Für künftige Anforderungen gerüstet

Der Andrang zu den Fuji Technology Days 2014 war deutlich größer als erwartet: Klaus Gross, Managing Director von Fuji Machine Europe blickt freudevoll auf etwa 220 Fachbesucher, während er sich auf die zarten Anfänge im Jahr 1993 mit 41 Teilnehmern erinnert. Für ihn zeigt diese positive Resonanz einmal mehr, dass man als Maschinenbauer für die SMT-Fertigung stets im engen Schulterschluss mit dem Kunden war. Dass die enge Kundenbindung auch weiterhin von Erfolg gekrönt sein soll, davon kündeten die Technologietage, die unter dem Motto „Future Automation Today“ standen. Dabei zeigte das Unternehmen die jüngsten Neuentwicklungen. Mehr als 40 Jahre Know-how im Maschinenbau und über 20 Jahre im Bereich der SMT-Bestückautomaten sprechen dabei für sich.

03015: Pfeffer statt Hühnerfutter

Im Democenter konnten sich die Fachbesucher an sieben Stationen über die jüngsten Neuentwicklungen hinsichtlich der Fertigungstechnologien informieren. Als besonderes Highlight war eine intakte SMT-Linie aufgebaut, sodass die Besucher live die Baugruppenfertigung erleben konnten. Am Ende erhielt jeder Besucher eine funktionsfähige, mit Namen versehene Leiterplatte mit integrierter LED-Beleuchtung, Temperatur- und Uhrzeitanzeige. Die erste Station war denn auch der Start der SMT-Bestückungslinie, die mit einigen Tools von Asys aufwartete: dem Vego-Linienbelader, gefolgt vom Nutek-Laser und einem Transportmodul, das die Leiterplatte zu Fujis Schablonendrucker NXTP-25 weiterleitete. Auch wenn man Fuji in Europa nicht unbedingt als Druckerhersteller kennt, ist der japanische Maschinenbauer schon seit über 30 Jahren in diesem Bereich aktiv. Der aktuelle Schablonendrucker ist auch für 03015-Bauteile ausgelegt und ermöglicht einen sehr hohen Durchsatz bei sehr kleiner Stellfläche. Apropos 03015: Die Bauform 03015 ist nichts für Grobmotoriker: So passen auf einen üblichen 0805-SMD-Widerstand exakt 30 Exemplare der Bauform 03015 von Rohm.

Die Bestück-Plattform NXTIII, die neuartige Module wie die Auto-Loading-Feeder und die Auto-Splicing-Unit beherbergte, ist nunmehr für die 03015-Bestückung geeignet. Auch mehr als zehn Jahre nach der Markteinführung der NXT-Serie hat das modulare Konzept nichts an seiner Anziehungskraft verloren, sondern erhält weiterhin Anerkennung von Kunden rund um den Globus. Diese Attraktivität verhalf der NXT-Plattform zu einem weltweiten Marktanteil für Hochgeschwindigkeits- und Hochpräzisionsbestückungsautomaten von mehr als 30 Prozent. Da wundert es wenig, dass Fujis skalierbare Bestückungsplattform „NXT III“ jüngst zum Sieger des 6. Robot Awards wurde, einem vom japanischen Ministerium für Wirtschaft, Handel und Industrie (METI) und der „Japan Machinery Federation“ organisierten Wettbewerb. „Dieser Wettbewerb wurde geschaffen, um herausragende Automaten zu küren, die heute und in Zukunft einen maßgeblichen Beitrag zur Schaffung neuer Märkte leisten werden“, betont Klaus Gross.

Doch die modulare NXTIII-Plattform, die einen einfachen Kopftausch für unterschiedliche große zu bestückende Bauelemente ermöglicht, kann noch mehr: die Bestückung von Bauteilgrößen 0201 mm (008004″). Durch den Einsatz des neu entwickelten H24G-Kopfes lassen sich Bauteile der Größe 0201 mm ohne Änderungen der Maschinenspezifikationen bestücken und zwar mit einer Bestückgeschwindigkeit von 35.000 BE/h und einer Bestückgenauigkeit von ± 25 μm. Der „Intelligent Part Sensor“ (IPS) überprüft die Ausrichtung der Bauteile an der Nozzle und stellt sicher, dass die Bauteile nach der Bestückung nicht an der Nozzle kleben bleiben. Mit der für 0201-Bauteile entwickelten Nozzle garantiert Fuji nach eigenem Bekunden Aufsetzkräfte weniger 0,5 N ohne Geschwindigkeitsverlust. Parallel dazu ist die Bestückplattform aber auch in der Lage, die Bestückung von 38,1 mm (1.5 Inch) hohen Bauteilen vorzunehmen. Dazu war bislang nur die NXT-Schwester Aimex in der Lage.

Stringenter Datenfluss mittels Nexim

Sei es Prozessoptimierung oder die lückenlose Traceability: Mit der eigens entwickelten Software Nexim will Fuji ab 2015 durchstarten und eine moderne Benutzeroberfläche bieten, die Planungstools offeriert, wie sie eine Produktionssteuerung der Zukunft erforderlich macht. Nexim steht für „Nexus Integrated Manufacturing Systems“ und setzt auf die bisherige Software Flexa auf. Sie soll – untergliedert in die drei Bereiche Lean, See, Do – den Produktions-Datenfluss effizient kanalisieren. Während „Lean“ der Erstellung von Programmen und der Bauteilverwaltung dient, sorgt „See“ für die Überwachung des Prozesses und der Qualitätskontrolle. „Do“ ist das eigentliche Tool und deckt alles ab, was in der Produktion durchgeführt wird – also vom Umrüsten über die Bauteile-Zuführung und Nachrüstungen bis hin zu Wartungsanweisungen.

„Nexim ist einfach zu handhaben und ermöglicht arbeitseffiziente Prozesse“, erläutert Hartmut Eger von Fuji Machine Europe, und merkt weiter an: „Die Software sammelt alle relevanten Informationen, gibt sie an entsprechende Systeme weiter und kann dadurch den aktuellen Status der Produktion auswerten und zum richtigen Zeitpunkt eingreifen.“ Durch die Optimierung der Logistikprozesse verbessert sich die Qualität, da durch engmaschige Kontrollen keine Fehlbestückung oder Bestückung fehlerhafter Bauteile mehr stattfinden soll. Weitere Vorteile ergeben sich durch die wesentlich vereinfachte und intuitive Bedienung, erklärt er. Im Democenter konnte man live erleben, wie Nexim im „Do“-Bereich arbeitet und beim Umrüsten und der Bauteilverwaltung agiert.

Aimex IIs mit dynamischem Kopf

Eine weitere Station war die Demonstration der Bestückung von Bauteilen in Odd-Form. Zum Einsatz kam der Hexa-Feeder, untergebracht im NXTIII-Modul mit anschließender sFAB. Eine weitere Demoboard-Bestückung wurde mit der Aimex IIs durch die Kopfkombination mit zwei Dynaheads präsentiert. Highlight der Aimex II ist der Dyna-Head, der ohne Zutun des Bedieners die erforderlichen Bestückungstools selbst auswechselt und das innerhalb von Sekunden. Bestücken kann der Kopf alle gängigen Bauteile und Bauteilgrößen von der 01005-Komponente bis hin zu 74 mm x 74 mm großen Packages.

Die Aimex-IIs-Köpfe und viele austauschbare Einheiten wie Bauteilzuführmöglichkeiten, Kameraeinheiten und weiteres optionales Zubehör, werden mit NXT-Serie geteilt. Somit erbt die kleine Schwester der NXT-Plattform deren Flexibilität und lässt sich – wie die NXT-Maschinen – flexibel konfigurieren, um unterschiedliche Produktionsanforderungen zu erfüllen. Dadurch ist es möglich, eine Line für die High-Mix/Low-Volume-Produktion mit einer Aimex IIs zu erweitern, um zusätzlichen Feederstellplatz zu bekommen und darüber hinaus weitere Bestückportale einzubauen.

Die automatisierte Wartung stellte Fuji mit dem Smart-Nozzle-Cleaner, dem Auto-Feeder-Maintenance-Tool und dem Auto-Head-Cleaner vor.

Von Experten für Experten

Informative Vorträge bildeten den Auftakt der Veranstaltung. Die Referenten legten anschaulich dar, wohin die Reise in der Aufbau- und Verbindungstechnik künftig gehen wird. So berichtete Uwe Pape, Experte für Qualitätssicherung, Werkstofftechnik (Labor) Metalle, UA Elektrik/Elektronik bei Volkswagen, über die Automobile der Zukunft und welche Anforderungen sich deshalb an die elektronische Baugruppenfertigung ergeben. Zwangsläufig wird der Anteil der Elektronik im Automobil zunehmen, derzeit beträgt der Wertanteil der Elektronik etwa 30 Prozent. Damit nicht genug: Derzeit werden im Phaeton 1.500 Leitungen mit einer Länge von mehr als 3.000 m verbaut, da viele Steuergeräte über Busleitungen konferieren. Die Automobilelektronik stellt die Baugruppenfertigung vor einem Spagat. Einerseits müssen die fortschreitende Miniaturisierung und andererseits die Leistungselektronik mit ihren großen Bauteilen prozesssicher zu realisieren sein. Demzufolge müssen Bestückprozesse sowohl winzige als auch sehr Bauelemente zielgenau positionieren können. Dadurch ist es notwendig, den Pastendruckprozess entsprechend anzupassen, etwa mittels Stufenschablonen. Schließlich benötigen die Verbindungsprozesse eine sehr große Flexibilität hinsichtlich Temperatur- und Zeitführung.

Die Entwicklung räumlicher elektronischer Schaltungsträger (3D-MID) erfordert spezielles Know-how und geeignete Tools. Welche serienreife Herstellungsmethoden es gibt und wie die Zukunft der 3D-MID-Technologie am FAPS im globalen Umfeld mitgestaltet wird, zeigte Robert Süß-Wolf der TU Erlangen. Zahlreiche Applikationen werden in Serie umgesetzt, auch in der Massenproduktion. So nutzen verschiedene Marktsegmente diese Technologie – auch die Automobilindustrie setzt sie für sicherheitsrelevante Funktionen ein. Doch der weitere Fortschritt ist kein Selbstläufer: Intensive Forschungs- und Entwicklungsarbeit sind hinsichtlich der Materialien, einer auf 3D-MID angepassten Aufbau- und Verbindungstechnik, effizienten Fertigungsanlagen, erweiterten Fertigungskompetenzen in Europa und vor allem der Standardisierungen und Normen nötig.

Auf dem Weg zu Industrie 4.0

Ulf Oestermann, Projektleiter Medizinische Mikrosysteme am Fraunhofer IZM, zeigte, wie der Weg zur Losgröße 1 gelingen kann. Das Spektrum reichte dabei von der Idee bis hin zum Package. Einen Beitrag leisten kann da Industrie 4.0, um so eine kosteneffiziente Produktion auch bis Losgröße 1 zu realisieren. Denn mit neuen Technologien ist eine Rückverfolgbarkeit und Produktionsüberwachung vom Wareneingang bis zum Endtest gesichert. Eine wesentliche Rolle spielen hierbei die Bestückautomaten, müssen sie doch in der Lage sein, sehr variable Komponenten hochpräzise zu verarbeiten. Gefragt sind noch höhere Leistung bei noch mehr Präzision, verbunden mit intuitiver Bedienung mittels Touchscreen. Matthias Wittmann, Mitbegründer und Geschäftsführer von Tower Factory, referierte über die automatisierte Lagerlogistik in produktionsnaher Umgebung. Er zeigte die Vorteile des Produktions-Versorgungs-Bereichs (PVB) auf, der neben einem zyklischen Materialtransport, proaktiver Anpassung entsprechend Auftragseingang und produktionssynchronen Abrufen auch kontrollierte Lagerbestände aufweist.

„Industrie 4.0 – beim Mittelstand“ war das Vortragsthema von Gerd Ohl, Geschäftsführer von Limtronik. Der EMS-Anbieter verspricht sich von Industrie 4.0, dass Maschinen aus Fehlern lernen, sich selbst optimieren sowie nahezu eigenständig mittels intelligenter Algorithmen produzieren. Schließlich benötigten die Mitarbeiter wegen der zunehmenden Komplexität eine unterstützende Infrastruktur. So kann ein Alert-Management-System auf potenzielle Fehlerquellen hinweisen und damit die Fehlleistungskosten gegen Null minimieren. Parallel dazu wird dem Kunden eine lückenlose Traceability gewährleistet.

(mrc)