Das ist Löttechnologie für die Industrie 4.0

Zum einen muss die Traceability – also die Nachverfolgbarkeit von Prozessen – gewährleistet sein und damit die Informationen darüber, unter welchen genauen Bedingungen diese Prozesse durchgeführt wurden. Die Herausforderung ist, die dafür relevanten Prozessdaten in Echtzeit zu erfassen und einem zentralen Datenbanksystem zuführen zu können.

Zum anderen muss eine Schnittstelle geschaffen werden, durch die sich sowohl die einzelne Lötstation als auch ganze Bulks von mehreren Stationen zentral mit Informationen oder Profilen/Parametern beschicken lassen, die für die Durchführung eines bestimmten Prozesses bestimmt sind. Hakko stellt nach eigenen Angaben mit der FN-1010 ein Lötsystem vor, welches genau diesen Erwartungen entspricht. Alle Informationen aus dem manuellen Lötprozess werden in Echtzeit gesammelt, gespeichert und visualisiert. Alle relevanten Prozessdaten, wie Format und Seriennummer der Lötspitze, Anzahl der Aufheizvorgänge und die gesamte geleistete Betriebszeit der individuellen Spitze, werden erfasst. Flexible Interface Optionen sorgen für die einfache Integration in jede Umgebung und in jede Ausbaustufe. Wahlweise stehen zur Verfügung: RS232, USB 3.0 oder LAN.

Ein Lötsystem für die IoT-Löttechnik der Zukunft. Kullik

Aber was steckt eigentlich dahinter?

Die Bundesregierung hat eine weitere technische Revolution ausgerufen: Industrie 4.0. Ziel von Industrie 4.0 ist es, alle Teilnehmer einer Wertschöpfungskette digital so zu verknüpfen, dass alle Beteiligten miteinander in einem Netzwerk (Internet oder Intranet) verbunden sind, vom Menschen zu den Maschinen, Anlagen, der Logistik, der Produktion und den Finanzen. Grundlagen sind intelligente, digital vernetzte und sichere Systeme, mit deren Hilfe eine weitgehend selbstorganisierte Produktion möglich werden soll. Gerade in sensiblen Produktionsumfeldern wie für High-Tech-Elektronik für Militär, Medizin, Automotive, Luft und Raumfahrt führt jede einzelne, misslungene Lötstelle zum Totalausfall. Es ist von höchster Wichtigkeit für jede einzelne Lötstelle, die Sicherheit über die präzise Ausführung zu erlangen und ein Protokoll live online, aber auch abrufbar zu führen. Ermöglicht wird das mit Lötspitzen, die sozusagen mit einem Gedächtnis ausgestattet sind, das ausgelesen werden kann, und einem Zähler der Lebensereignisse.

In das IoT-Zeitalter transportieren

Seit der Erfindung der Kompakt-/Komposit-Lötspitze, bei der das Heizelement, der Temperatur-Sensor, der Anschlusskontakt und der Metallkern der Lötspitze eine thermische Einheit bilden, ist bei dem Prinzip nicht mehr viel geschehen. Bei den bisherigen Lötstationen ist nicht gewährleistet, dass die Wahl der Löttemperatur in Hinblick auf die maximal erlaubte Höhe wirklich über die gesamte Prozessdauer eingehalten wird. Die Auswahl der Lötspitzenform ist dem Anwender genauso überlassen wie die Einstellung der Ruhefunktionen und Pflege der Lötspitze. Die Messung der Temperatur in und die Gegenmessung an der äußeren Spitze der Lötspitze, zur Ermittlung einer eventuell unzulässigen Differenz und deren Korrektur durch die Verwendung einer Offset-Funktion, neigt zu Ungenauigkeiten. Die schriftlichen Protokolle unterliegen dem Risiko des menschlichen Irrtums und einfachen Übernahmefehlern. Die automatisierte, gesteuerte Übertragung in ein IoT-System ist bisher nicht möglich.

LAN-Schnittstelle zur IP-basierten Kommunikation für den externen Zugriff in/out. Kullik

In der Vergangenheit wurde der Bereich der manuellen Löttechnik den Ansprüchen der Anwender und der Industrie entsprechend weiterentwickelt. Die übertragbare Energie auf eine Lötstelle ist auf bis zu 300 Watt gesteigert worden. Die Lötspitzen-Formen sind praktisch für jede, auch noch so komplizierte Lötaufgabe angepasst worden. Die Anwendung von Stickstoff, der die Lötstelle zusätzlich erwärmt, vor Oxidation schützt, damit das Flussmittel deutlich länger aktiv hält und die Standzeit der Lötspitze verdoppelt, ist ein weiterer Meilenstein, Lötstellen optimal und zuverlässig herzustellen. Nun ist es an der Zeit, auch die Welt der manuellen Löttechnik in das IoT-Zeitalter zu transportieren. Das Gesamt-Lötsystem Hakko FN-1010an soll hierfür die notwendigen Features bieten – von der intelligenten Lötspitze bis zur Überwachung und Auswertung der Lötvorgänge.

Justierung und Optimierung des Prozesses

Die neuen Lötspitzen sind mit einem Speicher ausgerüstet. Der pro Spitze vorhandene individuelle Memory-/Speicherchip, der ausgelesen werden kann, macht es möglich, jeder Lötspitze individuelle Werte und Ereignisse zuzuordnen. Gespeichert sind das Format und die Bezeichnung der Lötspitze, ihre eindeutige Seriennummer, die Zuordnung zur eingesetzten Lotlegierung – bleifreies Lot oder bleihaltiges Lot. Dieser Eintrag, diese Festlegung kann, wenn er auf bleihaltig geändert wird, nicht mehr rückgängig gemacht werden. Eine Verwendung im Standardprozess muss dann speziell freigegeben werden. Die Temperaturablage, auch Offset genannt, zwischen der in der Spitze gemessenen und der extern ermittelten Löttemperatur wird drahtlos vom Thermometer an die Lötstation übertragen. Um die Temperaturunterschiede, die Ablage, gering zu halten, ist der interne Temperatursensor in der Lötspitze weit zur Spitze hin angeordnet worden.

Gespeichert werden auch die Anzahl der Aufheizvorgänge und die gesamte Betriebszeit der Lötspitze. Durch diese Statistik ist es möglich, einen Zeitpunkt festzulegen, zu dem die Lötspitze voraussichtlich gewechselt werden sollte. Das Tracking der eigenen Prozessdaten ermöglicht es, den Verschleiß vorher zu bestimmen und rechtzeitig die Lötspitze zu wechseln. Das Erfassen der Energieübertragung pro Lötstelle lässt auch weitere Rückschlüsse über die Justierung und Optimierung des Prozesses zu und visualisiert und erfasst die entscheidenden Parameter des manuellen Lötprozesses.

Ein weiteres Feature für ein sicheres Arbeiten ist der Modus erweitertes Standby. Ein Bewegungssensor im Lötkolben leitet in Arbeitspausen die Standby- oder Ruhefunktion der Lötstation ein, zusätzlich kann auch für längere Pausen eine komplette Abschaltung programmiert werden. Zusätzliche Sicherheit ist gegeben, wenn der Lötkolben vom Arbeitsplatz fallen sollte. In diesem Fall wird die Energiezuführung zur Lötspitze ausgeschaltet, um die Gefahr weiterer Schäden und Verbrennungen auszuschließen. Die Lötstation ist mit der effektiven Heizleistung von 100 Watt gut ausgerüstet, um nahezu alle gängigen Lötaufgaben erfüllen zu können. Auf einem LCD-Display werden die Prozess-Parameter angezeigt. Für die Kommunikation bei der Übertragung der Offset-Werte ist eine Infrarot-Schnittstelle in Station und Thermometer eingebaut. Weitere Schnittstellen ermöglichen das Übertragen der Prozessdaten, die Kommunikation mit einem Computer oder Server.

SMTconnect 2019: Halle 4, Stand 231

RS232-Schnittstelle zur Anbindung von Steuerungen und die einfache Kommunikation. Kullik