Fertigung<br />

durch selektive Abscheidung von<br />

leitfähiger Tinte anstelle von subtraktivem<br />

chemischem Ätzen reduziert<br />

den Material- und Energieverbrauch,<br />

während digitale Abscheidungsmethoden<br />

schnelles Prototyping<br />

und sogar Massenanpassung<br />

ermöglichen.<br />

Additive Verfahren<br />

auf dem Vormarsch<br />

Wenn man den Bereich der Elektronikfertigung<br />

in additive/subtraktive<br />

und analoge/digitale Verfahren<br />

unterteilt, wird deutlich, dass sich die<br />

additiven Fertigungsverfahren stark<br />

ausbreiten. Während die gedruckte<br />

Elektronik oft mit der hochvolumigen<br />

Rolle-zu-Rolle-Produktion unter Verwendung<br />

analoger Methoden, die<br />

aus dem konventionellen Grafik druck<br />

übernommen wurden, in Verbindung<br />

gebracht wird, gibt es umfangreiche<br />

Innovationen bei den digitalen Fertigungsmethoden.<br />

Die breite Palette analoger und<br />

digitaler Druckverfahren bedeutet,<br />

dass die additive Elektronikfertigung<br />

ein sehr breites Spektrum an Auflösungen<br />

und Durchsätzen abdecken<br />

kann. So können beispielsweise<br />

mit verschiedenen Techniken Leiterbahnen<br />

mit einem Durchmesser<br />

von bis zu 1 µm digital strukturiert<br />

werden, was die Herstellung von<br />

Mikroelektronik ermöglicht. Darüber<br />

hinaus eignen sich die verschiedenen<br />

Verfahren für unterschiedliche<br />

Viskositätsbereiche der Tinte,<br />

was die Kompatibilität mit einer Vielzahl<br />

von leit fähigen Tintenzusammensetzungen<br />

ermöglicht.<br />

Additiv vs. subtraktiv<br />

Die Dichotomie zwischen additiver<br />

und subtraktiver Fertigung<br />

lässt sich auf die Fertigung im Allgemeinen<br />

und auf die Elektronik<br />

anwenden. Wie der Name schon<br />

sagt, geht es bei der subtraktiven<br />

Fertigung darum, Material zu entfernen,<br />

um die gewünschte Form<br />

zu erhalten wie beim CNC- Fräsen<br />

und chemischen Ätzen. Der Hauptvorteil<br />

der subtraktiven Fertigung<br />

liegt wohl in der Wiederholbarkeit,<br />

insbesondere bei kleinen Längenskalen.<br />

Tatsächlich ist es die Wieder-<br />

42 3/<strong>2023</strong>


Produktion<br />

holbarkeit der Fotolithografie und<br />

des an schließenden chemischen<br />

Ätzens, die kostengünstige ICs<br />

und damit die bemerkenswerte<br />

Erschwinglichkeit der Computerleistung<br />

ermöglicht hat. Die subtraktive<br />

Fertigung ist jedoch von Natur<br />

aus verschwenderisch, vor allem<br />

wenn viel Material entfernt werden<br />

muss, und auch der Ätzmittel- und<br />

Wasserverbrauch wirft Fragen der<br />

Nachhaltigkeit auf.<br />

Im Gegensatz dazu werden bei<br />

der additiven Fertigung die Komponenten<br />

von Grund auf neu hergestellt.<br />

Ein klassisches Beispiel ist der<br />

3D-Druck, der inzwischen nicht nur<br />

bei Kunststoffen, sondern auch bei<br />

Keramik und Metallen weitverbreitet<br />

ist, aber auch das Spritz gießen.<br />

Additive Ansätze zeigen zwei klare<br />

Vorteile: geringen Material verbrauch<br />

und die Möglichkeit, mit Techniken<br />

wie dem 3D-Druck komplexere<br />

Strukturen wie innere Hohlräume<br />

zu erzeugen.<br />

Gedruckte Elektronik ist ein Beispiel,<br />

da die Leiterbahnen nur dort<br />

angebracht werden, wo sie benötigt<br />

werden. Komplexere mehrschichtige<br />

Schaltungen entstehen durch aufeinanderfolgendes<br />

Drucken von dielektrischen<br />

und leitenden Schichten.<br />

So können beispielsweise Überkreuzungen<br />

an den gewünschten Stellen<br />

gedruckt werden, ohne dass eine<br />

ganze zusätzliche leitende Schicht<br />

eingefügt werden muss.<br />

Die additive Elektronikfertigung<br />

ist vor allem dann interessant, wenn<br />

Komponenten, wie z.B. montierte<br />

LEDs, in großem Abstand zueinander<br />

angeordnet sind.<br />

Rolle-zu-Rolle-Fertigung<br />

Der vielleicht bekannteste Anwendungsfall<br />

für gedruckte Elektronik<br />

ist die kontinuierliche Rollezu-Rolle-Fertigung<br />

(R2R), die die<br />

verlockende Vision bietet, elektronische<br />

Schaltkreise fast so schnell<br />

und kostengünstig wie Zeitungspapier<br />

zu drucken. Die R2R-Produktion<br />

wird bereits für RFID-Etiketten<br />

eingesetzt, von denen jährlich Milliarden<br />

Stück produziert werden. Die<br />

kontinuierliche Fertigung mit hohem<br />

Durchsatz ermöglicht es, die Fixkosten<br />

auf sehr hohe Stückzahlen<br />

zu verteilen, was die Elektronik für<br />

kostenempfindliche Anwendungen<br />

wie Einweg-Haut pflaster zur Gesundheitsüberwachung<br />

und intelligente<br />

Verpackungen interessant macht.<br />

Die R2R-Fertigung kann auch zur<br />

Herstellung großflächiger Elektronik<br />

verwendet werden, insbesondere für<br />

Solarpaneele, bei denen entweder<br />

organische oder Perowskit-Halb leiter<br />

als photovoltaisches (PV) Material<br />

auf flexible Substrate gedruckt werden.<br />

Im Vergleich zu den etablierten<br />

Siliziumzellen werden diese neuen<br />

Photovoltaik-Technologien wahrscheinlich<br />

zunächst einen geringeren<br />

Wirkungsgrad und/oder eine<br />

geringere Lebensdauer haben, aber<br />

diese Nachteile werden durch Flexibilität,<br />

Leichtigkeit, geringere Kosten<br />

und eine viel geringere eingebettete<br />

Energie ausgeglichen.<br />

Natürlich ist die R2R-Elektronikfertigung<br />

mit zahlreichen Herausforderungen<br />

verbunden, wie z.B.<br />

hohen Kapitalkosten, schwieriger<br />

Produktionsoptimierung, effizienter<br />

Befestigung von Komponenten und<br />

der Notwendigkeit einer Qualitätskontrolle<br />

in Echtzeit. Das wohl<br />

größte Hindernis ist die Suche nach<br />

einem Markt für ausreichend große<br />

Mengen vergleichsweise einfacher<br />

Schaltungen, um die Vorteile der<br />

kontinuierlichen Produktion nutzen<br />

zu können. Die Umstellung von analogen<br />

auf digitale Druckverfahren<br />

würde dieses Problem in gewisser<br />

Weise lösen, da eine breite Palette<br />

unterschiedlicher Schaltkreisdesigns<br />

auf derselben Substratrolle hergestellt<br />

werden könnte.<br />

Leitfähige Tinten<br />

Leitfähige Tinten sind natürlich<br />

von grundlegender Bedeutung für<br />

die additive Elektronikfertigung -<br />

ohne ein lösungsfähiges leitfähiges<br />

Material wäre gedruckte Elektronik<br />

nicht möglich. Derzeit basieren<br />

die meisten Tinten auf mikrometergroßen<br />

Silberplättchen, die eine ausgezeichnete<br />

Haltbarkeit und hohe<br />

Viskosität aufweisen und mit der<br />

vorherrschenden Abscheidungstechnik<br />

des Siebdrucks kompatibel<br />

sind. Es gibt jedoch eine Vielzahl<br />

unterschiedlicher Alternativen.<br />

Besonders erwähnenswert sind<br />

partikelfreie Druckfarben, die im<br />

Gegensatz zu herkömmlichen leitfähigen<br />

Druckfarben keine Suspension<br />

von Metallpartikeln enthalten.<br />

Stattdessen wird eine transparente<br />

Lösung eines solvatisierten Metallsalzes<br />

in situ chemisch umgewandelt,<br />

um ein Metall zu erzeugen.<br />

Die chemische Reaktion wird durch<br />

Wärme, Licht oder Plasma ausgelöst<br />

und führt zu einer glatten, leitfähigen<br />

Metallschicht.<br />

Dieser Partikelansatz bietet drei<br />

wesentliche Vorteile: hohe Leitfähigkeit,<br />

niedrige Viskosität und eine<br />

glatte Oberfläche. Diese Kombination<br />

von Eigenschaften macht partikelfreie<br />

Druckfarben besonders interessant<br />

für die EMI-Abschirmung<br />

im Hochfrequenzbereich.<br />

3/<strong>2023</strong><br />

43


Produktion<br />

möglicherweise hunderter einzeln<br />

adressierbarer Düsen in einem<br />

einzigen MEMS-Chip (mikroelektromechanisches<br />

System) könnte<br />

jedoch den Kompromiss zwischen<br />

Auflösung und Durchsatz bei der<br />

additiven Fertigung von Elektronik<br />

in kleinem Maßstab überwinden.<br />

Zu den vielversprechenden Anwendungen<br />

für diese Innovation gehören<br />

Halbleiterverpackungen und fälschungssichere<br />

Muster.<br />

Ebenfalls auf dem Vormarsch sind<br />

Tinten auf Kupferbasis mit Additiven,<br />

die die Oxidation während des Sinterns<br />

verhindern. Kupfertinten sind<br />

zwar seit langem ein Ziel der Forschung<br />

und Entwicklung, aber da<br />

das zugrundeliegende Metall etwa<br />

100-mal billiger ist als Silber, hat<br />

sich die kostengünstige Vermeidung<br />

von Oxidation während des<br />

Sinterns in der Vergangenheit als<br />

schwierig erwiesen. Mit der neuen<br />

Generation von Tinten, die Additive<br />

enthalten, konnte diese Schwierigkeit<br />

weitgehend gelöst werden.<br />

Digital vs. analog<br />

Jeder, der einen Tintenstrahloder<br />

3D-Drucker besitzt, kennt den<br />

Hauptvorteil der digitalen Fertigung:<br />

Jede Seite oder jedes Objekt kann<br />

anders sein, ohne dass zusätzliche<br />

Einrichtungszeit oder -kosten anfallen.<br />

Diese Vorteile gehen jedoch<br />

in der Regel mit einem geringeren<br />

Durchsatz im Vergleich zu analogen<br />

Verfahren wie Flexodruck oder<br />

Spritzguss einher.<br />

Der gleiche Kompromiss ist in der<br />

Elektronikindustrie zu beobachten.<br />

Heute entstehen die meisten Leiterplatten<br />

mit analogen Verfahren,<br />

bei denen eine Maske der Strukturierung<br />

des Kupferlaminats dient.<br />

Dies ermöglicht die effiziente Herstellung<br />

großer Mengen von Leiterplatten<br />

in hohen Stückzahlen, führt<br />

aber dazu, dass alle Schaltungen<br />

identisch sind.<br />

Im Gegensatz dazu wird die<br />

digitale Fertigung für das wesentlich<br />

langsamere Desktop-PCB-<br />

Prototyping verwendet, bei dem leitfähige<br />

Tinte aus einer Düse aufgebracht<br />

wird.<br />

Die digitale Elektronikfertigung<br />

hat großes Interesse am hochauflösenden<br />

Druck geweckt, und es<br />

gibt eine breite Palette von Methoden.<br />

Dazu gehören Aerosol, elektrohydrodynamischer<br />

Druck (EHF),<br />

ultrapräziser Abscheidungsdruck,<br />

der erst kürzlich entwickelte Impulsdruck<br />

und sogar der Druck von einer<br />

modifizierten Rasterkraft-Mikroskopspitze<br />

(AFM).<br />

Die Fähigkeit, auf 3D-Oberflächen<br />

zu drucken, wird häufig als Vorteil<br />

dieser Systeme genannt, da bei den<br />

meisten analogen Druckverfahren<br />

nicht gegeben. Die ideale Abscheidungsmethode<br />

für die Elektronikfertigung<br />

wäre wohl eine digitale additive<br />

mit hohem Durchsatz und hoher<br />

Ausbeute. Dies würde eine effiziente<br />

Fertigung mit hohem Durchsatz und<br />

geringen Stückzahlen bei minimalem<br />

Materialabfall ermöglichen und<br />

die „Mass Customization“ erleichtern,<br />

einen viel diskutierten Trend,<br />

der es ermöglicht, dass jedes Produkt<br />

spezifische Kundenanforderungen<br />

erfüllt und gleichzeitig die<br />

Kostenvorteile der Massenproduktion<br />

beibehält.<br />

Laser-induzierte<br />

Vorwärtsübertragung<br />

Eine aufkommende digitale<br />

Druckalternative sowohl für die<br />

Abscheidung von leitfähigen als<br />

auch von dielektrischen Tinten ist<br />

der laser-induzierte Vorwärts transfer<br />

(LIFT). Diese Druck methode kann<br />

als eine Mischung aus Laser-Direkt-<br />

Strukturierung (LDS) und Tintenstrahldruck<br />

angesehen werden,<br />

da ein Laser für die Strukturierung<br />

verwendet wird, ohne dass<br />

das Substate spezielle (d.h. additiv-induzierte)<br />

Eigenschaften aufweisen<br />

muss.<br />

Daher eignet es sich für eine<br />

Vielzahl von Materialien, sowohl<br />

leitfähige als auch dielektrische,<br />

mit unterschiedlichen Viskositäten,<br />

da keine Gefahr der Düsenverstopfung<br />

besteht. Da sich ein Laserstrahl<br />

durch sehr kleine Bewegungen<br />

eines Spiegels steuern<br />

lässt, kann die Strukturierung viel<br />

schneller erfolgen als durch die<br />

mechanische Bewegung einer<br />

Düse. Darüber hinaus ist die erforderliche<br />

Spurdicke in nur einem<br />

Durchgang erreichbar. LIFT kann<br />

in Verbindung mit der R2R-Fertigung<br />

eingesetzt werden, was eine<br />

schnelle und kostengünstige Herstellung<br />

von kundenspezifischen<br />

Schaltungen ermöglicht.<br />

Mehrdüsendruck<br />

Eine weitere Innovation, die digitale<br />

additive Fertigung mit einem<br />

vergleichsweise hohen Durchsatz<br />

für die Auflösung verspricht, ist der<br />

elektro-hydrodynamische Mehrdüsendruck<br />

(EHD). Hier wird die Tinte<br />

durch ein elektrisches Feld aus einer<br />

Düse „gezogen“ und nicht herausgedrückt.<br />

So lassen sich bis zu 1<br />

µm schmale Spuren drucken. Aufgrund<br />

des geringen Durchsatzes<br />

hat sich das Verfahren kaum durchsetzen<br />

können. Die Kombination<br />

Impulsdruck<br />

Das Drucken von Elektronik auf<br />

3D-Oberflächen, manchmal auch<br />

als teiladditive Elektronik bezeichnet,<br />

ist ein aufstrebender Ansatz,<br />

bei dem der Platzbedarf für eine Leiterplatte<br />

entfällt. Es ermöglicht die<br />

Leitfähigkeit um gekrümmte Oberflächen<br />

(z.B. den Rand von Glasrückwänden).<br />

Während eine Vielzahl digitaler<br />

Abscheidetechniken, insbesondere<br />

der Aerosoldruck und die Extrusion,<br />

leitfähige Tinten auf konforme<br />

Oberflächen auftragen können, ist<br />

kürzlich eine neue Technik aufgetaucht.<br />

Beim sogenannten Impulsdruck<br />

wird ein schneller Wärmeimpuls<br />

von einer steuerbaren Anordnung<br />

von Heizelementen verwendet,<br />

um die Tinte von einer flachen<br />

„Übertragungsfläche“ auf das Zielobjekt<br />

zu bringen. Ohne Düse ermöglicht<br />

dieses Verfahren einen hohen<br />

Durchsatz, da die Tinte gleichzeitig<br />

von der gesamten erhitzten „Übertragungsfläche“<br />

ausgestoßen werden<br />

kann.<br />

Zusammenfassung<br />

Die jüngsten Engpässe in der<br />

Lieferkette und die geopolitischen<br />

Spannungen haben viele Unternehmen<br />

und sogar Regierungen<br />

dazu veranlasst, die Art und Weise<br />

und den Ort der Produktion von<br />

Waren, insbesondere von Elektronik,<br />

neu zu bewerten. Der Wiederaufbau<br />

von Produktionsstätten<br />

an neuen Standorten bietet eine<br />

großartige Gelegenheit, in neue<br />

Methoden wie die gedruckte Elektronik<br />

zu investieren, die geringere<br />

Umweltauswirkungen, digitale Fertigung<br />

auf Abruf und niedrigere<br />

Kosten bieten. Gedruckte Elektronik<br />

wird bereits in vielen kommerziell<br />

erhältlichen Produkten eingesetzt.<br />

Es ist jedoch zu erwarten,<br />

dass die Akzeptanz von neuen<br />

Anwendungen zunimmt. ◄<br />

44 3/<strong>2023</strong>


Produktionsausstattung<br />

ESD-Boden für hohe Belastungen<br />

Rutschhemmklassen einstellen. Hierfür stehen<br />

geprüfte Systemaufbauten bereit.<br />

StoFloor ESD KU 614 findet Anwendung in<br />

ESD-Schutzzonen, in Räumen mit hoch empfindlichen<br />

elektronischen Geräten sowie in Produktions-<br />

und Lagerhallen für Elektronikbauteile.<br />

Zudem wurde dem System die Lackverträglichkeit<br />

für den Einsatz in der Automobilindustrie<br />

bestätigt.<br />

StoCretec GmbH<br />

www.stocretec.de<br />

Die neue ableitfähige Epoxidharzbeschichtung<br />

StoPox KU 614 verläuft sehr gut und lässt sich<br />

dadurch einfach verarbeiten.<br />

Ableitfähige Böden schützen elektronische<br />

Bauteile vor Schäden durch elektrostatische<br />

Entladungen und verhindern Explosionen, beispielsweise<br />

in Lagern mit entzündlichen Medien<br />

oder einer staubhaltigen Atmosphäre. Für diese<br />

Aufgaben bietet StoCretec (Kriftel) nun eine<br />

neue, technisch verbesserte Beschichtung:<br />

StoPox KU 614. Die neue Rezeptur des Epoxidharzes<br />

ist auf dauerhaft zuverlässige Funktionalität<br />

ausgelegt.<br />

Das neue Beschichtungssystem StoFloor<br />

ESD KU 614 erfüllt alle gängigen ESD-Normen.<br />

Seine Leitfähigkeit ist ausgezeichnet und<br />

nahezu unabhängig von der relativen Feuchte,<br />

sogar noch bei einer niedrigen Luftfeuchtigkeit<br />

von 12%. Eine zusätzliche Versiegelung<br />

ist nicht erforderlich. Das spart Zeit beim Einbau.<br />

Ohne ionische Flüssigkeiten, Salze oder<br />

Carbonfasern zeigt sich die volumenleitfähige<br />

Beschichtung StoPox KU 614 mit einer homogenen,<br />

glänzenden Oberfläche, die auch helle<br />

Farbtöne problemlos zulässt.<br />

StoPox KU 614 ist mechanisch und chemisch<br />

gut beständig und bietet durch seine<br />

hohe Schichtdicke eine größere Verschleißreserve<br />

als vergleichbare Beschichtungen. Daraus<br />

resultiert eine lange Nutzungsdauer mit langfristig<br />

niedrigen Unterhaltskosten. Es wird vorwiegend<br />

auf mineralischen Untergründen im Neubau<br />

eingesetzt. Das niedrigviskose Material verläuft<br />

sehr gut und lässt sich dadurch einfach verarbeiten.<br />

Seine große Farbtonauswahl gestattet<br />

auch individuelles Design. Zudem lässt sich<br />

die Beschichtungsoberfläche in verschiedenen<br />

Systemaufbau (Grafik: StoCretec GmbH)


Produktionsausstattung<br />

Trockenräume besser ausrichten<br />

mit dem Online-Konfigurator<br />

Mit dem neuen Online-Konfigurator für Trockenräume verbessert Weiss Technik nun den Planungsprozess.<br />

Der Konfigurator ist eine praktische Unterstützung bei der Beratung vor Ort und ermöglicht eine erste<br />

Trockenraumauslegung in Echtzeit.<br />

Von der Idee bis zum fertig konzipierten Trockenraum<br />

ist es meist ein weiter Weg. Bereits<br />

kleinere Änderungen beim Taupunkt oder bei<br />

der Anzahl der Personen im Raum können zu<br />

aufwändigen Umplanungen führen, was den<br />

Kostenrahmen erheblich beeinflusst. Der neue<br />

Online-Konfigurator von Weiss Technik verbessert<br />

nun die Konzeption.<br />

Weiss Technik GmbH<br />

www.weiss-technik.com<br />

Trockenräume für Batteriezellenfertigung<br />

Ob klassische Lithium-Ionen- oder Feststoff-<br />

Akkus: Batteriezellen brauchen in Forschung und<br />

Produktion ein extrem trockenes Klima, weil ihre<br />

Aktivmaterialien stark mit Feuchtigkeit reagieren.<br />

Um Personen, Prozesse, Produkte und die<br />

Anlage zu schützen, werden Arbeiten an Batterien<br />

deshalb in Trockenräumen durchgeführt. Mit<br />

der zunehmenden Leistungsfähigkeit der Batterien<br />

steigt aber auch ihr energetisches Potenzial<br />

– und damit die Bedeutung der Trockenheit.<br />

Die Planung von Trockenräumen war bisher<br />

sehr zeitaufwändig. Um technische Anforderungen<br />

und budgetäre Rahmenbedingungen<br />

zusammenzubringen, bedurfte es meist langwierige<br />

Korrektur- und Anpassungsschleifen.<br />

Faktoren und Auswirkungen durchspielen<br />

Mit dem neuen Online-Konfigurator kann<br />

schnell und einfach ein erstes Konzept für einen<br />

Trockenraum erstellt und am Rechner gemeinsam<br />

mit dem Kunden optimiert werden. Das<br />

beschleunigt die Planung und sorgt für mehr<br />

Transparenz: Änderungen einzelner Faktoren<br />

und Parameter können direkt simuliert werden,<br />

Auswirkungen auf die Auslegung des Trockenraums<br />

werden umgehend angezeigt. Besonders<br />

praktisch ist die Möglichkeit, unterschiedliche<br />

Auslegungen direkt miteinander zu vergleichen.<br />

Erst nach Abschluss der Grobplanung<br />

und Bestimmung eines ersten Kostenrahmens<br />

beginnt die Feinplanung in der Konstruktionsabteilung.<br />

Energiefaktor Entfeuchtung<br />

Die Luftentfeuchtung ist ein energieintensiver<br />

Prozess. Bis zu 60% der für die Batterieproduktion<br />

benötigten Energie wird hierfür<br />

benötigt, was erhebliche Kosten verursacht.<br />

Für eine effiziente Lösung ist deshalb die<br />

optimale Abstimmung aller Parameter bereits<br />

bei der Planung eines Trockenraumes ausschlaggebend.<br />

Die drei häufigsten Störfaktoren für die Effizienz<br />

und Luftentfeuchtung sind:<br />

1. Leckagen<br />

2. die Luftabsaugung in der Produktion und<br />

3. die Menschen, die sich im Trockenraum<br />

aufhalten.<br />

Der Online-Konfigurator ermöglicht, die verschiedenen<br />

Szenarien zu simulieren und die<br />

Bedingungen entsprechend anzupassen.<br />

Parameter angleichen<br />

Das Simulations-Tool geht in einem systematischen<br />

Prozess alle relevanten Faktoren durch.<br />

Der Planungsprozess startet mit dem Trockenraum-Grundriss.<br />

Die gewünschten Abmessungen<br />

werden einfach per Schieberegler eingestellt,<br />

Auswahlmöglichkeiten, wie abgehängte<br />

Decken, lassen sich per Knopfdruck ergänzen.<br />

Anschließend werden Wandaufbau, Leckageraten<br />

und der Taupunkt ausgewählt. Dabei lassen<br />

sich auch Umgebungsbedingungen wie<br />

Temperatur, Luftfeuchte und Luftdruck sowie<br />

die Abwärme von Maschinen und gewünschte<br />

Luftwechselraten einstellen.<br />

46 3/<strong>2023</strong>


Produktionsausstattung<br />

Den Einflussfaktor „Mensch“ kalkulieren<br />

Da ein Mensch pro Stunde rund 120 g Wasser<br />

an die Umgebung abgibt, hat die Anzahl der<br />

im Trockenraum arbeitenden Personen einen<br />

großen Einfluss auf die Luftentfeuchtung. Eine<br />

zusätzliche Person bedeutet erhebliche Änderungen<br />

sowohl in den technischen Anforderungen<br />

als auch bei den Kosten.<br />

Der Online-Konfigurator zeigt deshalb auch<br />

alternative Szenarien auf. So kann beispielsweise<br />

der Betrieb mit einer unterschiedlichen<br />

Anzahl an Personen simuliert und die Auswirkungen<br />

auf Technik und Kosten betrachtet werden.<br />

Luftabsaugung und Luftreinheit<br />

berücksichtigen<br />

Ein weiterer möglicher Problemfaktor sind Prozessabgase,<br />

die beispielsweise beim Schweißen<br />

von Batteriezellen entstehen. Diese müssen<br />

schnell und sicher abgeführt werden. Die<br />

benötigte Abluftmenge steigert den Bedarf an<br />

trocknender Frischluft. Mit dem Online-Konfigurator<br />

lassen sich hierfür konkrete Werte eingeben<br />

und verschiedene Szenarien durchspielen.<br />

Das gilt auch für mögliche Anforderungen<br />

an die Luftreinheit. Hier können die bei der Batteriefertigung<br />

üblichen Reinheitsklassen ISO<br />

7, 8 oder 9 auf Knopfdruck eingeplant werden.<br />

Ein wichtiger Aspekt, um die wegen der zunehmenden<br />

Leistungsdichte immer dünner werdenden<br />

Schichten der Batterien vor Staub und<br />

Verunreinigungen zu schützen.<br />

Im Fokus:<br />

Optimale bedarfsgerechte Auslegung<br />

Sind alle Parameter bestimmt, berechnet der<br />

Online-Konfigurator die Auslegung von Trockenraum<br />

und Entfeuchtungstechnik. Letztere<br />

arbeitet in der Regel zweistufig. In der Vortrocknung<br />

senken Adsorptionstrockner den Feuchtigkeitsgehalt<br />

der Frischluft aus der Umgebung,<br />

in der zweiten Stufe wird die Luft auf den Zielwert<br />

getrocknet.<br />

Dabei wird das von Weiss Technik entwickelte<br />

Active Leakage Management (ALM) automatisch<br />

berücksichtigt. Dieses reduziert durch eine Vielzahl<br />

von Maßnahmen die Leckageraten deutlich.<br />

Dazu gehören die intelligente Anpassung<br />

der Luftwechselrate wie auch der Einsatz von<br />

Textilschläuchen für die Lufteinblasung. Außerdem<br />

werden überwiegend innenliegende Luftkanäle,<br />

weniger Durchführungen und verschweißte<br />

Rückluftkanäle eingesetzt. Nach der Auslegung<br />

und Optimierung des Trockenraumes kann zeitnah<br />

ein erster Kostenrahmen berechnet werden.<br />

Nach Freigabe schließt sich die Feinplanung des<br />

Trockenraums direkt an.<br />

3/<strong>2023</strong><br />

Der Online-Konfigurator ermöglicht die einfache und schnelle Grob-Auslegung<br />

von Trockenräumen in systematischen Einzelschritten<br />

Alle relevanten Parameter können flexibel berücksichtigt und in Echtzeit angepasst werden,<br />

sodass verschiedene Möglichkeiten simuliert werden können<br />

In der Übersicht werden alle relevanten Einstellungen übersichtlich dargestellt, bei Bedarf<br />

können verschiedene Varianten verglichen werden (alle Bilder: Weiss Technik GmbH)<br />

Turbo für den Bestellprozess<br />

Julian Kalmus, Projektleiter bei Weiss Technik<br />

und Mitentwickler des Online-Konfigurators,<br />

ist begeistert von den Möglichkeiten: „Ziel ist<br />

nicht, über den Konfigurator direkt eine fertige<br />

Bestellung auszulösen – dafür sind Trockenräume<br />

viel zu komplex. Aber der Konfigurator<br />

beschleunigt den Bestellprozess erheblich und<br />

macht die Planung transparent.“ Kunden können<br />

im Konfigurator sofort sehen, wie sich bereits<br />

minimale Änderungen auf die Gesamtkonfiguration<br />

auswirken und welche Alternativen realisierbar<br />

sind. „Das macht den Konfigurator zu<br />

einem echten Verkaufsbooster, der hilft, schneller<br />

und sicherer zu besseren Ergebnissen zu<br />

kommen“, so Kalmus. ◄<br />

47


Produktionsausstattung<br />

Mobile Reinräume liegen im Trend<br />

Die Reinraumtechnik hat in den vergangenen Jahren einen enormen Schub erlebt.<br />

Diese Branchen haben alle etwas gemeinsam:<br />

Halbleiter industrie, Auto mobilindustrie,<br />

Mikro- und Nanotechnik, Optik, Laser-Technologie,<br />

Kunststoff-Spritzguss. Sie alle fragen<br />

nach Reinraumtechnik und steigern ihre Anforderungen<br />

an Produktqualität und Produktionsbedingungen.<br />

Cleane Umgebungsbedingungen<br />

Die Erfüllung eigener Qualitätsansprüche<br />

oder der Anforderungen der Kunden erfordert<br />

bei vielen Prozessen in immer stärkerem Maße<br />

Umgebungsbedingungen, in denen die luftgetragene<br />

Partikelkonzentration so gering wie möglich<br />

gehalten wird.<br />

Für viele Forschungs-, Entwicklungs- und Produktionsverfahren<br />

ist ein Reinraum mit entsprechend<br />

geringer Partikel konzentration die Lösung.<br />

Ob sich die Anschaffung eines eigenen Reinraumes<br />

allerdings wirtschaftlich für das Unternehmen<br />

in jedem Fall rechnet, ist oft nicht absehbar<br />

bzw. im Voraus einzuordnen. Es gibt verschiedene<br />

Szenarien, partikelfreie Umgebungen zu<br />

schaffen. Als kurzfristige Lösung für Auftragsspitzen,<br />

Mess- oder Prüfaufgaben, oder etwa<br />

besondere Kundenanforderungen.<br />

Eine mögliche Lösung, um dieser Investition<br />

zu entgehen, ist ein Mietreinraum. Wir haben<br />

Szenarien ermittelt, in denen es Sinn macht<br />

diese flexible und mobile Lösung einzusetzen.<br />

Anwendungsszenarien im Überblick<br />

Ein mobiler Reinraum ist, wie ein fest installierter,<br />

geeignet für vielseitige Fertigungs-, Messund<br />

Prüfaufgaben sowie Forschung und Entwicklung,<br />

bietet aber in den Beispielszenarien<br />

„Fertigung“, „Mess- und Prüfaufgaben“ und „Forschung<br />

& Entwicklung“ unschlagbare Vorteile.<br />

Flexibilität<br />

Stellen Sie sich vor, Sie planen eine Produktion<br />

für nur einen oder mehrere Monate. In solch<br />

kurzen Zeitfenstern spricht die wirtschaftliche<br />

Komponente klar dagegen sich einen eigenen,<br />

fest installierten, Reinraum anzuschaffen. Wichtig<br />

ist, dass während dieses Zeitraumes ein kontinuierlicher<br />

Produktionsfluss mit gleichbleibend<br />

hoher Quali tät gewährleistet wird.<br />

Mobilität<br />

In einigen Anwendungsfällen kann es erforderlich<br />

sein, dass der Reinraum örtlich flexibel<br />

einsetzbar ist und der Standort nach Belieben<br />

geändert werden kann. Im Extremfall – mithilfe<br />

eines Zeltes – auch auf den Firmenparkplatz,<br />

sollte dies die einzig verfügbare Fläche sein.<br />

Verfügbarkeit<br />

Die Notwendigkeit schnell und flexibel auf neue<br />

Gegebenheiten am Markt oder Anforderungen<br />

von Kunden reagieren zu müssen, zwingt Unternehmen<br />

dazu, kurzfristig Lösungen präsentieren<br />

zu können. Was, wenn binnen weniger Tage reagiert<br />

werden muss oder eine Lösung zur Überbrückung<br />

der Fertigstellung eines firmeneigenen<br />

Reinraums benötigt wird?<br />

Colandis<br />

www.colandis.com<br />

48 3/<strong>2023</strong>


Produktionsausstattung<br />

IHR SYSTEMLIEFERANT FÜR<br />

DIE ELEKTRONIK-FERTIGUNG<br />

Mietreinraum-Erweiterung<br />

Relation<br />

In Unternehmen sind viele Forschungsvorhaben<br />

einmalig und rechtfertigen bei begrenzten<br />

finanziellen Mitteln keine permanente Anschaffung<br />

eines Reinraums.<br />

Wer nur für eine begrenzte Zeit in einem<br />

Reinraum arbeiten möchte, geht mit der Mietvariante<br />

keinerlei Risiko ein, sondern schafft<br />

hervorragende Qualität bei überschaubaren<br />

Kosten. Mietbar ist hier also gleichbedeutend<br />

mit mobil, sprich Fertigung oder Forschung<br />

und Entwicklung müssen nicht zum Standort<br />

eines verfügbaren festen Reinraums verlagert<br />

werden, sondern der Reinraum kommt dort hin,<br />

wo er benötigt wird.<br />

Kostendruck<br />

Ein weiteres Anwendungsszenario kann in<br />

der finanziellen Situation begründet liegen. Die<br />

Anschaffung eines Reinraumes kann mitunter<br />

hohe Investitionskosten verursachen, so dass<br />

das Budget für eine dauerhafte Anschaffung<br />

kurzfristig nicht zur Verfügung steht.<br />

Anforderungen<br />

an mobile Reinräume<br />

Die unterschiedlichen Anwendungsszenarien<br />

verlangen von mobilen Mietreinräumen Ansprüche<br />

hinsichtlich Qualität, Verfügbarkeit und einfacher<br />

Handhabung.<br />

Einfacher Auf- und Abbau<br />

Die mobile Variante des Hightech-Produkts<br />

kann komplett ohne Hilfsmittel montiert werden.<br />

Einfache, aber wirkungsvolle Steckverbindungen<br />

minimieren die Aufbauzeit erheblich. Um einen<br />

mobilen Reinraum auf dem Wunschplatz zu<br />

errichten, benötigen zwei Personen nicht mehr<br />

als eine Stunde.<br />

Das tragende Aluminiumgerüst benötigt keine<br />

Verbindung zur Gebäudesubstanz und schafft<br />

dadurch maximale Zeiteffizienz beim Auf- und<br />

Abbau sowie in der Auswahl des Standortes.<br />

Sonderlösung mit schwarzen Scheiben<br />

Flexibel anpassbar<br />

Individuell gestaltbar müssen die Raumlänge<br />

und der Einsatz beziehungsweise das Aufstellen<br />

von verschiedenem Prozess-Equipment sein.<br />

Eine Konstruktion aus vielen Wandflächenelementen<br />

ermöglicht problemlos eine Erweiterung<br />

der Raumlänge. Dank Durchsteckvarianten können<br />

auch große Maschinen grundsätzlich weitestgehend<br />

außerhalb des Reinraumes stehen,<br />

sodass nur Be- und Entladen innerhalb der reinen<br />

Zone stattfinden.<br />

Erfüllung höchster Ansprüche<br />

Aber das Wichtigste: Der mobile Reinraum<br />

kann optional bis zur ISO-Klasse 5 (nach DIN<br />

ISO 14644) zertifiziert werden. Nach Aufstellen<br />

und Reinigung des Reinraums bestimmt ein<br />

Messgerät an verschiedenen Stellen im Raum<br />

Größe und Anzahl der vorhandenen Partikel.<br />

Nach erfolgreicher Messung gilt der Reinraum<br />

als qualifiziert. Mithilfe von leistungsstarken Fan-<br />

Filter-Modulen und horizontaler Verdrängungsströmung<br />

wird dafür gesorgt, dass die Luft im<br />

Reinraum innerhalb von Minuten nach dem Aufbau<br />

rein ist. Optionale Komponenten wie z.B. ein<br />

Klimamodul zur Kühlung können den Reinraum<br />

gegebenenfalls verschiedensten Bedürfnissen<br />

des Benutzers anpassen.<br />

Fazit<br />

Ein mobiler Reinraum ist eine vortreffliche,<br />

unschlagbar günstige und örtlich flexible Lösung<br />

für Firmen, die nur einen begrenzten zeitlichen<br />

Nutzungsbedarf haben. Ein mobiler Reinraum<br />

schafft jederzeit reproduzierbare Bedingungen<br />

für anspruchsvolle Fertigungs-, Forschungs-,<br />

Mess- und Prüfaufgaben.◄<br />

3/<strong>2023</strong> 49<br />

ESD-VERPACKUNGEN<br />

• ESD-Abschirmbeutel<br />

• ESD-Dry-Shield-Schutzbeutel<br />

• ESD-Luftpolstertaschen und -folien<br />

• Ableitfähige Zwischenlagen<br />

• Dissipative PU-Schaumplatten<br />

und Rasterschaumplatten<br />

für Versandschachteln<br />

• Zahlreiche Größen und<br />

Varianten im Webshop<br />

• Kundenspezifische<br />

Ausführungen möglich<br />

www.dpv-elektronik.de<br />

DPV Elektronik-Service GmbH<br />

Systeme für die Elektronik-Fertigung<br />

Herrengrundstr. 1 | 75031 Eppingen | Germany<br />

Tel: +49 (0)7262 9163-0 | Fax: +49 (0)7262 9163-90<br />

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


Rund um die Leiterplatte<br />

Qualität im Leiterplatten-Design<br />

Tipps für das NPI von Baugruppen<br />

Mit freiverfügbaren Tools und Services begleitet Eurocircuits Elektronikentwickler ein Stück weit<br />

bei der New Product Introduction (NPI).<br />

schnell und nahtlos in die Serienfertigung<br />

zu überführen und das<br />

neue Produkt kostengünstig und<br />

reproduzierbar zu fertigen. In der<br />

Praxis zeigt sich oft, dass im Hardwaredesign<br />

das Augenmerk vorrangig<br />

auf die elektrischen Eigenschaften<br />

gerichtet ist. Fertigungstechnische<br />

Aspekte sind im Design<br />

kaum oder nicht berücksichtigt. Das<br />

kann unerwünschte Kosten verursachen,<br />

denn die elektronische<br />

Baugruppe ist eine hochkomplexe<br />

Konstruktion.<br />

Ein handwerklich gut gemachtes Leiterplatten- und Baugruppendesign lässt sich in gleichbleibender<br />

Qualität ohne Schwierigkeiten fertigen<br />

Vorteil hierbei: Der Prototyp ist auf<br />

Anhieb richtig und die spätere Serienfertigung<br />

kann zügig anlaufen.<br />

Beim NPI-Prozess, der Teil der<br />

Industrialisierung von Elektrogeräten<br />

ist, geht es darum, Prototypen<br />

Eurocircuits hat fünf Tipps und<br />

frei zugängliche Tools, um Prototypen<br />

zügig in die Serie zu bringen.<br />

Schlüsselbauteile<br />

Zentrale Bauteile, zum Beispiel<br />

der Mikrocontroller, stehen früh in<br />

der Entwicklung fest. Selbstverständlich<br />

ist gecheckt, dass diese<br />

Komponenten am Anfang ihres<br />

Lebenszyklus stehen, um Abkündigungen<br />

aus dem Weg zu gehen.<br />

Damit Bauteile die Prototypenfertigung<br />

nicht ausbremsen, empfehlen<br />

Eurocircuits<br />

https://eurocircuits.de<br />

Der Visualizer zeigt die Position der Bauteile wie sie in der CPL angegeben sind. So sind Unstimmigkeiten<br />

noch in der Design-Phase korrigierbar<br />

50 3/<strong>2023</strong>


Rund um die Leiterplatte<br />

wir, kritische Bauteile vorzubestellen. Somit ist<br />

das Material vorrätig, wenn Sie die Leiterplattenfertigung<br />

und Bauteilebestückung bei uns<br />

beauftragen.<br />

Praxis-Tipp: Der Service PPO (Parts Pro<br />

Order) bietet Entwicklern die Möglichkeit,<br />

Schlüsselbauteile vorzubestellen.<br />

Fertigungsgerechtes PCB-Design<br />

Eine Leiterplatte wird in vielen Prozessschritten<br />

gefertigt und Fertigungstoleranzen gehören<br />

dazu. Damit sich ein Leiterplattendesign<br />

ohne Mehrkosten prozesssicher und robust<br />

fertigen lässt, sollten Designer die Toleranzen<br />

nicht überschreiten. Der Eurocircuits Visualizer<br />

prüft die CAD-Daten auf kritische Stellen<br />

und macht Verbesserungsvorschläge. Die Auswahl<br />

eines kostengünstigen und nahtlos fertigbaren<br />

Multilayers erleichtern über 900 vordefinierte<br />

Lagenaufbauten.<br />

Praxis-Tipp: Der PCB Visualizer unterstützt<br />

Leiterplatten-Designer mit 700<br />

Regeln zur Validierung der Parameter.<br />

Validierte Fertigungsdaten<br />

Eurocircuits Visualizer schlägt nicht nur die<br />

Brücke vom CAD zum CAM, sondern auch von<br />

der Leiterplattenfertigung zur Leiterplattenbestückung.<br />

Nach dem Hochladen der Stückliste und<br />

der CPL analysiert der Visualizer die Stückliste<br />

und zeigt die Bauteile auf der Leiterplatte so an,<br />

wie sie in der CPL-Datei angegeben sind. Sofort<br />

sind alle Fehlausrichtungen von Lagen sichtbar,<br />

die durch unterschiedliche Nullpunkte für<br />

verschiedene Dateien entstehen. Zudem werden<br />

falsche Drehungen von Bauteilen, fehlerhafte<br />

Footprints oder falsche Pin-1-Identifikation<br />

usw. angezeigt.<br />

Praxis-Tipp: Der PCBA Visualizer<br />

berechnet ein Bild der bestückten<br />

Leiterplatte noch vor der Bestellung. Die<br />

virtuelle Fertigung vermeidet Re-Designs<br />

und Abfälle.<br />

Leiterplattenspezifikation<br />

Einkäufer müssen später die Leiterplatte bestellen.<br />

Software, die eine Preisanfrage automatisch<br />

an mehrere Hersteller versendet, braucht vollständige<br />

und korrekte Daten zur Angebotserstellung.<br />

Eine exakte Beschreibung von Basismaterial<br />

und Lagenaufbau, Lötstopplack, durchgängig<br />

definierte Außenkontur, geeignete Passermarken<br />

und vieles andere mehr sind unbedingt<br />

erforderlich.<br />

Praxis-Tipp: Alle Daten für die<br />

Leiterplattenbeschaffung befinden sich<br />

zum Herunter laden im Benutzerkonto.<br />

Multisourcing<br />

Es hat Vorteile, wenn der Baugruppenfertiger<br />

(EMS) passive, diskrete und elektromechanische<br />

Standardkomponenten, so genannte generische<br />

Bauteile, von verschiedenen Lieferanten kaufen<br />

kann. Diese Standardbauteile bieten dem<br />

Einkauf maximale Flexibilität bei der Beschaffung<br />

und reduzieren den Rüst- und Lageraufwand<br />

in der Fertigung.<br />

Eine einfache Möglichkeit, unsere generischen<br />

Teile zu verwenden, ist diese Bauteile<br />

durch ihre elektrischen Parameter und nicht<br />

durch ihre Herstellerteilenummer (MPN) zu<br />

beschreiben.<br />

Praxis-Tipp: Der PCBA Visualizer<br />

schlägt beim Hochladen der BOM das<br />

zu verwendende generische Bauteil vor.<br />

Natürlich kann man bei Bedarf auch<br />

ein anderes auswählen. Neben den<br />

generischen Bauteilen hält Eurocircuits<br />

auch viele häufig bestellte Bauteile bereit.<br />

Diese Lagerteile kann man einfach im<br />

Visualizer auswählen.<br />

Wer schreibt:<br />

Eurocircuits fertigt pro Jahr mehr als 110.000<br />

Bestellungen für Leiterplatten und bestückte Baugruppen<br />

für fast 20.000 Benutzer und mehr als<br />

12.000 aktive Kunden, wobei alle Interaktionen<br />

mit dem Kunden online ablaufen. ◄<br />

Japanische Präzision seit 1935<br />

Hochpräzise<br />

Flying Probe<br />

Tester<br />

4-Draht<br />

Messungen<br />

bereits bei<br />

Pads ab<br />

Ø 28 μm!<br />

Mehr Informationen erhalten Sie hier:<br />

Digital first: Die virtuelle Fertigung berechnet, wie die Leiterplatte nach der Fertigung und<br />

Bestückung mit elektronischen Bauteilen aussehen wird<br />

3/<strong>2023</strong> 51<br />

HIOKI EUROPE GmbH<br />

Helfmann-Park 2<br />

65760 Eschborn<br />

hioki@hioki.eu<br />

www.hioki.eu


Dosiertechnik<br />

Kleben, Dichten und Vergießen<br />

Schlüsseltechnologien für die Batteriefertigung<br />

Bei der Fertigung von Batteriepacks kommen zahlreiche Dosieranwendungen<br />

zum Einsatz<br />

Autoren:<br />

Carolin Gachstetter<br />

Marketing Manager<br />

unter Mitarbeit von<br />

Markus Rieger<br />

Director Indirect Sales &<br />

Marketing<br />

Andreas Olkus<br />

Leiter Business Unit Dosieren<br />

& Plasma<br />

Frank Vercruysse<br />

Unternehmensentwicklung<br />

alle: bdtronic<br />

www.bdtronic.com<br />

redaktionell gekürzt<br />

Der Transformationsprozess in<br />

der Automobilindustrie durch Digitalisierung<br />

und Elektrifizierung bringt<br />

zahlreiche neue Anforderungen für<br />

die Produktionstechnik mit sich. Hersteller<br />

von Anlagen zum Dosieren<br />

von Vergussmaterialien, Flüssigdichtungen,<br />

Klebraupen oder Wärmeleitpasten<br />

bieten sich dadurch zahlreiche<br />

neue Anwendungsfelder, die<br />

im Folgenden exemplarisch anhand<br />

der Batteriefertigung aufgezeigt werden<br />

sollen.<br />

Kleben und Vergießen<br />

von Batteriezellen<br />

Die Mehrheit der Batteriezellen<br />

ist in drei verschiedenen Formaten<br />

erhältlich – zylindrisch, prismatisch<br />

und das dünne Pouchformat. Allen<br />

gemein ist, dass sie durch elektrisch<br />

isolierende Klebstoffe verbunden<br />

werden müssen. Zum Einsatz kommen<br />

häufig 2K-Polyurethan-Wärmeleitkleber<br />

mit hoher Wärmeleitfähigkeit.<br />

Die größte Herausforderung<br />

bei diesen Materialien ist eine<br />

hochviskose A-Komponente und<br />

eine sehr niederviskose B-Komponente<br />

sowie Mischungsverhältnisse<br />

von bis zu 100:5.<br />

Eine optimale Vermischung ist<br />

essentiell, um die Funktionsfähigkeit<br />

des Mediums zu<br />

erfüllen. Daneben<br />

wird die A-Komponente<br />

aufgrund von<br />

hohem Materialverbrauch<br />

in der Regel<br />

aus 200-l-Fässern<br />

verarbeitet. Notwendig<br />

ist hierbei eine<br />

optimale Restmengenentleerung<br />

und<br />

ein möglichst geringer<br />

Materialverlust<br />

beim Fasswechsel.<br />

Zylindrische Zellen<br />

(Rundzellen)<br />

werden aufgrund<br />

ihrer Geometrie<br />

zumeist vergossen.<br />

Dies dient zum<br />

einen der Fixierung<br />

der Zellen,<br />

zum anderen bieten<br />

selbstnivellierende<br />

Klebstoffe<br />

eine hervorragende<br />

Wärmeableitung, Stoßdämpfung<br />

und erhöhte Crash-Stabilität. Das<br />

Reaktionsgießharz wird durch<br />

einen Dosierkopf (1K, 2K statisch,<br />

2K dynamisch) direkt eingefüllt.<br />

Anschließend erfolgt die Aushärtung<br />

über Zeit, Temperatur, UV oder<br />

Feuchtigkeit.<br />

Da Batteriezellen nicht unter<br />

Vakuum vergossen werden können,<br />

kommt es auf einen optimal auf das<br />

Bauteil und das verwendete Vergussmaterial<br />

entwickelten Dosierprozess<br />

an. Dieser sollte vorab im<br />

Technologiezentrum durch Versuche<br />

ermittelt werden.<br />

Zylindrische Zellen werden immer<br />

beliebter, weil man sie viel schneller<br />

herstellen kann. Durch einen bis<br />

zu zehnfach höheren Durchsatz als<br />

bei traditionellen prismatischen und<br />

Pouch-Zellen werden die Batteriefabriken<br />

immer effizienter.<br />

Geschwindigkeitsabhängiges<br />

Dosieren für anspruchsvolle<br />

Bauteilgeometrien<br />

Die einzelnen Batteriezellen bilden<br />

ein Modul, dabei hilft ein Rahmen,<br />

mit dem die einzelnen Batteriezellen<br />

zu verbinden sind. Dies<br />

bringt eine Dosierlinie mit zahlreichen<br />

Ecken und Richtungswechseln<br />

mit sich. Die Herausforderung<br />

besteht darin, an jeder Stelle die<br />

gleiche Menge des Klebers aufzubringen.<br />

Bewältigen kann man dies<br />

durch das geschwindigkeitsabhängige<br />

Dosieren mit dem speedUP,<br />

mit dem die Geschwindigkeit der<br />

Achsbewegungen und die Dosierleistung<br />

intelligent miteinander verknüpft<br />

und gesteuert werden. Das<br />

Ergebnis ist eine deutliche Reduzierung<br />

der Gesamttaktzeit.<br />

Um eine bestmögliche und langzeitbeständige<br />

Haftung zu erreichen,<br />

werden die Batteriezellen mit<br />

Plasma vorbehandelt.<br />

Effektive Wärmeableitung<br />

Wärme wird durch thermisch leitfähige<br />

Materialien zwischen Batteriemodul<br />

und Aluminiumkühler<br />

abgeführt, um eine Überhitzung<br />

zu vermeiden. Flüssige Gap-Filler<br />

bieten hervorragende thermische<br />

und mechanische Eigenschaften<br />

Das geschwindigkeitsabhängige Dosieren mit speedUP wird auch bei<br />

schwierigen Bauteilgeometrien eingesetzt<br />

52 3/<strong>2023</strong>


Dosiertechnik<br />

Thermisch leitfähige Materialien stellen hohe Anforderungen<br />

an die Dosiertechnik<br />

Zur Abdichtung der Batteriemodule werden<br />

Flüssigdichtungen aufgebracht<br />

und können frei dosiert werden,<br />

was eine extreme Flexibilität ermöglicht.<br />

Pasten sind hochgefüllt,<br />

und aufgrund der Wärmeleitfähigkeit<br />

ist es notwendig, abrasive Füllstoffe<br />

einzusetzen. Dies erfordert<br />

verschleißarme Dosiersysteme.<br />

Heute existieren Materialien, welche<br />

Wärmeleitwerte von über 7 W/<br />

mK aufweisen.<br />

Ein bei der Definition der Prozessparameter<br />

ebenfalls nicht zu<br />

unterschätzender Faktor ist die<br />

Trägheit: Setzt man Materialien mit<br />

hoher Dichte in Bewegung und hält<br />

diese wieder an, kommt es oftmals<br />

zu Fadenbildung. Auch hier kann<br />

ein geschwindigkeitsabhängiges<br />

Dosiersystem helfen, die Prozesszeiten<br />

zu minimieren.<br />

Besonderes Augenmerk sollte<br />

auch auf das Materialvorbereitungssystem<br />

gelegt werden. Zum einen<br />

müssen Lufteinschlüsse beim Gebindewechsel<br />

zuverlässig verhindert<br />

werden. Zum anderen muss das<br />

Gebinde optimal entleert werden,<br />

da hochentwickelte thermisch leitfähige<br />

Materialen in großen Mengen<br />

appliziert werden und dabei<br />

hohe Anschaffungskosten anfallen.<br />

Wärmeleitfähige Materialien werden<br />

meistens in einer Kontur aufgetragen<br />

und anschließend gefügt, sie<br />

können aber auch mit einem Injektionsverfahren<br />

verarbeitet werden.<br />

Für einen Automobilhersteller wurde<br />

ein Verfahren entwickelt, bei dem der<br />

hochabrasive Gap-Filler mit geringem<br />

Druck in das Gehäuse injiziert<br />

wird, um die empfindlichen Pouch-<br />

Zellen nicht zu beschädigen.<br />

Gehäuseverklebung<br />

und Abdichtung<br />

Dichten ist eine effektive Dosiermethode,<br />

um Bauteile vor äußeren<br />

3/<strong>2023</strong><br />

Einflüssen zu schützen. Ein meist<br />

hochviskoser und thixotroper Dichtstoff<br />

wird nach einer vorgegebenen<br />

zwei- oder dreidimensionalen Kontur<br />

auf die Bauteile aufgetragen. Die<br />

Rheologie der flüssigen Dichtungsmassen<br />

in Verbindung mit der eingebauten<br />

Haftvermittlung trägt dazu<br />

bei, dass die ausgehärtete Dichtraupe<br />

an Ort und Stelle bleibt und<br />

sein vorgegebenes Profil und seine<br />

Größe beibehält.<br />

Im Vergleich zu herkömmlichen<br />

gestanzten Dichtungen ermöglicht<br />

die Flüssigdichtung eine flexible<br />

Gestaltung der Bauteile und reduziert<br />

den Abfall erheblich. Bei Variationen<br />

im Design der Anschlussflächen<br />

der Teile müssten verschiedene<br />

Dichtungen hergestellt werden,<br />

was die Anzahl der Teile und den zu<br />

verwaltenden Bestand erhöht. Mit<br />

einer robotergestützten Dosierzelle<br />

kann eine große Anzahl von Dichtungsmustern<br />

aufgetragen werden.<br />

Die Dosierverfahren CIPG (Cured<br />

In Place Gasket) oder FIPG (Formed<br />

In Place Gasket) sind weitverbreitet.<br />

Bei CIPG werden Flüssigdichtungen<br />

auf das Gehäuse aufgetragen und<br />

härten dort aus, bevor der Deckel<br />

aufgesetzt wird, FIPG ist eine nichtlösbare<br />

Verbindung, die sowohl am<br />

Gehäuse als auch am Deckel haftet.<br />

Das Dichtmittel oder der Klebstoff<br />

muss sehr präzise dosiert und<br />

perfekt auf die Roboterbewegung<br />

abgestimmt werden. Ein inkonsistenter<br />

Auftrag kann zu Undichtigkeiten<br />

und Fehlern führen. Besonderes<br />

Augenmerk ist auf den Start-/<br />

Stopppunkt der Raupe zu legen.<br />

Neben dem statischen Mischen<br />

wird ein dynamisches Mischsystem<br />

für Anwendungen eingesetzt,<br />

bei denen es auf die Mischqualität<br />

ankommt.<br />

Heißnieten als<br />

effektive Fügemethode<br />

Bei der Verarbeitung von Batteriemodulen<br />

gibt es zahlreiche Heißnietanwendungen.<br />

Die Stromschienen<br />

(busbars) werden über Nietpunkte<br />

fixiert, die Isolatoren, Kühlplatten<br />

oder Rahmen und Seitenteile<br />

bzw. Versteifungsplatten und<br />

Distanzplatten verstemmt. Es sind<br />

verschiedene Materialpaarungen<br />

zu finden: Kunststoff-Metall, Kunststoff-Kunststoff,<br />

Kunststoff-FR4 und<br />

Kunststoff-isotherme Werkstoffe.<br />

Aufgrund der Bauteilgröße und der<br />

erforderlichen Haltekraft sowie der<br />

Stabilität ist eine große Anzahl von<br />

eng beieinanderliegenden Nietpunkten<br />

erforderlich. Je nach Anwendung<br />

variieren die Anforderungen<br />

und die Prozessmethode.<br />

Beim Fügen der Baugruppe muss<br />

die Ausdehnung der Batteriezellen<br />

berücksichtigt werden. Die komplexen<br />

Baugruppen weisen daher<br />

große Toleranzen auf und müssen<br />

ohne kritischen Temperatureintrag<br />

in die Zellen sicher gefügt werden.<br />

Gleichzeitig müssen die Fügeapplikationen<br />

auch große Festigkeiten<br />

aufweisen. Je nach Anwendung<br />

und Spezifikation kommen unterschiedliche<br />

thermische Fügeverfahren<br />

zum Einsatz.<br />

Batterie-Management-System<br />

und Leistungselektronik<br />

Das Batterie-Management-System<br />

(BMS) ist eine weitere entscheidende<br />

Komponente des Akkus.<br />

Damit hier keine Feuchtigkeit eintritt,<br />

wird eine Flüssigdichtung zwischen<br />

Gehäuse und Deckel aufgetragen.<br />

Zuvor werden Gehäuse und<br />

Deckel mit Plasma vorbehandelt.<br />

Die Leistungselektronik ist für die<br />

Verbindung von Akku und Motor verantwortlich.<br />

Die Anschlussstecker<br />

des DC/DC-Wandlers und Inverters<br />

müssen gegen Feuchtigkeitseintritt<br />

geschützt werden. Dabei wird der<br />

Stecker mit einer Vergussmasse<br />

vergossen. Damit keine Feuchtigkeit<br />

zwischen Gehäuse und Deckel des<br />

Wandlers und Inverters eintritt, wird<br />

eine Dichtungsraupe aufgetragen.<br />

Die Überhitzung des Wandlers und<br />

Inverters verhindert eine thermische<br />

Leitpaste zwischen Leiterplatte und<br />

Aluminium-Kühlkörper. ◄<br />

Heißnieten ist eine effiziente Fügemethode bei der Verarbeitung<br />

von Batteriemodulen<br />

53


Rework<br />

Wertschöpfung erhalten mit professioneller Nacharbeit<br />

Umfassendes Hybrid-Rework-Portfolio<br />

High-End-Systeme ein wie das<br />

Flaggschiff Ersa HR 600/3P zur<br />

automatischen Reparatur von SMT-<br />

Bauteilen wie BGA und MLF.<br />

Mit seinem Spektrum an Hybrid-<br />

Rework-Systemen deckt Ersa dabei<br />

alle unterschiedlichen Elektronikkomponenten<br />

„von Mikro bis Mega“<br />

ab (01005 bis BGA mit Kantenlänge<br />

100 x 100 mm) und kann von kleinsten<br />

Elektronikbaugruppen bis Big<br />

Boards (625 x 1,25 mm) alles bearbeiten.<br />

Dank Blendentechnologie<br />

werden keine bauteil spezifischen<br />

Düsen oder Einsätze benötigt. Dabei<br />

unterstützt die komfortable Bedien-<br />

Software HRSoft 2 den Anwender,<br />

prozesssicher und reproduzierbar<br />

perfekte Aus- und Einlötprofile zu<br />

erzielen und entsprechend zu dokumentieren.<br />

Ersa HR 550 – leistungsstarkes halbautomatisches Table-Top-Rework-System<br />

In der weltweiten Elektronikindustrie<br />

wird das Rework elektronischer<br />

Baugruppen immer wichtiger.<br />

Dafür gibt es mehrere Gründe<br />

– etwa die Bauteilknappheit, unter<br />

anderem bedingt durch die Lieferkettenproblematik,<br />

oder die zunehmende<br />

Bedeutung von Nachhaltigkeit,<br />

um Wertschöpfung möglichst<br />

lang und ressourcenschonend zu<br />

erhalten. Ebenso kommen die immer<br />

leistungsfähigeren Reworksysteme<br />

– vor allem auch aufgrund reproduzierbarer<br />

Prozesse – zunehmend<br />

für die Prototypenfertigung und bei<br />

Kleinserien zum Einsatz. Trends wie<br />

5G und Elektromobilität sind ebenfalls<br />

wichtige Markttreiber, die kontinuierlich<br />

zur steigenden Verbreitung<br />

von Rework-Systemen beitragen.<br />

Ersa bietet mit seinen Hybrid-<br />

Rework-Systemen für alle Anwendungen<br />

im Rework bzw. in der Baugruppenreparatur<br />

die jeweils passende<br />

Lösung. Das Portfolio reicht<br />

von handgeführten Stationen und<br />

Out-of-the-box-Tischgeräten wie<br />

HR 100 und HR 200, enthält halbautomatisierte<br />

Systeme wie das HR<br />

550 und schließt voll automatische<br />

Ersa GmbH<br />

Kurtz Holding GmbH & Co.<br />

Beteiligungs KG<br />

www.kurtzersa.de<br />

Professionelle Reparatur großformatiger Leiterplatten<br />

mit dem HR 600 XL<br />

Wertschöpfung erhalten –<br />

Rework fördert die nachhaltige Elektronikproduktion<br />

54 3/<strong>2023</strong>


Rework<br />

Nachhaltigkeit in der Elektronikfertigung<br />

Bergen und Wiederverwenden von sensiblen Bauteilen<br />

Die aktuelle Bauteilsituation auf dem Markt<br />

sucht nach Lösungen, um schnell, kosten effektiv<br />

und qualitativ hochwertige funktionsfähige Bauelemente<br />

wiederzuverwenden.<br />

Michael Wilding<br />

Eolane SysCom GmbH<br />

www.eolane.com/en/eolane-syscom-0<br />

3/<strong>2023</strong><br />

Das „Bergen von Schaltkreisen“<br />

Nach dem vorsichtigen Ablöten des Schaltkreises<br />

wird das Bauteil optisch geprüft,<br />

an schließend u.a. im Ultraschallbad gereinigt und<br />

in einem Temperofen weiter behandelt. BGAs<br />

(Ball Grid Arrays) werden etwa mit neuen Balls<br />

mit speziellem Equipment bestückt.<br />

Um eine Delamination (popcorning) im<br />

weiteren Bestückungs- und Lötprozess zu vermeiden,<br />

lagert man die sensiblen Elemente bis<br />

zum neuen Einsatz im Temperschrank, dies<br />

nach vorgegebenen Bedingungen oder nach<br />

MS-Level 3 und mehr eingeschweißt. Das<br />

geborgene Bauteil ist nun zur Neu bestückung<br />

einsatzbereit und erfüllt seinen Zweck.<br />

Um mit dem Prozess des Bauteilbergens zu<br />

starten, werden die Leiterplatten mit den zu<br />

bergenden Bauteilen mindestens 24 Stunden<br />

im Trockenschrank bei definierter Temperatur<br />

und Feuchtigkeit vorbehandelt.<br />

Man beginnt mit dem Prüfen der zugehörigen<br />

Datenblätter, um ein entsprechendes Lötprogramm<br />

zu erstellen und die Bauteile nicht<br />

über die Spezifikation hinaus zu stressen. Nach<br />

Einlegen der Baugruppe in die Anlage beginnt<br />

der definierte Auslötvorgang. Das zu bergende<br />

Bauteil wird mit der Leiterkarte in die Auslötvorrichtung<br />

gesetzt. Der Auslöt vorgang beginnt.<br />

Mögliche Wiederverwendungen<br />

Die so vorbereitenden Bauelemente können<br />

anschließend in Trays, Tubes oder auch<br />

Tape&Reel- Verpackungen eingesetzt und somit<br />

einem automatischen Bestückungsprozess zugeführt<br />

werden.<br />

Ähnlich im Prozess ist die Reparatur von<br />

defekten bzw. beschädigten Baugruppen. Nach<br />

Fehleranalyse mittels Schaltplan und Funktionsbeschreibung<br />

werden die defekten Bauteile<br />

getauscht, ggf. Leiterbahnen mittels Einsatz<br />

eines Fädeldrahtes repariert.<br />

Nach erfolgter Sicht- und Funktionskontrolle<br />

ist die defekte Leiterplatte wieder einsatzfähig.◄<br />

55


Löt- und Verbindungstechnik<br />

Flexible Temperaturprofile beim Reflow-Löten<br />

Das Temperature-Control-System (TCS) für die Vision-Serie von Rehm Thermal Systems<br />

sorgt für mehr Temperaturflexibilität.<br />

Rehm Thermal Systems GmbH<br />

www.rehm-group.com<br />

Das ideale Temperaturprofil, mit<br />

dem eine elektronische Baugruppe<br />

gelötet wird, ist von zahlreichen Faktoren<br />

abhängig – unter anderem der<br />

Lotpaste, den Bauteilen, der Leiterplatte<br />

und den jeweiligen Produktionsgegebenheiten.<br />

Insbesondere<br />

anspruchsvolle Platinen profitieren<br />

von einer größeren Flexibilität durch<br />

Temperaturunterschiede zwischen<br />

den Heizzonen. Diese bietet das<br />

von Rehm Thermal Systems eigens<br />

für die Konvektionslötsysteme der<br />

Vision-Serie entwickelte Temperature<br />

Control System.<br />

Stabile Reflow-Lötprozesse<br />

mit der Vision-Serie von Rehm<br />

Separat regelbare Heizzonen, ein<br />

reproduzierbares Temperaturprofil,<br />

stabile Prozesse bei niedrigsten<br />

Temperaturdifferenzen oder ein<br />

homogener Wärmeeintrag durch<br />

eine spezielle Düsenloch geometrie:<br />

Die Konvektionslöt systeme der<br />

Vision-Serie von Rehm Thermal<br />

Systems bieten mit ihren optimalen<br />

Wärmeübertragungseigenschaften<br />

die Basis für beste Löt ergebnisse<br />

und ermöglichen eine einfache und<br />

reproduzierbare Profilierung in Form<br />

eines linearen oder Sattel profils.<br />

Während die Baugruppe im Linearprofil<br />

mit einem annähernd linearen<br />

Temperaturanstieg erwärmt<br />

wird, geschieht dies im Sattel profil<br />

stufenweise nach vordefinierten<br />

Temperaturbereichen.<br />

100 % Qualitätssicherung<br />

bei flussmittelgefüllten Lötdrähten<br />

Die FELDER GmbH Löttechnik<br />

ist international bekannt für ihre<br />

hochwertigen Lötprodukte. Insbesondere<br />

die flussmittelgefüllten Lötdrähte<br />

ISO-Core Clear, ISO-Core<br />

Ultra-Clear und ISO-Core RA-<br />

Clear sind Meilensteine der bleifreien<br />

Löttechnik.<br />

FELDER GmbH Löttechnik<br />

www.felder.de<br />

Sie finden zunehmend Einsatz<br />

in automatisierten Lötprozessen,<br />

da hier Lötdrähte mit einer minimalen<br />

Durchmessertoleranz und<br />

einer konstanten Flussmittelseele<br />

erforderlich sind.<br />

Im Rahmen der kontinuierlichen<br />

Prozess- und Produktoptimierung<br />

bei FELDER wurden neue Inline-<br />

Messsysteme in die Fertigungs linien<br />

integriert, um eine 100%ige Qualität<br />

flussmittelgefüllter Lötdrähte<br />

sicherzustellen.<br />

An diesen Systemen wurde<br />

eine Vielzahl von Parametrierungen<br />

durchgeführt und hunderte<br />

Mess programme für die<br />

unterschiedlichen Lot-Flussmittelkombinationen<br />

eingepflegt.<br />

Damit ist es möglich, die zu<br />

fertigenden, flussmittelgefüllten<br />

Lötdrähte zerstörungsfrei und<br />

kontinuierlich zu überwachen.<br />

100% Inlineüberwachung =<br />

100% gleichbleibende Qualität<br />

Herausragende Vorteile durch kontinuierliche<br />

Qualitätsüberwachung:<br />

• Identifizierung von Flussmittelaussetzern<br />

und -schwankungen<br />

• Identifizierung von Lufteinschlüssen<br />

und sonstigen Drahtanomalien<br />

• kontinuierliche Überwachung<br />

des Drahtdurchmessers<br />

in zwei Achsen<br />

• extreme Messgenauigkeit<br />

(zehnmal höher als die Toleranz<br />

der DIN/IPC-Vorgaben)<br />

• Identifizierung von<br />

Legierungsabweichungen<br />

• Aussortieren des Drahts bei<br />

Ab weichungen von der Regelmessgröße<br />

• Optimierung der Herstellung durch<br />

kontinuierliche Inline-Messungen<br />

Auf die FELDER ISO-Core Lötdrahte<br />

ist Verlass – sowohl im Handund<br />

Reparaturlöten als auch im vollautomatisierten<br />

Löten (Roboterlöten).<br />

◄<br />

56 3/<strong>2023</strong>


Löt- und Verbindungstechnik<br />

Vom Temperaturprofil zum<br />

Temperature-Control-System<br />

Dieses Temperaturprofil legt in<br />

einem genau definierten Verlauf fest,<br />

wieviel Wärmeenergie der jeweiligen<br />

Baugruppe zu welchem Zeitpunkt<br />

zugeführt werden muss, um<br />

ein optimales Lötergebnis zu erhalten.<br />

Dabei sind der maximalen Temperaturdifferenz<br />

zwischen den Temperaturstufen<br />

in den benachbarten<br />

Zonen technische und physikalische<br />

Grenzen gesetzt. Auch die zunehmend<br />

bessere Isolierung der Anlagen<br />

aufgrund steigender Energiekosten<br />

führt dazu, dass weniger<br />

Wärme an die Umgebung abgegeben<br />

wird und stattdessen in der<br />

Anlage verbleibt. Stellt dies in einem<br />

Linearprofil in der Regel kein Problem<br />

dar, können die Herausforderungen<br />

bei der Erstellung von Sattelprofilen<br />

größer sein.<br />

Örtlich gezieltes Kühlen<br />

Die Konvektionslötsysteme der<br />

Vision-Serie von Rehm sind aus<br />

diesem Grund mit einem eigenen<br />

Temperature-Control-System ausgestattet,<br />

mit dessen Hilfe je nach<br />

Anforderung einzelne Zonen gekühlt<br />

und damit größere Temperaturunterschiede<br />

zwischen den Temperaturstufen<br />

realisiert werden können.<br />

Dabei können die jeweiligen<br />

Zonen im Vorheiz- und Peakbereich<br />

durch die Umwälzung von Raumluft<br />

über ein Rohrsystem energieneutral<br />

um die gewünschte Temperatur<br />

gekühlt werden.<br />

So kann nicht nur eine exakte<br />

Temperaturbeständigkeit in der<br />

jeweiligen Zone sichergestellt werden.<br />

Gleichzeitig wird die thermische<br />

Beeinflussung aus Nachbarzonen<br />

drastisch reduziert und eine optimale<br />

Zonentrennung gewährleistet.<br />

An die Anlagen-Software<br />

gebunden<br />

Der große Vorteil des TCS liegt<br />

dabei in der Anbindung an die Anlagen-Software.<br />

Die Raumluftzufuhr<br />

wird automatisch geregelt – statt das<br />

System manuell steuern zu müssen,<br />

entsteht für den Bediener neben der<br />

Einstellung der Temperaturprofile<br />

kein zusätzlicher Aufwand. Dabei<br />

orientiert sich die Kühlung am tatsächlichen<br />

Bedarf, sodass nur so<br />

stark gekühlt wird, wie es nötig ist.<br />

Konvektionslöten<br />

mit der Vision-Serie<br />

Die Konvektionslötsysteme der<br />

Vision-Serie sind effizient, leistungsstark<br />

und eignen sich je nach Ausführung<br />

für unterschiedliche Los größen<br />

unter anderem in den Bereichen<br />

Automotive, Medical, Consumer<br />

Electronics oder Leistungselektronik.<br />

Sie zeichnen sich nicht nur durch<br />

erhöhte Prozessstabilität aus, sondern<br />

legen dankt integrierter EC-<br />

Motoren verstärktes Augenmerk auf<br />

Energieeffizienz, reduzierte Emissionen<br />

und Betriebskosten.<br />

Ein Vakuum-Modul ermöglicht<br />

in nur einem Prozess Konvektionslötprozesse<br />

mit Unterdruck: Gaseinschlüsse<br />

werden direkt nach dem<br />

Lötvorgang zuverlässig entfernt. Die<br />

aufwendige Bearbeitung der Baugruppe<br />

durch ein zusätzliches externes<br />

Vakuumsystem entfällt, stattdessen<br />

werden die Werkstücke aus<br />

den Peakzonen direkt in den integrierten<br />

Vakuumprozess übergeben.<br />

Die High-End-Systeme der<br />

Vision-Serie bieten außerdem ein<br />

effektives Residue-Management<br />

mittels Pyrolyse in der Vorheizzone<br />

sowie minimale Stillstandszeiten,<br />

einen geringen Wartungsaufwand<br />

und intelligente Traceability-<br />

Lösungen. ◄<br />

SMD-Schablonen<br />

für schnellen<br />

Standard<br />

PRÄZISION,<br />

DIE FUNKTIONIERT<br />

für kleinste<br />

Bauteile<br />

für maximale<br />

Leistung<br />

info@photocad.de<br />

www.photocad.de<br />

3/<strong>2023</strong><br />

57


App geht’s:<br />

Smartes Handlöten im digitalen Zeitalter<br />

Mit der i-CON TRACE erfindet Lötpionier Ersa das Handlöten für das digitale Zeitalter neu – in der weltweit<br />

bestvernetzten IoT-Lötstation stecken mehr als 100 Jahre Löterfahrung aus der Elektronikfertigung.<br />

Ersa GmbH<br />

Kurtz Holding GmbH & Co.<br />

Beteiligungs KG<br />

www.kurtzersa.de<br />

Löt- und Verbindungstechnik<br />

Intuitive und sichere Bedienung der i-CON TRACE mit der Ersa TRACE APP über WLAN.<br />

Einstellen und Anzeigen aller Parameter an beliebig vielen Lötstationen. Für iOS und Android. In Echtzeit<br />

Ein echtes Highlight: Die i-CON<br />

TRACE ist die erste Lötstation, die<br />

sich per Smartphone oder mobilem<br />

Endgerät steuern lässt. Mit 150 W<br />

Heizleistung bietet sie eine rundum<br />

starke Lötperformance samt hochpräziser<br />

Temperaturregelung und<br />

ermöglicht beim manuellen Löten<br />

erstmals lückenlose Rückverfolgbarkeit.<br />

Bestückt mit WLAN, Bluetooth<br />

und Netzwerkkarte, ermöglicht<br />

die State-of-the-art-Löt station<br />

bereits ab Werk eine 100%ige Connectivity<br />

in digital vernetzten Fertigungsprozessen.<br />

Damit lassen<br />

sich ab sofort auch Lötaufgaben<br />

von Hand erledigen, die bislang<br />

der maschinellen Bearbeitung vorbehalten<br />

waren.<br />

Gesteuert<br />

wird die i-CON TRACE über<br />

die Ersa TRACE Mobile App, die<br />

kostenfrei zum Download bereitgestellt<br />

wird (verfügbar für Android<br />

und iOS). Verschachtelte Menüs und<br />

komplizierte Tastenbedienung sucht<br />

man hier vergeblich – alle Funktionen,<br />

Daten und Parameter lassen<br />

sich intuitiv und in Echtzeit steuern.<br />

Das Bedienkonzept der IoT-Station<br />

ist besonders einfach und sicher:<br />

Mit einem Ein-/Aus-Schalter und<br />

drei Leuchtdioden – die rote Diode<br />

zeigt den Aufheizprozess an, die<br />

gelbe den Standby-Modus. Grünes<br />

Licht zeigt die Station, wenn alle<br />

Sollwerte passen und gelötet werden<br />

darf – oder mit anderen Worten<br />

ausgedrückt: Green means go!<br />

Über die Software<br />

Ersa TRACE Cockpit<br />

ist es möglich, alle relevanten<br />

Parameter und Materialien für die<br />

zu lötende Elektronikbaugruppe zentral<br />

durch den Supervisor vorzugeben<br />

und einer bestimmten Fachkraft<br />

zuzuweisen. Damit wird eine Lötaufgabe<br />

komplett „getraced“ und<br />

kann erst erledigt werden, sobald<br />

mittels Scanner das Bauteil, die vorgegebenen<br />

Lötspitze, Lötdraht und<br />

Flußmittel erfolgreich erfasst wurden<br />

und die richtige Soll-Temperatur<br />

erreicht ist. Mit diesem Ansatz ist<br />

die Lötstation über mobile Firmennetzwerk-Endgeräte<br />

wie PC, Tablet<br />

oder Smartphone in Manufacturing<br />

Execution System (MES)-gesteuerte<br />

Produktionsprozesse integrierbar –<br />

dazu werden gängige Web-Browser<br />

wie Google Chrome, Firefox oder<br />

Microsoft Edge verwendet. Firmware-Updates<br />

und Kalibrierungsintervalle<br />

können ebenfalls zentral<br />

durchgeführt werden.<br />

Durch die server-gestützte<br />

Kommunikation<br />

zwischen den einzelnen Lötstationen<br />

und dem kundenseitigen MES<br />

wird die Verwaltung einzelner Lötstationen<br />

erleichtert. Zudem ist es<br />

möglich, die durch die Software<br />

gespeicherten Daten aller im Fertigungsbereich<br />

eingesetzten Handlötstationen<br />

über einen zentralen PC<br />

abzurufen. Die durch das System<br />

Einzigartiges Bedienkonzept inklusive mobiler App-Steuerung: GREEN<br />

MEANS GO. Wenn alle Bedingungen für die zugeteilte Lötaufgabe<br />

erfüllt sind, gibt das LED-Interface der i-CON TRACE buchstäblich<br />

grünes Licht und der User kann mit dem Lötvorgang starten<br />

58 3/<strong>2023</strong>


Löt- und Verbindungstechnik<br />

Über das Ersa TRACE Cockpit<br />

und gängige Browser werden<br />

Lötaufgaben und -parameter<br />

definiert und dokumentiert<br />

erfassten und lückenlos dokumentierten<br />

Prozessdaten der Lötprozesse<br />

werden als visuelle Reports<br />

zur Verfügung gestellt. Die Daten<br />

können in eine PDF-, Excel- und<br />

CSV-Datei exportiert werden. Ferner<br />

ist ein XML-Datenaustausch in<br />

Echtzeit möglich. Damit kann die<br />

speziell für den Einsatz im digital<br />

vernetzten Umfeld entwickelte Handlötstation<br />

alle anfallenden Prozessdaten<br />

automatisiert dem kundenseitigen<br />

MES zur Weiterverarbeitung<br />

bereitstellen und in ein übergeordnetes<br />

Leitsystem speichern.<br />

Mit der Ersa i-CON TRACE<br />

wird nun auch der Handlötprozess<br />

komplett transparent und nachverfolgbar.<br />

Damit ist die Lücke hinsichtlich<br />

„Traceability“ beim Handlöten in<br />

der industriellen Elektronikproduktion<br />

endlich geschlossen! ◄<br />

Dualhärtende UV-Acrylatklebstoffe<br />

mit hohem Glasübergangsbereich<br />

Vitralit UD 8055 – hier blau dargestellt – wird als Konnektorverguss<br />

mit dem bluepoint LED von Hönle ausgehärtet;<br />

die Aushärtung des Schattenbereichs unter dem Konnektor<br />

erfolgt durch Feuchtenachvernetzung<br />

Mit Vitralit UD 8055 und Vitralit<br />

UD 8056 hat Panacol sein Portfolio<br />

an dualhärtenden Acrylat-Klebstoffsystemen<br />

erweitert. Diese<br />

Klebstoffe härten primär über UV-<br />

Vernetzung aus und verfügen über<br />

eine sekundäre Feuchtenachvernetzung<br />

für Schattenbereiche.<br />

Spezielle Charakteristik dieser<br />

beiden Klebstoffsysteme ist der<br />

hohe Glasübergangsbereich von<br />

über 100 °C, wodurch hochfeste<br />

Verbindungen auch unter Temperaturbelastung<br />

sichergestellt werden<br />

können.<br />

Vitralit UD 8055 und UD 8056<br />

sind optimal einsetzbar als<br />

Sensor verguss, Verkapselung,<br />

Bauteilsicherung auf PCBs sowie<br />

bei Mischverklebungen von Kunststoffen<br />

und Metallen, bei denen<br />

Bauteilunterschneidungen oder<br />

geometriebedingte Kavitäten<br />

vorhanden sind. Denn genau<br />

hier können sie ihre Vorteile ausspielen:<br />

Um eine prozesssichere<br />

Aushärtung selbst in Schattenzonen<br />

zu gewährleisten, wurden<br />

beide Klebstoffsysteme mit einem<br />

sekundären Aushärtemechanismus,<br />

der nachgelagerten Feuchtenachvernetzung,<br />

versehen.<br />

Im ersten Schritt werden die<br />

Klebestellen im Bauteil durch UV-<br />

Strahlung sekundenschnell ausgehärtet<br />

und fixiert. Hier kommen<br />

beispielsweise LED-UV-Aushärtegeräte<br />

mit einer Wellenlänge von<br />

405 nm zum Einsatz, die keine<br />

Aufwärmphasen benötigen und<br />

so kürzeste Taktzeiten ermöglichen.<br />

Der UV-Experte Hönle<br />

bietet hier eine einzigartige Auswahl<br />

an Punkt- und Flächenstrahlern,<br />

die optimal auf die Klebstoffe<br />

von Panacol abgestimmt sind und<br />

individuell auf die Anwendungsanforderungen<br />

angepasst werden<br />

können.<br />

Im zweiten Schritt werden<br />

unausgehärtete Monomere in<br />

Schattenbereichen durch die<br />

Luftfeuchtigkeit stressfrei und<br />

ohne thermische Einwirkung vernetzt.<br />

Diese Technologie ermöglicht<br />

schnelle Zykluszeiten und<br />

hohe Stückzahlfertigung, ohne<br />

dass temperatursensible Elektroniken<br />

oder Bauteile thermischer<br />

Be lastung ausgesetzt werden.<br />

Ein hoher Glasübergangsbereich<br />

(T g ) ist insbesondere dann<br />

wichtig, wenn Verkapslungen,<br />

Verbindungen, strukturelle Verklebungen<br />

oder allgemein Klebestellen<br />

über lange Zeit thermischer<br />

Belastung standhalten müssen.<br />

Der T g von Vitralit UD 8055 und<br />

UD 8056 von über 100 °C stellt<br />

dabei sicher, dass sich thermische<br />

Ausdehnungskoeffizienten im Einsatzbereich<br />

homogen verhalten.<br />

Dadurch wird verhindert, dass der<br />

Klebstoff an Haftfestigkeit verliert<br />

oder immense Spannungen zwischen<br />

Bauteilen und Klebstoff zu<br />

Ablösungen oder Abrissen in der<br />

Elektronik führen.<br />

Entwickelt wurden Vitralit UD<br />

8055 und UD 8056 vor allem für<br />

die Fertigung von Sensoren, PCBs<br />

und Flex-PCBs im Bereich der<br />

Elektronik und Automobil elektronik.<br />

Diese Komponenten sind meist<br />

für den Einsatz bis 100 °C ausgelegt,<br />

sodass Acrylatsysteme mit<br />

einem T g über 100 °C die optimale<br />

Lösung für solche Anwendungsbereiche<br />

darstellen.<br />

Die hohe Haftung auf gängigen<br />

Substraten wie FR4, PC und PBT<br />

und die tiefe Durchhärtung von<br />

einigen Millimetern ermöglichen<br />

ein breites Anwendungsspektrum<br />

dieser halogenarmen Klebstoffe.<br />

Insbesondere Vitralit UD 8055<br />

zeigt auch nach 85/85-Tests sehr<br />

verlässliche Haftfestigkeiten auf<br />

den oben genannten Substraten;<br />

Vitralit UD 8056 besticht besonders<br />

durch seine Performance<br />

auf LCP und hat erfolgreich den<br />

UL-94-HB-Test bestanden.<br />

Panacol-Elosol GmbH<br />

www.panacol.de<br />

3/<strong>2023</strong><br />

59


Löt- und Verbindungstechnik<br />

Leistungsstarkes<br />

Zweikomponenten-Polyurethansystem<br />

Kunden von RAMPF Polymer<br />

Solutions fragten nach einem Material,<br />

das erstklassige Dicht- und<br />

Klebeigenschaften mit dem hohen<br />

Dämpfungsgrad von Elastomeren<br />

kombiniert. Der neue Elastomer-Dicht-Klebstoff<br />

RAKU PUR<br />

49-6006 Schwarz vereint nun diese<br />

Eigenschaften zu einem leistungsstarken<br />

Produkt.<br />

Das bei Raumtemperatur schnellhärtende,<br />

lösemittelfreie, gefüllte<br />

Zweikomponenten-Polyurethansystem<br />

wird zum Verbinden von<br />

Metallen wie Aluminium und Stahl,<br />

Kunststoffen, Verbundwerkstoffen,<br />

Hartschäumen, Holz und Holzwerkstoffen<br />

sowie keramischen und<br />

zementären Substraten eingesetzt.<br />

Die Vorteile von RAKU PUR<br />

49-6006 Schwarz:<br />

• hohe Dehnung (> 300%) und<br />

gute rissüberbrückende Wirkung<br />

• kohäsives Bruchbild auf<br />

unterschiedlichen Substraten<br />

• hohe Festigkeit<br />

• sehr gutes<br />

Rückstellverhalten<br />

• niedrige Shore-Härte<br />

• Topfzeit/Reaktionsprofil variabel<br />

einstellbar<br />

• wasserabweisende<br />

Oberfläche und geringe Feuchtigkeitsaufnahme<br />

• standfest (thixotropes<br />

Verarbeitungsprofil)<br />

• nicht abrasiv und keine korrosiven<br />

Eigenschaften<br />

• einfache Verarbeitung<br />

auf Standarddosier-<br />

Mischanlagen<br />

• kartuschenfähig (1:5)<br />

• mit nachwachsenden<br />

Rohstoffen produziert<br />

Michael Wahl, Director Business<br />

Center Casting Resins & Elastomers<br />

bei RAMPF Polymer Solutions: „Wir<br />

sind seit über vier Jahrzehnten auf<br />

die Entwicklung und Herstellung<br />

maßgeschneiderter Produkte und<br />

Lösungen spezialisiert. Wir bieten<br />

ein sehr hohes Maß an Flexibilität<br />

und erfüllen neue Marktanforderungen<br />

sehr schnell, wofür hochqualifiziertes<br />

Personal sowie eine<br />

großräumige und hochmoderne<br />

F&E-Infrastruktur zur Verfügung<br />

stehen. Mit RAKU PUR 49-6006<br />

Schwarz sind wir unserem Anspruch,<br />

Innovationstreiber zu sein, erneut<br />

gerecht geworden.“<br />

RAMPF Polymer Solutions<br />

GmbH & Co. KG<br />

www.rampf-group.com<br />

www.beam-verlag.de<br />

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aus der Elektronikbranche<br />

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und Seminare<br />

60 3/<strong>2023</strong>


Löt- und Verbindungstechnik<br />

Mehr Performance für das industrielle Handlöten<br />

Mit der i-CON-MK2-Serie präsentierte Systemlieferant Ersa seine neuen Lötstationen<br />

für das industrielle Handlöten.<br />

Punktet beim Löten mit dem i-TOOL MK2 mit bis zu 20% mehr Performance, patentiertem<br />

Lötspitzen-Schnellwechselsystem und Kompatibilität zu der ersten i-CON-Generation –<br />

die neue i-CON-MK2-Lötstationen-Serie von Ersa<br />

Unverwechselbare Kennzeichen<br />

der neuen Lötstationen-Serie sind<br />

überragende Leistung und Funktionalität,<br />

die von 150 W ausgehen<br />

und optimale Performance für<br />

manuelle Applikationen ermöglichen.<br />

Dabei verfügen alle i-CON-<br />

MK2- Stationen über die von der IoT-<br />

Lötstation i-CON TRACE bekannte<br />

neuentwickelte Ersa-Lötspitzentechnologie<br />

mit extrem schnellem<br />

Auf- bzw. Nachheizverhalten und<br />

einer präzisen Temperaturregelung<br />

von +/-2 K.<br />

Der zugehörige Feinlötkolben<br />

Ersa i-TOOL MK2 bietet bis zu<br />

20% mehr Lötleistung und ist mit<br />

30 g und 150 mm Gesamtlänge<br />

ein Leichtgewicht, das perfekt in<br />

der Hand liegt. Großes Plus: Der<br />

i-TOOL MK2 bringt alles mit, um<br />

die Betriebskosten spürbar nach<br />

unten zu drücken und Ressourcen<br />

zu schonen. Denn beim werkzeuglosen<br />

Spitzenwechsel bleibt<br />

dank Bajonettverschluss das Heizelement<br />

erhalten – lediglich die<br />

Spitze wird über das patentierte<br />

Tip´n´Turn-Konzept schnell und<br />

sicher getauscht. Dies erfolgt wahlweise<br />

manuell oder über den multifunktionalen<br />

Ablageständer (optional)<br />

– in jedem Fall wird die Lötspitze<br />

einfach und schnell gewechselt,<br />

ohne dass der Anwender mit<br />

heißen Teilen in Berührung kommt.<br />

Der i-TOOL MK2 überzeugt vor<br />

allem auch im Dauerbetrieb, da<br />

sein Handteil angenehm kühl bleibt.<br />

Dabei heizt er so schnell, dass alle<br />

Lötverbindungen mit nahezu identischer<br />

Temperatur produziert werden<br />

können. Die Ist-Temperatur wird<br />

mittels Sensor ganz vorn an der Lötspitze<br />

gemessen – sollte die Temperatur<br />

das vorgewählte Prozessfenster<br />

der Lötspitzentemperatur verlassen,<br />

informiert die MK2- Station<br />

den Bediener darüber.<br />

Wird das Lötwerkzeug eine Zeitlang<br />

nicht genutzt, sinkt die Temperatur<br />

nach einer bestimmten Zeit auf<br />

die voreingestellte, energie sparende<br />

Standby-Temperatur. Eine breite<br />

Palette an leistungs optimierten<br />

Standard- und Sonderlötspitzen<br />

bietet große Flexibilität auch bei<br />

komplexen oder unkonventionellen<br />

Anwendungen.<br />

Ersa GmbH<br />

Kurtz Holding GmbH & Co.<br />

Beteiligungs KG<br />

www.kurtzersa.de<br />

Das patentierte Tip´n´Turn-Konzept ermöglicht den Spitzenwechsel<br />

sprichwörtlich im Handumdrehen. Dank Bajonettverschluss bleibet<br />

das Heizelement erhalten – lediglich die Spitze wird in Rekordzeit<br />

getauscht. Das spart Kosten und schont Ressourcen<br />

3/<strong>2023</strong><br />

Die neuste Ersa-i-TOOL-Generation mit 20% mehr Lötleistung ist einer<br />

der kleinsten und leistungsstärksten Feinlötkolben auf dem Markt.<br />

Das Hochleistungs-Heizelement liefert 150 W und sorgt für äußerst<br />

schnelles Auf- und Nachheizen<br />

61


Beschichten/Lackieren/Vergießen<br />

Für schnelles und zuverlässiges<br />

Kleben und Vergießen<br />

Dr. Hönle AG<br />

www.hoenle.de<br />

Hönle ermöglicht die LED-UV-<br />

Aushärtung für unterschiedlichste<br />

Substrate und Geometrien. LED<br />

Spot 200 HP IC heißt die neueste<br />

Entwicklung des UV-Spezialisten<br />

Dr. Hönle AG. Das LED-UV-<br />

Aushärtegerät ist der Missing Link<br />

zwischen schmalen Linien- und<br />

quadratischen Flächenstrahlern.<br />

Der Neuzugang zur bewährten<br />

LED-Spot-Produktfamilie verfügt<br />

über ein Lichtaustrittsfenster von<br />

SONNE, MOND<br />

UND STERNE,<br />

VON UNS<br />

GERETTET.<br />

Astronomie und Astrologie faszinieren<br />

die Menschheit seit Jahrtausenden.<br />

Die Deutsche Stiftung Denkmalschutz<br />

hilft dabei, Zeugnisse dieser Forschungsgeschichte,<br />

wie zum Beispiel astronomische<br />

Uhren, zu erhalten. 2022 ist ein<br />

ganz besonderes astronomisches Jahr:<br />

Sowohl eine Mond- als auch eine<br />

Sonnenfinsternis sind vorausgesagt.<br />

Bildnachweis: © Schiwago, CC BY-SA 3.0, via Wikimedia Commons<br />

200 x 50 mm und ist damit optimal<br />

auf Anwendungen zugeschnitten,<br />

die eine homogene Bestrahlung<br />

von rechteckigen Flächen benötigen,<br />

ob stationär oder im Durchlauf.<br />

Einsatzbereiche sind beispielsweise<br />

vollautomatische Fertigungslinien<br />

oder die Montage auf Förderbändern.<br />

Die Bestrahlungsfläche lässt<br />

sich durch das modulare Aneinanderreihen<br />

mehrerer Geräte zudem<br />

beliebig erweitern und flexibel auf<br />

unterschiedlichste Geometrien<br />

zuschneiden.<br />

Der LED Spot 200 HP IC kann<br />

sehr einfach und kostengünstig in<br />

Klebe- und Vergussprozesse integriert<br />

werden.<br />

Wie alle LED-Spot-Produkte ist<br />

der LED Spot 200 HP IC in den<br />

Wellen längen 365, 385, 395, 405<br />

und 460 nm erhältlich und erreicht<br />

hohe Intensitäten von bis zu 5000<br />

mW/cm² für ein sehr schnelles<br />

und zuverlässiges Aushärten.<br />

Dank LED-Ausfallerkennung und<br />

umfangreichen Überwachungsfunktionen<br />

gewährt er höchste<br />

Prozess sicherheit.<br />

Versorgung und Ansteuerung<br />

aller LED-Spot-Aushärtegeräte<br />

erfolgen entweder direkt durch ein<br />

externes Netzteil und kundenseitige<br />

SPS oder über den optional erhältlichen<br />

LED powerdrive IC, bei dessen<br />

Entwicklung höchste Priorität<br />

auf intuitive Bedienung und Kundenfreundlichkeit<br />

gelegt wurde.<br />

Hauptanwendungsbereiche der<br />

LED-Spot-Produkte sind das Kleben,<br />

Fixieren und Vergießen von<br />

Komponenten in der Elektronik-<br />

Optik- und medizintechnischen<br />

Industrie. LED Spots werden aber<br />

auch zur Fluoreszenzanregung<br />

oder für hochintensive Bestrahlungen<br />

im biochemischen Bereich<br />

eingesetzt. ◄<br />

62 3/<strong>2023</strong>


Laser-Schneidgerät<br />

mit vergrößertem Arbeitsbereich<br />

LPKF Laser & Electronics SE<br />

www.lpkf.de<br />

Lasertechnik<br />

Anwendungen wie LED-Beleuchtungen<br />

oder 5G-Antennen lassen<br />

sich einfacher herstellen, wenn<br />

der Lotpastendruck mit längeren<br />

SMT-Schablonen erfolgt. Der neuvorgestellte<br />

LPKF StencilLaser<br />

G 60120 vergrößert die Länge der<br />

geschnittenen Stencils von bisher<br />

800 auf 1200 mm ohne manuelles<br />

Umsetzen.<br />

Bei Lotpasten-Stencils werden<br />

präzise Aperturen beliebiger Form in<br />

Metallfolien – meist aus Edelstahl –<br />

geschnitten.<br />

Durch diese Schablonen werden<br />

die erforderlichen Kontaktpunkte<br />

auf Trägern von Elektronikkomponenten<br />

präzise mit Lotpaste<br />

für den nachfolgenden Lötvorgang<br />

bedruckt.<br />

Neue Anwendungen<br />

erfordern neue Dimensionen.<br />

Der LPKF StencilLaser G 60120<br />

basiert auf der felderprobten<br />

G-6080-Plattform. Er ver größert<br />

den Schneidbereich von 600 x 800<br />

auf 600 x 1200 mm – bei gleichbleibend<br />

hoher Präzision. Die Achsentoleranzen<br />

im System betragen lediglich<br />

+/-2 µm. Er verarbeitet dünne<br />

Folien ab 20 µm oder Dünnbleche<br />

bis zu einer Stärke von einem Millimeter.<br />

Eine leistungs fähige Laserquelle<br />

und spezielle Carbonfaser-<br />

Achsen sorgen für hohe Performance<br />

und Wirtschaftlichkeit.<br />

Das System verfügt standardmäßig<br />

über ein automatisches<br />

Schneidgas-Management. Dank<br />

SMEMA-Schnittstelle lässt sich<br />

der StencilLaser problemlos automatisieren.<br />

Mithilfe der automatischen<br />

Rahmenspanvorrichtung<br />

lassen sich gerahmte Schablonen<br />

in pneumatischen Spannrahmen<br />

oder lose Schablonentafeln bearbeiten,<br />

ohne dass Umrüstarbeiten<br />

erforderlich sind.<br />

Dank LPKF EasyEdit Software ist<br />

die Bearbeitung einzelner Aperturen<br />

oder ganzer Gruppen komfortabel.<br />

Die Software unterstützt die Produkteinrichtung<br />

mit umfassenden<br />

Prozess- und Materialbibliotheken<br />

aus mehr als 30 Jahren Erfahrung.<br />

Das neue System wird zusätzlich<br />

in der Ausstattung MicroCut<br />

angeboten. Diese Variante ist auf<br />

besonders feine Aperturen und noch<br />

höhere Ansprüche an die Schneidqualität<br />

spezialisiert. ◄<br />

FACHKRÄFTE GESUCHT?<br />

Finden Sie Mitarbeiter, die zu Ihnen passen – mit<br />

einer Stellenanzeige in unseren Fachzeitschriften!<br />

Angebot anfordern unter info@beam-verlag.de<br />

www.beam-verlag.de<br />

3/<strong>2023</strong><br />

63


Software<br />

Transparenz zu Material und Fertigungsaufträgen –<br />

über Standortgrenzen hinweg<br />

Viele Aufträge parallel, über 800 verschiedene Artikel und Fertigungen an drei Standorten:<br />

Mit diesen Herausforderungen suchte die Simeto Kabelsysteme GmbH nach einer Lösung für mehr Überblick<br />

zu Fertigungsaufträgen, Material und Rückständen.<br />

Simeto fertigt Kabelsysteme und elektromechanische Baugruppen an drei Produktionsstandorten.<br />

Die Übersicht über Auftragsvorrat und Fehlteile waren bislang große Herausforderungen<br />

MiG von Perzeptron schafft Auftragsklarheit<br />

und Planungssicherheit: Die Visualisierung der<br />

ERP-Daten zeigt auf einen Blick, welche<br />

Aufträge gefertigt werden können oder welche<br />

Fehlteile die Fertigung verhindern.<br />

Seit nunmehr drei Jahren setzt sie nun auf das<br />

ERP-Add-on MiG – und navigiert damit erfolgreich<br />

durch Corona-Krise und Liefer engpässe.<br />

Ein Spezialist<br />

Simeto ist spezialisiert auf die Produktion individueller<br />

Kabelsysteme und elektromechanischer<br />

Baugruppen. Dabei fertigt das Unternehmen<br />

Muster und Prototypen ebenso wie Klein- und<br />

Großserien, verteilt auf drei Produktionsstandorte<br />

in Deutschland, Tschechien und Rumänien.<br />

„Unsere Fertigung ist im Laufe der Zeit kontinuierlich<br />

gewachsen – da war klar, dass wir nicht<br />

weiter mit Rohdaten aus unserem ERP-System<br />

oder der SQL-Datenbank arbeiten konnten, die<br />

zeitnah nach dem Export z.B. in Excel bereits<br />

veraltet waren“, sagt André Hederer, Produktionsmanager<br />

bei Simeto. „Insbesondere die Einbindung<br />

der beiden Werke in Tschechien und Rumänien<br />

und eine Übersicht über Auftragsvorrat und<br />

Fehlteile an den Standorten waren unsere Herausforderungen.“<br />

Sein Ziel: Eine Lösung, die schnell und einfach<br />

Überblick schafft und Handlungsbedarf erkennbar<br />

macht. Außerdem sollten dabei alle Standorte<br />

auf dieselben Daten zugreifen. Schnell wurde<br />

klar, dass die eigenen Versuche, auf Basis der<br />

SQL-Datenbank mehr Transparenz zu schaffen,<br />

keinen Erfolg bringen würden.<br />

Drei Standorte – eine Datenbasis<br />

In dem Moment lernte sein Team die Software<br />

MiG – Materialmanagement im Gleichgewicht von<br />

Perzeptron kennen und nahm an einer kostenlosen<br />

Präsentation teil. „Uns wurde sofort klar,<br />

dass die Software einen Mehrwert für das Tagesgeschäft<br />

bietet und Perzeptron die Prozesse in<br />

der Elektronik industrie perfekt kennt und versteht“,<br />

sagt Hederer. Besonders überzeugt hat ihn und<br />

sein Team, dass die Software ohne großen Aufwand<br />

und Risiko an das bestehende ERP-System<br />

angebunden werden konnte. „Das hat uns<br />

ermöglicht, die Software einfach auszuprobieren.<br />

Außerdem war durch das Mietmodell keine<br />

große Investition notwendig. Die Testzeit hat uns<br />

dabei voll überzeugt und wir wissen heute gar<br />

nicht mehr, wie wir ohne MiG arbeiten sollten.“<br />

MiG kann innerhalb weniger Tage und über<br />

Standardschnittstellen an alle gängigen ERP-<br />

Systeme angebunden werden und liest lediglich<br />

Daten aus. Diese bleiben auf den Servern des<br />

Unternehmens. Dadurch werden weder Datensätze<br />

verändert, noch birgt die Software Datenschutzrisiken.<br />

Blick auf Terminketten<br />

macht Prioritäten erkennbar<br />

Die Software funktioniert selbsterklärend und<br />

liefert allen Abteilungen die jeweils für sie relevanten<br />

Informationen in übersichtlichen Dashboards<br />

– vom Einkauf über die Fertigung bis<br />

zu Vertrieb und Geschäftsführung. Die Besonderheit<br />

dabei: MiG nimmt den Auftrag in den<br />

Blick, nicht das Fehlteil. Bei dieser Betrachtung<br />

der Terminketten wird sofort deutlich, welche<br />

Aufträge gefertigt werden können, welche<br />

nicht – und welche Fehlteile die Fertigung tatsächlich<br />

verhindern.<br />

Markus Renner, Geschäftsführer von Perzeptron,<br />

berät zusammen mit seinem Team seit<br />

über 30 Jahren Fertigungsbetriebe und unterstützt<br />

sie, Prozesse rund um Materialwirtschaft<br />

und Fertigungsplanung zu verbessern. Seine<br />

Erfahrung: „Nicht-beschaffbare Bauteile sind<br />

oft nur ein Grund für Lieferterminverzüge. Häufig<br />

werden die tatsächlichen Prioritäten in den<br />

Daten schlicht nicht erkannt und führen so – völlig<br />

unbewusst und unbeabsichtigt – zu Planungsfehlern.<br />

Einkäufer versuchen zum Beispiel oft mit<br />

viel Aufwand, Fehlteile zu beschaffen – und stellen<br />

dann fest, dass ein ganz anderes Bauteil die<br />

termingerechte Produktion verhindert, das zwar<br />

generell lieferbar ist, aber nicht bestellt wurde<br />

und jetzt auch nicht mehr zum geplanten Produktionstermin<br />

beschafft werden kann.“<br />

In anderen Fällen sind dringend benötigte<br />

Bauteile für Fertigungsaufträge in der Zukunft<br />

reserviert, die aber aus anderen Gründen nicht<br />

gefertigt werden können. „Diese Planungsfehler<br />

müssen verhindert werden“, so Renner. „Genau<br />

dieses Ziel hatte Simeto mit der Einführung von<br />

MiG. Dank der offenen und proaktiven Unternehmenskultur<br />

ist die Software von Anfang an<br />

sehr gut angenommen worden.“<br />

Auftragsklarheit schafft Ruhe<br />

André Hederer und sein Team waren begeistert,<br />

wie MiG bereits nach kürzester Zeit für Ergebnisse<br />

sorgte: „MiG hat uns geholfen, Übersicht<br />

zu gewinnen und Handlungsbedarf zu erkennen.<br />

Gerade im Einkauf sehen wir auf den ersten<br />

Blick, welche Aufträge und Fehlteile mit Priorität<br />

behandelt werden müssen. Das schafft Klarheit<br />

und ermöglicht ein ruhiges Abarbeiten, statt hektisch<br />

Fehlteilen hinterher zu rennen. Insbesondere<br />

die Zusammenarbeit mit unseren externen<br />

Werken hat sich dadurch wesentlich verbessert.“<br />

Dabei findet auch die gesamte auftragsbezogene<br />

Kommunikation in MiG statt – der interne<br />

E-Mail-Verkehr und Informationsaustausch hat<br />

sich deutlich reduziert.<br />

64 3/<strong>2023</strong>


Software<br />

„Mit MiG sehen alle Beteiligten dieselben<br />

Daten und Informationen zu einem Auftrag“,<br />

ergänzt Markus Renner. „Damit kann auch der<br />

Vertrieb gegenüber seinen Kunden verlässliche<br />

Aussagen zu Produktions- und Lieferterminen<br />

machen und Geschäftsführer erkennen<br />

direkt die Auslastung der Fertigung und<br />

den Auftragsvorrat.“<br />

Mit Bestandsoptimierung durch die Krise<br />

Eine besondere Bedeutung hatte MiG dann<br />

auch während der Corona-Zeit und bei der Reaktion<br />

auf Lieferengpässe, erklärt Hederer: „Wir<br />

konnten die Terminketten unserer Fertigungsaufträge<br />

flexibel anpassen, auch wenn Kunden<br />

den Abruf eines Auftrags verschoben haben oder<br />

einzelne Bauteile nicht beschafft werden konnten.<br />

Dabei haben wir direkt erkannt, welche Materialbestellung<br />

oder -lieferung wir anpassen können<br />

und müssen. Das hat trotz der schwierigen Situation<br />

für Planbarkeit gesorgt und enorm geholfen,<br />

den Zulauf von Material zu kontrollieren sowie<br />

Lagerhaltung und Kapitalbindung zu optimieren“,<br />

sagt Produktionsmanager André Hederer.<br />

Er und sein Team konnten mit MiG für eine<br />

stabile Auslastung in der Fertigung sorgen und<br />

hatten durch MiG einen freien Kopf für strategische<br />

Planung. Markus Renner: „Die Elektronikbranche<br />

steht generell unter hohem Druck<br />

und muss auf Grund der oft geringen Gewinnmargen<br />

enorm effizient produzieren. Die Krise<br />

hat das bestätigt und sicher auch noch einmal<br />

verstärkt. Simeto arbeitet mit erfahrenen Mitarbeitern<br />

und modernsten Technologien. MiG<br />

hilft, diese hohe Effizienz und Qualität auch in<br />

allen Prozessen rund um die Fertigungsaufträge<br />

zu erreichen.“<br />

Seit drei Jahren nutzt Simeto nun bereits MiG.<br />

„Wir verlassen uns in der Planung von Einkauf<br />

und Fertigung auf das Tool und alle Mitarbeitenden<br />

sind absolut davon überzeugt“, sagt Hederer.<br />

„Außerdem hat Perzeptron einige besondere<br />

Wünsche, zum Beispiel zu speziellen Filterfunktionen<br />

für Forecasts, schnell und unkompliziert<br />

mit einem Update eingeführt. Simeto wächst<br />

stabil – und wir freuen uns, dass MiG und Perzeptron<br />

auch diese Weiterentwicklung begleiten.“<br />

Perzeptron GmbH<br />

https://mig-perzeptron.de<br />

CEDA erweiterte Cornerstone<br />

bei Automatisierung und Datenanalyse<br />

camLine<br />

info@camLine.com<br />

www.camline.com<br />

camLine gab die Veröffentlichung<br />

von CEDA bekannt.<br />

Das Common Engineering Data<br />

Analysis (CEDA) Add-on wurde<br />

in Zusammenarbeit mit Infineon<br />

Technologies entwickelt und wird<br />

seit mehr als 20 Jahren für die<br />

Datenanalyse in der Fertigung<br />

eingesetzt. CEDA wurde nun von<br />

camLine übernommen und für die<br />

Öffentlichkeit freigegeben.<br />

CEDA erweitert Cornerstone in<br />

vielen Bereichen, wie z.B. ADL-<br />

Automatisierung (alle CEDA-<br />

Aktionen können automatisch aufgezeichnet<br />

und in einer ADL-Datei<br />

gespeichert werden), Datenmanipulation<br />

und -analyse, Metadaten,<br />

Wiederholung/Änderung vorangegangener<br />

Aktionen, regelbasierte<br />

Variablenauswahl und mehr.<br />

Obwohl die meisten CEDA-<br />

Funktionen die gleichen Namen<br />

wie die Cornerstone-Funktionen<br />

haben, verfügen diese CEDA-Funktionen<br />

über viel mehr Optionen als<br />

die entsprechenden Cornerstone-<br />

Funktionen und sind für die Verwendung<br />

des erweiterten Datenformats<br />

(EFF) konzipiert. Das Besondere an<br />

einer EFF-Datei ist, dass eine solche<br />

Datei nicht nur die Daten selbst<br />

mit einer Spaltenüberschrift, sondern<br />

auch zusätzliche Metadaten,<br />

z.B. Grenzwerte, Ziele, Maßeinheiten,<br />

usw. enthält.<br />

Alessandra Corvonato, Produkt<br />

Managerin bei camLine, kommentiert:<br />

„CEDA ist ein Meilenstein in<br />

der technischen Datenanalyse. Es<br />

erweitert Cornerstone um viele<br />

Funktionalitäten, die vorher nicht<br />

verfügbar waren und macht es zu<br />

einem Muss für die Automatisierung.<br />

Wir sind stolz darauf, unseren<br />

Kunden CEDA 1.0.1 anbieten zu<br />

können und seine Entwicklung und<br />

Wartung fortzusetzen.“<br />

Auf allen Ebenen des Cornerstone-Menüs<br />

gibt es einen CEDA-<br />

Eintrag, entweder direkt unter der<br />

Cornerstone Workmap-Ebene,<br />

der Datensatzebene oder der Diagrammebene.<br />

Somit deckt CEDA<br />

die meisten Cornerstone-Menüpunkte<br />

ab, bietet mehr Funktionen,<br />

wie z. B. das Zusammenführen<br />

von Datensätzen und Plots,<br />

und ist obligatorisch, wenn eine<br />

Automatisierung gewünscht ist.<br />

Man kann auch verschiedene<br />

benutzerspezifische Verhaltensweisen<br />

von CEDA konfigurieren,<br />

wie z. B. die Anzeige des eigenen<br />

Benutzernamens in den Berichten,<br />

personalisierte Standardeinstellungen<br />

für Skalierungsmethoden,<br />

Regeln für die Erstellung<br />

von Spalten überschriften, usw.<br />

CEDA 1.0.1 ist ab sofort verfügbar<br />

und erfordert Cornerstone 8.<br />

Weitere Informationen finden Sie<br />

auf der Website von camLine. ◄<br />

3/<strong>2023</strong><br />

65


Dienstleistung<br />

Maßgeschneiderte ESD-Dienstleistungen –<br />

Sicherheit auf ganzer Linie<br />

Die DPV Elektronik-Service<br />

GmbH setzt mit EPAconsult auf<br />

kundenfreundliche und kompetente<br />

Fachbetreuung für den ESD-Schutz<br />

in der Elektronikindustrie.<br />

Das EPAconsult-<br />

Gesamtprogramm<br />

ESD-Schutz mit System: DPV bietet<br />

im Rahmen seiner umfassenden<br />

ESD-Dienstleistungen neben ESD-<br />

Schulungen und -Seminaren auch<br />

kompetente Beratungen wie z.B.<br />

die Bestandsaufnahme des bestehenden<br />

ESD-Schutzes im Unternehmen,<br />

die Bedarfsermittlung<br />

sowie die Erarbeitung eines ESD-<br />

Schutzkonzeptes mit konkreten Vorschlägen<br />

an.<br />

ESD-Kontrollprogramm<br />

Bei der Erstellung einer umfassenden<br />

Dokumentation, die für ein<br />

auditierfähiges ESD-Schutzkonzept<br />

erforderlich ist, unterstützt DPV<br />

seine Kunden nach deren individuellen<br />

Erfordernissen.<br />

DPV Elektronik-Service GmbH<br />

info@dpv-elektronik.de<br />

www.dpv-elektronik.de<br />

ESD-Audit<br />

Nach der Einführung des ESD-<br />

Kontrollprogramms im Unternehmen<br />

wird dieses durch eine unabhängige<br />

Auditierung nach DIN EN<br />

61340-5-1 in seiner Funktion bestätigt.<br />

Dokumentenkontrolle, Plausibilitäts-<br />

und Stichproben-Messungen<br />

sind ebenso selbstverständliche<br />

Bestandteile des Audits wie ein<br />

ausführlicher Auditbericht und ein<br />

Zertifikat.<br />

ESD-Messungen<br />

Um die Wirksamkeit der ESD-<br />

Schutzmaßnahmen normgerecht<br />

nachzuweisen, sind regelmäßige<br />

Verifikationsmessungen erforderlich.<br />

DPV bietet hier die Möglichkeit,<br />

diese Messungen mit professionellem<br />

Equipment durchzuführen<br />

und zu protokollieren.<br />

Kalibrieren von<br />

ESD-Mess- und Prüfgeräten<br />

Für einen kontinuierlichen ESD-<br />

Schutz müssen die zur Messung der<br />

Kontrollelemente benötigten Personenteststationen<br />

und ESD-Messgeräte<br />

regelmäßig kalibriert werden.<br />

Auch hier bietet DPV einen umfassenden<br />

Service an. Die Geräte können<br />

DPV-intern oder durch einen<br />

externen Anbieter kalibriert werden.<br />

Darüber hinaus steht DPV bei<br />

Supportwünschen und Reparaturen<br />

zur Verfügung.<br />

ESD-Schulungen und Seminare<br />

In der Elektronikindustrie ist es<br />

unabdingbar, dass sich Mitarbeiter,<br />

Verantwortliche und Management<br />

mit dem umfangreichen<br />

Thema ESD-Schutz auseinandersetzen.<br />

Zur Vermeidung von Elektronikschäden<br />

sind eine korrekte<br />

persönliche Verhaltensweise und<br />

ein bewusster Umgang mit elektronischen<br />

Bauteilen ausschlaggebend.<br />

Individuelle betriebliche<br />

Anforderungen und kundenorientierte,<br />

theoretische sowie praktische<br />

Themen können durch flexiblen<br />

und modularen Kursaufbau<br />

integriert werden. Die Schulungsinhalte<br />

werden in theoretischer Form<br />

sowie an praktischen Beispielen<br />

anwendungsnah vermittelt.<br />

Basisschulungen, die wahlweise<br />

vor Ort oder live online stattfinden,<br />

fördern das Verständnis für elektrostatische<br />

Zusammenhänge und<br />

Effekte und zeigen, wie ESD-Schutzmaßnahmen<br />

zielgerichtet angewendet<br />

und ESD-Risiken erkannt<br />

werden können. Durch Wiederholungsschulungen<br />

kann die Sensibilisierung<br />

zur ESD-Thematik aufgefrischt<br />

und Kenntnisse können vertieft<br />

werden.<br />

Die anwendungsorientierten<br />

Seminare für ESD-Fachkräfte, ESD-<br />

Koordinatoren, ESD-Management<br />

und Schulungen für ESD-Technik<br />

& Messen können je nach Kundenwunsch<br />

an verschiedenen Knotenpunkten<br />

innerhalb Deutschlands<br />

oder mit Wunschtermin vor Ort<br />

im Unternehmen gebucht werden.<br />

Alle Kurse bauen auf den Vorgaben<br />

der ESD-Normen IEC (DIN<br />

EN) 61340-5-1 (VDE0300-5-1) auf.<br />

Ausführliche Informationen zu Schulungsterminen<br />

und Inhalten stellt<br />

die DPV-Elektronikservice GmbH<br />

auf ihrer Website und in ihrer Broschüre<br />

zur Verfügung. ◄<br />

66 3/<strong>2023</strong>


Dienstleistung<br />

Kundenspezifische Elektronikentwicklung<br />

und -fertigung aus einer Hand<br />

CONTA-CLIP<br />

Verbindungstechnik GmbH<br />

www.conta-clip.com<br />

Conta-Clip bietet umfassende Leistungen in der<br />

Entwicklung und Fertigung von Elektronikprodukten.<br />

Von simplen, aber effektiven Schnittstellenwandlern<br />

bis zu komplexen Steuerungssystemen mit Touch-<br />

Display und Ethernetanschluss hat der Hersteller verschiedenste<br />

Projekte erfolgreich umgesetzt. Kunden<br />

können dadurch ihre eigenen Entwicklungsabteilungen<br />

entlasten und sich auf ihr Kerngeschäft konzentrieren.<br />

Conta-Clip hat eine hochmoderne Elektronikfertigung<br />

und verfügt aus seiner langjährigen Praxis in der Entwicklung<br />

und Herstellung einer breiten Palette von Elektronikprodukten<br />

über umfassende Kompetenzen. Das<br />

Unternehmen entwickelt wettbewerbs fähige Lösungen<br />

inklusive Kostenkalkulation und arbeitet von der Bedarfsanalyse<br />

über die Prototypenentwicklung, Funktionsprüfung<br />

und ggf. Zertifizierung bis zur Serienfertigung<br />

eng mit dem Kunden zusammen.<br />

Conta-Clip vereint unter einem Dach Hardwareund<br />

Software-Entwicklung und Produktion. Leistungen<br />

umfassen unter anderem 3D-Leiterplatten-<br />

Design, Gehäusekonstruktion, Software-Entwicklung<br />

mit C | VISUAL STUDIO usw., Erstellung grafischer<br />

Benutzer oberflächen (GUI) sowie von Android- und<br />

Apple-Apps, Leiterplattenbestückung mit SMD-Technologie<br />

sowie automatisches und manuelles Löten. Die<br />

Leistungen werden genau auf die individuellen Anforderungen<br />

zugeschnitten und erstrecken sich bis hin zu<br />

intelligenten Verpackungs- und Logistikkonzepten, mit<br />

optionaler Lagerhaltung und Just-in-time-Lieferung. ◄<br />

NEU: LASERBESCHRIFTEN<br />

VON LEITERPLATTEN<br />

Die RAWE Electronic GmbH ist Systemdienstleister<br />

der Elektronikbranche mit<br />

Sitz in Weiler im Allgäu. Mit 300 Mitarbeitern<br />

werden elektronische Baugruppen<br />

und Systeme für namhafte Unternehmen<br />

aus unterschiedlichen Industriebereichen<br />

entwickelt und produziert.<br />

RAWE fertigt für die Branchen Profiküchentechnik<br />

und Haus geräte, Nutzfahrzeuge,<br />

Gasmesstechnik, Heizung<br />

und Sanitär, Industrie elektronik sowie<br />

Automotive. Letzteres in Großserien<br />

mittels vollauto matischen Fertigungs-,<br />

Montage- und Prüfanlagen. Zum Produktportfolio<br />

zählen auch Tastaturen<br />

und Eingabesysteme.<br />

RAWE entwickelt kundenspezifische HMI’s<br />

von der kostengünstigen Folien tastatur<br />

bis hin zu komplexen Touch-Display<br />

Anwendungen. Neben der Produktentwicklung<br />

übernimmt RAWE auch die Rolle<br />

als Fertigungsdienst leister für Systeme,<br />

die kundenseitig konstruiert werden.<br />

Mittels neuer Beschriftungsanlage können<br />

nun auf Kundenwunsch Barcodes und<br />

Seriennummern laserbeschriftet werden.<br />

Die RAWE Electronic GmbH ist Teil der<br />

Demmel Gruppe mit Sitz in Scheidegg<br />

im Allgäu und weltweit über 1.400 Mitarbeitern<br />

und Tochtergesellschaften in<br />

Deutschland, Schweiz, USA, China und<br />

Singapur.<br />

RAWE Electronic GmbH • Bregenzer Straße 43 • 88171 Weiler-Simmerberg<br />

Telefon 08387/398-0 • info@rawe.de<br />

www.rawe.de<br />

3/<strong>2023</strong><br />

67


Dienstleistung<br />

Prototypenfertigung<br />

mit modernsten Prozessen<br />

Elec-Con technology GmbH<br />

www.elec-con.com<br />

Elec-Con, Spezialist für die Fertigung von Kleinserien<br />

und Prototypen, feiert 10 Jahre Erfahrung<br />

beim Löten mit der Dampfphase. Neueste Ausstattung<br />

in diesem Bereich ist eine Zwei-Kammer-Lötanlage<br />

mit einstellbaren Lötprofilen, um<br />

den Prozess optimal an die jeweilige Baugruppe<br />

anpassen zu können. Neben der hohen Fertigungsqualität<br />

und Prozesssicherheit überzeugt<br />

Kunden die Möglichkeit, bereits bei der Nullserie<br />

auf die Fertigungstechnologie zurückgreifen zu<br />

können, die später in der Serienfertigung zum<br />

Einsatz kommt.<br />

Da einfachere Dampfphasen-Lötanlagen lediglich<br />

lineare Lötprofile erlauben, hat Elec-Con<br />

unlängst in eine Anlage mit Temperatur profil<br />

investiert, welche dem Unternehmen wesentlich<br />

mehr Kontrolle über den Lötvorgang bietet.<br />

So lassen sich jetzt Temperaturgradienten<br />

und Lötprofile frei bestimmen, Plateau-Phasen<br />

einrichten oder automatisch die Zeit über Liquidus<br />

kontrollieren.<br />

Die Elec-Con technology GmbH in Passau<br />

entstand 2005 als Entwicklungshaus für kundenspezifische<br />

Leistungselektronik. Seit 2011<br />

verfügt das Unternehmen über eine eigene Fertigung<br />

für Muster und Kleinserien, um seinen<br />

Kunden Entwicklungsergebnisse zum Anfassen<br />

liefern zu können. Von Anfang an wird dort<br />

in der Dampfphase auf Anlagen von IBL gelötet.<br />

Diese Löttechnik eignet sich ideal für die Prototypenfertigung,<br />

wenn also stetig variierende Baugruppen<br />

mit einer Vielzahl an Komponenten mit<br />

deutlich unterschiedlichen thermischen Massen<br />

zu löten sind. Der Prozess in der Dampfphase<br />

sorgt nämlich automatisch dafür, dass jeder Lötpunkt<br />

der Baugruppe auf die richtige Temperatur<br />

gebracht wird, selbst Steckverbinder oder<br />

große BGAs. Denn die Technologie gewährleistet,<br />

dass kein Bauteil überhitzt wird, und keine<br />

partielle Delamination der Leiterplatte einsetzt,<br />

während Bauteile mit großer thermischer Masse<br />

noch aufgewärmt werden. Elec-Con gelingt es<br />

damit auch, doppelseitig bestückte FR4-Boards<br />

zuverlässig und ohne die Gefahr von Beschädigung<br />

durch Überhitzung zu löten.<br />

Systembedingt befindet sich die zu lötende<br />

Baugruppe dabei in einer inerten Atmosphäre,<br />

frei von Sauerstoff, und ohne den Einsatz von<br />

Stickstoff. Ein weiterer Vorteil: Die Wärmeübertragung<br />

in der Dampfphase ist um den Faktor<br />

10 höher als im Lötofen, daher ist die Energieaufnahme<br />

einer entsprechenden Lötanlage vergleichsweise<br />

gering. Dies reduziert den ökologischen<br />

Fußabdruck der von Elec-Con gefertigten<br />

Baugruppen auf ein Minimum. ◄<br />

Jeder kann Opfer werden.<br />

Wir sind an Ihrer Seite.<br />

Opfer-Telefon: 116 006<br />

www.weisser-ring.de<br />

Von links nach rechts: Ulrike Folkerts, Tom Wlaschiha, Adele Neuhauser, Ingo Lenßen<br />

68 3/<strong>2023</strong>


Dienstleistung<br />

cms electronics<br />

mit neuer Tochtergesellschaft pcbwhiz<br />

cms electronics<br />

www.cms-electronics.com<br />

www.pcbwhiz.com<br />

Mit dem Einsatz von modernster Technologie<br />

verwendet pcbwhiz eine KI-gestützte Plattform<br />

für sofortige Angebotslegung für die Produktion<br />

von Prototypen. Die Software analysiert<br />

automatisch die Spezifikationen und extrahiert<br />

mithilfe eines Algorithmus die wichtigsten technischen<br />

Parameter. Dadurch wird eine sofortige<br />

Abgleichung mit den technischen Möglichkeiten<br />

der Produktion ermöglicht. Ebenso erfolgt eine<br />

sofortige Prüfung der Materialverfügbarkeit am<br />

Markt und eine automatisierte Preiskalkulation<br />

der Prototypen. Technische Rückfragen oder<br />

alternative Vorschläge für Bauteile bei unzureichender<br />

Materialverfügbarkeit werden dem Kunden<br />

noch vor Abschluss des Bestellvorgangs auf<br />

der Plattform angezeigt. Dadurch wird sichergestellt,<br />

dass Kundenaufträge zeitnah nach der<br />

Bestellung in die Produktion eingeleitet werden<br />

und das Material automatisiert bestellt wird.<br />

Insbesondere bleibt der Preis nach der Bestellung<br />

unverändert, wodurch sich pcbwhiz von<br />

be stehenden Lösungen abhebt (Instant Quote).<br />

Aktuell bietet pcbwhiz die Möglichkeit, den<br />

Produktionsstandort in Europa oder Asien auszuwählen<br />

(bald auch in Südamerika und Südost-Asien).<br />

Besonderer Wert wird auf Datensicherheit<br />

und Datenschutz gelegt, daher werden<br />

sämtliche Kundendaten dieser Software in<br />

Frankfurt (Deutschland) gespeichert. Zudem ist<br />

die Software ISO270001 (Information security<br />

management system) und DSGVO-konform.<br />

„Diese Flexibilität und angewendete Technologie/Systematik<br />

in der Abwicklung wird die Prototypenfertigung<br />

revolutionieren. Das Tool ermöglicht<br />

es dem Kunden, vor der Bestellung die<br />

DFM-Prüfung der PCB und die Analyse der BOM<br />

hinsichtlich Materialverfügbarkeit und Lebenszyklusstatus<br />

rund um die Uhr online durchzuführen“,<br />

erklärt Markus Quendler, Director von<br />

pcbwhiz Limited.<br />

Die Integration von pcbwhiz als neue Tochtergesellschaft<br />

von cms electronics verspricht<br />

eine aufregende Zukunft für die Elektronikfertigungsindustrie.<br />

Kunden profitieren von<br />

den kombinierten Stärken beider Unternehmen<br />

und erhalten Zugang zu erstklassigen<br />

Prototyping-Lösungen. Dieser Schritt unterstreicht<br />

die Innovationskraft und das Engagement<br />

von cms electronics, den Kunden stets<br />

die neuesten und effizientesten Technologien<br />

anzubieten. ◄<br />

Mikroflamm-<br />

LÖTEN<br />

Videoclips<br />

auf<br />

www.spirig.tv<br />

Anwendungsversuche<br />

SPIRFLAME®<br />

3/<strong>2023</strong><br />

69


Steckverbinder in der Elektronik:<br />

Stift- und Buchsenleisten als lösbare Verbindung<br />

Autoren:<br />

Uwe Böttcher,<br />

Vertrieb<br />

Ratioplast Electronics GmbH<br />

und<br />

Paul-Martin Kamprath,<br />

Leitung Marketing<br />

pk components GmbH<br />

Unterschiedliche Märkte und<br />

Branchen benutzen Steckverbinder.<br />

In der Regel werden lösbare Verbindungen<br />

bevorzugt, um z.B. bei der<br />

Assemblierung und für Wartungszwecke<br />

der Baugruppen oder deren<br />

Austausch flexibel zu sein.<br />

Qual der Wahl<br />

Eine gute, dauerhafte und zuverlässige<br />

Verbindung entsteht dann,<br />

wenn bei der Auswahl von Steckverbinder-Paarungen<br />

die Kenn daten<br />

der Komponenten mit den Spezifikationen<br />

der Anwendung abgeglichen<br />

werden.<br />

Die Herausforderung: Auf dem<br />

Steckverbinder-Markt werden eine<br />

Vielzahl unterschiedlicher Steckverbinder<br />

mit einer sehr großen Auswahl<br />

angeboten. Umfassendes Wissen<br />

ist daher erforderlich, um für<br />

die gewünschte Anwendung einen<br />

Überblick zu erlangen und die passende<br />

Auswahl bei der Vorgabe der<br />

Kenndaten treffen zu können. Eine<br />

optimale Auswahl eines Produktes<br />

für einen speziellen Anwendungsfall<br />

ist wichtig, um eine kosten günstige<br />

Lösung für das vorhandene Steckverbinder-Problem<br />

zu finden.<br />

Lösbare Steckverbindungen dienen<br />

als Schnittstelle von Elektronikeinheiten<br />

zu Platinen und Schaltungsperipherien<br />

und müssen besonders<br />

zuverlässig sein. In der Regel<br />

bestehen Sie aus einer Buchse<br />

(weiblich/female) und einem Stift<br />

(männlich/male). Diese werden miteinander<br />

gesteckt, um eine Verbindung<br />

zu erstellen. Eine Voraussetzungen<br />

für eine gute Zuverlässigkeit einer<br />

lösbaren Steckverbindung ist, dass<br />

die Bauformen zusammenpassen.<br />

Komponenten<br />

Buchsenleiste (links) als weiblicher Teil und Stiftleiste als männlicher Teil<br />

einer möglichen lösbaren Verbindung<br />

Bestandteile der Stiftund<br />

Buchsenleisten<br />

Eine Stiftleiste besteht aus<br />

zwei Bauteilen, Stiftkontakt und<br />

Isolierkörper. Der Stiftkontakt ist<br />

von dem Isolierkörper umhüllt<br />

bzw. in diesem eingepresst oder<br />

umspritzt. Mit dem Isolierkörper<br />

wird ein definierter Abstand der<br />

Stifte hergestellt, auch Rastermaß<br />

genannt, sodass mehrere Stiftkontakte<br />

möglich sind. Bei der Anzahl<br />

spricht man auch von Polen oder<br />

der Polzahl.<br />

Die Buchsenleiste besteht aus<br />

einem Federkontakt, der in vielen<br />

Ausführungen und Wertigkeiten<br />

erhältlich ist (siehe unten). An den<br />

Federkontakt schließt sich eine<br />

Anschlusstechnik an. In untenstehendem<br />

Bild werden die Buchsenkontakte<br />

in die Platine eingelötet.<br />

Daneben gibt es auch noch SMD-<br />

Versionen für die Oberflächenmontage.<br />

Der Federkontakt und<br />

die Verbindung zur Anschlusstechnik<br />

werden mit einem Isolierkörper<br />

umschlossen.<br />

Die Bestandteile einer Stift- und Buchsenleiste<br />

Das Kontaktmaterial<br />

An die Kontaktbasismaterialien<br />

der Stift- und Buchsenleisten werden<br />

elektrische und mechanische<br />

und Lebensdauer-Anforderungen<br />

gestellt. Das ist vorrangig:<br />

• geringer Durchgangs widerstand<br />

• gute elektrische Leitfähigkeit<br />

• geringe Relaxation bei<br />

federnden Elementen<br />

Letzteres bedeutet, dass die<br />

Federelemente wieder in die Ausgangsposition<br />

zurückkehren sobald<br />

die Stiftleiste aus der Buchsen leiste<br />

gezogen wird.<br />

Das Material der Kontakte ist in<br />

der Regel auf Kupfer basierend.<br />

Kupfer ist das preiswerteste Basismaterial<br />

im Verhältnis zur der Leitfähigkeit.<br />

Reines Kupfer ist jedoch<br />

weich und deshalb schlecht als Kontaktmaterial<br />

geeignet. Aus diesen<br />

Gründen werden bei Steckverbindern<br />

Legierungen verwendet, um<br />

die Eigenschaften der Basismaterialien<br />

für die Anwendung zu verbessern<br />

und an die Anforderungen<br />

anzupassen.<br />

CuSn 6 ist eine Kupferlegierung mit<br />

6% Zinn, bekannt auch als Bronze.<br />

Sie zeichnet sich durch hohe Festigkeits-<br />

und gute Federeigenschaften<br />

bei hinreichender Leitfähigkeit aus.<br />

CuZn 30 ist eine Kupferlegierung mit<br />

30% Zink (Messing). Die Legierung<br />

besitzt eine hervorragende Kaltumformbarkeit<br />

und Festigkeit. Sie eignet<br />

sich gut für aufwendige Tiefziehteile<br />

von Bauteile der Elektrotechnik bis<br />

hin zu Steckverbindern und deren<br />

70 3/<strong>2023</strong>


Komponenten<br />

Kupferabbau<br />

Kupfer mit 30% Zink (Messing)<br />

Kupfer mit 6% Zinn (Bronze)<br />

Lötprozesse. Messing hat geringe<br />

Federeigenschaften und ist deshalb<br />

vorrangig für nicht federnde Kontaktteile<br />

vorgesehen. Mit bestimmten<br />

Legierungen ist Messing auch für<br />

Buchsen kontakte geeignet.<br />

Der Kontaktaufbau<br />

Die richtige Oberflächenbeschichtung<br />

hat einen wesentlichen Einfluss<br />

auf eine dauerhaft gute Steckverbinder-Paarung.<br />

In der Regel wird<br />

bei den häufig verwendeten Buntmetalllegierungen<br />

als erstes eine<br />

sogenannte Sperrschicht aufgetragen.<br />

Diese Sperrschicht soll<br />

Der Kontaktaufbau<br />

3/<strong>2023</strong><br />

verhindern, dass Elemente aus dem<br />

Grundwerkstoff in die Oberflächenbeschichtung<br />

gelangen (Diffusion).<br />

Ebenso wird damit verhindert, dass<br />

zum Beispiel bei einer Vergoldung<br />

das Gold in den Grundwerkstoff<br />

wandert und so die positive Wirkung<br />

des Goldes mit der Zeit entfällt.<br />

Als Sperrschicht wird vielfach<br />

Nickel eingesetzt. Das gleiche gilt<br />

für Zinnbeschichtungen. Bei diesen<br />

Beschichtungen steht jedoch<br />

eine langfristig gute Lötbarkeit im<br />

Vordergrund. Darüber hinaus kann<br />

von einigen Anwendern eine zusätzliche<br />

Kupferbeschichtung vor dem<br />

Vernickeln verlangt werden. Diese<br />

Schicht soll die Haftfestigkeit der<br />

kompletten Beschichtung auf dem<br />

Grundwerkstoff erhöhen.<br />

Der Hintergrund für die Unternickelung<br />

als Sperrschicht ist die<br />

brownschee Molekular bewegung.<br />

Durch thermische Einflüsse bewegen<br />

sich Atome innerhalb von<br />

Kristall gittern in Metallen. An den<br />

Grenzflächen unterschiedlicher<br />

Metalle können Atome in das Gitter<br />

des Nachbarmetalls wandern.<br />

Die Veredelung<br />

Die abschließende Oberflächenbehandlung<br />

von Kontakten sind<br />

Vergoldung oder eine RoHS-konforme<br />

Verzinnung. Die Veredelung<br />

von Kontaktoberflächen richtet sich<br />

nach der voraussichtlichen Beanspruchung<br />

in Abwägung mit den<br />

Kosten. Die Beanspruchung wird<br />

hauptsächlich durch die Häufigkeit<br />

der Steckzyklen und den Umgebungsbedingungen<br />

bestimmt.<br />

Zinn ermöglicht eine ausgezeichnete<br />

Lötbarkeit und Leitfähigkeit, ist<br />

kostengünstig, jedoch nicht sehr<br />

beständig. Mit einem zu häufigen<br />

Stecken wird das Zinn leicht abgetragen,<br />

da es ein recht weiches<br />

Übliche Oberflächenveredelungen<br />

verzinnt, 3...6 µm 10<br />

hauchvergoldet, ca. 0,1 µm 10<br />

vergoldet, 0,15 µm 150<br />

vergoldet, 0,25 µm 200<br />

vergoldet, 0,75 µm 500<br />

Palladium, 0,7 µm über 0,1 µm Gold 500<br />

Verzinnte Kontakte<br />

Vergoldete Kontakte<br />

Selektiv vergoldete Kontakte<br />

Material ist. Gold bietet eine ausgezeichnete<br />

Leitfähigkeit, Korrosionsbeständigkeit,<br />

Strapazierfähigkeit<br />

und einen niedrigen Widerstand,<br />

aber zu hohen Kosten.<br />

Eine Hauchvergoldung (Flash)<br />

mit einigen µm Auftrag kann einen<br />

guten Kompromiss mit den Vorteilen<br />

von Gold und den niedrigeren<br />

Kosten von Zinn bieten. Kontakte<br />

mit Hauchvergoldung werden gerne<br />

eingesetzt wenn nur einige Steckzyklen<br />

im Produktzyklus zu erwarten<br />

sind. Eine sogenannte gerne<br />

genommene selektive Veredelung<br />

ist eine Mischung aus Zinn und Gold.<br />

So gewährleistet die Ver goldung im<br />

Steckbereich eine entsprechende<br />

Korrosionsbeständigkeit und die<br />

Verzinnung im Lötbereich eine sehr<br />

gut Lötbarkeit.<br />

Die Kontaktpaarung zwischen<br />

zwei unterschiedlichen Kontaktoberflächen<br />

sollte vermieden werden.<br />

Kontaktoberflächen sollten<br />

nach Möglichkeit identisch sein und<br />

sind je nach Einsatzfall abzuwägen.<br />

Vergoldete Kontakte sind immer<br />

die beste Lösung. Preiswertere<br />

verzinnte Oberflächen bieten sich<br />

ggf. dann an, wenn Mikrobewegungen<br />

vermieden werden und die<br />

Anzahl der zu erwartenden Steckzyklen<br />

gering ist.<br />

Wissenswert ist auch, dass sich<br />

in der Kombination von Zinn und<br />

Gold höhere Steck- und Ziehkräfte<br />

zeigen, was akzeptabel sein muss.<br />

Gold mit Zinn erzeugt unter Einfluss<br />

von Feuchte gemäß der elektrochemischen<br />

Spannungsreihe eine<br />

Spannung von 1,56 V. Das kann in<br />

analogen Systemen zu Spannungsverfälschungen<br />

führen und und<br />

digitale Systeme bei der Signalerkennung<br />

irritieren. Bei der Kombination<br />

von Silber und Zinn ist die<br />

Spannung 0,94 V.<br />

Empfohlen für Steckhäufigkeit<br />

Die Sperrschicht aus Nickel beträgt in der Regel 1-3µm.<br />

71


Komponenten<br />

Die Stiftspitzen<br />

Es gibt unterschiedliche Verfahren,<br />

um die Stiftspitzen herzustellen.<br />

Die thermisch gerissene Stiftspitze<br />

hat keine scharfen Kanten an<br />

den Flanken und keine Gratbildung<br />

an den Stiftspitzen, sodass ein sauberes<br />

Einlaufen in den Buchsenkontakt<br />

gewährleistet ist. Gleiches gilt<br />

für die geprägte Stiftspitze (mehr<br />

zu Vor- und Nachteilen ggü. thermisch<br />

gerissen?).<br />

Spitzen thermisch gerissen<br />

Spitzen geprägt<br />

Spitzen gestanzt<br />

Das günstigste Verfahren ist die<br />

gestanzte Stiftspitze, allerdings<br />

dann mit scharfen Kanten an den<br />

Flanken und Gratbildungen an den<br />

gestanzten Flächen, was mehr zum<br />

Verschleiß beiträgt als die vorgenannten<br />

Verfahren.<br />

Vor- und nachverzinnte<br />

Kontakte<br />

Bei vorverzinnten Kontakten sind<br />

die Enden der Kontaktstifte offen und<br />

nicht veredelt. Der verzinnte Draht<br />

wird entsprechend der gewünschten<br />

Länge der Kontakte mit einem<br />

thermischen Riss abgelängt. An<br />

der durch den thermischen Riss<br />

entstandenen Spitze fehlt dann die<br />

Ver edelung.<br />

Bei nachverzinnten Kontakten<br />

sind die Enden der Kontaktstifte<br />

komplett veredelt. Zur Herstellung<br />

der Kontakte erfolgt der thermische<br />

Riss bei dem blanken Draht.<br />

Anschließend durchlaufen die Kontakte<br />

den Galvanikprozess und sind<br />

so durchgehend veredelt. Letzteres<br />

bedeutet jedoch einen kostenintensiveren<br />

Arbeitsschritt.<br />

Kunststoffe<br />

Isolierkörper aus Kunststoff<br />

haben den Zweck die Kontakte<br />

und Steckverbinder akkurat auszurichten<br />

und zu positionieren.<br />

Die Kontakte erhalten einen genau<br />

definierten Abstand und werden<br />

durch den Kunststoff von einander<br />

isoliert. In der Regel ist der<br />

definierte Abstand von Kontakt zu<br />

Kontakt gleich. Der Abstand nennt<br />

sich Rastermaß. Gängige Abstände<br />

sind beispielsweise metrisch 0,5,<br />

0,8, 1, 2 oder auch 4 mm. Zöllisch<br />

findet sich häufig 0,635, 1,27, 2,54<br />

und 5,08 mm.<br />

Die Produktion von Steckverbinder-Gehäusen<br />

(Isolierkörper) findet<br />

in Spritzgussmaschinen statt,<br />

deren Werkzeuge je nach Ausbringungsmenge,<br />

mit zwei-, vier-, achtoder<br />

16-fachen Kavitäten (Vertiefungen)<br />

ausgelegt sind. Die Kavitäten<br />

entsprechen der Form des<br />

Gehäuses. Mit hohem Druck wird<br />

bei geschlossenem Werkzeug der<br />

Kunststoff heiß eingespritzt und<br />

anschließend ausgeworfen. Durch<br />

diese Mehrfachwerkzeuge werden<br />

Beispielhaftes 8-fach Spritzwerkzeug mit Kavitäten<br />

Steckverbinder Fertigung<br />

die Herstellungskosten gesenkt, weil<br />

in jedem Spritzzyklus (ca. 25 s) die<br />

entsprechende Anzahl von Steckverbinder-Gehäusen<br />

gefertigt wird.<br />

Die Kavitäten sind mit sogenannten<br />

Nestnummern gekennzeichnet, so<br />

dass im Fehlerfall eine Rückverfolgung<br />

der Produkte möglich ist.<br />

Anschließend werden die Steckverbinder-Gehäuse<br />

als Schüttgut<br />

an Fertigungsautomaten zugeführt,<br />

die dann die Kontakt bestückung<br />

übernehmen.<br />

Isolierkörper einreihig und zweireihig<br />

Kameraüberwachte Bestückung von Isolierkörper mit Kontakten<br />

72 3/<strong>2023</strong>


Komponenten<br />

Einfacher Federkontakt<br />

Federkontakt<br />

Gestanzte Feder, die in der Regel<br />

aus einem Federwerkstoff (Bronze/<br />

Zinn) gefertigt wird. Die Ausführung<br />

ist kostengünstig herzustellen<br />

und eignet sich für Einsatzfälle mit<br />

geringer Steckhäufigkeit.<br />

Die Gabelfeder ist aufgrund<br />

Ihres Aufbaus nur für die Aufnahme<br />

von Vierkant oder Flachkontakten<br />

geeignet. Das Stanzwerkzeug<br />

muss im Kontaktbereich<br />

der Feder, dem inneren Bereich,<br />

eine hohe Genauigkeit aufweisen,<br />

um dort den Kontakt äußerst gratfrei<br />

zu produzieren. Bei zu rauen<br />

Stellen an diesen Kontaktflächen<br />

würde sonst sehr leicht – insbesondere<br />

bei ver zinnten Kontakten –<br />

die Ober fläche des Stiftkontaktes<br />

aufgerissen. Wird die Kontaktfeder<br />

am Stanzstreifen hängend gefertigt<br />

und nicht als Schüttgut, kann<br />

eine Vergoldung recht sparsam und<br />

leicht im Kontaktierungsbereich der<br />

Feder in einer Bandgalvanik mittels<br />

Tauch oder Brush-Verfahren<br />

aufgebracht werden. Im Standard<br />

ist die Ver edelung hauch vergoldet<br />

oder verzinnt. Für ca. zehn Steckzyklen<br />

verwendbar.<br />

Flachkontaktfeder<br />

Flachkontaktfeder<br />

In der Regel sind Flachkontaktfedern<br />

für quadratische und rechteckige<br />

Stiftkontakte ausgelegt.<br />

Auch Rundstifte sind möglich. Es<br />

gibt Ausführungen mit einseitiger<br />

und zweiseitiger Kontaktierung.<br />

Die Herstellung der Federkontakte<br />

erfolgt mittels Stanztechnik und die<br />

Beschichtung durch eine Bandgalvanik.<br />

Federkontakte mit Flachfedern<br />

sind interessant für einen Einsatz<br />

bis 200 Kontaktzyklen.<br />

Präzisionskontakte<br />

Präzisionskontakte sind eine spezielle<br />

Form von Federkontakten.<br />

Dieser Kontakt besteht aus zwei<br />

Teilen: eine galvanisierte Kontakthülse<br />

und ein galvanisierter Federkontakt,<br />

Clip genannt. Die Kontakthülse<br />

beinhaltet auf der einen Seite<br />

einen Löt anschluss und eine Bohrung<br />

auf der anderen Seite. Diese<br />

Bohrung dient dann zur Aufnahme<br />

des Federteiles, dem Clip. Die Präzisionsbuchsenkontakte<br />

sind lötdicht,<br />

das bedeutet, beim Lötprozess kann<br />

von der Lötwelle oder dem SMT-Lötprozess<br />

her kein Lot in den Kontaktierungsbereich<br />

gelangen.<br />

Durch diese Eigenschaft eignet<br />

sich der Kontakt auch sehr gut wenn<br />

Elektronikmodule vergossen werden.<br />

Die spezielle Form des Clip-Kontaktes<br />

kann in ihrer Auslegung mit<br />

drei bis sechs Fingerkontakten, je<br />

nach Größe, sowohl zylindrische<br />

als auch viereckige Kontaktstifte<br />

aufnehmen. Die Fingerkontakte<br />

können einzeln ausweichen und<br />

gewährleisten für die Kontaktierung<br />

eine große Anzahl von Kontaktberührungspunkten<br />

und damit<br />

permanent eine gute Stromübertragung.<br />

Für die Eignung über 200<br />

Steckzyklen.<br />

Stiftleiste mit Rundstiften<br />

Stiftleiste mit Vierkantstiften<br />

Weitere Kontaktvarianten<br />

Neben den vorgenannten Kontaktarten<br />

sind viele weitere Varianten<br />

im Markt erhältlich. Hierzu zählen<br />

Stift- und Messerkontakte, die als<br />

Gegenstecker für die zuvor genannten<br />

Kontaktfederformen verwendet<br />

werden. Je nach Federkontakttyp<br />

können diese Gegenstecker eine<br />

quadratische, rechteckige oder zylindrische<br />

Form aufweisen. Es besteht<br />

die Möglichkeit mehrere oder sogar<br />

alle Formen miteinander zu kombinieren.<br />

So können unterschiedliche<br />

Buchsenleisten auf einer Stiftleiste<br />

kontaktiert werden. ◄<br />

Stiftleiste mit Flachkontaktstiften<br />

Präzisionskontakt<br />

Stiftleiste mit unterschiedlichen Kontakten<br />

3/<strong>2023</strong><br />

73


Komponenten<br />

Kunststoff-Hybride:<br />

Empfindliche Sensorik sicher verpackt<br />

Sensoren greifen in immer mehr Bereiche des täglichen Lebens ein. Dadurch erhöhen sich die Anforderungen an<br />

die Steuerungstechnik und die Verarbeitung der Sensordaten.<br />

Absolut berührungsloser NOVOHALL-Winkelsensor für<br />

Hochtemperatur-Anwendungen. Durch die vollkommen vergossene<br />

Elektronik eignet sich der Sensor hervorragend zum Einsatz<br />

unter härtesten Umgebungsbedingungen (Quelle: Novotechnik)<br />

Die sichere Weiterleitung dieser<br />

Daten spielt dabei eine wichtige<br />

Rolle. Um sie zu gewährleisten,<br />

kann die zur Erfassung und Weiterverarbeitung<br />

notwendige Sensorelektronik<br />

in ein Gehäuse integriert<br />

werden. So ist sie vor äußeren Einflüssen<br />

geschützt und ihre Funktion<br />

gesichert.<br />

2E mechatronic GmbH & Co. KG<br />

info@2e-mechatronic.de<br />

www.2e-mechatronic.de<br />

www.plastic-hybrids.com<br />

Ein solches Sensorgehäuse<br />

wird häufig als hybrides Kunststoffteil<br />

mit integriertem Stecker und<br />

separatem Bauraum für die Elektronik<br />

ausgeführt. Damit erfüllt es eine<br />

Doppelfunktion: Es dient einerseits<br />

als Schutz für die Elektronik und<br />

gewährleistet andererseits die einfache<br />

und robuste Anschlussmöglichkeit<br />

an entsprechende Sensorik<br />

und Steuergeräte.<br />

Für die Produktion dieser hybriden<br />

Kunststoffgehäuse kommen<br />

verschiedene Fertigungskonzepte<br />

in Frage. Je nach Anforderung der<br />

Kunden reicht die Bandbreite von<br />

gänzlich vollautomatisierten bis hin<br />

zu teilautomatisierten Konzepten.<br />

Hier setzt die Expertise der Firma<br />

2E mechatronic GmbH & Co. KG in<br />

Kirchheim/Teck an. 2E mechatronic<br />

ist auf die Fertigung von Kunststoff-<br />

Hybriden spezialisiert.<br />

Das Unternehmen bietet<br />

das volle Spektrum<br />

an möglichen Fertigungskonzepten<br />

an. So können mit teilautomatisierten<br />

Konzepten kleinere Produktionsvolumen<br />

abgedeckt werden.<br />

Die vollautomatisierten Fertigungsanlagen<br />

produzieren Stückzahlen<br />

in Millionenhöhe. Erreicht<br />

wird das durch eine hohe Verfügbarkeit<br />

und kurze Prozesszeiten.<br />

Sowohl bei teil- als auch bei vollautomatisierten<br />

Konzepten werden<br />

die jeweiligen Spritzgieß-Werkzeuge<br />

zunächst mit den entsprechenden<br />

Einlegeteilen bestückt. Dabei handelt<br />

es sich beispielsweise um<br />

Kontakte und Befestigungsbuchsen.<br />

Im anschließenden Spritzprozess<br />

werden diese Einlegeteile mit<br />

Kunststoff umspritzt. Hier kommen<br />

meist thermo plastische Kunststoffe<br />

wie PA und PBT oder seltener auch<br />

PPS zum Einsatz.<br />

Nach dem Spritzgießprozess<br />

werden, unabhängig vom Fertigungskonzept,<br />

die gespritzten Teile<br />

aus dem Werkzeug entnommen.<br />

Danach können sie je nach Bedarf<br />

auch weiterverarbeitet werden. Einer<br />

dieser möglichen zusätzlichen Produktionsschritte<br />

ist das Aufbringen<br />

eines Druckausgleichselements. Am<br />

fertigen Bauteil können den Kundenanforderungen<br />

entsprechende<br />

Prüfungen vorgenommen werden.<br />

So ist das Prüfen auf Vorhandensein<br />

aller geforderten Einlegeteile<br />

ebenso möglich wie z.B. eine Prüfung<br />

auf komplettes Ausspritzen der<br />

Form. Auch konkrete Prüfungen an<br />

den Kontakten, wie Isolations- und<br />

Durchgangsprüfungen oder das<br />

Vermessen der Kontaktposition in<br />

Gehäuse und Stecker sind möglich.<br />

Die gesamte Fertigungsanlage und<br />

der -prozess werden den Kundenwünschen<br />

entsprechend geplant.<br />

Das Verpacken<br />

des fertigen Bauteils<br />

muss unabhängig von den<br />

Prüfvorgängen am Ende des<br />

Produktions prozesses erfolgen.<br />

Dazu werden die Teile meist in<br />

Kleinladungsträgern abgelegt und<br />

auf Paletten für den Versand bereitgestellt.<br />

Bei 2E mechatronic durch laufen<br />

alle Kunststoff-Hybride diesen<br />

grundlegenden Prozess. Dabei ist<br />

es unerheblich, ob das Produkt in<br />

einer teil- oder vollautomatisierten<br />

Fertigungsanlage produziert<br />

wird. Je nach Anforderungen werden<br />

produktspezifische Einzelprozesse<br />

zusammengestellt und<br />

beliebig erweitert.<br />

Der Unterschied zwischen den<br />

einzelnen Fertigungskonzepten<br />

liegt insbesondere in Handling<br />

und Prüfung der Einlege- und Fertigbauteile.<br />

Dies wird bei vollautomatisierten<br />

Konzepten von Robotern<br />

und intelligenten Prüfsystemen übernommen.<br />

Ein manueller Eingriff findet<br />

bei diesen Konzepten nicht statt.<br />

Der Mensch führt der Anlage lediglich<br />

die Einlegeteile und die Verpackung<br />

zu. Im Gegensatz dazu<br />

werden bei einer teilautomatisierten<br />

Fertigung zusätzlich komplexe<br />

Prozess- und Prüfschritte von Menschen<br />

ausgeführt.<br />

Das Konzept einer solchen Anlage<br />

kann sehr individuell geplant werden,<br />

je nach Grad der Teilautomatisierung.<br />

So kann es sein, dass<br />

die Bestückung des Werkzeugs,<br />

die Entnahme des fertigen Bauteils<br />

und die Übergabe an Prüfstationen<br />

und Verpackung vom<br />

Menschen übernommen werden.<br />

Lediglich der reine Spritzprozess<br />

wird maschinell durchgeführt. Mit<br />

zunehmendem Grad an Automatisierung<br />

werden mehr und mehr<br />

74 3/<strong>2023</strong>


Komponenten<br />

Abholung der Einlegeteile<br />

(Alle Prozessbilder: IFK Automation, Balingen)<br />

Spritzgieß-Werkzeug auf dem Drehteller<br />

während der Bestückung/Entnahme<br />

Prüfstation<br />

Verpackung<br />

der beschriebenen Schritte von<br />

Robotern übernommen.<br />

So ist je nach produktspezifischen<br />

Gegebenheiten eine beliebige Kombination<br />

an Automatisierung und<br />

manueller Handhabung durch den<br />

Menschen möglich.<br />

Die 2E mechatronic GmbH & Co. KG<br />

produziert automatisiert Kunststoffhybride<br />

für höchste Ansprüche.<br />

Um die geforderte Qualität<br />

hinsichtlich Maßhaltigkeit und<br />

Sauberkeit zu erreichen, kommen<br />

aufwändige technische Maßnahmen<br />

zum Einsatz. Eine Skalierung<br />

der herkömmlichen Prozesse<br />

kann dabei schnell zu technischen<br />

Schwierigkeiten führen<br />

und so die wirtschaftliche Fertigung<br />

in Frage stellen. Die Verwendung<br />

von Rundteller-Spritzgießmaschinen<br />

erlaubt die Entkopplung<br />

der Bestückung und Entnahme<br />

vom Spritzgießprozess.<br />

Selbst dieser kann durch die Aufteilung<br />

um 40 bis 50% verkürzt<br />

werden. Das bringt gerade bei der<br />

Herstellung hoher Stückzahlen<br />

3/<strong>2023</strong><br />

nachhaltige Zeit- und Kostenvorteile<br />

mit sich, die im Sinne einer<br />

hoch wirtschaftlichen Produktion<br />

genutzt werden können.<br />

Neben Kunststoff-Hybriden wie<br />

Sensorgehäusen, Steckerrahmen<br />

und Steckverbindern entwickelt<br />

und fertigt 2E mechatronic auch<br />

spritzgegossene dreidimensionale<br />

Schaltungsträger (Mechatronic<br />

Integrated Devices) mit integrierter<br />

Funktionsvielfalt sowie hochgenaue<br />

fluidisch-kapazitive 360°<br />

Neigungssensoren. Konsequent<br />

ausgerichtet an den spezifischen<br />

Anforderungen unserer Kunden<br />

sind unsere Produkte in der Automobilindustrie,<br />

der Medizintechnik,<br />

der Industrieelektronik und in<br />

der Automatisierung im Einsatz.<br />

Ein Beispiel<br />

für diesen Fertigungsprozess ist<br />

das abgebildete Sensorgehäuse für<br />

den Sensor RFE-3200 der Firma<br />

Novotechnik aus Ostfildern. Das<br />

Gehäuse für magnetische Winkelsensoren<br />

mit einer berührungslosen<br />

Winkelmessung und separatem<br />

Positionsgeber wird bei 2E<br />

mechatronic produziert.<br />

Die Sensoren werden überwiegend<br />

in mobilen Arbeitsmaschinen<br />

in Bau-, Agrar-, und Forstwirtschaft<br />

sowie in Flurförderfahrzeugen<br />

eingesetzt. Im Einsatz müssen sie<br />

dabei unter rauen Betriebsbedingungen<br />

zuverlässig funktionieren.<br />

Die gleichzeitig sehr kompakten<br />

Abmessungen des Sensors sorgen<br />

für eine gute Integrierbarkeit<br />

in den meist knapp bemessenen<br />

Einbauräumen der Arbeitsmaschinen.<br />

Neben den herausfordernden<br />

Einsatz bedingungen, denen diese<br />

Sensoren genügen müssen, eignen<br />

sie sich auch für sicherheitsrelevante<br />

Anwendungen. Zudem<br />

überzeugen sie durch ein günstiges<br />

Preis/Leistungs-Verhältnis.<br />

Der fertige Sensor kann in verschiedenen<br />

elektrischen Varianten<br />

von Novotechnik bezogen werden,<br />

so zum Beispiel mit einer analogen<br />

Strom- oder Spannungsschnittstelle<br />

oder der digitalen CANopen<br />

bzw. SAE J1939-Schnittstelle. Es<br />

stehen ein- und mehrkanalige Ausführungen<br />

zur Wahl.<br />

Mit einem teilautomatisierten<br />

Fertigungskonzept<br />

erfolgt die Herstellung. Dabei<br />

wird das Spritzgieß-Werkzeug<br />

manuell bestückt. Die Kontaktstifte<br />

werden in einem separaten<br />

Trenn-Biege-Werkzeug gebogen,<br />

getrennt und anschließend händisch<br />

mit Hilfe einer Vorrichtung<br />

lagerichtig in das Spritzgießwerkzeug<br />

eingelegt.<br />

Die beiden Befestigungsbuchsen<br />

werden als Schüttgut bereitgestellt<br />

und ebenfalls von Hand<br />

in das Werkzeug eingelegt.<br />

Anschließend folgen der Spritzprozess<br />

und die Entnahme des<br />

fertigen Bauteils. Dieses wird<br />

dann nach einer Sichtkontrolle<br />

in Mehrwerg-Trays verpackt und<br />

an den Kunden versandt. Die<br />

Sichtkontrolle umfasst dabei die<br />

Überprüfung auf Vorhandensein<br />

und Unversehrtheit der eingelegten<br />

Teile sowie den erwarteten<br />

Gesamteindruck des Bauteils. Ein<br />

besonderes Augenmerk liegt dabei<br />

auf Spritzgrat oder Brandstellen.<br />

Nach der erfolgreich durchlaufenen<br />

Prüfung wird die Ware zum<br />

Versand freigegeben. ◄<br />

75


Komponenten<br />

Das richtige Verfahren, der richtige Steckverbinder<br />

So gelingt Komponentenschutz<br />

Die Elektronikbranche ist im Wandel,<br />

ob im Automotive-Bereich, in<br />

der Solar- und Windkraft oder der<br />

Industrieautomation. Mit der stetig<br />

zunehmenden Vernetzung stieg in<br />

den vergangenen Jahren jedoch<br />

auch die Zahl der Elektronikpannen<br />

– lt. dem Center for Automotive<br />

Research um ganze 29%. Je<br />

nach zu erwartenden Umwelteinflüssen<br />

wird daher ein Komponentenschutz<br />

von Elektronikbauteilen<br />

notwendig. Durch ihn kann die Elektronik<br />

zuverlässig geschützt werden<br />

– dazu benötigen Anwender jedoch<br />

auch eine entsprechend vergusskompatible<br />

Anschlusslösung.<br />

Steigender Bedarf an<br />

Komponentenschutzverfahren<br />

Unterschiedliche Verfahren<br />

schützen die elektronischen Bauteile<br />

vor Schock, Vibration, Feuchtigkeit,<br />

Schmutz, hohen Temperaturen,<br />

anhaltende Temperaturschwankungen<br />

und deren Folgeschäden.<br />

Ein Komponentenschutz<br />

kann also wesentlich zur Verbesserungen<br />

von Lebensdauer, Funktionssicherheit<br />

und Zuverlässigkeit<br />

der Endprodukte beitragen.<br />

Aus diesem Grund kommen<br />

Komponentenschutzverfahren in<br />

vielen Anwendungen bereits regelmäßig<br />

zum Einsatz: E-Mobility,<br />

Industrie-Automation, Bahnanwendung,<br />

Medizintechnik, Windkraft<br />

und Solartechnik, Kommunikationselektronik,<br />

in der Landwirtschaft<br />

und bei Haushaltsgeräten<br />

– Elektronik ist heute fast<br />

überall im Einsatz. Eine wachsende<br />

Herausforderung besteht<br />

dabei im zunehmenden Trend<br />

zur Miniaturisierung. Die Elektronik<br />

wird immer kleiner und erfordert<br />

unterschiedliche Schutzmaßnahmen,<br />

um Kriechstrecken wieder<br />

zu vergrößern und Luftstrecken<br />

zu eliminieren.<br />

Je nach Stress- und Einsatzsituation<br />

der Komponenten wählt man<br />

daher zwischen verschiedenen Verfahren:<br />

Potting-Verguss, Conformal<br />

Coating und Hotmelt Moulding sind<br />

die populärsten unter ihnen.<br />

Potting-Verguss<br />

Sehr häufig werden 1- und 2-Komponenten-Vergussstoffe,<br />

sogenannte<br />

Potting Compounds, eingesetzt.<br />

Bei den 2-Komponenten-<br />

Vergussstoffen werden Harz und<br />

Härter in einem Mischungsverhältnis<br />

mit entsprechender Maschinentechnik<br />

vermischt und im Standard<br />

über ein statisches Mischrohr in die<br />

Kavität eingegossen. Somit ist dieser<br />

Kalt-Verguss ein nicht-formgebendes<br />

Verfahren und benötigt ein<br />

Gehäuse, in das die Vergussmasse<br />

eingefüllt wird.<br />

Ein Potting-Verguss bietet dabei<br />

viele Vorteile: So sorgt er nicht nur<br />

für eine hervorragende elektrische<br />

Isolierung, hohe Wärmeableitung<br />

und Vibrations- und Schockreduzierung,<br />

sondern verfügt zudem<br />

über Chemikalien-, Feuchtigkeits-,<br />

Thermoschock- und Zyklenbeständigkeit,<br />

schützt die Elektronik<br />

vor Staub sowie Feuchtigkeit und<br />

besitzt darüber hinaus flammhemmende<br />

Eigenschaften.<br />

Standardgemäß kommen dabei je<br />

nach spezifischer Anforderung Epoxid-,<br />

Polyurethan- und Silikonharze<br />

zum Einsatz. Sie alle unterscheiden<br />

sich hinsichtlich ihrer Eigenschaften<br />

(Tabelle 1).<br />

Neben den genannten Materialien<br />

gibt es auch noch Spezialvergussstoffe<br />

und Gießharze. Diese kommen<br />

jedoch nur unter Extrembedingungen<br />

zum Einsatz. So schützen<br />

sie gemäß der ATEX-Anforderungen<br />

beispielsweise vor Explosionen,<br />

indem sie die chemische Reaktion<br />

von Zündquelle, brennbarem<br />

Stoff und Sauerstoff unterbinden.<br />

Außerdem ermöglichen sie eine<br />

elektrische Isolierung gegen Hochspannung<br />

(bis 30 kV/mm), schützen<br />

gegen Überhitzung durch partielle<br />

Wärmeentwicklung und bieten<br />

mit der Schutzklasse IP68 Schutz<br />

gegen Staub sowie gegen dauerhaftes<br />

Untertauchen.<br />

Ein Potting-Verguss bietet dem<br />

Anwender viele Möglichkeiten.<br />

Typische Produkte, bei denen das<br />

Verfahren angewandt wird, sind<br />

Akkupacks, Leistungs- und Steuerelektronik,<br />

Ladegeräte, EXgeschützte<br />

Elektronik, Sensoren,<br />

Monitore und Displays.<br />

Conformal Coating<br />

Mit dem Conformal Coating werden<br />

Leiterplatten vollständig oder<br />

nur selektiv beschichtet. Im Falle<br />

einer Selektivbeschichtung werden<br />

Autoren:<br />

Laura Mitlewski<br />

Martin Adamczyk<br />

ept GmbH<br />

www.ept.de<br />

Jörg Buch<br />

Werner Wirth GmbH<br />

www.wernerwirth.de<br />

Epoxidharze Sehr robuste Systeme<br />

Leicht aufzutragen<br />

Geringer Wärmeausdehnungskoeffizient<br />

Ausgezeichneter Schutz gegen Feuchtigkeit und aggressive Chemikalien<br />

Polyurethanharze Gute Flexibilität auch bei niedrigen Temperaturen<br />

Ideal für empfindliche Bauteile<br />

Äußerst breite Auswahl an verschiedenen Härtestufen<br />

Leichtere Kontrolle der Aushärtegeschwindigkeit<br />

Silikonharze Sehr weiter Betriebstemperaturbereich<br />

Hervorragende Leistung auch bei hohen Temperaturen<br />

Ausgezeichnete Flexibilität<br />

Optisch klare Versionen erhältlich<br />

Tabelle 1: Die gängigsten Potting-Vergussstoffe und ihre Eigenschaften<br />

76 3/<strong>2023</strong>


Komponenten<br />

Bild 2: Hotmelt Moulding am Beispiel eines Feuerwehrhelms.<br />

Mittig zu erkennen: Steckverbinder, die mittels Dam & Fill ausgespart<br />

wurden © Werner Wirth<br />

Bild 1: Dünnschichtbeschichtung (links), Dickschichtbeschichtung<br />

(Mitte) und Potting-Verguss (rechts) im Vergleich © Werner Wirth<br />

3/<strong>2023</strong><br />

nur notwendige Bereiche der Leiterplatte<br />

mit einer Schutzschicht überzogen.<br />

In der Regel unterscheidet<br />

man zwischen zwei Varianten des<br />

Coatings: Die Dünnschichtbeschichtung<br />

verspricht mit ihrer schnellen<br />

Härtung und der angepassten Viskosität<br />

eine hohe Wirtschaftlichkeit<br />

der Fertigungsprozesse. Ein<br />

besonders hoher Kanten- und Flächenschutz,<br />

der elektronische Baugruppen<br />

insbesondere vor extremer<br />

Feuchte bewahrt, wird dagegen mit<br />

der Dickschichtbeschichtung erzielt.<br />

In beiden Fällen bauen die Conformal<br />

Coatings nach der Trocknung<br />

lediglich Schichtstärken zwischen<br />

30 und 2000 µm auf. Somit kann<br />

die elektronische Baugruppe immer<br />

noch bei engen Platzverhältnissen<br />

verbaut werden.<br />

Aufgrund von unterschiedlicher<br />

Viskosität der Schutzlacke und<br />

somit unterschiedlichem Ausfließverhalten,<br />

wird gerne das Prinzip<br />

DAM & FILL auf den bestückten<br />

elektronischen Baugruppen angewandt.<br />

Hier wird mit einem thixotrop<br />

eingestellten Schutzlack ein „Dam“<br />

(deutsch „Damm“), z.B. um die Bauteile<br />

gelegt, die nicht vergossen<br />

werden dürfen, beispielsweise um<br />

Steckverbinder. Die übrigen Komponenten<br />

werden anschließend mit<br />

einem niederviskosen Schutzlack<br />

benetzt („Fill“, deutsch „Füllung“).<br />

Für das Conformal Coating werden<br />

unterschiedliche Polymere-<br />

Werkstoffe eingesetzt. So können<br />

Anwender unter anderem zwischen<br />

silikonbasierten und UVvernetzenden<br />

Produkten wählen.<br />

Erstere eignen sich aufgrund ihres<br />

breiten Temperaturspektrums von<br />

-40 bis +200 °C hervorragend für<br />

harsche Einsatzbedingungen wie<br />

in der Luft-und Raumfahrt oder<br />

Offshore. Letztere bestehen aus<br />

Acrylaten und Polyurethanen oder<br />

Hybriden beider Werkstoffe. Sie<br />

zeichnen sich vor allem dadurch<br />

aus, dass sie durch UV-Initiierung<br />

sehr schnell aushärten und eine<br />

sehr gute thermische Schockbeständigkeit<br />

mitbringen.<br />

Die Einsatzgebiete des Conformal<br />

Coatings sind vielfältig und reichen<br />

vom Automotive-Bereich bis hin zur<br />

Bahntechnik, Sensorik, Industrieelektronik,<br />

Medizintechnik sowie<br />

zur genannten Offshore-Windkraft<br />

und Luft- und Raumfahrttechnik.<br />

Hotmelt Moulding<br />

Eine besondere Form des Vergusses<br />

ist das Hotmelt Moulding.<br />

Bei diesem Verfahren wird in einem<br />

Arbeitsschritt die Baugruppe mit<br />

einem Material umhüllt, wobei eine<br />

Gehäusestruktur entsteht und die<br />

Baugruppe gleichzeitig geschützt<br />

wird. Die Elektronik wird dabei nicht<br />

beschädigt, da die niederviskosen,<br />

thermoplastischen Materialien eine<br />

niedrige Verarbeitungstemperatur<br />

aufweisen und mit einem weitaus<br />

geringeren Einspritzdruck als beim<br />

normalen Kunststoff-Spritzguss verarbeitet<br />

werden. Das schont zum<br />

einen die Bauteile, lässt zugleich<br />

die Thermoplaste schnell aushärten<br />

und macht das Verfahren relativ<br />

preiswert.<br />

Der Niederdruck-Spritzguss ermöglicht<br />

somit, dass selbst sensible<br />

Bauteile wie Kontakte, Sensoren,<br />

Leiterplatten und Spulen<br />

umweltfreundlich umhüllt, verklebt<br />

oder nach IP68 abgedichtet werden<br />

und damit auch vor stärksten Belastungen<br />

geschützt sind.<br />

Eine von äußeren Einflüssen massiv<br />

betroffene Branche ist beispielsweise<br />

die Landwirtschaft. Maschinen<br />

unterliegen hier täglich unterschiedlichen<br />

Witterungsverhältnissen.<br />

Zum Schutz ihrer Elektronik eignet<br />

sich Hotmelt Moulding perfekt:<br />

Es bewahrt zuverlässig und langanhaltend<br />

vor Feuchtigkeit, Temperaturschwankungen,<br />

Korrosion<br />

und Erschütterungen.<br />

Potting, Conformal Coating<br />

oder Hotmelt Moulding?<br />

Welches Komponentenschutzverfahren<br />

sich am besten eignet, ist<br />

immer vom jeweiligen Einsatzgebiet<br />

Bild 3: Schliffbild zweiteiliger Steckverbinder vs. einteiliger<br />

flexilinkb-t-b © ept GmbH<br />

77


Komponenten<br />

Bild 4: Der flexilinkb-t-b Leiterplattenverbinder mit der ept Tcom press Einpresszone © ept GmbH<br />

der Elektronik und den damit verbundenen<br />

Anforderungen abhängig.<br />

Eine One-Size-Fits-All-Lösung<br />

gibt es nicht.<br />

Problemstellung Steckverbinder<br />

Extremtemperaturen, Schmutz<br />

und Feuchtigkeit, chemischer oder<br />

mechanischer Stress: Mit dem<br />

geeigneten Komponentenschutzverfahren<br />

ist die Elektronik vor<br />

nahezu jeder äußeren Einwirkung<br />

geschützt. Ein Aspekt muss dabei<br />

jedoch bedacht werden: Ein Verguss<br />

ist nur dann möglich, wenn<br />

die Funktionalität der verbauten<br />

Komponenten durch die eingesetzten<br />

Werkstoffe nicht eingeschränkt<br />

wird. Dazu ist jedoch auch eine<br />

entsprechend vergusskompatible<br />

Anschlusslösung vonnöten – der<br />

Einsatz gewöhnlicher Leiterplatten-Steckverbindungen<br />

ist damit<br />

ausgeschlossen. Grund hierfür ist<br />

die meist zweiteilige Feder-Messer-Kontakttechnologie,<br />

bei der die<br />

Vergussmasse in den vulnerablen<br />

Steckbereich eindringen und somit<br />

die Kontaktierung behindern kann.<br />

Bei herkömmlichen Steckverbindern<br />

muss daher mittels Dam & Fill<br />

der Kontaktbereich vor dem Verguss<br />

abgedichtet werden, um keine<br />

Beeinflussung durch die Vergussmasse<br />

zu riskieren. Hierbei geht es<br />

darum, dass die Vergussmasse im<br />

Kontaktbereich zum einen die Kontaktpunkte<br />

beeinträchtigen und damit<br />

eine Signalübertragung unterbrechen<br />

kann. Zum anderen würde<br />

sie die Relaxationseigenschaften<br />

der Feder hemmen.<br />

Um einen Verguss dennoch zu<br />

ermöglichen und dabei die erforderliche<br />

Ausfallsicherheit zu gewährleisten,<br />

empfiehlt sich die Wahl einer<br />

einteiligen Anschlusslösung, also<br />

eines Steckverbinders, der ohne<br />

den herkömmlichen Steckbereich<br />

auskommt. Bei einem solchen einteiligen<br />

Stecker ist das Eindringen<br />

der Vergussmasse in den Kontaktbereich<br />

unmöglich.<br />

Bild 5: Lochspezifikation der ept-Einpresszone Quelle © ept GmbH<br />

Einpresstechnik als<br />

Anschlussmethode der Wahl<br />

Einteilige Steckverbinder bringen<br />

demnach die nötige IP-Schutzart<br />

für diese Werkstoffe mit, um einen<br />

Verguss – und damit eine dauerhafte<br />

und robuste Anschlusslösung<br />

– zu ermöglichen. Doch<br />

auch die Wahl der Anschlusstechnik<br />

spielt hier eine wichtige Rolle.<br />

Mithilfe von beidseitigen Einpresszonen<br />

wird der Anschlussbereich<br />

aufgrund der Kaltverschweißung<br />

zwischen der Kupferhülse und der<br />

Einpresszone gasdicht und bildet<br />

somit eine vergießbare Verbindung<br />

zwischen zwei Leiterplatten,<br />

die sich im Feld bereits milliardenfach<br />

bewährt hat.<br />

Um diese gasdichte Verbindung<br />

zu gewährleisten, ist es jedoch zwingend<br />

notwendig, die Durchkontaktierung<br />

gemäß der ept-Spezifikation<br />

zu realisieren:<br />

Der Entfall des Steckbereichs<br />

lässt den Steckverbinder in Kombination<br />

mit der Einpresstechnik somit<br />

auch Schockbelastungen von bis zu<br />

200 g standhalten. Auch Materialbewegungen<br />

in Folge großer Temperaturschwankungen<br />

sowie der Einfluss<br />

von Schadgas beeinträchtigen<br />

die Verbindung nicht. Durch die Einpresstechnik<br />

erhöht sich die Zuverlässigkeit<br />

im Vergleich zur Löttechnik<br />

um ein Vielfaches, da weder<br />

kalte noch gebrochene Lötstellen<br />

auftreten können. Außerdem lassen<br />

sich so aufwendige selektive<br />

Lötarbeiten, teure Kabellösungen<br />

und Abstandshalter vermeiden,<br />

wodurch sich Entwickler nicht nur<br />

Platz auf der Leiterplatte sparen,<br />

sondern zusätzlich die Kosten um<br />

bis zu 50% senken können.<br />

Mit nur einem Bauteil wird<br />

sowohl eine mechanische als<br />

auch elektrische Verbindung<br />

hergestellt. Gerade bei modular<br />

gestalteten Baugruppen mit konfigurierbaren<br />

Funktionen oder<br />

unterschiedlichen Performance-<br />

Levels lässt sich der Einpressvorgang<br />

hervorragend am Ende<br />

des Bestückungsprozesses einbringen.<br />

Hier können nach Wahl<br />

unterschiedliche Module auf Basis-<br />

Leiterplatten aufgebracht werden.<br />

So lässt sich in einem schnellen<br />

Arbeitsschritt eine hohe Vielfalt<br />

an Produkten fertigen. Da auch<br />

ein abschließendes Vergießen<br />

der Baugruppe möglich ist, bleibt<br />

die elektrische und mechanische<br />

Verbindung zuverlässig bestehen.<br />

Durch einen Verguss können<br />

Anwender ihre elektronische Baugruppe<br />

maximal vor aggressiven<br />

Umwelteinflüssen schützen. Wer<br />

für seine Anwendung jedoch einen<br />

Komponentenschutz in Betracht<br />

zieht, muss auch die Wahl eines<br />

geeigneten Steckverbinders in<br />

Kombination mit der geeigneten<br />

Anschlusstechnik berücksichtigen.<br />

Einteilig, eingepresst und vergossen<br />

– in dieser Kombination sind elektronische<br />

Baugruppen gegen (fast)<br />

alle Einwirkungen gewappnet. ◄<br />

78 3/<strong>2023</strong>


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