Produktlinie SparkShapes

Mit der Produktlinie Spark Shapes haben Designer die Möglichkeit, Leuchten nach ihren Vorstellungen zu gestalten. Die gedruckten Hochleistungslichtquellen können an beliebiger Stelle innerhalb der Oberfläche angeordnet werden. (Quelle: Ambright)

Klassische Pick-and-Place-Systeme werden als SMT Mounter zur Bestückung von Leiterplatten mit elektronischen Komponenten verwendet, wobei diese anwendungsbedingt mit kleinsten Bauteilen (< 1 mm) bei höchster Packungsdichte als regelrechte Chipshooter teilweise sogar mit revolvierenden Bestückköpfen arbeiten müssen. Übliche bestückbare Substrate bewegen sich dabei in der Größenordnung von max. 0,5 m². Dies stellt die ideale Lösung für eine hohe Dichte von Bauteilen auf in der Größe begrenzten Leiterplatten oder Platinen dar.

THK Pick-and-Place-Roboter PPR
THK Pick-and-Place-Roboter PPR (Quelle: THK)

Elektronische Systeme bis 5 m2 fertigen

Das Unternehmen Ambright mit Sitz in München hat ein mit Linearmotoren angetriebenes Gantrysystem als LED Mounter mit einem gänzlich anderen Ziel entwickelt: Die großflächige Fertigung elektronischer Systeme bis zu 5 m² in Kombination mit einer deutlich verringerten Bauteildichte als üblich. Dazu werden u.a. LEDs bestückt und elektrisch miteinander zu einer Schaltung verbunden. Auf diese Weise produziert der LED Mounter automatisiert maßgeschneiderte Beleuchtungslösungen. Dieses System schließt die Lücke zwischen dem bereits erwähnten Bestückungsverfahren und kombiniert gleichzeitig deren Vorteile mit höherer Substratflexibilität sowie -größe.

Detaillierte Ansicht der PPR Module
Detaillierte Ansicht der PPR Module (Quelle: THK)

Wie Pick-and-Place Roboter Produktionsprozesse optimieren

Am LED Mounter befinden sich die in der Y-Achse in Reihe montierten neu entwickelten Pick-and-Place Roboter PPR von THK, Ratingen, die die elektronischen Bauteile mit definierter Kraft aus einem Tray oder Werkstückträger gezielt aufnehmen, am definierten Ziel mit bis zu 20 m/s² und 2 m/s positionieren, einsetzen, verkleben und durch weitere innovative Prozessschritte elektrisch zu einer Schaltung verbinden. Hierbei entsteht schließlich eine einbaufertige Beleuchtungslösung als Verbundsystem mit kundenspezifischen Energie- und Datenschnittstellen.

Durch die Integration von fünf platzsparenden PPR-Modulen konnte eine Leistungssteigerung der Pick-and-Place-Prozesse gegenüber dem zuvor eingesetzten Modul um den Faktor 25 erzielt werden. Weiterhin ermöglichen die Module durch ihre integrierte Vakuum- und Druckregelung sowie die kraftgesteuerte Z-Achsen-Eigenbewegung eine deutliche Reduzierung der peripheren Systemkomponenten des LED Mounters auf ein Minimum. Der um Faktor 10 höhere Auflösungsgrad der Drehachse ermöglicht eine viel genauere Positionierung auf großflächigen elektronischen Beleuchtungssystemen.

Reduzierte Werkstückbeschädigung
Reduzierte Werkstückbeschädigung dank Sensorik (Quelle: THK)

Verschiedene Sensoren helfen, Fehler zu vermeiden

Mit einer dedizierten Software werden die verschiedenen Sensorinformationen wie Kraft, Durchflussrate, Druck und Temperatur visualisiert, damit Fehlfunktionen schnell behoben werden können. Die Sensorik in den PPR-Modulen hilft auch, Arbeitsschäden zu reduzieren und die Zykluszeit während des Transfers zu verkürzen. Die Sensortechnologie von THK erkennt kleinste Kräfte, sobald das Werkstück auf die Saugdüse trifft. Die Erkennung und schnelle Kommunikation ermöglichen hohe Betriebsgeschwindigkeiten bei reduzierter Ausschussquote und führt dadurch zu einer gesteigerten Produktivität. Der Pick-and-Place Roboter PPR ermöglicht die eigenständige Sequenzsteuerung mit den integrierten Motoren und Sensoren. Im Vergleich zur herkömmlichen SPS-basierten Steuerung wird die Kommunikation reduziert und der Zeitverlust minimiert.

Wissenswertes zum Gantry-System

Ein Gantry-System definiert sich aus dem Zusammenwirken zweier paralleler Achsen und einer darauf laufenden Querachse. Aufgrund der Zwangskopplung müssen beide Antriebe der Längsachsen synchron laufen.

Licht setzt Akzente

Ambright druckt mit seinem patentierten Verfahren Licht. Damit lassen sich Lichtpunkte, ob dekorativ oder funktional, automatisiert und skalierbar in verschiedene Materialien integrieren, ohne dass es dafür einer klassischen Leiterplatte als Schaltungsträger bedarf. Das „printed-light“ getaufte Verfahren bildet die Basis für die automatisierte Fertigung verschiedener Lichtanwendungen. Die jüngste Umsetzung ist die SparkShape, eine in Form und Lichtverteilung individuell gestaltbare Premiumleuchte.

Die Anwendung ist mittlerweile in verschiedenen Branchenanwendungen beispielsweise in der Reinraumtechnik und der Medizintechnik in Serie, Ambright bringt damit Mass Customization (Anm. der Redaktion: kundenindividuelle Massenproduktion) in die Beleuchtungsbranche.

Der Autor

Roland Ackermann, THK, Ratingen

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