Equipment zum erfolg-reichen Bestücken

Universal Instruments, Bad Vilbel

Hervorgegangen ist die Ritter Elektronik aus der Barmag AG, dem führenden Hersteller von Maschinen für die Chemiefaserherstellung und -veredelung mit Hauptsitz in Remscheid. Innerhalb dieses, mit einer Exportquote von über 95% an diesem Markt orientierten, Maschinenherstellers entwickelte und fertigte der Unternehmenszweig seinerzeit als Profitcenter Elektro im Firmenverbund die benötigten elektronischen Systeme für Maschinen und Anlagen zur Herstellung und Veredelung von Chemiefasern. Dazu gehörten natürlich auch umfassende Aufgaben im Bereich der Mechatronik, also der Verbindung von Elektronik zu Anlagen, Maschinen und Systemen aller Art. Diese innovativen Lösungen haben zur Technologieführerschaft und der heutigen Positionierung der Barmag/Saurer Group auf dem Weltmarkt der Textilmaschinen wesentlich mit beigetragen.

Seit Mitte des Jahres 2004 ist die Ritter Elektronik jedoch nun ein eigenständiges Unternehmen in GmbH-Rechtsform. Die Barmag ist nach wie vor ein großer Einzelkunde des Unternehmens. Insgesamt etwa 280 Ritter-Mitarbeiter entwickeln und fertigen an den Standorten Remscheid und Zabreh in Tschechien hochpräzise Elektronik sowie Antriebs-, Induktions-, Steuerungs- und Heizungstechnik in einer jährlichen Größenordnung von 30.000 Umrichtern, 15.000 Steuerungen und ca. 5000 Schaltschränken. Zudem ist Ritter Elektronik momentan dabei, seine Position als Dienstleister für Entwicklung, Konstruktion und Fertigung von Elektronik aller Art nachhaltig auszubauen. Insgesamt führt das Leistungsportfolio nach Darstellung von Harald Laubert zu einem Fertigungsbedarf von circa 450.000 Baugruppen im Jahr („Tendenz steigend“), der im flexiblen Zweischicht-Betrieb zügig abgearbeitet wird. Von der Ideenfindung und Ausarbeitung bis hin zum fertig eingepackten Endprodukt wird die volle Palette von Dienstleistungen, auch mit Zugriff auf einzelne Leistungen in der kompletten Prozesskette offeriert. Dies reicht von der Ideenumsetzung über Ausarbeitung des Pflichtenheftes, Entwicklung und Design, Serienfertigung bis hin zum Aftersales-Service. Das Unternehmen erreicht damit per anno derzeit einem Umsatz von 65 Mio. Euro.

Die Kernkompetenz des Unternehmens liegt in der Entwicklung und Umsetzung von Ideen bei der Überführung rein mechanischer Anlagenlösungen in vorteilhaftere, weil effizientere mechatronische Systemlösungen. Solche Maschinenkonzepte sind generell wesentlich wettbewerbsfähiger, auch auf dem Weltmarkt in Niedriglohnländern. Durch Entwicklungen wie die Nutzung von hochdynamischen Regelverfahren für Schrittmotoren sowie die Integration der Steuerungskomponenten in kundenspezifische und mechatronische Antriebslösungen, können die Kunden des Unternehmens deutliche Kosten- und Zeiteinsparungen verzeichnen. Die Schwerpunkte liegen auf den Bereichen Mechatronik wie erwähnt, Elektrotechnik (inklusive dem Schaltschrankbau), Elektronik (Entwicklung/Design und Produktion) sowie der dazu nötigen Software-Entwicklung. Auch andere interessante Märkte, beispielsweise die Nahrungsmittel- und Getränke-Industrie sowie die Energie-, Medizin- und Gebäudeheiztechnik sowie die Aufzug- und Rolltreppentechnik, Industrie-Nähmaschinen und den Anlagenbau hat das Unternehmen mittlerweile als Kundenkreise erschlossen.

Zum besseren Verständnis des Fertigungsumfelds und der dahinter steckenden Erfahrung ein Blick auf die Entwicklung der Elektronikproduktion und ihrer Automatisierung. Bereits im Jahre 1967 begannen damals erste Aktivitäten in der Elektronikproduktion bei der Barmag AG. Es handelte sich natürlich um kleinere Stückzahlen von Baugruppen, manuell gefertigt und per visueller Sichtprüfung sowie Funktionstests kontrolliert. Enorm Fahrt aufgenommen hat jedoch die Elektronikfertigung dann ab 1989 erstmal mit einer Linie für bedrahte Technik, bestehend aus jeweils einem Bestücker für axiale Passive sowie für DIPs (Dual Inline Packages), beide von Universal Instruments (UIC). Auch heute bestückt man damit bei Ritter Elektronik noch Bauteile der Leistungselektronik. Das dazu gehörende Wellenlötsystem arbeitet übrigens mit Stickstoffabdeckung.

Relativ kurz danach, im Jahre 1990/91, folgte dann der wichtige Schritt zur Oberflächenmontage (SMT). Wiederum studierte man das Marktangebot und entschied sich dann für UICs Omniplace, die auch heute noch eingesetzt wird. Die zweite SMT-Linie folgte dann 1997, die mit zwei vielseitigen und hochgenauen GSM-Maschinen desselben Unternehmens besetzt wurde. „Wir haben auch damals den Markt detailliert untersucht. Nachdem wir hohe Priorität auf Präzision setzten, waren die GSM-Maschinen für uns die optimale Lösung“, erinnert sich Fertigungschef Laubert. „Hinzu kommt natürlich der hohe Mix an unterschiedlichen Baugruppentypen, die zumeist in kleinen bis mittleren Stückzahlen gefertigt werden, und der von uns sowie unserem Equipment hohe Flexibilität verlangt.“

Damit nicht genug: 2003 folgte dann mit einer weiteren GSM eine erneute Investition in die SMT-Fertigung. Im folgenden Jahr vervollständigte man den Maschinenpark um eine dritte SMT-Linie, die von einer AdVantis und einer Genesis (ergänzt um die im Jahr vorher erworbene GSM) dominiert werden. Der Vollständigkeit halber ist noch anzumerken, dass die SMT-Pastendrucker nicht direkt in die Linien integriert sind, sondern die bedruckten Leiterplatten in Magazinen ablegt, und per Zuführmodule an die jeweiligen Bestückautomaten gelangen. Es liegt auf der Hand, dass die Verantwortlichen bei Ritter Elektronik die neueste Linie voll auf die künftige bleifreie Fertigungstechnik ausgerichtet haben. Gelötet wird sowohl mit Wellenlötmaschine als auch Reflowofen, beide Systeme sind für Bleifrei-Technik geeignet. „Wir haben uns rechtzeitig einen Bleifrei-Fahrplan erstellt, und arbeiten den einfach konsequent ab. Alle dabei anliegenden Aufgaben lassen sich somit sinnvoll integriert durchführen.“

Deutlich wird, das mittelständische Unternehmen hat speziell für die SMT-Fertigung seit 1990 in der Summe immerhin sechs Bestückautomaten bei Universal gekauft – natürlich kein Zufall. „Diese Bestücksysteme ermöglichen uns die nötigen kurzen Rüstzeiten“, verdeutlicht Harald Laubert, „und sie haben sich als sehr zuverlässig erwiesen. Bei den in über mehr als 15 Jahren gemachten positiven Erfahrungen mit den Maschinen und deren klaren technischen Konzept sowie der Unterstützung und dem Service von UIC ist es für uns als kostenbewusstes und auf Qualität und Zuverlässigkeit fokussiertes mittelständisches Unternehmen klar, dass wir bei diesem Lieferanten geblieben sind.“ Was für diesen Anwender natürlich auch noch wichtig ist: der Maschinenpark wird von den eigenen Mitarbeitern gewartet, die grundsätzlich auch den Service vornehmen und natürlich auch die nötigen Bestückprogramme schreiben. Das Training dazu haben sie bei UIC erhalten und sukzessive durch eigene Initiativen bei Ritter Elektronik weiter ausgebaut. Mithin ist die Fertigung auch in diesem Bereich sehr flexibel, auf eventuelle Störungen oder Defekte kann umgehend reagiert, und diese zumeist auch sofort abgestellt werden.

Welche Art von Elektronik wird hergestellt? Die Elektronikbaugruppen können Formate von 100 x 100 mm bis zu 349 x 469 mm aufweisen, sie können einfach nur einseitig zu bestücken sein, oder es kann sich um zweiseitige, komplexe Multilayer mit Flip-Chips, BGAs, CSPs bzw. Finepitch-Bauteilen (0,4 mm) handeln, die auch winzige Chipbauteile vom Typ 0201 enthalten können. „Aufgrund unserer Kompetenz und der Maschinenausstattung sind wir in der Lage, alle diese Fertigungsanforderungen in einer sehr großen Palette möglicher Lösungen zu realisieren“, sagt der Produktionsleiter. „Die gefertigten Stückzahlen einzelner Baugruppentypen gehen zwar nicht in die Höhe, es handelt sich zumeist um mittlere Losgrößen, aber die Anforderungen in der Produktion steigen ständig. Die Packungsdichte nimmt laufend zu, denn wir integrieren immer mehr Funktionen in kleinere Schaltungsvolumina.“ Die Fertigung hat mit etwa 400 „lebenden“ Baugruppenarten eine große, insgesamt rund 1100 verschiedene Typen enthaltende Palette.

Hohe Qualität und Zuverlässigkeit der Elektronikbaugruppen ist ein wichtiges Ziel in Design und Fertigung. Das im Hause seit längerem installierte System für das Qualitätsmanagement wird regelmäßig auditiert, und ist derzeit folglich nach ISO 9001:2000 zertifiziert. Dazu gehört letztlich auch, dass viele Fertigungs- und Serviceprüfmittel im hauseigenen Prüfmittelbau selbst konzipiert und hergestellt werden. Und zudem werden die in den Linien gefertigten Baugruppen lückenlos auf „Herz und Nieren“ mit modernen In-Circuit- und Funktionstestern kontrolliert. Leistungselektronik und kritische Baugruppen werden außerdem gezielt noch einem Dauertest (Run-in/Burn-in) über 22 Stunden in Temperaturschränken ausgesetzt, um eventuellen Schwachstellen der Komponenten (Frühausfälle) noch im Rahmen der Serienfertigung auf die Spur zu kommen. Die Vor- und Nachteile der automatischen optischen Inspektion (AOI) oder auch Röntgeninspektion werden derzeit fallweise detailliert in Bezug zum Produktspektrum untersucht. Aufgrund der relativ kleinen Losgrößen konnte man hier aber bisher noch nicht die ideale Ergänzung zu den vorhandenen Prüfmitteln erkennen. Wobei dies, soweit die Anmerkung, ein fließender Prozess ist. Die Investition in ein AOI-System wird sicher in absehbarer Zeit anstehen, wie Harald Laubert erwähnt, denn die Entwicklung dieser Prüftechnik ist in den letzten Jahren mit großen Schritten in Richtung höhere Anwenderfreundlichkeit und niedrigere Investition sowie Betriebskosten vorwärts gegangen.

In diesem Zusammenhang mit der Absicherung von Qualität und Zuverlässigkeit der Produkte aufschlussreich, ist die Rüstung der Bestückautomaten mit den benötigten Bauteilen und deren Kontrolle, denn Irrtümer an dieser Stelle wären in der Serienfertigung bekanntlich äußerst fatal. Sämtliche Rüstvorgänge, die ein Mitarbeiter durchgeführt und abgezeichnet hat, werden stets von einem anderen Mitarbeiter kontrolliert und gegengezeichnet (Vier-Augen-Prinzip). Der eigene Prüfmittelbau betreut übrigens auch die Boardtester, nimmt hier den Service und die Wartung vor, und erstellt die Prüfprogramme. Ähnlich dazu haben wie erwähnt, die Fertigungsmitarbeiter ihr Produktionsequipment im Griff. „Unsere Philosophie ist hier“, wird erläutert, „alle solche wichtigen, im Rahmen der Fertigung nötigen Arbeiten direkt im Hause zu halten, und sie praktisch umgehend vorzunehmen zu können. Das gibt uns neben der nötigen hohen Flexibilität und großem Know-how mit den einzelnen Maschinen durchaus langfristig auch deutliche Kostenvorteile. Längere Stillstandszeiten wegen einer Maschinenstörung kennen wir eigentlich nicht.“

Die entwickelte und gefertigte Elektronik ist jedoch – soweit es sich um Lösungen für vielschichtige Maschinen und Anlagen handelt – bei Ritter immer ein Element im Zusammenspiel mit den dafür nötigen mechatronischen Gruppen. „Wir verstehen uns in erster Linie als kompetenter Problemlöser für kritische und komplexe Fälle, aber natürlich genauso auch als Fertigungsdienstleister mit hoher Erfahrung auf diesem Feld.“ Mithin gibt es im Unternehmen auch leistungsfähige Abteilungen für die Entwicklung von Hard- und Software. Und in Anlagen wird bekanntlich die gesamte Mess-, Steuer- und Regelelektronik natürlich vorzugsweise in Schaltschränken eingebaut, die dann auch bestimmten Schutzklassen entsprechen, damit die Elektronik vor Störungen durch Umwelteinflüsse sicher geschützt ist. Um das Bild einer kompletten und kompetenten Fertigung noch abzurunden, ist erwähnenswert, dass man eine eigene automatische Kabelkonfektionierung betreibt. Der Standort in Tschechien bietet dafür die besten Voraussetzungen für diese, immer noch mit hohem manuellen Aufwand, vorgenommene Aufgabe.

„Die Betreuung durch Universal ist ausgezeichnet, auch die Solidität der Maschinen“, resümiert der Fertigungsleiter, „und die Bestückautomaten weisen genau die Performance auf, die wir erwarten. Auch die Kostensituation kommt unseren Applikationen und Anforderungen sehr entgegen. Nachdem wir im Prinzip alle unsere Maschinen während des Betriebs eigenverantwortlich selbst in der Hand haben wollen, haben unsere Mitarbeiter bei den Herstellern ihr Training absolviert, und hier in der Fertigung dann fortlaufend vertieft. Auch hier ist der Standard von Universal vorbildlich.“ Bei diesen umfassenden, und über eine lange Wegstrecke durchweg positiven Erfahrungen, dürfte es auch künftig kein Wunder sein, wenn das Team von Ritter Elektronik bei nächsten Kapazitätsausweitungen in der Fertigung wieder mit seinem Premium-Lieferanten Universal Instruments intensiv ins Gespräch kommen wird, daran lässt Harald Laubert wenig Zweifel.

www.uic.com & www.ritter-elektronik.de

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