XL-Leistungselektronik gut im Griff

Mit Standorten in Sri Lanka, den USA und China sieht sich der Schweizer EMS-Anbieter Variosystems mit Hauptsitz in Steinach strategisch gut aufgestellt, um mit derzeit 1470 Mitarbeitern im internationalen Wettbewerb bestehen zu können. Dies gelingt vor allem dadurch, dass der EMS ständig die Produkte proaktiv überprüft und optimiert – ob Produktionsprozess oder das Produkt selbst. In Absprache mit dem Kunden werden Einzelkomponenten der Baugruppe ausgetauscht, sobald eine bessere Lösung auf den Markt kommt. Wird ein Bauteil vom Hersteller abgekündigt, reagiert Variosystems ebenfalls sofort und sorgt in Rücksprache mit dem Kunden für Bevorratung oder Ersatz. In solch einem Fall hat der Kunde nichts mehr mit Materialbeschaffung, Produktion und Test zu tun. Variosystems liefert damit den gesamten Support über die jeweilige Produktlaufzeit hinweg.

Ebenfalls fester Bestandteil des Variosystems-Angebots ist ein durchgehendes Servicepaket – von Entwicklung und Produktion über die Lieferung bis zum „End of Life“. So entstehen optimale Prozesse in der gesamten Entwicklungs- und Produktionskette. „Für die bestmögliche Kostenoptimierung müssen wir das Know-how des Kunden so früh wie möglich mit unserem zusammenbringen und ergänzen. Man ist schneller und kostengünstiger, wenn man exakt das entwickelt, was der Kunde auch will. Je früher uns der Kunde in das Projekt einbindet, desto besser lassen sich Prozesse aufeinander abstimmen und optimieren“, erklärt Norbert Bachstein. Der Geschäftsführer von Variosystems betont daher: „Nur den Produktpreis zu betrachten ist nicht nachhaltig. In einem Hochpreisland wie der Schweiz müssen wir es intelligenter, cleverer machen als andere. Das ist unsere Herausforderung.“

Flexibilität in der Leistungselektronik

Kontinuierlich wird daher der Schweizer Hauptsitz in Steinach als Entwicklungs- und Technologie-Standort ausgebaut. Denn neben dem allgemeinen Trend in der Elektronikindustrie zu immer kleineren und kompakteren Baugruppen werden in der Leistungselektronik die Leiterplatten größer und dicker – dort, wo die entsprechenden Voraussetzungen gegeben sind. Dabei kommen große Masseanbindungen zum Einsatz, die viel Wärmeleistung benötigen. Mittlerweile hat Variosystems Kunden aus dem Luftfahrtbereich, die solche Baugruppen benötigen, und verzeichnet speziell in diesem Sektor einen wachsenden Bedarf. Endprodukte sind etwa spezielle Antriebe für Helikopter, ein anderes Produkt Kommunikationsmodule im Flugzeug. Die Abmessungen der Baugruppen dort liegen bei 590 mm x 490 mm.

Weil die bestehende Selektivlötanlage Versaflow 40/50 nach Sri Lanka verlagert wurde, legte Variosystems bei der neuen Selektivlötanlage enorm großen Wert auf einen maximalen Arbeitsbereich und Flexibilität. „In der Schweiz brauchen wir Fertigungslösungen, mit denen wir sehr flexibel bleiben, denn wir haben hier nicht die großen Stückzahlen oder riesige Setups. Wir rüsten zum Teil sechs bis sieben Mal am Tag“, erläutert Valentin Egger, Head of Global Procurement und Produktionsleiter von Variosystems. Außerdem würde die Selektivlötanlage nicht ausschließlich übergroße oder schwere Boards mit Leistungselektronik verarbeiten, sondern auch Standardanwendungen mit Board-Abmessungen bis 450 mm x 400 mm. Zudem sind bei Variosystems neben bleifreien Loten für bestimmte Anwendungen, etwa aus der Medizin, auch weiter bis zu 20 Prozent bleihaltige Legierungen im Einsatz.

Die bestehende Wellenlötanlage N-Wave 330 verrichtet zuverlässig ihren Dienst am Standort Steinach am Bodensee. Ersa

Flexible Selektivlötanlage

Nach dem Evaluierungsprozess mit ausführlichen Löttests im Ersa Applikations-Center fiel die Entscheidung für eine Anlage vom Typ Versaflow 3/66. Ersa konzipierte die Anlage mit variabler Ober- und Unterheizung und zwei Lötmodulen mit Doppeltiegelsystem für Mischproduktion. Im Vergleich zur bestehenden Versaflow 40/50 mit lediglich einem Lötmodul mit Wechseltiegel sind in der Versaflow 3/66 nun vier Tiegel auf einmal verfügbar – drei betreibt Variosystems mit bleifreiem, einen mit bleihaltigem Lot. Dadurch stieg die Produktivität deutlich, Umrüstzeiten von 3 bis 4 h pro Woche, wie sie bei der bisherigen Ein-Tiegel-Anlage für den Umbau von bleifrei auf bleihaltige Anwendungen anfielen, sind nun Geschichte. Neben unterschiedlichen Lotlegierungen lassen sich mit vier Löttiegeln nun auch unterschiedliche Düsendurchmesser gleichzeitig in der Anlage einsetzen, was sich ebenfalls positiv auf die Durchlaufzeit auswirkt.

Ein konkretes Beispiel: Für Steckerleisten kommt zunächst eine Lötdüse mit großem Durchmesser zum Einsatz. Danach folgt Düse zwei mit entsprechendem Durchmesser für die kleineren Einzellötstellen. In den engen Bereichen oder für ganz kleine Lötstellen wird Düse drei mit schmaler Düsengeometrie verwendet. Das heißt: Die Leiterplatte wird einmal durch die Anlage geschickt, alle Jobs werden nacheinander abgearbeitet und der Selektivlötprozess ist nach einem Durchgang abgeschlossen. Die Vorteile liegen klar auf der Hand: Kein Umbau auf neue Düsendurchmesser mehr, weniger thermischer Stress für die Baugruppe und schließlich sichere Lötverbindungen. Durch die Flexibilität in der Düsenauswahl entfallen für Variosystems auch Vorarbeiten wie das Abkleben von Bohrungen, die nach dem Löten offen bleiben müssen. „Der Prozess wurde wirtschaftlicher. Wir haben zum Beispiel keine Nacharbeit durch das Entfernen von Abklebungen mehr“, stellt Valentin Egger fest. „Dazu kommen die vielen kleinen Details wie verbesserte Zinnzuführung, automatische Erkennung, ob die richtige Zinnrolle eingelegt ist, oder die automatische Düsenreinigung, die zur Verbesserung der Prozesse führen. Das sind die Details, die enorm wichtig für uns sind.“

Aufwärtskompatible Lötprogramme

Auch in der Programmerstellung hat sich viel getan: Denn durch den CAD-Assistent 3D lassen sich selbst komplexe Lötprogramme anhand von DXF- oder STEP-Dateien einfach und schnell erstellen. Der Programmeditor verarbeitet auch Bilder gescannter Leiterplatten und ist entsprechend der Maschinenkonfiguration aufgebaut. Alle Bewegungen von Fluxer oder Lötachsensystem werden grafisch auf dem Bild der Leiterplatte eingegeben und mit Prozessdaten versehen. Die Autorouting-Funktion berechnet die bestmöglichen Verfahrwege, was die Zykluszeit optimiert. Zur Kollisionsvermeidung lassen sich zudem Sperrbereiche definieren. Die erzeugten Programmdaten können durch die 3D-Visualisierung ideal überprüft werden und sind sofort in der Selektivlötmaschine verwendbar. Dabei erfolgt die gesamte Programmerstellung offline, während die Maschine weiter produziert.

Variosystems sind kurze Wege und schnelle Reaktionszeiten zum Hersteller enorm wichtig: Vertreter von Ersa im direkten Gespräch mit Mitarbeitern von Variosystems an der Selektivlötanlage Versaflow 3/66 von Ersa. Ersa

Ein wichtiger Beitrag zur Entscheidung von Variosystems für eine Versaflow 3/66 war auch die Tatsache, dass die Lötprogramme der Ersa-Systeme aufwärtskompatibel sind. Das bedeutet, Variosystems kann alle bestehenden Programme der Versaflow 40/50 auf die 3/66 überspielen und direkt weiterverwenden, ohne alles neu programmieren zu müssen – bei 2500 verschiedenen Produkten durchaus keine Kleinigkeit. Somit gab es keinen Bruch beim Umstieg auf die neue Selektivlötanlage.

Im engen Schulterschluss

Ein weiterer wichtiger Aspekt für Variosystems ist eine gute Interaktion mit dem Hersteller: „Dadurch, dass wir ein Hochpreisland sind, müssen wir die Maschinen sehr gut im Griff haben. Wenn wir über ein Problem stolpern, das von unserer Seite nicht lösbar ist, sind kurze Wege und schnelle Reaktionszeiten zum Hersteller enorm wichtig. Und das stellt Ersa lückenlos sicher“, erklärt Valentin Egger. Ersa verfügt über ein engmaschiges Vertriebs- und Servicenetz mit sieben Applikationszentren, zehn Vertriebs- und Service-Niederlassungen und über 70 Vertretungen mit eigenen Service-Teams und Ersatzteillagern weltweit. In der Schweiz zeichnet Vertriebspartner Delsys mit Ruedi Ryser an der Spitze für den reibungslosen Kundensupport verantwortlich.

„Die Selektivlötanlage Versaflow 3/66 liefert genau das, was wir gesucht haben“, sind sich Norbert Bachstein und Valentin Egger einig. „Wir sind optimal für die Zukunft gerüstet und haben mit der Versaflow 3/66 ein absolutes Alleinstellungsmerkmal in der Schweiz für die Verarbeitung von Leistungselektronik und großen Boards.“ Beide sind sich zudem darüber einig, dass die Selektivlötanlage zuverlässig in hoher Qualität produziert und sich somit Produktionsprozesse beziehungsweise Zykluszeiten deutlich optimieren ließen. „Und nicht zuletzt sind die Mitarbeiter motiviert, haben ihren Spaß mit der Anlage und überlegen, wie sie noch mehr aus der Anlage holen können.“

(mrc)