Der Gründer und Geschäftsführer der Eutect, Manfred Fehrenbach, sieht sein Unternehmen auf einem guten Weg. Die kontinuierliche Marktpräsenz der Eutect sichere allen Nutzern wesentliche Kosten- und Zeitersparnis und einen lebendigen Zuwachs an Know-how. 1986 als Firma für den Bau von Sondermaschinen gegründet, wurde Fehrenbach 1994 in Verbindung mit dem Bau eines Prototyps mit dem bis dahin relativ unbekannten Thema Selektivlöten konfrontiert. Seitdem hat sich Eutect mit Erfolg dem Thema Selektivlöten verschrieben. Nicht nur Großserien, sondern auch kleine und mittlere Serien sowie exotische Lötaufgaben stehen im Fokus des Unternehmens.
Dabei geht es um THT-Bauteile, die ihren Drahtbeinchen nicht mehr in den Lauf einer Massenfertigung der mehrheitlich auf SMDs basierten Technik passen. Mit dem Modulbaukasten kann man die Anforderungen des lokalen Lötens schnell mit einer automatisierten Lösung bedienen. Dazu kommen auch individuelle Entwicklungsaktivitäten mit Blick auf Anwendung, Füge- und Beschichtungstechniken, Produktgeometrie, Struktur der Oberfläche einschließlich Materialbeschaffenheit. Das schließt den Einsatz von Massenlötverfahren wie Großwellenlöten und Reflowtechnik von vornherein aus. Heute bietet Eutect mit ihren modularen automatischen CNC-Lötplattformen mit variablen Konzepten die solide Grundlage für kundenspezifische Gesamtlösungen.
Selektive Verbindungsprozesse
Bei Eutect werden selektive Verbindungsprozesse unterschieden zwischen selektiven Lötprozessen und Schweißprozessen. Selektive Lötprozesse gliedern sich in Löten mit Lotschmelze und Löten mit Draht. Der Schweißprozess kennt das Widerstandsschweißen und das Auftragsschweißen und zwischen allen Prozessen spielt die Produktvorbereitung eine entscheidende Rolle. Der für den Lötprozess relevante Flussmitteleinsatz mit seinen vielfältigen Aspekten setzt auch hier wichtige Eckpunkte, nicht zu vergessen die Vorwärmesysteme und das Laser Abisolieren von Kupferlackdraht und das richtige Produkthandling.
Wer punktgenau reproduzieren muss, der kommt um eine automatische Unterstützung nicht umhin. Da jede Lötstelle einzeln bearbeitet wird, sind die Lötparameter auch individuell auf die Aufgabenstellung auszurichten. Klar wird bei diesem Verfahren auch, dass sich die thermische Belastung erheblich reduziert. Positive Auswirkungen auf die Lebenserwartung sowie die Funktionssicherheit der Baugruppe sind nicht zu übersehen. Auch das Aufschmelzen benachbarter Lötverbindungen oder auch sonstige negative Auswirkungen auf die Baugruppe finden so gut wie nicht statt. Dadurch, dass der Verbrauch an Flussmittel, Energie und Stickstoff sich in bescheidenen Rahmen hält, blickt das selektive Löten auf eine optimale Ökobilanz und ökonomische Produktion zurück.
Neben aktiven selektiven Miniwellen sorgen statische und dynamische Hub Tauch Lötstempel innerhalb der mit Lotschmelze geführten Lötprozesse für einwandfreie Ergebnisse. Auch die mit Draht geführten Lötprozesse zählen mit zu den gesicherten weiterführenden Verbindungsprozessen. Dazu kommen Lötkolben, Induktion, Thermode und Laser mit geregeltem Drahtvorschub.
Miniwellenlöten
Im Prinzip ist alles ganz einfach. Aus einem temperierten Vorratstank wird die Lotschmelze in einer frei fließenden Lötwelle nach oben gepumpt. Praktisch ist dieses Verfahren schon deshalb, weil das für den Lötprozess nicht benötigte Lot wieder in den Tank zurückfließt. Und damit schließt sich der Kreis. Von Interesse ist das Antriebsprinzip der Pumpe. Ein integrierter elektromagnetischer Antrieb der Induktionslotpumpe kommt völlig ohne bewegte Teile im aggressiven bleifreien Lot aus. Und damit stellt der pulsfreie Lotfluss mit eng anliegender Schutzgasumspülung die optimale Basis für eine gleichmäßige Wärmeübertragung und damit beste Lötqualität sicher. Weil rückstands- und oxidfrei entspricht dieser intermetallische Phasenaufbau exakt den Richtlinien des IPC Interconnect Printed Circuit Council.
Stickstoff, vorgewärmt via Lottank und Lötdüse, aktiviert das vorab an der gewünschten Stelle platzierte Flussmittel. Jetzt treten auswechselbare, je nach Anwendung in Punkt-, Linie-, Ring- oder Matrixform geformte Lötdüsen in Aktion. Sie konzentrieren, unabhängig von ihrer Form, den Lotfluss auf die eigentliche Lötstelle und minimieren somit auch die Wärmebelastung benachbarter Komponenten. Das gleichmäßige Umspülen mit Stickstoff schützt Lötwelle und Lötstelle gleichermaßen vor Oxidation. Über die kontinuierlich fließende Lotschmelze wird die Wärme gleichmäßig und umlaufen von der Lötstelle auf die gesamte Lötgeometrie übertragen.
Idealerweise stellt sich die Lotmenge aufgrund ihrer kapillaren Füllkraft- und Füllgradausprägung von selbst ein. Im gleichen Atemzug werden überschüssige Flussmittelreste und Verunreinigungen von der fließenden Lötwelle weggespült. Für den Verarbeitungsprozess eröffnen sich mit Blick auf Löttemperatur, Lötzeit, flexible Ein-, und Austauchlötabrisswinkel neue Aspekte in Punkto der Regelung des gesamten Prozesses und der Prozesskontrolle.
Die Betriebsdatenerfassung stellt ein zusätzliches Werkzeug zur Prozesskontrolle zur Verfügung. Aufgrund seines kapillaren Toleranzausgleichs verhält sich das fließende Lot gegenüber geometrischen Einflussgrößen völlig unempfindlich: Form des Pads, Form der Pins, Länge der Pins, Lage der Pins, nicht konzentrische Pin-Lochlage, thermische unterschiedliche Massenverteilung, Mehrlagenaufbau und Lötstellen-Wärmebilanz.
Idealerweise verhindern adaptiv geregelte Lottemperatur und reproduzierbare Prozesszeiten überhitzte Lötstellen. Das ist für den Nutzer durchaus erfreulich. Matrix-Lötdüsen oder auch dynamische Hub-Tauchlötstempel mit mehreren Auslassöffnungen bieten gleichzeitige und taktzeitorientierte Lösungskonzepte. Von der ökonomischen Seite ganz zu schweigen. Doch die Lötstelle selbst wird durch die kapillare Füllgradsättigung physikalisch selbsteinstellend ausgeprägt.
In diesem Zusammenhang bildet sich die Lotgeometrie aufgrund der Form der Pads, der Lochlage der Pins und der thermische Massenverteilungen im Leiterplattenaufbau prozesssicher aus. Lotdurchstiege, Menisken- und intermetallische Phasenausprägungen runden die reproduzierbare und prozesssichere Leistung ab.
Unterm Strich betrachtet bietet die Miniwelle eine wesentliche Kontrolle über die relevanten Parameter der kompletten Prozessumgebung. Darunter fallen sowohl die Temperatur der Lotschmelze, die Wellenhöhe als auch die Wellenposition und die Lot-Einwirk-Benetzungszeit. In dem Zusammenwirken aller Einzelheiten erwächst letztlich die hohe Qualität der Lötverbindungen und die Sicherheit des gesamten Lötprozesses.
Die Miniwelle greift, wenn absolute Spitzenergebnisse erreicht werden sollen und stabile und zuverlässige Prozesse gewünscht werden. Und das bei einem Temperaturspiel zwischen 200 °C und 550 °C. Werden alle Parameter bereits bei der Produktentwicklung und dem Design konsequent berücksichtigt, sind Ergebnisse zwischen 10 und 50 ppm realistisch zu erreichen.
Hub-Tauch-Löten
Mit dem Hub-Tauch-Lötverfahren kann im Gegensatz zur Miniwelle eine weitaus größere Zahl an bedrahteten Bauelementen gleichzeitig gelötet oder verzinnt werden. Dazu ist das Hub-Tauch-Lötsystem von Haus aus mit mehreren und produktspezifischen Lötstempeln ausgerüstet – je nach Prozessstrategie punkt-, linien-, ring- oder matrixförmig.
Auch bei diesem Verfahren kommt wieder eine Schutzgasatmosphäre zum Zuge. Lötstempel als auch die Oberfläche des Lotbades sind mit einer Stickstoffschicht gegen Oxidation geschützt. Aufgrund exakter Lötzeitsteuerung und Regelung der redundanten Löttemperatur kommen überhitzte Lötstellen so gut wie nicht vor. Zudem eröffnen flexible Ein- und Austauchlötabrisswinkel – kombinierter Z-Hub mit integrierter Abrisswinkelmechanik – einen großen Verarbeitungshorizont.
Den größten Nutzen ziehen die Anwender dieses Lötverfahrens aus der hohen Produktivität. Denn anders als bei der Miniwelle können zahlreiche bedrahtete Bauteile gleichzeitig bearbeitet werden. Unterschieden wird zwischen benetzbaren und nichtbenetzbaren Lötstempeln. Für enge Lötstellen kommen die benetzbaren Lötstempel zum Einsatz. Denn die einzelnen Lötstempel beanspruchen für den seitlichen und benetzbaren Lotüberlauf weniger Raum als einseitig abfließende Stempel oder Miniwellen. Und doch werden alle Lötstempel von zentralen Lotpumpen unaufhörlich mit Lot versorgt.
Aufgrund des automatisierten Ablaufs des Lötprozesses übertragen die aktiv fließenden Lötstempel oder statisch gefüllten Lötstempel an alle Lötstellen die gleiche Lötzeit und Löttemperatur auf die Prozessstelle. Außerdem können in einem stehenden Verzinnbad Bauteile zur Weiterverarbeitung verzinnt werden.
Geregelter Drahtvorschub
Mit dem SWF (Sensitive Wire Feed) wird eine von der Eutect Verbindungstechnik patentierte eigene Entwicklung präsentiert. Der geregelte Drahtvorschub stellt für mehrere Verbindungsprozesse die entscheidende Schlüsselfunktion für sichere Prozessabläufe und exakte Reproduzierbarkeit dar. Aufgrund der exakten adaptiven Regelung lassen sich die für das Kolbenlöten, Induktionslöten und Laserlöten erforderlichen Wärmequellen so optimal regeln, dass Lötstelle und die verbundene Masse nur die produktspezifische Wärmemenge erhält.
Bis dato war aber die Zuführung des Lotdrahtes eine Schwachstelle dieser Verfahren. Denn gerade die zugeführte Menge an Lot ist mit von entscheidender Wichtigkeit für ein optimales Lötergebnis. Insofern setzt die elektromechanische Sensorik des SWF Maßstäbe in der Prozesssicherheit. Denn mit diesem patentierten Verfahren wird der Lötdraht dauerhaft punktgenau geregelt und reproduzierbar und knickfrei zugeführt.
Wie erkennt das System mögliche Fehler? Veränderungen der Drahtanpresskraft zeigen dem System an, wann der Lotdraht zu schmelzen beginnt. Zudem reagiert es auf Fehler wie zum Beispiel einen falsch positionierten oder einen ausgewichenen Draht. Außerdem überbrückt das System automatisch auch Toleranzen in der Arbeitshöhe. Dagegen stellt sich beim Löten mit der Miniwelle und auch bei der Hub-Tauch-Technik die korrekte Lotmenge systembedingt von selbst ein.
Das klappt jetzt auch bei den erwähnten selektiven Lötverfahren mit Zusatzdraht per SWF-geregelter Drahtvorschub. Dazu wird ein optimaler produktspezifischer Referenzpunkt bestimmt. Und eine vollständige BDE Betriebsdatenerfassung ist bei sicherheitsrelevanten Baugruppen für jede Lötstelle machbar. Daraus ergibt sich ein weiterer Modulbaustein für die geregelte Drahtzuführung für Verbindungsprozesse mit Zusatzdraht und geregelter Taktzeitoptimierung. SWF lässt sich über mechanische Anbindungen frei in jede Anwendung integrieren oder über den Eutect-Systemadapter mit den Eutect-Prozessmodulen verbinden.
Für optimale Parametereinstellungen und einfaches Bedienen stehen zwei Regelungseinheiten C.1 und C.6 für bis zu sechs SWF-Modulen zur Verfügung. Mit den beiden Regelungen wird das SWF-Modul zur absoluten Regelgröße und Kommunikation in Echtzeit zum Schlüsselprozess.
Kolbenlöten
Über eine definierbare gefederte Lötspitze wird beim automatisierten Kolbenlöten die Wärme direkt auf das Bauteil übertragen. Damit wird ein optimaler Übergang der Wärme zwischen Lötspitze und dem zu lötenden Bauteil erzielt. Zudem gleicht das System selbsttätig Unterschiede in den Bauteillagen auf diesem Weg aus. Mit 150 W wird die Temperatur in der Lötspitze geregelt. Hinzu kommt, dass geringe Investitionskosten dieses automatisierte Lötverfahren schon attraktiv gestalten.
Induktionslöten
Elektromagnetische Induktion dient diesem Verfahren als Wärmequelle. Der Nutzer kann die eingebrachte Wärmeleistung, die alle Lötstellen sehr schnell erwärmt, sehr genau regeln. In diesem Zusammenhang muß auf die Toleranzen des Abstandes zwischen dem Induktor zur Herstellung hoher Spannung und der Prozessoberfläche geachtet werden, da der Energieeintrag im Abstandsquadrat eingeht.
Mit der Fokussierung der wärmeerzeugenden Wirbelströme in der Lötstelle bietet Eutect eine interessante Lösung an. Ein Vergleich mit einem Brennglas macht es deutlich. Denn wie per Brennglas das Licht auf eine Stelle konzentriert wird, werden über einen Feldlinienkonzentrator die elektrischen Feldlinien gezielt verdichtet und diese induzierte Wärme rund um die Lötstelle eingebracht. Die Folge: Die Lötstelle wird durch die Konzentration der Wärme sehr schnell auf die gewünschte Temperatur erhitzt und das bei zugleich geringerer thermischer Belastung der Umgebung.
Prinzipbedingt erwärmen die Induktionswirbelströme nur elektrische leitende Metalle. Einhausungen, Halterungen und andere Bauteile aus Kunststoff in der unmittelbaren Nähe der Lötstelle lässt das im wahrsten Sinne des Wortes kalt, da keinerlei thermischen Belastungen auftreten.
In Verbindung mit dem SWF hat sich das Induktionslöten insbesondere bei der Verarbeitung passiver Bauelemente zu einer angesehnen Verbindungstechnik gemausert. Speziell bei Produkten in größeren Stückzahlen und hohen ppm-Anforderungen macht sich diese Investition schnell bezahlt. Die Löttemperaturen decken den Bereich ab 200 °C bis 1.000 °C ab.
Laserlöten
Je kleiner die Bauteile, desto mehr spielen Genauigkeit und Zuverlässigkeit eine immer bedeutendere Rolle. Speziell in der Automobilindustrie und der Konsum Elektronik kommen feine bis feinste Strukturen auf Leiterplatten zum Einsatz. Für Applikationen in diesen Segmenten wird gerne auf das konzentrische Laserlöten zugegriffen, speziell für die Konfektionierung von Steckern oder auch das selektive Löten sensibler Bauteile mit bleifreiem Lot.
Über eine Optik, die wie ein Brennglas wirkt, werden mehrere Lichtquellen als Laserstrahl auf die zu lötende Stelle punktgenau gerichtet. Umliegende empfindliche Geometrien bleiben dabei von Beschädigungen verschont. Denn die Wärmestrahlung wird ausschließlich von der Lötstelle absorbiert. Die mit hoher Leistungsdichte eingebrachte Energie lässt sich dank der speziellen Eutect Geräte exakt regeln.
Mit der Kombination konzentrischer Strahlquellenanordnung und geregelter Drahtzufuhr hat die Eutect einen optimalen Gesamtprozess geschaffen. Aufgrund der exakten Konzentration des Lasers wird das Löten kleiner und selbst kleinster Lötstellen möglich. Auch der ökonomische Aspekt kommt bei diesem Verfahren voll zur Geltung. Dazu zählt auch die Wartung.
Allein schon die Lebensdauer der Lichtquelle besticht. Verglichen mit den in der Belichtungstechnik üblichen metalldotierten Quarzlampen bringt es der Laser auf mindestens satte 30.000 Betriebsstunden. Neben der hohen Standzeit zeichnet sich das System durch seine systembedingten Vorzüge aus: hohe Flexibilität dank Roboterkinematik, mit positiven Auswirkungen auf Wiederholgenauigkeit und hohen Wirkungsgrad.
Nicht zu vergessen ist die geregelte Drahtzuführung, die überaus kompakte Bauweise, die sehr wenig Stellraum beansprucht und die Leistungsrückkoppelung sprich Prozessüberwachung mit BDE und all seinen Möglichkeiten.
Auf Grund des variablen Fokus des Lasers kann der Nutzer die Laserenergie gezielt und produktspezifisch in die Prozessstelle einbringen. Auf diese Weise werden angrenzende Bauteile geschont. Durch die separate Ansteuerung der Lichtquellen mit 25 W bis 200 W Leistungseintrag optimieren bei minimal 0,5 mm Fokusdurchmesser die Prozessparameter zusätzlich. Auf Grund der konzentrischen Anordnung der Strahlenquellen kann in einem Winkel von 360° um den Draht herum ein in Leistung und Geometrie beliebiger Fokus gewählt werden.
Thermodenlöten
Das Thermodenlöten bzw. Bügellöten ähnelt dem Kolbenlöten. Beide Verfahren übertragen die Wärme via Kontakt auf das zu lötende Bauteil. Doch es gibt auch Unterschiede. Im Gegensatz zum Kolbenlöten wird die Thermode recht kalt auf das Bauteil aufgesetzt. Erst bei erreichter Anpresskraft kommt sie auf die gewünschte Löttemperatur. Die Wärme wird in kurzer Zeit durch Strom erzeugt, der durch die Thermode fließt. Nach dem Aufheizen wird die Temperatur permanent geregelt.
Nach dem Löten kühlt die Thermode relativ schnell wieder ab. Ergo erfüllt sie eine weitere Funktion, sie dient zeitgleich als Niederhalter. Nach dem Erstarren der Lötverbindung hebt die Thermode wieder ab. Zur Beschleunigung der Kühlung wird die Thermode mitgekühlt. Zu sehen bei Anwendungen von Flexfolien mit Lotdepot oder Flachband- oder Litzenlötungen. Auch der SWF kann sehr gut mit dem Thermodenlöten kombiniert werden.
Mit der von Eutect eingesetzten Sensorik sind alle wichtigen und für den Lötprozess erforderlichen Faktoren zu erfassen. Per Kraftmessung wird ein sicherer Druck für das Anpressen und über den Einsinkweg das verlässliche Aufschmelzen des Lotes sichergestellt. Auf Grund seiner modularen Bauweise kann das System in jede Anlage integriert oder auch als alleinstehende Maschine betrieben werden.
Selektiver Flussmittelauftrag
Im Rahmen der Produktvorbereitung für sicheres und reproduzierbares selektives Löten spielt das verlässliche selektive Aufbringen des Flussmittels eine wichtige Rolle. Innerhalb des Eutect-Modulbaukastens stehen für diese Aufgabe mehrere aufgabenspezifische Prozesse zur Auswahl bereit.
Neben maximaler Kontaktkraft, Lage der benachbarten Bauteile, Arbeitsrichtung des und die genaue Menge des Flussmittels, etc. nehmen viele andere Faktoren Einfluss auf den optimalen Flussmittelauftrag. Das ist eine wesentliche Voraussetzung für das Pinselfluxen, das Hub-Tauch-Matrixfluxen, das Hub-Tauch-Selektivfluxen, das Inject-Fluxen und das Sprühfluxen.
Unter der Vielzahl der Verfahren wird das Inject-Fluxen aufgrund der kürzesten Taktzeit und der höchsten Präzision überwiegend bei Standardanwendungen genutzt.
Inject-Fluxsysteme
Beim Inject-Fluxen wird das Flussmittel berührungslos und taktzeitoptimiert via Fluxkopf auf die genau definierte Stelle gesprüht. Der Auftrag kann von allen Richtungen aus erfolgen und ist völlig unabhängig von der Lage der Bauteile.
Hilfreich steht dem Nutzer dabei die Eutect-Visualisierung zur Seite. Mit ihr lassen sich Menge und Position exakt einstellen und auch das nachträgliche Einfügen neuer Punkte ist auf diesem Weg ohne Aufwand zu realisieren. Wie aber werden die sichere Platzierung und Menge des Flussmittels gewährleistet? Dazu sind optische Sensoren integriert, die für einen reproduzierbaren punktuellen oder flächendeckenden Flussmittelauftrag stehen.
Hub-Tauch-Fluxsysteme
Mit dem Hub-Tauch-Matrixfluxen bietet die Eutect ein für alle Flussmitteltypen einsetzbares Verfahren an. Selbst bei Flussmitteln mit hohem Feststoffanteil ist damit eine reproduzierbare Benetzung erreichbar. Die integrierte Steuerung bringt die Schöpfer auf eine vordefinierte Höhe an das zu benetzende Produkt. Das Flussmittel wird durch einen Kreislauf gepumpt und auf diesem Weg bei gleicher Konsistenz gehalten. Sollte der Feststoffanteil eventueller ansteigen, was stete Dichtemessungen erkennen, wird der Bediener zur Einleitung geeigneter Maßnahmen benachrichtigt.
Wird das Flussmittel nicht genutzt, bleibt das Bad abgedeckt. So werden schnelles Verflüchtigen des Materials und ein Austrocknen der Schöpfer vermieden.
Pinsel-Fluxsysteme
Das Fluxen mittels Pinsel benetzt mehrere Fluxpunkte mit diversen Pinseln parallel, reproduzierbar und zugleich taktzeitoptimiert. So sind Fluxpunkte ab 3 mm Durchmesser einwandfrei zu benetzen. Zudem kann im Flussmittel wegen des berührenden Verfahrens durchaus auch ein hoher Feststoffanteil enthalten sein.
Auch mit Schwämmen wird beim selektiven Fluxen gearbeitet. Schwämme haben ein größeres Volumen und können so großflächige Bauteile besser mit Flussmittel benetzen. Natürlich muss nach dem Fluxen der Schwamm zur Vermeidung von Austrocknung immer wieder in die Flussmittelwanne getaucht werden. Auch beim Einsatz eines Schwammes sorgt die Online-Dichtemessung des Flussmittels für Prozesssicherheit.
Vorwärmesysteme
Warum Baugruppen vorwärmen? Idealerweise werden dadurch die Lötzeit und die Chance der Lötperlenbildung und Temperaturschocks minimiert. U. a. wird damit direkt Einfluss auf Durchkontaktierung und Gegenmeniskus genommen. Demzufolge werden Lötqualität und Taktzeit positiv beeinflusst.
Bei Vorwärmsystemen unterscheidet man mehrere Verfahrensweisen: Konvektion, kurz- und langwellige Strahlung und induktive Systeme stehen zur Verfügung. Sie bringen zwar alle ihre Leistung, doch muss bei dem jeweiligen Einsatz die produktspezifische Eignung vorher analysiert werden.
Integrierte oder externe optische Temperatursensoren in den Vorheizsystemen fragen während des Wärmeeintrags permanent die Temperatur ab, um ihn exakt zu regeln. Auch hier spielt wieder die Betriebsdatenerfassung zur Sicherung der Prozesssicherheit mit. Gemäß der Modulbaukastenidee lassen sich alle Systeme in die verscheidensartigen Anlagen einfügen.
Der Gradient der Aufheizphase ist bei erreichbarer Vorheiztemperatur von 80 bis 160 °C anpassbar. Auch eine selektive Erwärmung ist durch Maskieren der Wärmequelle zur Reduzierung des thermischen Stresses der Baugruppen machbar. Abdeckungen aus Glasplatten stellen eine einfache aber dennoch wirkungsvolle und zugleich wartungsarme Lösung dar.
Abisolieren mit dem Laser
Vor der Weiterverarbeitung von beschichteten Leitern muss das Material, wie z. B. Isolierlack oder anders geartete Ummantelungen, auf einer für einen optimalen Anschluß erforderlichen Länge entfernt werden. Die abzuisolierende Länge ergibt sich aus den Dimensionen der Klemmstelle. Was im handwerklichen Bereich üblicherweise mechanisch gemacht wird, übernimmt in diesem Fall ein Laser.
Er übernimmt in automatisierten Fertigungen die schnelle und verschleißarme Abisolierung. Wo Zangen oder auch Bürsten unter Umständen mit Rückständen und Materialabtrag zu kämpfen haben, sieht sich der Laser absolut im Vorteil. Seine Leistungsdaten sind exakt auf die jeweilige Aufgabe einstellbar, d. h. Bearbeitungsfenster und Leistungsdichte lassen sich so einstellen, dass sie die isolierenden Schichten komplett mit einer einstellbaren Abtragrate entfernen und keinerlei Beschädigung an den Leitern hinterlassen.
Aufgrund exakter Fixierung der Prozessparameter sind reproduzierbare Ergebnisse an der Tagesordnung. Und sie schaffen die besten Voraussetzungen für die weitere Bearbeitung.
Lötrahmen
Für die präzise Positionierung und das sachgerechte Löten von Bauteilen sind Lötrahmen unverzichtbar. Ein weiterer Gesichtspunkt betrifft die Kosten, denn mit den Lötrahmen lässt sich die Rüstzeit bei neuen und wechselnden Produkteinrichtungen deutlich reduzieren.
Nun gibt es Bauteile, die aufgrund ihrer Bauteilgeometrie eine individuelle Positionierung erfordern. Deshalb sind dreidimensional dreh- und wendbare Lötrahmen durchaus an der Tagesordnung.
Schweißen
Sollen Verbindungen möglichst hochstabil und auch noch hohen Temperaturen trotzen, dann kommt das Schweißen zum Zuge. In diesem speziellen Fall wird zum Fügen das Widerstandsschweißen ohne zusätzliche Werkstoffe genutzt. Dagegen zählt das Auftragschweißen zu den Beschichtungsverfahren. Was ihm für die Verbindungstechnik fehlt macht es durch exakt und selektiv aufgetragene Zusatzwerkstoffe auf komplexe Produktgeometrien wieder wett.
Widerstandsschweißen
Widerstandsschweißen ist nicht gleich Widerstandsschweißen. Zwar werden bei diesem Verfahren für elektrisch leitfähige Werkstoffe auf Basis der Jouleschen Stromwärme eines durch die Verbindungsstelle fließenden elektrischen Stroms die Verbindungspartner bis zum Aufschmelzen erhitzt. Nach dem Verfestigen der Schmelze entsteht eine Schweißverbindung. Durch zusätzlichen Druck auf die Verbindungspartner während und nach dem Stromfluss wird die Bildung einer intensiven Verbindung unterstützt.
Bei genauerem Hinsehen stehen beim Widerstandsschweißen eine Vielzahl von Schweißmethoden zur Nutzung bereit: Punkt-, Buckel-, Rollennacht-, Stumpf-, Kammer- und KE-Schweißen sind nur ein Teil der verfügbaren Techniken. Was letztlich zum Einsatz kommt entscheidet die Anforderung am Produkt. Klar ist, dass bei selektiven Verbindungsprozessen von Eutect keine überdimensionierten und großen Gerätschaften zum Einsatz kommen. Deshalb bietet man im Rahmen seiner Verbindungstechnik für temperaturbeständige und stabile Verbindungen den Prozess des Mikrowiderstandsschweißens an.
Für die Installation der Schweißzangen werden zwei Lösungen angeboten. Entweder werden die Zangen als Modul in vorhandene Anlagen integriert oder der Kunde entscheidet sich für eine Eutect-Zelle als Komplettlösung.
Der Zellenaufbau kann wie folgt aussehen: Die Schweißzangen können je nach Anwendungsanforderung horizontal, vertikal oder schwimmend aufgebaut sein. Die dazu gehörigen Elektroden, die pneumatisch zugestellt werden, schließen parallel oder jede für sich separat. Sollte wider Erwarten die Kraft der Zustellung nicht ausreichen, tritt ein pneumatisch bewegter Faltenbalg zum Nachsetzen in Aktion. Als Nachsetzen wird das Andrücken der aufschmelzenden Materialien bezeichnet. Bei heiklen Schweißprozessen jedoch wird ein elektromechanisches Nachsetzen genutzt.
Um selbst schwierige automatisierte Schweißprozesse sicher zu regeln, reicht im Prinzip die Überwachung von drei bis vier Kernmessgrößen aus: Stromstärke, Stromspannung, Elektrodeneinsinkweg und Elektrodenkraft. Bei Materialien mit hohem spezifischen Widerstand kann der Prozess bereits über die Spannung der Elektroden und die Stromstärke sicher gesteuert werden.
Eutect geht noch einen Schritt weiter und misst zusätzlich die Temperatur an der Schweißelektrode. Integrierte Sensorik liefert Daten als Hüllkurven und Fensterfunktionen zur Optimierung der Anlagensteuerung. Zur frühzeitigen Erkennung verschlissener Elektroden dient die Parameterdriftverfolgung. Und die Schweißergebnisse selbst können anhand von Schliffbildern und/oder Mikroskopaufnahmen kritisch beurteilt werden.
Aufgrund des starken, gezielten und definierten Wärme- und Kräfteeintrags an den Kontaktstellen entfällt oftmals das Abisolieren der Fügeteile als separater und zusätzlicher Arbeitsschritt. In den Folgeschritten werden die Werkstücke zwischen den für die Aufgabenstellung geeigneten Elektroden mit einer definierten Kraft zusammengepresst. Stromimpulse mit wählbarer Dauer und Amplitude werden den Elektroden zugeführt und bei Erreichung der gewünschten Temperatur verbinden sich die Werkstücke an ihrer Berührungsstelle.
Auch hier kommt der Modulgedanke zum Tragen: Alle Komponenten lassen sich je nach Kundenwunsch individuell anpassen. Mit der Verbindung von Sensorauswertung, Qualitätssicherung und Soft-SPS werden der Wartungsaufwand reduziert und zugleich relevante Betriebsdaten und Parameter auf Wunsch des Kunden in einer Datenbank gesichert.
Auftragsschweißen
Zwar zählt das Auftragsschweißen nicht zu den Mikroverbindungstechniken, doch es erfordert Know-how in stoffschlüssiger Fügetechnik und Galvanotechnik. Und damit werden sämtliche Fachbereiche der Mikroverbindungstechnik erfasst. Eutect offeriert als Verfahren zum Auftragsschweißen Lösungen mit automatisch geführtem und patentierten geregeltem Drahtvorschub SWF. Als Wärmequelle werden hochenergetische Laser genutzt.
Den Einsatz des Lasers vereinfachen Details wie Panel-PC mit großem Touch-Display. Damit werden die Prozessschritte klar sichtbar sowie die Überwachung des Prozesses und das vorherige Einrichten erleichtert. Verständlicherweise ist mit dem automatisierten Auftragsschweißprozess eine wesentlich höhere Reproduzierbarkeit zu erzielen als mit manuellen Verfahren.
Der Eutect-Modulbaukasten
Bei der Wahl der jeweils bestgeeigneten und punktgenau auf den Bedarf fixierten Komponenten nimmt die Eutect seine Kunden sprichwörtlich an die Hand und ermittelt aus dem Erfahrungsschatz zahlreicher Installationen, welche Module für die gestellten Anforderungen erforderlich und wirtschaftlich sind – immer auch mit einem Auge bereits auf spätere Erweiterungen achtend.
Ist die Beurteilungsphase abgeschlossen und die Auswahl des bestgeeigneten Lötverfahrens getroffen, wird die Entwicklung eines exakt zum Verfahren passenden Maschinenkonzept initiiert. Dafür hält der Modulbaukasten viele erprobte und standardisierte Module parat.
Für mit Lotschmelze geführte Lötprozesse warten selektive Minilötwellen und passive und aktive Hub-Tauch-Lötstempel auf ihren Einsatz. Komplettiert wird das Angebot von mit Draht geführten Lötprozessen per Lötkolben, Induktion und Laser mit geregeltem Drahtvorschub SWF für sichere und geregelte Prozesse.
An Flussmittelaufbereitung in vielfältiger Form, Vorwärm- und Lötdüsen und Lotpumpen Modulbaugruppen bis hin zur Schutzgasaufbereitung und Steuerung ist im Baukasten ebenso gedacht wie an passende Gehäuse als standardisierte Plattformen sowie programmierbare Handhabungssysteme. Aus diesem wirklich allumfassenden Angebot werden je nach Aufgabenstellung Einzelarbeitsplätze, Rundtakt- oder Inline Lötautomationszellen und hochkomplexe Gesamtkonzepte für Fertigungen kreiert.
Eutect hat sehr viel dazu beigetragen die Arbeit mit den Systemen zu erleichtern. Euvis ist z. B. eine Eigenentwicklung und steht für eine selbsterklärende, benutzerfreundliche und modularisierte Visualisierung-Oberfläche, mit der alle typischen Prozesse erstellt werden können. Als Basis für die Programmierung dienen vorhandene Gerber- oder CAD-Daten, Bilddaten oder gescannte Bilder. Zusammen mit den modularen CNC-Lötautomationsplattformen in der erforderlichen Form entstehen individuelle Gesamtlösungen.
Manfred Frank
(hb)
