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Licht aus, Spot an: Die intelligenten Lichtsysteme werden umfangreichen Tests unterzogen bevor sie das Werk verlassen.
Perfekte Oberflächen: Die Hard-Coating-Anlagen überziehen Abdeckscheiben mit einer harten Verschleißschicht, die sie gegen Umwelteinflüsse und Kratzer abschirmt.
Bei ZKW ist Qualität ist niemals ein Zufallsprodukt, sondern immer das Ergebnis eines genau definierten Prozesses mit umfassenden Kontrollmöglichkeiten.
Die Entwicklung von analogen Schaltungen, von Software für Steuergeräte sowie LED-Treiber-Topologien, und auch das optische Setzen von LEDs mit vollautomatisierten Anlagen findet innerhalb der ZKW Group statt.
Als erstes Serienfahrzeug weltweit ist der Hybrid-Sportwagen BMW i8 ab Herbst 2014 mit dem neuartigen Laser-Fernlicht erhältlich.
Mitten auf der grünen Wiese aber im Umfeld von Hochschulen: Im niederösterreichischen Ecoplus-Wirtschaftspark hat ZKW für die Fertigung von Elektronikmodulen für LED-Scheinwerfer ein neues Elektronikwerk in Wiener Neustadt eröffnet.
Die für die Lichtsysteme-Herstellung benötigten elektronischen Komponenten und Module entwickelt und fertigt ZKW selbst.
Peter Wurm von ZKW: „Beim Entwerfen von Scheinwerfern gilt es, Designansprüche mit technischen Standards und gesetzlichen Bestimmungen in Einklang zu bringen.“
In nur wenigen Monaten gelang es, eine SMT-Linienfertigung für die Musterfertigung in Betrieb zu nehmen.
Das SPI „Pi“ von Vi Technology ist via Touch-Display leicht und intuitiv zu bedienen – Maus und Tastatur sind nicht mehr nötig.
Die für die LED-Scheinwerferfertigung konzipierte Werkshalle von ZKW Elektronik ist großzügig ausgelegt und noch im Aufbau begriffen.

Mit einer ausladenden Handbewegung stellt Peter Wurm die Frage: „Was sehen Sie?“ Seinem Gast fällt die Antwort leicht: „Nichts.“ Die Halle, in der sich beide befinden, ist noch jungfräulich weiß und vor allem: leer. Für Peter Wurm herrscht Handlungsbedarf: „Sehen Sie, das müssen wir ändern.“ Das war im Februar 2013 als der österreichische Hersteller von Automobil-Beleuchtungssystemen ZKW beschloss, die nächste Ausbaustufe zu zünden: In Wiener Neustadt entstand nach nur sechs Monaten Bauzeit ein weiterer Produktionsstandort – ZKW Elektronik – für die Serienfertigung von Elektronikmodulen für LED-Scheinwerfer. Peter Wurm, Abteilungsleiter SMT von ZKW Elektronik, holte sich Fertigungsexperten entlang der elektronischen Baugruppenfertigung ins Haus, um eine umfassende Beratung hinsichtlich der notwendigen Fertigungsanlagen zu erhalten.

Seitdem Peter Wurm mit Michael Vielsack von Vi Technologyin der damals leeren Fertigungshalle stand, verbindet die beiden eine enge Partnerschaft.

Seitdem Peter Wurm mit Michael Vielsack von Vi Technologyin der damals leeren Fertigungshalle stand, verbindet die beiden eine enge Partnerschaft.Marisa Robles Consée

Der Anspruch ist hoch, erklärt Wurm: „Der neue Standort erweitert unser Produktportfolio um elektronische Komponenten, die auch in unseren LED-Scheinwerfern zum Einsatz kommen.“ Auf einer Gesamtfläche von rund 15.500 m² entwickelt und produziert der Lichtsysteme-Hersteller elektronische LED-Steuerungen. Dabei umfassen Fertigung, Labor und Logistik eine Fläche von etwa 3.500 m², die Büroflächen sind auf rund 800 m² untergebracht. „Zielsetzung ist es, innovative Elektroniklösungen für Scheinwerfer zu entwickeln und zu fertigen, um damit die ZKW-Gruppe als Systemhersteller von Premium-Lichtsystemen bestmöglich zu unterstützen.“ Das Portfolio von ZKW Elektronik umfasst bestückte Leiterplatten mit und ohne Lichtfunktion, für hohe und höchste Anforderungen, assemblierte Light-Engines und andere Elektronikkomponenten. Der Produktionsschwerpunkt liegt dabei im Bereich der Frontbeleuchtung, im Fokus stehen Lösungen für das Premium-Segment. „Weil es gerade dabei auch auf die inneren Werte ankommt, entwickeln und fertigen wir seit 2013 zudem eigene LED-Elektronikmodule“, erläutert Wurm. Die ersten Auslieferungen von bisher 75.000 Steuerungen erfolgten im Juni 2014, seit Juli wird im Dreischicht-Betrieb gearbeitet. Bis Ende des Jahres sind rund 240.000 Module und 60 Facharbeitsplätze geplant.

Aufbau der SMT-Fertigung

In nur wenigen Monaten gelang es, eine SMT-Linienfertigung für die Musterfertigung in Betrieb zu nehmen. So sind etwa Bestückautomaten mit zum Patent angemeldeten Prozessen zur hochpräzisen LED-Bestückung im Einsatz. Darüber hinaus ist am anderen Ende der Fertigungshalle die Assemblierungsanlage „Erlauf“ installiert. Mit diesem modularen Linienkonzept werden Light-Engines für Autobauer wie Rolls Royce, Daimler und Audi gefertigt. Dabei werden LEDs mit einer Genauigkeit von ± 150 µm positioniert und auf die Kühlkörper aufgeklebt. Automatisierte Palettierzeilen, selbstjustierende Kleberoboter und kameraunterstützte Prüfstationen sorgen für den vollautomatisierten und verketteten Herstellungsprozess der Beleuchtungseinheiten. Stolz ist Peter Wurm auf den vollautomatischen Nutzentrenner, der rasant und präzise arbeitet und mit In-Circuit-Testern und Palettierer verkettet ist.

Besonderes Augenmerk legte er dabei auf die Inline-fähige Prüftechnik: In dieser SMT-Musterlinie kommen sowohl SPI- und AOI-Equipment als auch ein Inline-AXI zum Einsatz. Für hohe Fertigungsqualität soll der automatisierte EOL-Test (End of Line) sorgen. Seitdem Peter Wurm mit Michael Vielsack, Business Development Manager von Vi Technology, in der damals leeren Fertigungshalle stand, verbindet die beiden eine enge Partnerschaft. Vi Technology ist sozusagen „Prüftechnik-Ausrüster“ der SMT-Fertigungslinie. Das Unternehmen mit Sitz im französischen Grenoble entwickelt und fertigt Inspektionssysteme für bedruckte und bestückte Baugruppen. Jährlich gibt der Hersteller fast 5 Mio. Euro für Entwicklung und Forschung aus. Der AOI-Spezialist stellt mit dem 3D-SPI-System seine Leistungsfähigkeit jetzt auch im Bereich der Lotpasteninspektion unter Beweis. Im Zuge der Entwicklung des innovativen „Pi“ genannten 3D-Lotpasten-Inspektionssystem (SPI) wurden 10 Patente angemeldet.

Engmaschige Inspektion

Mit dem SPI lässt sich eine sehr hohe Inspektionsqualität erreichen, und zwar unabhängig von der Bedienerqualifikation: „Es ist das erste und einzige SPI am Markt das sich automatisch programmieren kann und mit integrierter Kalibrierung ausgestattet ist“, erläutert Michael Vielsack. Durch Icons bedient der Anwender das System problemlos am modernen Touchscreen. Die Leistungsmerkmale sind dabei beachtlich. So weist das Kamerasystem mit 12-Bit-Bildsensor eine Auflösung von 160 MPixel bei 15 µm Pixelgröße auf. Das Bildfeld (FOV) ist 350 mm x 58 mm groß und das System ist mit einer patentierten „Flatening-Funktion“ ausgestattet. Die dreidimensionale Betrachtung in Echtzeit wird durch das eigens entwickelte „360-Grad-Moiré“-Verfahren,  in Zusammenarbeit mit dem Multi-Kamera-Multi-Projektor-Aufbau erzielt. „Dies trägt weitgehend dazu bei, den Lotpasten-Druckprozess zu optimieren. Es stellt zudem sicher, dass die präzise Lotpastenmenge an der richtigen Stelle auf die Leiterplatte aufgebracht wird“, betont der Experte.

Vervollständigt wird die Lotpasteninspektion durch das Datenimportmodul „Sigma Link“, einer modularen Softwarelösung zur besseren Prozesskontrolle. „Es erlaubt die schnelle und automatische VIS-File-Generierung, unabhängig von der Leiterplattenkomplexität“, versichert Vielsack, der in dem Tool eine Turnkey-Softwarelösung sieht, die das Datenmanagement zwischen allen SPIs und AOIs von Vi Technology ermöglicht und dabei aussagekräftige SPC-Daten liefert. „Mittels schneller Leiterplattenlayout- und Referenzmarkendefinition am realen Leiterplattenbild und einfachem Datenimport sind nur wenige Prozessschritte nötig“, erläutert er weiter. Die Definition von Nutzen und Einzelnutzen erfolgt dabei mittels Eingabe bekannter Werte oder durch das Markieren der Nutzenform direkt am angezeigten Bild. Das Tool ermöglicht zudem einen leichten Datenimport. Dabei werden die Daten von einer oder mehreren CAD-Quellen schnell aufgearbeitet und dem jeweiligen Nutzen oder Einzelnutzen zugeordnet. Mittels der grafischen Tools lassen sich Referenz-, Skrip-Marken und ID-Codes einfach am Bild definieren.

Kompetenz und Know-how hat Vi Technology vor allem durch seine AOI-Systeme aufgebaut. Bei ZWK Elektronik fiel schließlich die Wahl auf das System 5KSpectro: Eine für ZKW besonders wichtige Eigenschaft des Systems, ist die Möglichkeit die exakte Position von Bauteilen zu vermessen. Damit wird sichergestellt, dass sich die LEDs exakt im Reflektor positionieren lassen. Mit der CCD-Kamera mit 8 MPixel erzielt das System eine Inspektionsauflösung von 4,75 µm. Die neuartige Beleuchtungstechnik liefert eine hohe Kontrast- und Farbqualität. Dadurch lassen sich eine sehr hohe Testabdeckung, Prüfgenauigkeit und sehr kurze Zykluszeiten erzielen. Die kurze Inspektionsdauer von 480.000 BE/h erreicht das System durch parallel laufende Rechnerprozesse. Dabei reicht das Spektrum inspizierter Bauteile von 01005 bis hin zu Exoten.

LED-Komponenten als Kernkompetenz

Die Vorteile der LED-Systeme sind eine intelligente Lichtsteuerung und tageslichtähnliche Lichtfarbe. Längst aber kommt es nicht mehr nur darauf an, wie stark Licht leuchtet. Inzwischen kommen verschiedene Anwendungen für bestmögliche Verkehrssicherheit zum Einsatz, wie etwa das Kurvenlicht von ZKW. Dabei passen Scheinwerfer ihre Lichtschwerpunkte der Fahrtrichtung so an, dass Sichtfelder sich erheblich vergrößern. Daraus wurden weitere Entwicklungen abgeleitet, wie etwa das Abbiegelicht, also Scheinwerfer, die beim Abbiegen „um die Ecke“ leuchten, oder die automatische Leuchtweitenregulierung, die den Beladungszustand von Fahrzeugen misst und anhand dessen Leuchtweiten blendfrei reguliert. Um die Nachtsicht weiter zu verbessern und Hindernisse noch früher erkennbar zu machen, werden immer öfter auch Infrarot-Systeme in Scheinwerfer integriert.

„Aktuell beschäftigen wir uns unter anderem mit „denkenden“ Scheinwerfern – mit Frontbeleuchtung, die auf Gegenverkehr reagiert, sich wechselnden Lichtverhältnissen automatisch anpasst, und innerorts selbsttätig auf Stadtlicht umschaltet“, erläutert Jürgen Antonitsch, Geschäftsführer der ZKW Elektronik und CTO der ZKW Group. Solche intelligenten Lichtsysteme messen zudem auf der Autobahn den Abstand zu Vorausfahrenden und leuchten entsprechende Zwischenräume optimal aus. Jüngstes erfolgreiches Projekt gelang mit Autobauer BMW: Als erstes Serienfahrzeug weltweit ist der Hybrid-Sportwagen BMW i8 ab Herbst 2014 mit dem neuartigen Laser-Fernlicht erhältlich. Der „Laser-Boost“ besitzt eine deutlich höhere Lichtintensität als LED und leuchtet rund 600 m weit. „Die ZKW Group hat diese Technologie im Auftrag von BMW zur Marktreife entwickelt“, betont Antonitsch nicht ohne Stolz. Der Laser-Boost ergänzt die serienmäßigen, lichtstarken LED-Scheinwerfer des Hightech-Sportlers und verdoppelt die bisherige Leuchtweite. Darüber hinaus ist das Laserlight deutlich kleiner und benötigt rund 30 Prozent weniger Energie als das bereits sehr stromsparende LED-Licht. Neben der hohen Leistung und Effizienz ist das System besonders sicher: Das gekapselte und crashsichere Laser-Leuchtmittel wird über einen speziellen Phosphor-Reflektor gestreut und so in taghelles, weißes Fernlicht umgewandelt. „Mit der Entwicklung des Laserlichts ist es ZKW gelungen, ein besonders leistungsfähiges und effizientes Fernlicht zu schaffen, das die aktive Sicherheit bei Nachtfahrten deutlich steigert“, erklärt er weiter.

Die Entwicklung von analogen Schaltungen, von Software für Steuergeräte sowie LED-Treiber-Topologien, und auch das optische Setzen von LEDs mit vollautomatisierten Anlagen – all das findet bereits jetzt innerhalb der ZKW Group statt. „Künftig werden wir zudem Innovationen bei Miniaturlasern, MEMS, OLEDs und speziellen LED-Konfigurationen vorantreiben“, blickt Antonitsch in die Zukunft. Für ZKW-Kunden bedeutet das: Sämtliche Lösungen kommen aus einer Hand.

Gutes besser machen

Bei der Montage eines Hauptscheinwerfers werden in der Regel mehr als 100 Einzelteile verbaut. Dafür sind moderne Montage- und Prüfkonzepte nötig. Die für die Lichtsysteme-Herstellung benötigten elektronischen Komponenten und Module entwickelt und fertigt ZKW selbst. ZKW steht für Zizala Karl Wien. Im Jahr 1954 wurde das Unternehmen durch ein Scheinwerferwerk im österreichischen Wieselburg erweitert, in dem damals Metallkomponenten für die Lohner- und Puch-Werke produziert wurden. ZKW erhielt 1977 die Staatliche Auszeichnung. Fast jedes Premiumfahrzeug weltweit beherbergt Komponenten des Unternehmens.