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Fertigungsleiter Martin Halwas von Grundig Business Systems (l.) und Siplace-Account-Manager Horst Schmitt (r.) mit der neuen Siplace SX1.
Voraussetzung für die fehlerfreie Beherrschung des gesamten 01005-Prozesses bei der SMD-Bestückung ist hochpräzises und zugleich vielseitiges Equipment.
Der hochflexible Bestückkopf Siplace Multistar kann neben winzigen 01005-Bauelementen auch alle gängigen Bauelemente und Komponenten präzise bestücken.
Features der Siplace SX wie programmierbare Geschwindigkeitsprofile für Bestückköpfe machen die Bestückplattform fit für den 01005-Prozess.

Mit einer besonderen Anforderung trat unlängst ein großer Elektronikfertiger aus dem Bereich der Telekommunikation an Grundig Business Systems (GBS) heran: Das Unternehmen sollte anspruchsvolle Entwicklungsboards in Stückzahlen von 50 bis 1000 fertigen. Unbedingte Voraussetzung war dabei die fehlerfreie Beherrschung des gesamten 01005-Prozesses bei der SMD-Bestückung. Diese Bauelemente kommen überwiegend in Massenprodukten der Konsumelektronik und in der Medizinelektronik zum Einsatz. „Für unsere Kunden aus dem Telekommunikationsbereich ist die Bestückung von 01005-Bauteilen ein großes Thema“, erläutert Fertigungsleiter Martin Halwas von GBS. Um den Anforderungen gerecht zu werden und serienmäßig 01005 bestücken zu können, wandte sich der Elektronikfertigungs-Dienstleister an das Siplace-Team von ASM Assembly Systems, mit dem man seit über 10 Jahren erfolgreich zusammenarbeitet.

Die passende Maschine für diese Anforderung war für Grundig die Siplace SX1. Der Bestückautomat ist mit dem hochflexiblen Bestückkopf Siplace-Multistar ausgestattet, der neben winzigen 01005-Bauelementen auch alle weiteren Standard-Bauelemente bis zu 50 mm x 40 mm präzise bestücken kann. „Mit dem Multistar-Bestückkopf und der Siplace SX1 setzen wir nun das Bestücken von diesen Bauteilen tatsächlich auch um. Nicht viele Elektronikfertiger trauen sich an diese Technologie heran“, ist sich Halwas sicher. Der Multistar-Kopf weist eine Besonderheit auf: Er vereint unterschiedliche Bestückmodi in einem einzigen Bestückkopf. Das heißt, er wählt während des Betriebs den passenden Bestückmodus aus. Bestückköpfe müssen nicht gewechselt werden: „Die Linie lässt sich somit perfekt ausbalancieren und es werden optimale Bestückleistungen erreicht.“

Flexibilität bis in den Mikrometerbereich

Leistungsmerkmale des Automaten wie beispielweise die justierbare Fördergeschwindigkeit, automatisches Finden der optimalen Bestückreihenfolge durch den Precedence Finder und programmierbare Geschwindigkeitsprofile für die Bestückköpfe ließen die Bestückplattform für den komplexen 01005-Prozess als geeignet erscheinen. Die 01005-Sonderpipetten sind selbstreinigend via Druckluft und werden automatisch auf Verschmutzungen und Verschleiß geprüft. Ein Sensor überprüft die erfolgreiche Aufnahme von Bauelementen am Bestückkopf und das korrekte Absetzen jeder Komponente auf der Leiterplatte. Das digitale Visionsystem stellt die exakte Bestückposition auf der Platine sicher.

Überhaupt sind die Bestückautomaten der Siplace-SX-Serie für Elektronikfertiger konzipiert, die eine ‚atmende‘ Elektronikfertigung planen. In wenigen Minuten lässt sich die Siplace SX1 mit einem zweiten Portal zur SX2 mit fast doppelter Bestückleistung aufrüsten. Das Konzept der Siplace-SX-Bestückautomaten ist darauf ausgelegt, eine SMT-Fertigungslinie schnell an Auftragsschwankungen anzupassen. Die Konstrukteure von ASM Assembly Systems haben den Bestückungsautomaten mit einem Schnellwechselportal ausgerüstet, das auf 45°-Schienen läuft. Der Portalantrieb verfügt hierzu über zwei Linearmotoren und zwei Wegsensoren – auch der Kopfträger wird per Linearmotor angetrieben. Alle Informationen über die Konfiguration des Portals, den Bestückkopf und die Kalibrierdaten sind in der Portalelektronik gespeichert. Das hinzugefügte Portal meldet sich selbst automatisch an der Bestückmaschine an und erspart dem Bediener die manuelle Neukonfiguration über Installationsmenüs oder Ähnliches. Der Portaleinbau beschränkt sich im Prinzip auf: Öffnen der Gehäuseverkleidung, Entfernen der Anschläge, Einhaken der Portalwanne mit dem Portal, manuelles Verschieben des Portals in die Maschine, Einbau neuer, kürzerer Anschläge, Anschließen der Verbindungskabel, Schließen der Gehäuseverkleidung und Einschalten. Der SX-Bestückungsautomat startet mit einer Kalibrierprozedur und ist direkt danach einsatzbereit. Die Konstruktion des SX-Bestückungsautomaten mit Schnellwechselportalen erlaubt es, die Bestückleistung einer Fertigungslinie schnell an Auftragsschwankungen anzupassen – sowohl nach oben als auch nach unten.

Bestückung während der Forschung

Seit über 50 Jahren produziert GBS am Standort Bayreuth Produkte wie professionelle Diktiergeräte „Made in Germany“. Zusätzlich ist das Unternehmen ein Experte in der Auftragsfertigung in den Bereichen Elektronik und Mechatronik. 50 Prozent des Gesamtgeschäftes machen diese EMS-Aufträge mittlerweile aus. Das Spektrum reicht dabei von der Bestückung in SMT, THT bis hin zur Komplettfertigung von Produkten für die Branchen Automotive, Industrieelektronik, Bahntechnik, Kraftwerkstechnik und Medizintechnik. Vor Ort werden Produkte komplett entwickelt, verbaut, verpackt und versendet, von der Forschung und Entwicklung bis zum After-Sales-Service. Besonderen Wert legt Grundig Business Systems seit jeher darauf, seine Produktion flexibel und hochmodern zu gestalten. „Unsere Kunden kommen aus den unterschiedlichsten Bereichen der Elektronikfertigung“, betont Halwas daher.

Bei Rennerprodukten arbeitet GBS in Losgrößen von bis zu 5 Millionen Stück. Eine SMT-Linie mit Siplace-Bestückautomaten fertigt in Bayreuth im Zwei-Schicht-Betrieb zuverlässig zahlreiche verschiedene Produkte. Typische Herausforderungen in der Telekommunikationsbranche der Elektronikfertigung sind Höchstgeschwindigkeiten, riesige Losgrößen und viele Produktvarianten. Aber bis es zu dieser Massenfertigung überhaupt kommen kann, müssen entsprechende Leiterplatten erst einmal entwickelt werden. „Hier kommen wir als deutscher EMS-Fertiger ins Spiel: Wir kennen uns aus mit anspruchsvollen Technologien und legen viel Wert auf Tests und sehr hohe Qualität. Das wissen unsere Kunden zu schätzen“, erklärt Martin Halwas und ergänzt: „Wir bieten unseren Kunden Beratung und Entwicklung an, basierend auf unseren jahrelangen eigenen Erfahrungen als Elektronikfertiger.“

Die Entwicklungsboards werden so bestückt und getestet, wie sie später idealerweise auch in die Massenproduktion gehen sollen und in kleinen Losgrößen bis zu 1000 Stück serienmäßig gefertigt. Dabei gibt es häufig Änderungen: Nach ein bis zwei Monaten spätestens verändern sich Bestückprogramme und Bauelemente. Wichtig ist deshalb auch ein schneller NPI-Prozess (New Product Introduction). Das digitale Visionsystem, das auch das Teachen unbekannter Bauelemente direkt an der Linie ermöglicht, erleichtert hier die Arbeit mit teilweise ganz neu entwickelten Komponenten.

Rund 1 Million Euro für die Zukunft

Der Elektronikfertigungs-Dienstleister Grundig Business Systems (GBS) hat rund eine Million Euro in die eigene Fertigung investiert und seinen Maschinenpark ausgebaut. Der größte Anteil der Investition floss in das neue Herzstück der SMT-Linie, eine Siplace SX1. GBS ist nach der DIN EN ISO 9001, der internationalen Umweltmanagementnorm ISO 14001:2004 und nach den strengeren Normen der Automobilindustrie, der ISO/TS 16949, zertifiziert.