Wie ein Lötroboter Siemens in der THT-Fertigung hilft

Als international führendes Technologieunternehmen hat sich Siemens klare Ziele gesteckt und eine Strategie entwickelt, um die Produktion flexibler, wirtschaftlicher und klimafreundlicher umzubauen. Um diese Ziele zu erreichen, setzt das Unternehmen an den Standorten in Hagenau und Karlsruhe auf die Lötroboter Solder Smart von Elmotec. Der Fertigungs- und Entwicklungsstandort in Karlsruhe ist einer der größten Standorte weltweit. Unter der Leitung von Manfred Kirchberger fertigt das Werk Manufacturing Produkte für die industrielle Kommunikation und Identifikation sowie Automatisierungssysteme, Prozessleitsysteme und Industrie-PCs.

Effizient integrierter Roboter ermöglicht reproduzierbare Lötungen

Die Lötprozesse im Werk sind unterteilt in THT- und SMD-Fertigung. Eine interne Analyse im Werk hatte aufgezeigt, dass vor allem im Bereich THT-Lötungen beziehungsweise im Bereich der Flachbaugruppen noch hoher Bedarf an Lötautomatisierung besteht. Ziel eines Projektes unter der Leitung von Josef Kühn, Technologie Planer bei Siemens Karlsruhe, war es, Lötanlagen zu integrieren, die Flachbaugruppen in die Montagemodule integrieren können. Wichtige Anforderungen waren der geringe Platzbedarf und eine einfache Installation der Lösung, um für den bestmöglichen Prozessfluss zu sorgen. Bestehende Handlötprozesse innerhalb der Fertigungsinseln sollten auf automatisierte Lötprozesse mit reproduzierbarer Lötqualität umgestellt werden. „Solder Smart Tischlötroboter ist das erste Projekt, bei welchem die Mitarbeitenden von Anfang an vollumfänglich zufrieden waren“, stellt Josef Kühn fest. Die Analyse und der Vergleich verschiedener Lötroboterhersteller hatte gezeigt, dass die Lötroboter Solder Smart des Löttechnik- und Automationstechnikherstellers Elmotec in der Schweiz, die Wünsche und Anforderungen von Siemens erfüllt und sogar übertrifft. Der Lötroboter hat mit seiner modernen, leichten und gleichzeitig hochwertigen Bauart sowie dem Schubladensystem Siemens überzeugt. Weitere Faktoren waren die Software sowie die hilfreichen Features wie die automatische Nullpunktkalibrierung und Spitzenausmessung. Solder Smart läuft Plug & Play – ohne Druckluft oder Stickstoff – und benötigt nur eine Versorgungsleitung mit 230 V. Dies sind Unterschiede, die dem Siemens-Team sofort ins Auge gefallen sind.

Energiebedarf geringer als bei einer Selektivwelle in der Pause

Um die Qualität des Solder Smart Lötroboters zu prüfen, hatte Siemens ­Bau- gruppen mit THT-Masseanbindungen ausgewählt. Den Durchkontaktierungen der Massepins wurde erhöhte Aufmerksamkeit geschenkt, denn ein Lotdurchstieg von 100% war die Voraussetzung für die Integration der Lötroboter in die ­Fertigung.

Elmotec und IVD, Distributor für Solder Smart Deutschland, analysieren jeweils in einem umfassenden Musterlöten die effizientesten Lötparameter nach IPC Standards und eruieren die optimalen Taktzeiten. Auch die Beratung und Entwicklung von Werkstückträgern sind Teil des Service­angebots. Das optimale Zusammenspiel der Expertise des Lötmaschinenherstellers Elmotec zusammen mit dem Löttechnikpartner IVD ermöglichte es, das Potenzial der Solder Smart voll auszuschöpfen. Röntgenprüfungen nach IPC Standards bestätigten die Lötergebnisse sowie den Lötdurchstieg, weshalb Siemens grünes Licht für die Integration gab. Manfred Schnabel, Produktmanager Solder Smart bei IVD, erklärt: „Durch das rein elektrische System benötigt Solder Smart im Vollbetrieb weniger Energie als eine Selektivwelle in der Pause; ja sogar weniger als eine Kaffeemaschine.“

Geringer Wartungsaufwand: 40 000 Lötungen mit einer Spitze

Josef Kühn erläutert: „Die Funktion Schlepplöten hat unsere Taktzeiten fast um die Hälfte reduziert und die Wirtschaftlichkeit zusätzlich erhöht.“ Diese und weitere Funktionen, beispielsweise Rückverfolgbarkeit, Prozessüberwachung und Sicherheitsmechanismen wie passwortgeschützte Benutzerebenen sind Standard in der Solder-Smart-Software. Sie verfügt zudem über Icons und Info-Buttons, um auch ungeübten Nutzern den Einstieg zu vereinfachen.

Wartung und Instandhaltung sind bei Solder Smart Lötrobotern kaum notwendig. Die regelmäßige Wartung zur Instandhaltung kann der Benutzer selbst durchführen. Das Verschleißteilelager beinhaltet bei Siemens lediglich Lötspitzen, Lötdraht, Heizelement und ein paar Bürsten für die Reinigungseinheit. Im Vergleich zu anderen Lötverfahren ist der Wartungsaufwand beim Solder Smart Lötroboter vernachlässigbar. Regelmäßiges Düsenreinigen, Lotbad prüfen, Antioxidationspellets hinzufügen, Recycling des Altlots, Stickstoffzufuhr, Druckluft etc. – dies alles gibt es beim Solder Smart nicht. Siemens wechselt durchschnittlich nach 40 000 Lötstellen die Spitzen. Die Frequenz zum Lötspitzenwechsel ist individuell und je nach Prozessparameter unterschiedlich. Solder Smart ist serienmäßig mit einem Counter ausgestattet, um die Lötspitzenabnutzung zu überwachen. Nach einem Lötspitzenwechsel misst sich der Lötroboter anschließend automatisch via Nullpunktkalibrierung aus und prüft gleichzeitig, ob die richtige Spitzenbreite eingesetzt wurde.

Der Einsatz der Lötroboter hat sich im globalen Siemens Netzwerk schnell herumgesprochen. Im Werk in Hagenau unterstützen Solder Smart bei der Produktion von Drucksensoren. Um beispielsweise Toleranzen der Lötpunkte auszugleichen, ist dort zusätzlich ein Vision Software System integriert. Dieses System erkennt per Kamera die Lötpunkte; bestehende Toleranzen werden automatisch korrigiert. Dies sorgt für die reproduzierbare Lötqualität. Im Rahmen der Siemens internen Kommunikation werden Erfahrungen und Videos der Lötprozesse mit den Solder Smart ausgetauscht.

Durch den Einsatz der Solder Smart hält Siemens die gesetzten Ziele Klimaneutralität und Ressourcenschonung im Fokus, ohne Einbußen bei Qualität und Wirtschaftlichkeit. Um die Bedürfnisse für zukünftige Solder Smart für Siemens zu konsolidieren, hat Elmotec eine Siemens Version mit dem integrierten Industrial Siemens PC definiert. Dadurch lässt sich der Solder Smart nach Siemens Spezifikation identifizieren und der gleiche hohe Standard steht allen Werken zur Verfügung.