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Beispiel einer mit LEDs bestückten Leiterplatte von Erco.
Die Wahl fiel Erco nicht schwer: Der Schablonendrucker Versaprint S1 von Ersa in der SMT-Fertigungslinie.
Rhiana Tetteroo von Erco erarbeitete ein Konzept für eine SMT-Linie.
Beispiel einer Design-Leuchte von Erco.
Die Firmenzentrale von Erco in Lüdenscheid ist in einem Ensemble preisgekrönter Industriebauten untergebracht.

In einem Ensemble preisgekrönter Industriebauten sind hier Forschungslabors, Designstudio, Büros sowie hochmoderne Fertigungs- und Logistikanlagen untergebracht. Etwa zwei Drittel der Mitarbeiter sind am Hauptsitz in Lüdenscheid tätig. Hinzu kommen die Teams in den Büros und Showrooms weltweit: Erco hat sich als Weltmarke für Licht etabliert und ist zugleich ein unabhängiges Familienunternehmen geblieben, das mittlerweile in dritter Generation geführt wird.

Outsourcing war auch bei Erco ein Thema. Mit der Produktionsauslagerung lassen sich Fertigungsspitzen abfedern. Mit Outsourcing wird jedoch dauerhaft die gesamte Produktion in fremde Hände gegeben. Wird nur ein Teil der Fertigung outgesourct, ist in der Regel das Know-how der zu fertigenden Produkte im eigenen Haus vorhanden und man behält die Kontrolle über seine Produkte. „Bei der Vergabe der gesamten Produktion begibt man sich aber in eine Abhängigkeit, die nicht immer den gewünschten Effekt zeigt. Sind Produktänderungen oder Sonderaktionen noch zu planen, wird spätestens beim Thema Qualität der eigene Anspruch zuweilen nicht erfüllt“, weiß Rhiana Tetteroo zu berichten. Sie ist als Lean Manager Industrial Engineering Manufacturing Engineering bei Erco tätig, und hat maßgeblich das Insourcing der Produktion geplant und umgesetzt.

Fürs Insourcing der Produkte entschieden

Im Jahr 1934 von Arnold Reininghaus als Familienunternehmen gegründet, gilt Erco heute als Spezialist für Architekturbeleuchtung. Durch Entwicklungsstärke und Technologiekompetenz, insbesondere hinsichtlich LEDs und Optoelektronik, hat sich das Unternehmen weltweit einen Namen bei der Lichterzeugung und -lenkung für den Innen- und Außenraum gemacht. Mit mehr als 60 Tochtergesellschaften, Niederlassungen und Vertretungen agiert der Lichtexperte auf allen großen Märkten über das gesamte Erdenrund, wie etwa in den USA, China, dem Nahen Osten und Südamerika. „Licht statt Leuchten“ ist das Leitmotto, weshalb sich das Unternehmen auch als Lichtfabrik sieht, deren Produkte hochwertige Lichtlösungen für alle Aufgaben der Architekturbeleuchtung sind.

Daher galt der eigenen Produktion große Aufmerksamkeit. Anfang 2011 war es dann soweit. Erco gab den Startschuss für eine eigene SMT-Fertigung. Rhiana Tetteroo wurde mit der Umsetzung betreut. Sie erarbeitete ein Konzept für eine SMT-Linie, das genau auf die Anforderungen und Bedürfnisse abgestimmt ist. Zunächst galt es den Markt zu sondieren und mögliche Lieferanten ausfindig zu machen: „Während des Projektverlaufs war ich als Industrial Engineer tätig. Meine Aufgabe war es, vorhandene Arbeitsplatzsysteme und Arbeitsprozesse zu optimieren und neue Arbeitsbereiche zu gestalten. Dieses Tätigkeitsfeld war eine gute Vorbereitung auf das Projekt Elektronikfertigung, in dem es darum ging einen neuen Produktionsbereich aufzubauen“, erinnert sie sich. Zunächst als Teammitglied dabei, avancierte sie in der Pflichtenheftphase zur Projektleiterin.

Hundertprozent-Inspektion überzeugt

Dabei ging es darum, die Planungen zur Pflichtenheftreife voranzubringen und so eine ausstehende Umsetzungsentscheidung vorzubereiten. Dazu zählte unter anderem auch das Erarbeiten von Maschinenlastenheften. Als es etwa um die Auswahl von einem Schablonendrucker ging, waren drei Hersteller in der engeren Auswahl. Letztlich konnte Ersa die Entscheidung für sich gewinnen. Welches waren die Gründe, sich für den Schablonendrucker von Ersa zu entscheiden? „Uns war ein klimatisierter Arbeitsraum ebenso wichtig wie eine Kontrolle der Pastenrollenhöhe. Das wichtigste technische Merkmal von Ersa war jedoch die Hundertprozent-AOI in sehr kurzer Zykluszeit“, begründet Tetteroo die Wahl.

Bekanntermaßen entstehen die meisten Fehler innerhalb eines SMT-Prozesses beim Drucken. Da die Anbindung der Wärmepads bei LEDs erheblichen Einfluss auf die Lebensdauer hat, war es für Erco das Wichtigste, diesen Prozess stabil und reproduzierbar zu beherrschen, insbesondere bei kleinen Losgrößen und häufigen Produktwechseln, argumentiert die Expertin: „Aus diesem Grund haben wir den klimatisierten Arbeitsraum und die Messung der Pastenrollenhöhe gewählt. Die AOI lässt uns die Stabilität des Drucks überwachen.“ Das geforderte schnelle Umrüsten der Anlage wurde in der Praxis nachgewiesen. Hierbei ist der Einsatz der Zeilenkamera ein entscheidender Faktor. Das Scannen des ganzen Substrats und der Schablone ermöglicht es dem Bediener sehr schnell die Position der Fiducial-Marken zu erfassen und zu lernen. Gleiches gilt für die Inspektion. Der Zeitaufwand für ein vollständiges Programm, Fiducial-Marken und Inspektion liegt deutlich unter 10 min.

Qualitätssteigerung beim Schablonendruck

Zum Einsatz kommt nun der Schablonendrucker Versaprint, das als bislang einziges System am Markt eine Zeilenkamera einsetzt. Er unterscheidet sich damit vom Wettbewerb, der nach wie vor auf den Standard, die Flächenkamera baut. Die Line-Scan-Technologie (LIST) ermöglicht umfangreiche neuartige Funktionen zur bildlichen Unterstützung des Bedieners beim Einrichten, Bedienen und Prozessoptimieren: Dazu zählen die schnelle Bilderfassung, auch von großen Bereichen, genauso wie sehr gute Auswertungsergebnisse durch unterschiedliche Beleuchtung und Auswertung. Auch ist eine flächige Ermittlung von Positionsinformationen für eine optimale Ausrichtung möglich. Die Integration von Schablonendruck und Hundertprozent-Inspektion in einer Maschine ist das besondere Merkmal der Versaprint-Baureihe. LIST ermöglicht eine bislang nicht da gewesene Automatisierung des Prozessschrittes Schablonendruck und erzielt dadurch eine konstante und weitestgehend bedienerunabhängige Qualität des Prozesses.

Der Einsatz einer Zeilenkamera vergrößert den möglichen zu inspizierenden Bereich erheblich. Wird bei aktuellen Schablonendruckern das Substrat erst bedruckt und dann inspiziert, hat man diese beiden Schritte zusammengefasst. Möglich wird dies durch eine geänderte Anordnung der Kameraachse und die Verwendung eines dreigeteilten Transportes – TRT (Triple Rail Transport). Durch die ruhende Position des rechten Auslauftransportes wird es möglich, eine Leiterplatte parallel zum Druck der nächsten zu inspizieren. Die parallele Inspektion mit LIST bringt zusammen mit TRT den Vorteil, die Inspektionszeit, solange sie kleiner oder gleich der Druckzeit ist, effektiv aus der Taktzeit auszublenden. Weil dieser Vorgang bei jedem Substrat notwendig ist, kann man mit Recht von einem wirklichen parallelen Prozess sprechen. Mit LIST wird die Hundertprozent-Inspektion, die den Einsatz eines zusätzlichen Inspektionssystems hinter dem Drucker überflüssig werden lässt, möglich.

Dem Bediener wird mit dieser Technologie ein Werkzeug zur Verfügung gestellt, das es ihm möglich macht, seine Aufgaben schnell und fehlerfrei zu erledigen. Die bildliche Darstellung der Leiterplatte nach einem erfolgten Komplett-Scan auf der Bedienoberfläche ermöglicht eine freie Definition des Bildausschnittes über den gesamten Leiterplattenbereich. Mit einer Zoomfunktion ist es möglich, relevante Bereiche für die Auswahl zu vergrößern und so die Marken und Inspektionsbereiche exakt zu positionieren. Zudem erlaubt die flächige Erfassung von Leiterplatte und Schablone neuartige Ausrichtungsvorgänge, um vollautomatisch auf verbreitete Problemstellungen wie etwa dem Leiterplattenstretching zu reagieren.

Inspektionsmöglichkeiten

Die Integration von Schablonendruck und Hundertprozent-Inspektion in einer Maschine ist das Kernfeature der Versaprint-Maschinenreihe von Ersa. LIST ermöglicht eine bislang nicht da gewesene Automatisierung des Prozessschrittes Schablonendruck und erzielt dadurch eine konstante und weitestgehend bedienerunabhängige Qualität des Prozesses.

Productronica 2013: Halle A4, Stand 161 und 171