3-2023
Fachzeitschrift für Elektronik-Produktion - Fertigungstechnik, Materialien und Qualitätsmanagement
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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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 />
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• 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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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 />
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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 />
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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 />
MIT EINEM KLICK<br />
SCHNELL<br />
INFORMIERT!<br />
• Umfangreiches Fachartikel-<br />
Archiv zum kostenlosen<br />
Download<br />
• Aktuelle Produkt-News<br />
aus der Elektronikbranche<br />
• Unsere Zeitschriften<br />
und Einkaufsführer als E-Paper<br />
• Messekalender<br />
• Ausgewählte Workshops<br />
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 />
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