Kombination aus Jet-Printer und Bestückautomat erhöht Flexibilität

Der Trend zu hochflexiblen Fertigungslösungen ist ungebrochen. Die immer kürzer werdenden Produktzyklen, sowie ein großes Maß an kundenindividueller Produktion verlangen nach kürzeren Durchlaufzeiten und immer schnelleren Umrüstzeiten. Die Produktion, aber auch Dienstleistungen müssen immer stärker auf spezifische Kundenbedürfnisse zugeschnitten sein – sei es für Inhouse-Fertiger, die ihre eigene Elektronik als Just-In-Time-Produktion gestalten oder bei Elektronikfertigungs-Dienstleistern mit anspruchsvollen Kunden, welche innerhalb einer Tagesfrist ihre elektronischen Baugruppen abrufen wollen.

Anforderungen an eine hochflexible Bestückung

Moderne Bestückungsautomaten sind bereits heute in der Lage diesen Ansprüchen gerecht zu werden. Hersteller wie Essemtec bieten für hierfür spezifisch abgestimmte Bestückautomaten, die eine effiziente Flachbaugruppenfertigung erlauben, ohne Einbußen bei Flexibilität und Qualität. Mit dem Bestückautomaten Paraquda als Basis hat Essemtec ein neuartiges SMT-Multifunktionscenter konzipiert, das alle Anforderungen an ein solches modernes, flexibles Fertigungssystem erfüllen soll. In nur einer Maschinenplattform vereint das System die zwei Produktionsschritte Lotpasten-Jetten und Bestücken. Mit dieser Kombination ermöglicht das so genannte SMT-Multifunktionscenter eine gewisse Flexibilität.

So lassen sich neue Aufträge innerhalb kurzer Zeit komplett offline programmieren und mittels CAD-Daten automatisch an die Maschine übermitteln. Direkt integrierte Bauteile-Bibliotheken reduzieren den Programmieraufwand und die Kombination mit entsprechenden Planungshilfsmitteln erlaubt die Simulation und Planung von Einzelprodukten, bis hin zu Tages- oder Wochenplanungen. Überdies ermöglicht es die Software, flexibel auf unvorhersehbare Fertigungslose reagieren zu können. Mittels einer Vorabsimulation lassen sich Verzögerungseffekte zügig erkennen, abfedern und minimieren.

Durch eine hohe Anzahl an Feederplätzen auf der Maschine sowie durch den Einsatz von intelligenten Feedersystemen lässt sich sicherstellen, dass die Maschinen bereits während einer laufenden Produktion barcodegestützt vorgerüstet werden. Der Bestückautomat berücksichtigt bereits aufgerüstete Bauteile und kann zudem die optimalen Feederpositionen auch vorsimulieren. Die optional erhältliche Lagerverwaltung eMIS/eStorage erlaubt neben der Online-Anbindung an Bauteile-Lagersysteme auch die komplette Verwaltung von Echtzeit-Inventardaten sowie die direkte Datenverbindung an übergeordnete ERP- und MES-Systeme. Die Produktionsplanung und Simulation berücksichtigt das momentan effektiv verfügbare Inventar. Produktionslose können auf diese Weise vorgängig gesichert und Maschinenstillstandszeiten aufgrund von fehlenden Bauteilen vorab komplett verhindert werden. Schließlich stellt die integrierte, durchgängige Qualitätssicherung (optische Überwachung, wie auch ein elektrisches Vermessungssystem für Bauteile) während des Bestückens, in Kombination mit den intelligenten Feedersystemen, eine fehlerfreie Verarbeitung sicher und vermeidet aufwändige und teure Nacharbeiten.

Unflexibles Lotpastendrucken versus Jet Printing

Der heutige Standardprozess für das Aufbringen von Lotpasten basiert vornehmlich auf lasergeschnittenen Edelstahlschablonen und wurde ursprünglich für die Massenfertigung konzipiert. Für frühzeitig planbare Fertigungen, die keine kurzfristigen Änderungen beinhalten, ist dieser Prozess bewährt und bringt Vorteile hinsichtlich der Prozessstabilität. Für eine flexible Fertigung oder der Herstellung von Prototypen oder Kleinserien ist dieser Prozess jedoch wenig bis gar nicht geeignet.

Kurzfristige Änderungen können beim Lotpastendruck nicht vorgenommen werden. Des Weiteren lassen sich allfällig falsch bestimmte Pad-Geometrien nicht beheben, die zu fehlerhaften Lötverbindungen führen. Neue Bauteile-Technologien und die Kombination von verschiedenen Bauteilen und Komponenten auf der Platine mit unterschiedlichen Anforderungen an das Lotpastenvolumen, verlangen vermehrt nach aufwendigen und teuren Schablonentechnologien, wie etwa den Stufenschablonen. Der Nachdruck von Schablonen aufgrund nicht optimaler Strukturen kann neben zusätzlichen Kosten schlimmstenfalls zu Produktionsverzögerungen von mehreren Tagen führen.

Essemtec hat diese Anforderung des Marktes erkannt und während der Productronica 2013 in München erstmals einen Jet-Printer vorgestellt, der diese Einschränkungen für die hochflexible Fertigung ausräumt. Jet Printing, also das Lotpasten-Jetten, ist mit bis zu 80.000 Punkte/h schneller und präziser als alle bisher erhältlichen traditionellen Dosiersysteme für Pasten. Bis heute war Jet-Printing nur für spezielle, teure Sonderpasten verfügbar und daher für viele Anwender entsprechend unattraktiv. Das System hebt auch diese Einschränkung auf und erlaubt die Verarbeitung der meisten herkömmlichen Pasten der Typen 4, 5, 6 oder 7. Der Jet-Printer ist sowohl als Einzelsystem, als auch als vollständig integriertes System im Bestückungsautomaten der Paraquda-Familie erhältlich.

SMT-Multifunktionscenter als zentrale Anlaufstelle

Die Integration all dieser Systeme direkt in einem Bestückungsautomaten der Paraquda-Familie ermöglicht damit zum ersten Mal das Abdecken sämtlicher Anforderungen für eine flexible Bestückung: Neben dem Jet-Printing von Lotpasten erlaubt das System auch ein direktes Anpassen von Layoutänderungen ohne Schablonenänderung. Zudem ermöglicht es, jederzeit das Lotpastenvolumen zu variieren, was eine Stufenschablone redundant macht. Die automatische Programmierung des Lotpastenauftrags erfolgt direkt aus den Bestückdaten. Der Bestückautomat Paraquda ermöglicht zudem Bestückung von 01005-Bauteilen, bis zu Steckern, Elkos und Sonderbauteilen und sorgt gleichzeitig mit der hohen Anzahl an Feederplätzen für ein effizientes Vor- und Nachrüsten während des Betriebs.

Mit dem SMT-Multifunktionscenter ist es demnach möglich, komplette Fertigungslose mit nur einer einzigen Programmerstellung zu realisieren und vollautomatisch nacheinander auf nur einer Maschine zu produzieren. Sind höhere Durchsätze zu realisieren, so ermöglicht das Modulkonzept der Paraquda die Aufteilung der verschiedenen Prozessschritte auf mehrere mittels SMEMA Inline-verknüpfte Maschinen.

SMT Hybrid Packaging 2014: Halle 7, Stand 211

(mrc)