Innovationen wie die automatische optische Ausrichtung von Substrat zu Schablone (EVA Vision Alignment), rückzieh- und versenkbare Niederhalterbleche oder Dosiermodule (iPag) zum zusätzlichen Aufbringen von Kleber oder Lotpaste nach dem Druckvorgang, ein intuitives Maschinen-Bedienkonzept (Simplex) und 3D-Drucker prägen den Markt. Primärer Treiber der Innovationskraft sind Kundenprojekte. „Diese Kundenorientierung ist für uns ein Garant für stabiles Wachstum“, betont Jakob Szekeresch, Geschäftsführer von Ekra Automatisierungssysteme. Das Unternehmen profiliert sich seit nunmehr 70 Jahren mit seinen Standard- und Sonderlösungen für verschiedenste Anforderungen als starker Partner für Drucklösungen in der Elektronikfertigung.

Die modulare Kameraachse (MCU) erkennt die Eigenschaften des jeweiligen Moduls, wodurch Greifer und verschiedene Dispensertypen automatisch unterschieden werden.

Die modulare Kameraachse (MCU) erkennt die Eigenschaften des jeweiligen Moduls, wodurch Greifer und verschiedene Dispensertypen automatisch unterschieden werden. Ekra

Zusätzlichen Rückenwind erhält das Unternehmen seit dem Zusammenschluss mit der Asys Group im Jahr 2005, denn im Asys-Verbund lassen sich Synergien effizient nutzen. Dass alle Zeiger vehement auf Wachstum stehen und das Geschäft floriert, wird am Firmensitz in Bönnigheim bemerkbar: Hier werden die Kapazitäten dieses Jahr erweitert und die Entwicklungs- und Produktionsflächen um 1600 m² ausgebaut. Der Spatenstich solle noch im Frühjahr stattfinden, führt Szekeresch aus. Er erklärt: „Wir haben inzwischen eine Auftragslage erreicht, in der es nötig ist unsere Fertigungsfläche zu erweitern. So werden wir auch weiterhin optimal auf Kundenanfragen reagieren können.“

Ein weiterer Punkt sind die steigenden Anforderungen an Lösungen für die flexible Fertigung. „Kunden in Europa müssen sehr schnell auf die wechselnden Bedürfnisse am Markt reagieren. Sie erwarten von uns, dass ihr Investment solchen Anforderungen folgen kann“, erläutert Szekeresch. Das fordert Kapazitäten, sowohl personell als auch räumlich.

Flexibel, modular und einfach Optionen rüsten

Torsten Vegelahn, Produktmanager Serio, berichtet von extremem Wettbewerbsdruck in der Elektronikfertigung. Kunden optimieren Rüst- und Wechselzeiten, investieren in Projekte zur Fehlererkennung und -vermeidung, fordern clevere und sichere Lösungen. „In Gesprächen mit Kunden haben wir dann Ideen zur Optimierung unserer Prozesse gefunden“, merkt Vegelahn an.

Hohe Flexibilität bei gleichzeitig sehr guter Unterstützung für alle Anwendungen mit bereits bestückten Leiterplatten bieten automatische Pin-Systeme (ASP, Automatisches Pin-Setzen).

Hohe Flexibilität bei gleichzeitig sehr guter Unterstützung für alle Anwendungen mit bereits bestückten Leiterplatten bieten automatische Pin-Systeme (ASP, Automatisches Pin-Setzen). Ekra

Während das Kameramodul die Fiducial-Marken vermisst, nimmt APS das Produkt auf und erkennt durch die Livebilder automatisch die Positionen der Pins, ohne dass dafür Gerber oder andere CAD-Daten der Platine nötig sind.

Während das Kameramodul die Fiducial-Marken vermisst, nimmt APS das Produkt auf und erkennt durch die Livebilder automatisch die Positionen der Pins, ohne dass dafür Gerber oder andere CAD-Daten der Platine nötig sind. Ekra

Mit der Option Optilign lassen sich mehrere Einzelsubstrate zuverlässig ausrichten und anschließend in einem Vorgang bedrucken. In Kombination mit dem Dispenser iPag 300 ist auch das Jetten möglich: Der iPAG 300 legt direkt nach dem Druckprozess zusätzlich Paste nach.

Mit der Option Optilign lassen sich mehrere Einzelsubstrate zuverlässig ausrichten und anschließend in einem Vorgang bedrucken. In Kombination mit dem Dispenser iPag 300 ist auch das Jetten möglich: Der iPAG 300 legt direkt nach dem Druckprozess zusätzlich Paste nach. Ekra

Beispiel für eine iPag-Applikation: Die Jet-Technik ermöglicht ein kontaktloses Dispensen, das auf dem Prinzip des Schraubenförderers basiert. Dadurch ist es beispielsweise möglich, zusätzlich Leitkleber direkt nach dem Druckprozess nachzulegen.

Beispiel für eine iPag-Applikation: Die Jet-Technik ermöglicht ein kontaktloses Dispensen, das auf dem Prinzip des Schraubenförderers basiert. Dadurch ist es beispielsweise möglich, zusätzlich Leitkleber direkt nach dem Druckprozess nachzulegen. Ekra

Ungebremste Innovationskraft mit 3D-Druckern: Beispiele für 3D-Strukturen, die Ekra mit seiner Druckplattform Hycon realisieren kann.

Ungebremste Innovationskraft mit 3D-Druckern: Beispiele für 3D-Strukturen, die Ekra mit seiner Druckplattform Hycon realisieren kann. Ekra

Der kontinuierliche Erfolg des Unternehmens macht sich am Hauptsitz in Bönnigheim bemerkbar: Hier werden die Kapazitäten dieses Jahr erweitert und die Entwicklungs- und Produktionsflächen um 1600 m² ausgebaut.

Der kontinuierliche Erfolg des Unternehmens macht sich am Hauptsitz in Bönnigheim bemerkbar: Hier werden die Kapazitäten dieses Jahr erweitert und die Entwicklungs- und Produktionsflächen um 1600 m² ausgebaut. Ekra

Beispielsweise wurde der Wechsel von Dispensmodulen sicherer, schnell und nachvollziehbar gestaltet. Auch die Leiterplattenunterstützung wurde optimiert. Klare Ziele dabei: mögliche Fehlbedienung eliminieren, Zuverlässigkeit steigern, Schrottkosten senken. Die unterschiedlichen Anwendungen benötigen verschiedene Module, wie iPags oder ein Greifsystem, die entsprechend gerüstet werden müssen. Aktuell sind diese Module entweder in der Maschine fest verbaut oder lassen sich durch den Bediener austauschen. Eine feste, verfolgbare Zuordnung besteht jedoch nicht. Somit kann es zu Fehlern kommen.

Mithilfe der von Ekra entwickelten modularen Kameraachse (MCU) ist es jetzt möglich, Module zu erkennen, zu kontrollieren und zu verfolgen. Die Maschine erkennt die Eigenschaften des jeweiligen Moduls, Greifer und verschiedene Dispensertypen werden automatisch unterschieden. Die Ansteuerung wird vollautomatisch an das jeweilige Modul angepasst, die modulspezifischen Parameter und Einstellungen im gleichen Zug geladen. Die Historie wird zusätzlich im Modul gespeichert. So wird bei einem systemübergreifenden Wechselbetrieb sichergestellt, dass Wartungszyklen eingehalten werden. „So gesehen“, beschreibt Vegelahn, „kennt jedes Modul seinen Namen und weiß, was es ist. Das ermöglicht seinen flexiblen, mehrfachen Einsatz. Verwechslungen können dabei ausgeschlossen werden.“

Historische Meilensteine

Heute umfasst Ekras Portfolio Produkte und Lösungen für Applikationen aus den Bereichen SMT, Hybrid-Thickfilm und Advanced Packaging. Es reicht von manuellen Labordruckern über vollautomatische Inline-Systeme und flexible Doppelspurlösungen bis hin zu kompletten kundenspezifischen Fertigungslinien. Die wichtigsten Meilensteine für einen kontinuierlichen Erfolg:

 

1946: Gründung von EKRA durch Eduard Kraft

1967: Ekra wird zum Hauptlieferant der elektronischen Industrie

1976: Fertigstellung des ersten Siebdruckers und erste Hybrid-Linienlösung

1980: Bau des ersten SMT-Druckers

1985: Entwicklung der optischen Ausrichtung

1989: Bau des ersten vollautomatischen Sieb- und Schablonendruckers mit optischer Positionierung

1995: Bezug des neuen Firmengebäudes in Bönnigheim mit 6.000 m²

1998: Gründung Ekra Asia

1999: Gründung Ekra America

2000: Fertigstellung des ersten Druckers mit Kantenerkennung

2005: Ekra Automatisierungssysteme wird ein Unternehmen der Asys-Gruppe

2006: Gemeinsame, globale Vertriebs- und Servicestruktur von Ekra und Asys

2007: Gründung der Asys-Group-Fertigung in Singapur und Vorstellung des Schraubendispensers iPag

2012: Mehr als 7886 Systeme weltweit installiert

2013: Vorstellung des Jet-Dispensers, der Druckplattform Hycon und der Option Optilign

2014: Markteinführung der Druckerplattform Serio 4000

2018: Erweiterung des Hauptstandorts Bönnigheitm

Auf die richtige Unterstützung kommt es an

Eines dieser Module ist der APS-Greifer. APS steht für „Automatisches Pin Setzen“ und optimiert den Rüstwechsel im Drucker. Unterstützungspins werden automatisiert gesetzt, validiert und auch abgerüstet. Meist werden je nach Produkt spezifische „Toolings“ (Drucknester) verwendet. Ändert sich das zu verarbeitende Produkt, muss die Unterstützung (Drucknester) entsprechend nachgearbeitet oder neu erstellt werden. Alternativ dazu lassen sich auch flexible Pin-Systeme einsetzen. Diese sind in manchen Branchen allerdings nicht zulässig, da sie Bauteile berühren und somit schädigen können.

Ekra bietet mit APS eine Lösung, die eine sehr gute Unterstützung in bauteilfreien Bereichen ermöglicht und diese automatisiert platziert. „So kann sichergestellt werden, dass jeder Pin auf der richtigen Position steht und kein Bauteil berührt. Auch Verunreinigungen werden vermieden, da kein Pin unter einem Via steht“, erklärt Vegelahn. In Kombination mit der optischen Verifikation werden Kosten gesenkt, die Unterstützung verbessert und Wartungszyklen optimiert. „APS ist zudem unabhängig von den Produktgrößen, man muss nicht jedes Mal ein neues „Tooling“ erstellen“, ergänzt Lukas Sänger, Applikation Serio.

Bewährtes System mit neuen Möglichkeiten

Die Anforderung nach Flexibilität und einem modularen Design hat Ekra dazu bewogen, seine Dispenslösungen zu überarbeiten. Im Jahr 2007 führte das Unternehmen den Schraubendispenser iPag (integrated Paste and Glue dispensing) ein. 2008 folgte der iPag-Dual, 2013 wurde der Jet-Dispenser iPag-Jet vorgestellt. Seither haben sich die Anforderungen der Kunden gewandelt. Daher entwickelte das Applikationsteam die bestehenden iPags weiter und setzte einen zusätzlichen iPag auf, der weitere Dispensaufgaben realisieren kann. „Unsere  Dispensprozesse sollten flexibler werden. Ein neues, hoch performantes Dispensmodul erweitert nun die Bandbreite der zu dosierenden Medien. Gleichzeitig war es uns wichtig, den Prozess rückverfolgbar zu gestalten“, erläutert Sänger.

Im Resultat bietet Ekra heute drei Dispenssysteme mit Heizung und Füllstandüberwachung an – den iPag 100, iPag 200 und iPag 300. Der iPag 100 ist ein Schraubendispenser für Paste und Kleber. Der iPag 200 jettet Kleber auf das Substrat, der iPag 300 ist ein Jet-Dispenser für Kleber und Paste. „Der Vorteil des Jet-Dispensers ist der kontaktlose Prozess“, erklärt Vegelahn. So reagiert Ekra auf jegliche Applikationsanforderungen. Dank der modularen Kameraachse (MCU) ist der Kunde in der Lage, jedes iPag-System in jedem seiner Drucker zu nutzen. Selbst die Kombination von APS und iPag ist problemlos möglich. Das Rüsten und Umrüsten der Module geht mithilfe einfacher Steckverbindungen leicht von der Hand. „Mit der Entwicklung der modularen Kameraachse wurde der Grundstein für smarte Module und Anwendungen gelegt. Diese smarten Module kennen ihre Historie unabhängig von der Maschine. Reinigungs- und Wartungsintervalle werden im Modul gespeichert. Das ist ein weiterer elementarer Schritt auf unserem Weg zu Industrie 4.0“, bekräftigt Vegelahn.

Fortschreitende Miniaturisierung fordert die Branche

Neben der Anforderung nach smarten Produktionsprozessen ist weiterhin die Miniaturisierung in der Branche eine Herausforderung, der es zu begegnen gilt. Dabei liegt der Knackpunkt nicht nur in der Größe der Bauteile, sondern zunehmend in der Leiterplattengröße an sich. „Die Miniaturisierung der Elektronik-Geräte verlangt kleinere Leiterplatten bei gleicher Leistungsfähigkeit“, erläutert Szekeresch. Naheliegend wäre es, diese kleineren Leiterplatten in einem Mehrfachnutzen zusammenzufassen und dann zu verarbeiten. Kostengünstig und schnell ist dieser Prozess allemal, jedoch lassen sich die erforderlichen Genauigkeiten dabei nicht gewährleisten.

Der Stretch, der sich über den Gesamtnutzen ergibt, kann nicht ausreichend ausgeglichen werden. Somit werden die notwendigen Wiederholbarkeiten, um kleinste Bauteile zu verarbeiten, nicht erreicht. Szekeresch hat schon einige solche Szenarien erlebt: „Projekte zeigen, dass nur mit einer Einzelsubstratausrichtung die erforderlichen Wiederholbarkeiten erreicht werden. Mit unserer Maschinenoption „Optilign“ lösen wir genau dieses Problem.“ Optilign richtet kleine Substrate einzeln im Tray aus, anschließend werden die Leiterplatten gemeinsam in einem Schritt bedruckt.

Über Branchengrenzen entwickeln

Markant für Ekra und die gesamte Asys Group ist es, über den Tellerrand zu blicken. Der noch junge 3D-Druck-Bereich bei Ekra bekommt momentan starken Aufwind. „Mit unserer 3D-Siebdrucktechnologie haben wir für uns untypische Geschäftsfelder außerhalb der Elektronik erschließen können. Wir widmen uns dem Bereich Additive Manufacturing und verlagern unsere Kompetenzen hier in den Life-Science-Bereich“, sagt Franz Plachy, Produktmanager Hycon. Das bedeutet, Druck von organischem Material, der beispielweise in der Pharmaindustrie eine elementare Rolle spielt. Abhängig von der Paste ist es möglich, Strukturen bis zu einer minimalen Auflösung von 50 µm präzise aufzubauen. Auch ein Überdruck zweier Wandstrukturen ist mit 3D-Siebdruck möglich. So ist es zudem denkbar, eine Art Einkapselung von zusätzlichem Material zu realisieren. „Wir ermöglichen 3D-Druck mit einer Vielzahl an Materialien in einem massenproduktionstauglichen Verfahren. Den Trend in der Pharmaindustrie haben wir rechtzeitig erkannt und können hier nun aus dem Vollen schöpfen“, schließt Plachy.

Mit seiner breitgefächerten Lösungskompetenz gestaltet Ekra Zukunftstechnologien. Der Industrie-4.0-Gedanke ist dabei tief in der Entwicklung verankert und bereits in den Produkten implementiert. Ekra investiert nun in den weiteren Ausbau, um auch zukünftig kundenorientiert Lösungen zu entwickeln.

Ideen clever umsetzen

Im engen Schulterschluss mit dem Kunden ermöglichte es Ekra, sich in den 1960ern mit seinen fortschrittlichen Drucklösungen als Schlüsselanbieter in der Elektronikindustrie zu etablieren. Garant für den kontinuierlichen Erfolg ist der enge Schulterschluss mit dem Kunden. So erreichte Ekra den Markt zunächst vor allem mit Siebdrucklösungen, in den 1980er Jahren etablierte der Maschinenbauer dann Schablonendrucksysteme in seinem Produktportfolio. Seit 2005 agiert Ekra im Verbund der Asys Group. Mit der Schablonendrucker-Plattform Serio setzte das Unternehmen einen gewichtigen Meilenstein in der Branche. Mit den iPag-Dosierlösungen gelang es Ekra den Wettbewerb auf Abstand zu halten. Seine Flexibilität und Innovationskraft stellt Ekra nun mit seinem 3D-Drucker Hycon unter Beweis.