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Bild 1: Select-Coat-Systeme wie dieses Lackiersystem von Nordson Asymtek haben Conformal Selective Coating perfektioniert.
Bild 3: Ein Laser kontrolliert die Breite des Lackvorhangs, die sich ggf. per Closed Loop nachregeln lässt.
Bild 5: Komfortabel und intuitiv: Die Bedienoberfläche der Software Easy Coat erlaubt die Programmerstellung am Schreibtisch.
Bild 6: Das Traceability-System Smartcontrol 4.0 kontrolliert jeden Prozessschritt in der Beschichtungslinie, hier bestehend aus Handling-Strecke, Einlauf, Select-Coat-Beschichtungssystem, AOI-Inspektionssystem und Trockenstrecke.
Bild 4: Unterbrechungsfreier und sauberer Materialnachschub mit dem Smartfill-System.
Bild 2: Kopfhalterung für bis zu drei Beschichtungsköpfe, die sich ihre Aufgaben applikationsspezifisch teilen.

In der Regel handelt es sich bei der Schutzbeschichtung von Baugruppen um partielle Beschichtungen. Viele Bereiche wie Steckerleisten, Kontakte oder mechanische Bauteile müssen zwingend von Beschichtungsmaterial frei bleiben. Neben den Anschaffungskosten beeinflusst eine Vielzahl qualitäts- und kostenrelevanter Faktoren die Entscheidung für ein geeignetes Schutzbeschichtungsverfahren:

Ein moderner Beschichtungsprozess arbeitet sauber und minimiert den Materialeinsatz, vermeidet unnötige Abfall- und Entsorgungskosten, stellt automatisch und reproduzierbar die Einhaltung der geforderten Prozessparameter und damit die Beschichtungsqualität sicher.

Auch häufig wechselnde Beschichtungsaufgaben bewältigt ein derartiger Prozess äußerst flexibel und gestattet die problemlose Erfassung aller Prozessdaten im Rahmen moderner Rückverfolgungskonzepte (Traceability). All diese Anforderungen bestimmen über die so genannten Cost of Ownership – das Schlüsselkriterium bei der Auswahl des Beschichtungsverfahrens.

Beschichtung mit Prozesskontrolle

Grundlegende Anforderung an ein solches Beschichtungssystem sollte sein, dass keine manuellen Maskierungen erforderlich sind. Denn sowohl das Aufbringen wie auch das spätere Entfernen von Maskierungen ist äußerst zeitaufwendig und zudem fehleranfällig. Darüber hinaus entsteht erheblicher Material- und Entsorgungsaufwand.

Conformal Selective Coating hat sich als bewährtes Verfahren etabliert, um reproduzierbar genau unterschiedliche partielle Beschichtungen ohne Maskierung sehr rationell zu realisieren. Durch eine ausgefeilte Prozesskontrolle mit Closed Loop und eine Viskositätsregelung, die das System unabhängig von Umgebungseinflüssen macht, bietet dieses Verfahren eine bisher nicht gekannte Prozesssicherheit. Beschichtungsanlagen wie die von Nordson Asymtek entwickelten Select-Coat-Systeme haben dieses Verfahren perfektioniert: der Lackauftrag erfolgt über spezielle Beschichtungsköpfe, die programmgesteuert mit einem mehrachsigen Roboter über die Baugruppe verfahren.

Mehrere Köpfe in einem System

Um sowohl sehr filigrane Beschichtungen mit sehr kleinen Auftragsflächen beliebiger Geometrie wie auch großflächigere Beschichtungen präzise auszuführen, lassen sich die Systeme über entsprechende Kopfhalterungen mit bis zu drei unterschiedlichen Beschichtungsköpfen ausrüsten, die gleichzeitig und applikationsspezifisch zum Einsatz kommen.

Für größerflächige Beschichtungen ist der patentierte Film Coater geeignet: Dieser Kopf erzeugt einen winzigen, in der Breite definierbaren geschlossenen Lackvorhang, dessen Charakteristik per Closed Loop mittels Laser kontrolliert wird. Diese Fan Width Control (FWC) vermisst in frei wählbaren Zeitintervallen die Breite des Lackvorhangs und regelt sie falls erforderlich nach, um das gewünschte Beschichtungsergebnis auch langfristig zu gewährleisten.

Dank FWC sind mit demselben Ventil und innerhalb eines Beschichtungsablaufs unterschiedliche Beschichtungsbreiten möglich. Auch entsteht bei diesem Airless-Beschichtungsverfahren keinerlei Sprühnebel, was eine maximale Materialausbeute bei konturenscharfer Abgrenzung erlaubt. Der geschlossene Lackfilm macht überdies erst die sehr hohen Verfahrgeschwindigkeiten des Select-Coat-Verfahrens von bis zu 1000 mm/s möglich – auch Taktanforderungen im Sekundenbereich, etwa bei Automotive Applikationen, sind damit realisierbar.

Jetten im Millisekundentakt

Für sehr schwer zugängliche Stellen und stark miniaturisierte Applikationen kommen ergänzend zum Film Coater Beschichtungsköpfe mit Jet-Technologie wie der Precise Coat Jet zum Einsatz. Ähnlich wie ein Tintenstrahldrucker schießt oder jettet dieser Kopf das Material in extrem kleinen Punkten auf die zu beschichtende Fläche. Die Frequenz des Jettens ist mittels Pulsweitenmodulation im Millisekundenbereich einstellbar. Ebenso lässt sich das Punktvolumen in einem vorgegebenen Bereich variieren. Flow-Monitoring überwacht und protokolliert die dosierte Materialmenge beim Jetten.

Neben dem Jetten in Bewegung kann der Precise-Coat-Beschichtungskopf auch gezielt eine Position auf der Baugruppe anfahren, um im Stillstand mehrere winzige Punkte zu applizieren. Auch sehr kleine Baugruppen wie in modernen elektrischen Hörgeräten kann dieser Kopf sehr rationell selektiv beschichten.

Im Zusammenspiel mehrerer spezieller Beschichtungsköpfe mit Filmcoating- und Jetting-Technologie lassen sich nahezu beliebig geformte und beliebig große Flächen und Konturen präzise und randscharf erzeugen. Durch die hohe Verfahrgeschwindigkeit und Positioniergenauigkeit des Roboters sind hohe Durchsatzraten materialsparend und bei gleichmäßigen, reproduzierbaren Beschichtungsergebnissen erreichbar. Von der klassischen Schutzbeschichtung mit geringer Schichtstärke bis hin zum Dickschichtverguss mit größeren Schichtstärken ist jede Art von Beschichtung möglich.

Auf einen Blick

Beschichtungen auf Baugruppen kommen immer häufiger vor, und fehlerhafte Beschichtungen können hohe Kosten durch Reparatur, Nacharbeit oder Ausfälle verursachen. Deshalb sind bei der Wahl des am besten geeigneten Verfahrens vor allem die laufenden Kosten und eine gleichbleibend hohe Qualität ausschlaggebend. Weniger Betriebskosten, optimale Materialausnutzung und hochentwickelte Closed-Loop-Prozessregelungen machen das Select-Coat-Verfahren zu einer rationellen und produktionssicheren Beschichtungslösung.

Geschlossener Materialkreislauf mit Heizung

Die Lackversorgung ist als geschlossenes, zirkulierendes System ausgelegt und verhindert damit, dass sich Material festsetzt oder austrocknet. Externe Verunreinigungen werden ebenso vermieden wie das Entweichen flüchtiger Bestandteile aus dem Beschichtungsmaterial. Auch nach dem Wochenende kann die Materialversorgung also problemlos wieder anlaufen.

In die Materialversorgung ist ein PID-geregelter Lackerwärmer integriert, der die Temperatur im gesamten Materialkreislauf konstant hält. Selbst bei schwankender Umgebungstemperatur bleibt die gleichmäßige Viskosität des Materials erhalten. So sorgen konstante Prozessparameter für ein reproduzierbares Beschichtungsergebnis.

Zusätzlich erleichtert die optionale Smartfill-Umfüllvorrichtung die tägliche Arbeit an den Select-Coat-Beschichtungssystemen. Das Smartfill-System pumpt dazu das Material direkt aus dem Originalgebinde in den Vorratsbehälter der zirkulierenden Lackversorgung, sobald ein vorgegebener, per Waage einstellbarer Füllstand unterschritten wird. Die Sensorik im Lackbehälter gibt rechtzeitig eine optische und akustische Warnmeldung aus, wenn das Originalgebinde leer oder der Mindestfüllstand erreicht ist. Durch Umfüllvorgänge verursachte Verschütt- und Tropfmengen im Umfeld der Lackieranlage gehören der Vergangenheit an und der sonst eher schmuddelige Beschichtungsprozess wird zu einer sauberen Sache.

Programmerstellung am Schreibtisch

Ein wesentlicher Bestandteil der beschriebenen Beschichtungslösung ist die Software. Mit der Easy-Coat-Software lassen sich Beschichtungsprogramme anhand eines Fotos der zu beschichtenden Baugruppe schnell und bequem am Schreibtisch erstellen. Die intuitive, menügesteuerte Programmerzeugung für eine Baugruppe erfolgt durch Überfahren der Beschichtungsfläche auf der am Monitor abgebildeten Baugruppe unter Eingabe geometrischer Eckdaten. Aus einigen wenigen Angaben generiert Easy Coat selbsttätig das fertige Beschichtungsprogramm und übermittelt es per Netzwerk direkt an die Anlage. Hier kann noch ein Finetuning erfolgen.

Einmal vorhandene Programme sind stets abrufbar und lassen sich beliebig oft und reproduzierbar ausführen. Das sorgt für eine sehr hohe Flexibilität beim Bearbeiten häufig wechselnder Beschichtungsaufgaben.

Von der Anlage zur kompletten Linie

Mit Wendestation, Coating-Anlage, anschließender Trockenstrecke mit UV- oder IR-Trocknung sowie integrierter Coating-AOI-Station ist ein Ausbau des Select-Coat-Verfahrens zur kompletten Linie möglich. Die Trockenprozesse sind mittels Closed Loop selbstüberwachend. Beim IR-Trockner stehen alle Zonen, beim UV-System steht die Intensität des UV-Strahlers in einem geschlossenen Regelkreis.

Ein Conformal-Coating-AOI-System zur Qualitätssicherung ist zwischen Lackieren und Trocknen angeordnet und prüft zum einen die korrekte Beschichtung der Flächen sowie zum anderen, ob sich auf den freizuhaltenden Flächen tatsächlich kein Material befindet.

Die einzelnen Prozesse stellen alle produktionsrelevanten Daten und Parametereinstellungen zum Abruf bereit, sodass sich problemlos umfassende Traceability-Konzepte für einen lückenlosen Qualitätsnachweis umsetzen lassen. Mit dem Smartcontrol-4.0-System bietet das Rodgauer Systemhaus smartTec ein solches Traceability-System, das bewährte Software mit moderner RFID-Technologie verbindet und eine komfortable und schnelle Implementierung – auch mit Prozessverriegelung – gestattet.

SMT Hybrid Packaging 2015: Halle 7, Stand 221 und 321