Konvektionslötsystem für die Fertigung von 3D-Fingerprintmodulen

Der Schweizer Elektronikfertigungs-Dienstleister Elfab aus dem aargauischen Mellingen produziert hochwertige elektronische Komponenten für unterschiedliche Kunden mit sehr verschiedenen Endprodukten.

Das berührungslose Fingerprint-System sorgt für Sicherheit und Multifunktionalität am Zutrittspunkt. Elfab

Häufig handelt es sich dabei um Produkte, die hohen Ansprüchen an Qualität, Zuverlässigkeit und Sicherheit genügen müssen. Darunter befinden sich beispielsweise Elektronikkomponenten für Anwendungen in der Raumfahrt oder Sicherheitstechnik, ebenso wie Baugruppen für den Maschinenbau über die Messtechnik bis hin zu Produkten für die Telekommunikation. Die Losgrößen sind zumeist klein bis mittel.

Kleine Losgrößen – keine Massenware

Kundenprojekt 3D-Fingerprint: Ein Biometrie-Gerät, das die Papillaren des Fingers berührungslos scannt. Elfab

Ein aktuelles Produkt des Elektronikfertigers ist ein 3D-Fingerprinter. Von den modernen Biometrie-Geräten stellt Elfab im Auftrag eines Schweizer Unternehmens jährlich 1000 Stück her. Die Komponenten für das System fertigt der Hersteller mit einem Konvektionslötsystem von Rehm Thermal Systems. Denn die Rehm-Systeme lassen sich sehr flexibel einsetzten und Flexibilität ist das Markenzeichen von Elfab. Durch ihr flexibles und schnelles Agieren, ohne dabei die spätere Qualität und Zuverlässigkeit der zu fertigenden Komponenten aus den Augen zu verlieren, grenzt sich das Traditionsunternehmen von seinen Mitbewerbern ab: „Wir produzieren flexibel und gleichzeitig schnell – und bedienen damit vor allem Kunden mit kleineren Losgrößen“, erläutert Erich Meier, Geschäftsführer von Elfab und Sohn der Firmengründer. Für die großen Mitbewerber sind kleine Losgrößen meist nur von geringem Interesse: „Kleine Losgrößen bedeuten jedoch oft, dass etwas Besonderes dahintersteckt, keine Massenware“, betont Meier.

Die Schweizer Firma Elfab produziert auf einem Konvektionslötsystem von Rehm Thermal Systems für unterschiedliche Kunden hochwertige Elektronik. Elfab

Die Flexibilität des Unternehmens zeigt sich auch in einigen Zahlen: Pro Jahr bestellt das Schweizer Unternehmen rund 500 Druckschablonen für die Bestückung der Leiterplatten. Auf den einzelnen Tag heruntergerechnet bedeutet dies, dass das ganze Jahr hindurch täglich mindestens ein neues Produkt verarbeitet wird. Pro Jahr kommt Elfab auf rund 5000 Lieferungen an etwa 180 verschiedene Kunden. Die meisten davon sind direkt aus der Schweiz, viele aber stamme auch aus Deutschland, Italien oder Großbritannien. Im Lager des Elektronikfertigers liegen rund 30.000 verschiedene Artikel: Dennoch tätigt Elfab meist nur projektbezogene Einkäufe: „Unsere Einkäufer haben alle ihren eigenen, festen Kundenstamm, den sie betreuen“, unterstreicht Meier.

Konvektionslötsystem für flexible Fertigung

Die Zusammenarbeit zwischen Elfab und Rehm Thermal Systems entstand auf der SMTconnect in Nürnberg, einer der Leitmessen für die Elektronikfertigung. Seit vielen Jahren vertreibt Neutec Electronic als Schweizer Distributor die Systeme von Rehm Thermal Systems. Neben dem Vertrieb steht Neutec Electronic den Kunden von Rehm auch als Servicepartner zur Seite. „Rehm war uns schon vor der SMTconnect ein Begriff. Die Firma Neutec um Geschäftsführer Gianni Affinito hat uns während der Messe in Nürnberg überzeugt, dass Rehm Thermal Systems die richtige Lötanlage für unsere Anforderungen und Bedürfnisse hat. In Nürnberg stellten uns die Verantwortlichen das Konvektionslötsystem Vision XC vor – und es hat uns innovationstechnisch überzeugt“, begündet Meier die Wahl auf Rehm.

Auf dem Weg in die Anlage: Das Geflechtsband kann Baugruppen unterschiedlichster Größe sicher durch die Lötanlage transportieren. Elfab

Die Schweizer entschieden sich für das Konvektionslötsystem Vision XC aufgrund seiner Vorteile für den speziellen Auftragsmix bei Elfab: Die Lötanlage eignet sich aufgrund ihrer Kompaktheit vor allem für kleinere und mittlere Losgrößen. „Uns war es wichtig, ein System zu haben, das uns bei unserer Flexibilität unterstützt – mit der Vision XC ist dies sehr gut möglich“, merkt Meier an. Durch das Geflechtsband, welches in die Vision XC integriert ist, kann das Schweizer Unternehmen beliebige Baugruppen- und Losgrößen fertigen. Das Geflechtsband transportiert die Baugruppen durch die Lötanlage. Stückzahl und Nutzengröße spielen bei dieser Art der Transporttechnik keine Rolle. Kleine Losgrößen lassen sich somit schnell und unkompliziert realisieren.

Bei der Vision-X-Serie erfolgt der Lötprozess durch Konvektion, also durch das Mitführen von Wärme über strömende Gase. Die Rehm-Systeme sind als Luft- oder Stickstoffanlagen erhältlich. Stickstoff ist als inertes Schutzgas optimaler Wärmeüberträger und verhindert störende Oxidationen im Lötprozess.

Die Vision XC eignet sich mit ihrer Kompaktheit und der Möglichkeit, unter Stickstoff zu löten, optimal für die Anforderungen von Elfab. Elfab

Beste Lötergebnisse unter Stickstoffeinfluss

Die Lötergebnisse sind mit dem neuen Lötsystem – auch aufgrund der Möglichkeit, mit Stickstoff zu löten – deutlich besser. „Wir sind da auf der sicheren Seite. Die Vision XC liefert uns eine gleichbleibende Qualität und Prozesssicherheit, was wir aber auch erwarten“, ergänzt Erich Meier. Bei der Anschaffung der Reflow-Lötanlage war es den Elfab-Verantwortlichen besonders wichtig, dass mit Stickstoff gelötet werden kann. „Das Löten unter Stickstoff hat uns mehr überzeugt, als wir zuerst dachten“, verdeutlicht Antonio Rizzo, Produktionsleiter von Elfab. Dass die Stickstoffoption von Anfang an in das System integriert war, kommt dem Schweizer Unternehmen nun entgegen.

Außerdem ist die Bedienbarkeit der Software sehr benutzerfreundlich: „Die Umschulung war kein großer Aufwand. Unser Operator an der Vision XC hat sich sehr schnell damit zurechtgefunden und konnte das System daher rasch in die Produktionsabläufe integrieren“, fügt Rizzo hinzu. Da unter den zu bearbeitenden Baugruppen hin und wieder breitere Formate sind, sollte die Anlage eine Bandbreite bis zu 600 mm aufweisen. Auch das bietet die Vision XC. „Da konnten die Mitbewerber nicht mithalten“, resümiert Rizzo. Die Vision XC ist außerdem wartungsfreundlich konzipiert. Diese führt im Umkehrschluss zu kürzeren Stillstandszeiten. Seit November 2018 ist das Reflowlötsystem bei Elfab im Einsatz: „Bisher musste Neutec nur einmal in Form eines Service eingreifen“, sagt Meier, „die Vision XC ist eine runde Sache und Rehm ein starker Partner.“

Das berührungslose Fingerprint-System sorgt für Sicherheit und Multifunktionalität am Zutrittspunkt. Elfab

Sichere Identifikation mit 3D-Fingerprint

Der Großteil der Fertigung basiert bei Elfab auf dem Prinzip der Inselfertigung: Auf insgesamt rund 2500 Quadratmetern Produktionsfläche gibt es fünf Fertigungsinseln und eine Inline-SMT-Fertigungslinie. Vier der Fertigungsinseln bedienen die Vision XC. 90 Prozent aller Warengruppen durchlaufen die Anlage. So wie auch der 3D-Fingerprint des Schweizer Kunden. Als Identifikationsmöglichkeit gilt der Fingerabdruck schon lange als unverzichtbar. Doch berührende Systeme, die ein 2D-Bild der Papillaren aufzeichnen, haben einige Nachteile. Durch die Berührung verschmutzen sie, ein 2D-Bild lässt sich außerdem leichter fälschen. Aus diesem Grunde hat das Schweizer Unternehmen ein System entwickelt, das berührungslos arbeitet und ein fälschungssicheres 3D-Modell des Fingerabdrucks erstellt. Mit seinen drei Kameras gilt der 3D-Fingerprint als sehr sicheres Identifikationsmittel, das nur schwer zu überlisten ist. Die Scantechnologie im 3D-Fingerprint funktioniert sogar, wenn die Hand mit einem Handschuh bedeckt ist.

Der von Elfab gefertigte 3D-Fingerprint wird überall eingesetzt, wo besondere Zutrittskontrollen gewünscht oder vorausgesetzt werden oder Menschen eindeutig und zweifelsfrei identifiziert werden müssen – beispielsweise bei Bundesämtern, Airlines oder auch in Luxushotels in den Vereinigten Arabischen Emiraten. „Das omanische Bildungsministerium hat uns schon besucht und sich für diesen Fingerprint interessiert“, freut sich Meier. Bei den Endkunden ist der 3D-Fingerprint beliebt, da bei ihnen die (fälschungs-)sichere Identifikation an oberster Stelle steht und schon alleine das Öffnen des Gehäuses nicht ohne weiteres möglich ist. Elfab ist für die Fertigung des gesamten Gerätes zuständig.

Mit dem Konvektionslötsystem aus dem Hause Rehm kann Elfab seine Ansprüche an eine flexible und schnelle Fertigung, auch bei kleinen Losgrößen, optimal erfüllen. Elfab

Von der ISS, durch die Luft und um die Welt

Ein weiteres Vorzeigeprojekt von Elfab ist eine Baugruppe für den Einsatz auf der ISS. Die Hochenergie Physik Zürich benötigte die Elektronik für eine Partikelmessung natürlicher Antimaterie auf der ISS. Die Elektronik musste besonders stabil und sicher verlötet werden – und der Termin für den Abflug des Spaceshuttles stand fest. „Das war eine riesige Challenge. Aber innerhalb kürzester Zeit konnten wir dem Kunden die Elektronik liefern“, blickt Antonio Rizzo zurück.

Weitere außergewöhnliche Aufträge hat Elfab für Kundenanwendungen im Wasser- und in der Luft gefertigt: So lieferte Elfab Elektronik für das schnellste Segelboot der Welt – den Trimaran „Hydroptère“ – und Elektronik für das Solarflugzeug „Solar Impulse“, das es schaffte, nur mit Sonnenenergie einmal um die Welt zu fliegen.

Eigene Produkte hat Elfab nicht: Als Elektronikfertigungs-Dienstleister produziert das Schweizer Unternehmen ausschließlich für Kunden, ohne selbst Entwicklung oder Forschung zu betreiben. Unterstützt wird Elfab dabei von der Schwesterfirma Comtac, die Entwicklungs- und Ingenieursdienstleistungen anbietet.

Elektronikfertigung seit über 40 Jahren

Gegründet wurde Elfab 1976 von Heidi und Max Meier an einem anderen Standort. Heute sind rund 100 Mitarbeiter bei elfab in der Verwaltung und Fertigung tätig. Zunächst startete das Unternehmen als Hersteller von Lötmaschinen, widmete sich jedoch bald der Elektronikfertigung.

Ein einschneidendes Ereignis in der Firmengeschichte war das Jahr 1987: Die Firma, die damals knapp 25 Mitarbeiter beschäftigte, brannte nieder. Nur kurze Zeit später bezog Elfab den neuen – und heutigen – Firmenstandort in Mellingen. Anfang der 1990er-Jahre nahm die SMT-Geschichte Fahrt auf und die ersten Maschinen wurden gekauft. Kurz danach stieg Erich Meier, Sohn der Firmengründer, in das Unternehmen ein, dessen Geschicke er bis heute mitleitet.

Productronica 2019:

Rehm Thermal Systems: Halle A4, Stand 335

(sp/mrc)