Drucken wird smart

Die Elektronikfertigung von heute ist flexibel, klar strukturiert und kosteneffizient aufgebaut, jedoch zeigt sich, dass sich die Branche im Übergangsstadium der intralogistischen Herausforderungen befindet, da der Materialfluss noch von Menschen überbrückt wird. Deshalb sind ganzheitliche Fertigungskonzepte gefragt, die Fertigungsstationen und -elemente gewinnbringend miteinander verbinden und die Materialbereitstellung automatisieren. Hierbei kommt die Stärke von Asys im Bereich Material Logistics ins Spiel, denn die Automatisierungsexperten betrachten in den ersten Beratungsterminen jegliche Prozessverkettungen in der Fabrik, um diese abgestimmt und autonom gestalten zu können.

Individuelle, skalierbare Konzepte stehen auf der Tagesordnung, um mit einem modularen Konzept Materiallogistik-Lösungen in verschiedenen Automatisierungsgraden zu realisieren. So können bestehende Fabriken ausgehend von der aktuell vorherrschenden Situation an die gewünschten Anforderungen angepasst und optimiert werden.

Ekra fertigt Schablonen- und Siebdruckanlagen für Massen- und Nischenanwendungen am Standort Bönnigheim. Asys

Smarte Maschinen

Im ersten Schritt wurde der Nutzentrenner Divisio 5100 als smarte Maschine der neuen Generation vorgestellt. Sie punktet mit Funktionen wie Closed-Loop für die Schnittkontrolle. Die Abweichung von Schnitt zur Vorfräsung wird laufend kontrolliert und mit vorgegebenen Grenzwerten abgeglichen. Die Anlage prüft selbst, ob die Toleranzen überschritten wurden und steuert, wenn erforderlich, aktiv entgegen. Eine weitere smarte Funktion: die Predictive Setup Control. Eine Kamera prüft, welche Greifer gerüstet sind, und gleicht sie mit dem laufenden Auftrag ab. Passen die eingesetzten Komponenten nicht, beziehungsweise sind diese nicht vollständig, ist die Maschine in der Lage, ihr Equipment selbstständig zu bestellen.

Die erste Smart Machine der Asys Group kommt aus dem Bereich Nutzentrennen – Divisio 5100. Asys

Zudem ist in der Divisio 5100 eine Spindelzustandsüberwachung über Sensoren möglich. Hier sind minimale Veränderungen im Lager der Spindel messbar, um rechtzeitig auf deren Austausch hinzuweisen. Damit schafft es die Maschine, unterbrechungsfrei von Wartungsschicht zu Wartungsschicht zu produzieren. Predictive Maintenance ist das Stichwort. Sukzessive wird das gesamte Asys-Group-Portfolio den drei Leitgedanken – Access 360, Care 0, 24/7/365 – folgend auf smart umgestellt, so auch beim Druckerhersteller Ekra.

Druckexpertise von Ekra

Ekra im baden-württembergischen Bönnigheim ist seit 2005 Teil der Asys Group. Die Spezialisten für Sieb- und Schablonendruck sind Lösungsanbieter für Applikationen aus den Bereichen SMT, Hybrid-Thickfilm und Advanced Packaging. Das Portfolio reicht von manuellen Labordruckern über vollautomatische Inline-Systeme bis hin zu kompletten kundenspezifischen Fertigungslinien. Dank des breiten Produktportfolios etablierte sich der Maschinenbauer in der SMT-Branche als starker Partner im Bereich Drucken.

Im Produktbereich Hycon widmen sich die Prozessexperten von Ekra allen Spezialanwendungen in der Dickschichttechnologie sowie bei Semicon-, Solar- und Brennstoffzellen-Applikationen. Highlight ist der 2018 vorgestellte Drucker Airon, der in Rekordzeit dank des Air-Spin-Transportkonzepts Metallisierungspaste mit einer Taktzeit von einer Sekunde auf  Solarzellen druckt.  Stolz ist man in Bönnigheim, dass mit Ekra-Equipment in Deutschland wieder eine Solarzellen-Produktion aufgebaut wird.

Völlig autonome Druckplattform

Mit den Serio-Drucksystemen setzt Ekra schon immer auf höchste Präzision und Flexibilität. Ein Merkmal der Drucker ist die dynamische Skalierbarkeit. Es ist möglich, alle Optionen und Features zu integrieren, um die Systeme individuell und bedarfsgerecht anzupassen. In den Entwicklungen hat das Unternehmen Weitsicht gezeigt, Features einer autonomen Maschine konnte Ekra bereits vor sechs Jahren erfolgreich am Markt platzieren. Die Serio-Drucksysteme laufen bis zu acht Stunden völlig autonom und erlauben einen Produktwechsel in unter zwei Minuten, der NPI erfolgt in unter zehn Minuten ohne Gerberdaten. Es können verschiedene Druckformate bis hin zu 610 x 510 mm² bei gleichbleibenden Taktzeiten verarbeitet werden.

Die Serio Schablonendrucker sind allesamt skalierbare Systeme, die im Feld jederzeit nachgerüstet werden können. Asys

Im Hinblick auf die steigenden Herausforderungen im Shopfloor arbeitet Ekra an der Erweiterung der Autonomie seiner Anlagen. Torsten Vegelahn, verantwortlich für den Produktbereich Serio bei Ekra, freut sich schon, sein neues Drucksystem interessierten Elektronikfertigern im November live auf den Asys Technologietagen vorzustellen. Ziel ist die völlige Entkopplung der Rüstvorgänge vom Bediener. Die Maschinen werden selbstständig Auftragswechsel durchführen können, ohne dass dafür nennenswert Arbeitskraft und Zeit eines Bedieners beansprucht werden. Die Maschine ruft den Bediener zum richtigen Zeitpunkt an den richtigen Ort, zum Beispiel durch die Anbindung an das Pulse-System. Neu ist hier das Pulse-Pro Konzept, in dem alle bisherigen, neuen und weiterentwickelten Softwarelösungen der Asys Group in einer modularen Software-Suite vereint sind.

So ist es noch einfacher, automatisierte Materialflüsse im gesamten Shopfloor zu steuern und zu visualisieren, eine dynamische Just-in-Time-Versorgung für jeden Fertigungsschritt zu erreichen und alle Datenflüsse abzubilden. Dies ist ein wesentlicher Schritt auf dem Weg zur autonomen, smarten Fabrik.

Pulse Pro, die neue Software Suite, die alle Shopfloor-Applikationen vereint. Asys

Vegelahns Team hat sich viele Gedanken gemacht, wie man die Mitarbeiter in der Elektronikfertigung entlasten kann, besonders bei häufigem Auftragswechsel. Die Aufgaben eines Bedieners kennen wir alle: immer wieder Bauteile an die Linie liefern, anspleißen, den Feeder be- und entladen und vieles mehr. Da nahezu 67 Prozent aller Fehler aus dem Druckprozess kommen, war es für die Druckspezialisten naheliegend, diesen Prozess genauer unter die Lupe zu nehmen. Auf einen Nenner zusammengefasst bedeutet das beim Auftragswechsel am Drucker: Die verwendete Schablone, das Rakel, die Druckmedien müssen aus dem Drucker entfernt und der Drucker muss komplett umgerüstet werden. Vereinfacht gesagt: Alles aus dem vorherigen Auftrag muss raus, das für den neuen Auftrag benötigte Material muss wieder rein in das Drucksystem und das ganze Prozedere soll zu einem exakt definierten Zeitpunkt und möglichst fix ablaufen. So die simple Theorie, aber einfach geht anders. Torsten Vegelahn will auch den Bediener am Drucker entlasten, ihn quasi entkoppeln und spricht von asynchroner Rüstung.

Thorsten Vegelahn und sein Team „denken“ die Linie neu - sein vollautonomer Drucker ist erst der Anfang. Asys

Bereits in der Lagerlogistik setzt Asys auf fahrerlose Transportsysteme, sogenannte AIVs (Autonomous Intelligent Vehicles). Ziel ist eine intelligente Fabrik mit fließenden Produktionsprozessen und einer lückenlosen Traceability, um Prozesse zu optimieren.

Der Einsatz eines AIVs am Drucker war also naheliegend. Der Clou dabei: Das kleine Transportfahrzeug bringt nicht nur just-in-time Material, das heißt Schablone, Rakel und Paste an den Drucker, sondern ist auch maßgeblich am Umrüsten der Maschine beteiligt. Das AIV orientiert sich frei innerhalb einer hinterlegten „Landkarte“. An den Maschinen befinden sich elektronische Einlasshilfen, sodass es mit Hilfe von Magnetstreifen die richtige Maschine findet.

Bei der Montage in der Maschine ist eine bestimmte Reihenfolge einzuhalten, damit eine Rüstkontrolle überhaupt möglich ist. Für diesen Prozess nutzt Ekra die RFID-Technologie. Die Rüstkomponenten werden mit Tags versehen und dann in der Maschine montiert. Alle Komponenten werden ausgelesen und mit dem geladenen Produktionsprogramm abgeglichen – wenn alles korrekt ist, kann sofort produziert werden. Die Rüstkontrolle erfolgt automatisch und einfach.

Die RFID-Kommunikation wird so ausgeführt, dass nur die Tags erfasst werden, die sich im Prozessraum befinden. So kann das System zum Beispiel nachvollziehen, wie viele Druckzyklen eine Schablone schon durchlaufen hat und präventiv auf deren Austausch hinweisen, bevor Qualitätseinbußen auftreten. Über den Materialcode im RFID-Tag lassen sich zudem auch die Kartuschen der Lotpasten überwachen und Lagerungsdaten und Pastenfüllstande auslesen.

Auf den Technologietagen im November stellt Asys das nächste Mitglied der Generation Smart vor: den Drucker Serio 6000. Asys

Drucken wird smart

Die Asys Technologietage werden am 11. und 12. November 2020 in Dornstadt stattfinden. Im Bereich Drucken werden viele Details zu sehen sein: Autonomie im Produktivbetrieb über den Produktwechsel hinweg bis zur nächsten Predictive-Maintenance-Phase.