Löttechnik im Wandel der SMT-Fertigung

Stets die „energiesparsamste Lötmaschine der Welt zu entwickeln und sparsam mit unseren Ressourcen umzugehen“, war das oberste Ziel von Hans-Günter Ulzhöfer. Damit hatte er ein Alleinstellungsmerkmal geschaffen, das damals alles andere als attraktiv war oder gar im Fokus stand.

Der Weg des Erfolgs war indes nicht immer mit Rosen gebettet: „Es war nicht immer alles erfreulich, es gab auch knallharte Tage.“ Mit Stolz blickt er auf einen für ihn prägenden Lebensabschnitt zurück: Der Start seiner Firma, mit der er sich der wachsenden Nachfrage nach oberflächenmontierbaren Bauelementen (SMD-Technologie) mit effizienter Löttechnik widmete.
Immerhin befand sich die Elektronikfertigung im Umbruch. Mit der SMT-Technologie wurde die Durchstecktechnik um ein Verfahren erweitert. Die Elektronikfertiger mussten ihre Produktion ergänzen, denn die kompakter werdenden SMT-Bauteile erforderten einen anderen Fertigungsprozess. Die Lernkurven waren dabei alles andere als stringent zu den Entwicklungen der SMT-Prozesse. Herausforderungen nicht nur im Lotpastenauftrag und der Bestücktechnik waren zu meistern, sondern vor allem im Lötprozess war viel Know-how gefragt: „Die Umstellung in den Produktionsstätten war ein riesiges Problem. Man hatte schlicht Angst davor“, erinnert sich Ulzhöfer.

Energiesparende Lötanlagen

Das große Thema vor 30 Jahren war in der Elektronikfertigung also weniger die heute im Vordergrund stehende Energieeffizienz, sondern: „Wie komme ich am besten mit der Einführung der neuen Produkte und Technologien in meiner Fabrik zurande.“ Dass Ulzhöfer dennoch sehr zeitgemäß mit dem Thema Energieeffizienz auf das richtige Pferd setzte, veranschaulicht er mit der Kücheneinrichtung: „Der Herdofen hat immer das dickste Kabel, weil der Ofen ein Energiefresser ist, wenn nicht sogar der größte im Haus.“ Und wenn man bei SMT in den Anfängen der Reflow-Löttechnik zwei oder drei Reflow-Lötanlagen gleichzeitig in Betrieb nahm, dann zwang man den Energieanbieter von Wertheim ziemlich in die Knie: „Da haben die Lichter gezittert und die Lampen geflimmert und manchmal fiel der Strom komplett aus. Wir haben damals das Problem damit gelöst, dass wir eine Trafostation finanziert haben.“

Sowohl der Strom- und Stickstoffverbrauch als auch die Wärmeübertragungseffizienz sind heute Top-Themen rund um die Lötanlagen, genauso wie deren Wartungs- und Reinigungsaufwand. Dass ein Reinigungsintervall seiner Lötanlagen beispielsweise lediglich 2 bis 3 Stunden pro Woche benötigt, war nicht zuletzt durch die enge Zusammenarbeit mit den Kunden möglich, betont er. Dabei zieht er Berechnungen über die Wirtschaftlichkeit hinsichtlich Strom-/Stickstoffverbrauch und Reinigungs-/Wartungsaufwand der Reflow-Lötanlagen eines Kunden mit ein, der einen Return-of-Investment (ROI) von etwa 6 bis 7 Jahren erzielt habe. Das sei beachtlich, denn in der Regel können Lötanlagen problemlos bis zu 12 Jahren ihren Dienst verrichten, jedoch investieren Elektronikfertiger bereits nach 8 bis 9 Jahren in neue Anlagentechnologien.

Bei den genannten Top-Themen sieht sich der Firmengründer in Vorreiterstellung: “Bei vielen unserer Technologien sehen wir, dass diese dann mit ein paar Jahren Verspätung auch vom Wettbewerb angeboten werden.“ Nur sechs Jahre nach Firmengründung lief bei SMT Maschinen und Vertrieb die weltweit erste Vollkonvektions-Reflow-Lötanlage vom Band. Und weitere vier Jahre später erfolgte die Patentierung des Quattro-Peak-Verfahrens. Als Highlight auf der Messe SMT Hybrid Packaging 2017 stellte SMT Thermal Discoveries die neuentwickelte Reflow-Lötanlage Quattro-Peak R360 vor. Im modernen Design mit einem neuen Luftführungskonzept, einem verringerten Bediener-Transportabstand und mit einigen Optionen in der Bediensoftware will der Mittelständler den Weg zur Smart-Factory unter den Gesichtspunkten von Industrie 4.0 weisen. Parallel dazu überzeugt die Reflow-Lötanlage mit gewohnt extrem geringem Energieverbrauch und einfacher Wartung.

Stolz auf 10 Jahre Gewährleistung

Den geringen Energieverbrauch erzielt das Unternehmen dadurch, dass Lüftermotoren mittels von Frequenzumrichtern einzeln geregelt angetrieben werden. Mit der neuen Frequenzumrichterlösung ist eine stufenlose Motoransteuerung möglich. Einzelne Zonen lassen sich dadurch optimal regeln, was zu großen Energieeinsparungen führen kann. So erzielt eine Reduzierung der Frequenz um 5 Hz eine bis zu 20 Prozent geringere Stromaufnahme am Lüftermotor. Da jede Lüftereinheit über einen Frequenzumrichter geregelt wird, profitiert der Kunde neben der Energieeinsparung auch von der Prozessindividualität.

Die Frequenzumrichter sind für den Dauerbetrieb bestimmt, wodurch SMT-Wertheim sich in der Lage sieht, eine Gewährleistung von 10 Jahren auf die Lüftermotoren zu offerieren. Um Stillstandzeiten an der Anlage zu vermeiden und um die Langlebigkeit der Lüfter zu fördern, werden die Lüftermotoren und die Frequenzumrichter durch Sicherungen gegen Kurzschluss geschützt. Detaillierte Diagnoseinformationen über die Aktivität der Frequenzumrichter und die dazugehörigen Lüftermotoren werden über ein Bussystem an die Steuerung kommuniziert und somit eine hohe Prozessüberwachung erzielt. Über den Frequenzumrichter lassen sich die Temperatur des Motors und die Lüfterdrehzahl erfassen. Somit sind ein konstanter Prozessgasstrom und eine sichere Wärmeübertragung auf Leiterplattenebene einfach zu regeln.

Hervorzuheben ist zudem, dass das Unternehmen die Lüftermotoren und die Frequenzumrichter getrennt voneinander montiert. Die Lüfter sind über beziehungsweise unter den Prozessbereichen (Ober- oder Unterseitenheizung) angebracht und die Frequenzumrichter befinden sich im unteren Bereich der Anlagenrückseite – abseits der hohen Wärmequellen. Durch die kompakte Montage auf der Schalttafel ist die einfache Zugänglichkeit der Frequenzumrichter jederzeit sichergestellt. Darüber hinaus ist die Reflow-Lötanlage Quattro-Peak R360 nicht nur mit der Auszeichnung „Energy Efficiency – Made in Germany“ ausgezeichnet worden. Die Reflow-Lötanlage ist kompatibel mit dem linienübergreifenden Softwaretool Pulse von Asys und damit auch ausgelegt für Industrie 4.0.

Seit einigen Jahren ist nun sein Sohn Dr. Christian Ulzhöfer am Ruder. „Er hat glücklicherweise das gleiche Virus – das der Energieeffizienz – von mir übernommen“, nimmt Vater Ulzhöfer Anlauf: „Dass wir auch weiterhin energiesparsame Maschinen auf den Markt bringen, ist gut so.“ Kaum eine Lötanlage gleicht der anderen. Neben der Serienproduktion vermag der Hersteller auch kundenspezifische Anlagen herzustellen. So wundert es nicht, dass namhafte Elektronikfertiger wie etwa die Siemens-Werke in Deutschland und in der Schweiz und der Automobilzulieferer Continental Automotive zu den Kunden des Mittelständlers gehören. Heute sieht sich Ulzhöfer als einer der Marktführer im Reflow-Bereich und in thermischen Systemen.

Deutsche Wirtschaft in Sektlaune

Gastredner war Prof. Dr. Peter Bofinger. Er ist Professor für Volkswirtschaftslehre und internationale Wirtschaftsbeziehungen an der Universität Würzburg. Seit 2004 ist er Mitglied im Sachverständigenrat zur Begutachtung der gesamtwirtschaftlichen Entwicklung der Wirtschaftsweisen. Ohne Frage erlebt Deutschland seit gut fünf Jahren ein ordentliches Wirtschaftswachstum. Beim Index zum Geschäftsklima des Ifo-Instituts zeigen alle Zeiger nach oben – egal, ob Klima, Lage oder Erwartungen. Dass auch weiterhin die deutsche Wirtschaft prosperieren wird, davon ist Bofinger überzeugt. „Der Arbeitsmarkt ist in bester Verfassung, die Arbeitslosigkeit so niedrig wie vor der Einheit – der Digitalisierung zum Trotz“, attestiert er.

„Wem hat die Digitalisierung seinen Erfolg zu verdanken?“, stellt er denn auch die rhetorische Frage. Guten Unternehmen, lautet die prompte Antwort mit Verweis auf die Hidden Champions, die auch als German Mittelstand weltweit für Furore sorgen. Dass Bofinger zu den global erfolgreich agierenden Mittelständlern auch SMT Maschinen und Vertrieb zählt, kommt nicht von ungefähr. Das Unternehmen kann auf eine hohe Entwicklerkompetenz, volle Auftragsbücher, strategisch ausgerichtete internationale Niederlassungen und auf einen Gesamtumsatz im zweistelligen Millionenbereich verweisen. Bofinger wagt dabei Parallelen zu Steve Jobs, die beide sozusagen als „Garagenfirmen“ erfolgreich mit dem gleichen Engagement an den Start gingen.

Das Erfolgsrezept sieht der Ökonom in der Nachhaltigkeit solcher familiengeführten Mittelständler. Diese tragen sich mit langfristigen Perspektiven und sind privat finanziert, wodurch sie somit nicht von externen Finanzierungen abhängen. SMT-Wertheim konnte denn auch über die Jahre eine hohe Eigenkapitalquote erarbeiten und jährlich fließt ein Teil des Umsatzes in Forschung und Entwicklung ins Unternehmen zurück. Gerade solche Unternehmen würden die Unternehmerlandschaft Deutschlands ausmachen, resümiert Prof. Bofinger, der Deutschland mit einem alten Laubwald vergleicht, der sehr gut verwurzelt ist. „Die Unternehmerlandschaft ist in Deutschland sehr gut verwurzelt und gewachsen.“ Aber auch das sehr gute kooperative Verhältnis zwischen Arbeitgeber und Arbeitnehmer machen das Erfolgsrezept der Hidden Champions aus. Nur so war es möglich, dass „Deutschland im Krisenjahr 2009 die größte Rezession der Nachkriegszeit mit einem relativ geringen Arbeitslosenanstieg meistern konnte“. Mit dem Kurzarbeitergeld hatte Deutschland zwar gute Mechanismen, jedoch spielte das sehr gute Verhältnis zwischen Belegschaft und Arbeitgeber eine wesentliche Rolle. SMT-Wertheim konnte sich bislang auf seine langjährigen etwa 130 Mitarbeiter stets verlassen.

Lesen Sie auf der nächsten Seite das Interview mit Hans-Günter Ulzhöfer, Firmengründer und Geschäftsführer von SMT Vertrieb und Maschinen.

Fünf Fragen an Hans-Günter Ulzhöfer (Firmengründer und Geschäftsleitung) und Dr. Christian Ulzhöfer (Geschäftsleitung)

Ihre Ideen, energiesparende und wartungsarme Lötanlagen zu produzieren, sind heute noch genauso aktuell wie zu Gründungszeiten. Viele Entwicklungen sind zudem patentiert. Sehen Sie sich als Pionier der Reflow-Löttechnik?

Dr. Christian Ulzhöfer: Die Bestätigung gibt uns seit vielen Jahren der Markt und unsere Mitbewerber: einerseits durch kontinuierliches Wachstum und eine hohe Nachfrage und andererseits durch Orientierung der Technik an unseren Produkten. Fast alle unsere Mitbewerber haben unsere Technologien kopiert oder versucht zu kopieren. Unsere Qualität, gepaart mit den schwer zu kopierenden Innovationen, beschert uns den Marktanteil.

Sie behaupten von sich, Marktführer im Reflow-Bereich zu sein. Nach welchen Kriterien legen Sie Ihre globale Marktführerschaft fest?

Dr. Christian Ulzhöfer: Wir sind Marktführer für qualitativ hochwertige Reflow-Lötanlagen mit dem größten Leistungsspektrum und den längsten Standzeiten. Natürlich gibt es Mitbewerber im asiatischen Bereich, die sich auf eine extreme Serienfertigung spezialisiert haben. Unser Ansatz ist Stückzahl, Qualität und individuelle Kundenanpassungen für all unsere Anlagen.

Wo sehen Sie weitere Schwerpunkte der Entwicklung?

Dr. Christian Ulzhöfer: Bei der Entwicklung der Reflow-Lötanlagen geht es immer noch um das Thema Leistungsfähigkeit, Wartung und natürlich Energieverbrauch. Für diese Produktgruppe haben wir aktuell ein neues Konzept entwickelt, die SMT Quattro Peak R360, die in allen drei Bereichen führend auf dem Markt sein wird. Darüber hinaus haben wir noch einige weitere Entwicklungsprojekte in unseren anderen Produktbereichen.

Seit 2012 haben Sie die Geschicke Ihres Unternehmens in die Hände Ihres Sohnes Christian Ulzhöfer (Dr. rer. nat. Dipl.-Phys.) gelegt. Ihre Tochter Caroline Beck ist Prokuristin des Familienunternehmens. Inwiefern haben sich Ihre Erwartungen erfüllt?

Hans-Günter Ulzhöfer:Meine Erwartungen wurden nicht nur erfüllt, sondern übertroffen. Meine Tochter Caroline und mein Sohn Christian haben in den letzten 5 Jahren wichtige Projekte umgesetzt, die die Infrastruktur gestärkt haben. So wurde etwa ein neues ERP-System installiert, die Automatisierung von Arbeitsprozessen in einzelnen Abteilungen umgesetzt und eine getaktete Fließfertigung nach dem Lean-Prinzip eingeführt. Ganz besonders stolz machen mich die Neuentwicklungen wie das Katalyse Prozessgasreinigungssystem, das 2016 mit einem Award ausgezeichnet wurde. Ein großer Anteil hierfür liegt bei unseren Mitarbeitern, die mit neuen Ideen und Vorschlägen kommen und die Umsetzung hervorragend meistern.

Wie sieht die weitere Unternehmensausrichtung aus? Wie schätzen Sie den Markt für Löttechnik und Elektronikfertigung ein?

Dr. Christian Ulzhöfer: Im Sinne der Elektrifizierung werden wir in den nächsten Jahren viele interessante Produkte entwickeln. Die Unternehmensausrichtung orientiert sich auch danach.
Der Markt für Löttechnik beziehungsweise Elektronikfertigung wird definitiv weiterhin wachsen und zwar auf Grund der Tatsache, dass pneumatische aber auch hydraulische Komponenten in Fahrzeugen und Anlagen durch elektronische ersetzt werden und gleichzeitig der Anteil an Fahrzeugelektronik immer weiter steigt. Gerade das Thema Sicherheitssysteme, aber auch allgemein unser komplettes Lebensumfeld wird immer stärker von Elektronik durchdrungen.

Die Fragen stellte Marisa Robles

Marisa Robles

Chefredakteurin Productronic