Flexibilität und Handling

Aspro, Großbettlingen & Peter Jordan, Offenbach

Ein Unternehmen in diesem Bereich ist durch seine innovative Auftragstechnologie darauf bedacht, in einer Fertigung mit häufig wechselnden Produkten die Maschinen auch schnell und vor allem leicht umrüsten zu können. Das trifft auch im Bereich des Coatings zu, und war dann letztendlich auch bei der Auswahl der Lackieranlage ein ausschlaggebender Punkt. Und nicht zuletzt ist der Dienstleister darauf konzentriert, die Nische zwischen Prototyping, Kleinstückzahlen und mittlerem Stückzahlenniveau zu füllen. Um den Anforderungen anspruchsvoller Kunden nun zu entsprechen, war neben der Flexibilität ein leichtes Handling gefordert, und so fiel die Wahl im April 2006 auf das SelectCoat-Beschichtungssystem PVA2000. Diese PVA Systeme werden in Deutschland exklusiv durch Peter Jordan in Offenbach vertreten.

Einige der Vorteile einer PVA Selective Coating Maschine:

Das Beschichtungssystem ist eine robuste, dreiachsige und von einem Roboter gesteuerte Plattform, mit der Beschichtungsmaterialien auf Leiterplatten selektiv appliziert werden. Der Rahmen besteht aus extrudiertem Aluminium mit Polykarbonat-Ummantelung an allen Seiten. Die Fronttüren sind mit Sicherheitsverschlüssen versehen und lösen beim Öffnen während eines Maschinenzyklus einen Fehlermodus aus. Die bewegliche Z-Achse ermöglicht eine Sprühbeschichtung auf einer Seite des Bauteils nach oben sowie auf der anderen Seite nach unten und kontrolliert beziehungsweise regelt die Beschichtungsbreite des Sprühfelds während des Prozesses, wobei die beiden Ventile selbst noch über eine pneumatische Schwenkfunktion verfügen. Die Drei-Achsen-Steuerung gewährleistet kontrollierte Bewegungen in allen Achs-Bereichen gleichzeitig und enthält einen Speicher von 80 K sowie eine 14-Bit-DAC Encoder-Rate. Alle Achsen werden mit einer Kugelumlaufspindel von einem bürstenlosen DC-Servomotor mit optischer Encoder-Rückführung angetrieben. Die X- und Y-Achsen unterstützen einen Verfahrweg über 500 mm und die Z-Achse mit 100 mm. Ein Absaug-Flansch mit Unterdrucksensor alarmiert den Bediener, wenn der Absaugunterdruck unter den Toleranzwert von 500 m³/h absinkt.

In unserem Fall hat man sich für ein in vier Achsen frei programmierbares Coating-System entschieden. Die vierte Achse als Option erlaubt eine Drehung des Dispenskopfs in einer 360 °-Bewegung, die eine Neigung des Dispens- oder Sprühventils im vorgegebenen Winkel mit anschließender Rotation ermöglicht. So kann ein flexibles Auftragen der Beschichtung in einem Winkel in jeder gewünschten Richtung und in beliebigen Zwischenschritten erfolgen und der Lack auf allen Seiten oder unterhalb eines Bauteils appliziert werden. Dies ist eine Verbesserung im Vergleich zu einfachen oder doppelt neigbaren Halterungen, die nur eine oder zwei Seiten des Bauteils erreichen können. Die Bewegungsachse mit koordiniertem Verfahren oder Beschleunigung beziehungsweise Abbremsen während der Applikation ist dabei vollständig kontrollierbar. So können jetzt Leiterplatten, die vormals nicht mit einer programmierbaren Anlage beschichtet werden konnten, mit einem Vier-Achsen-System schnell und einfach bearbeitet werden.

Das ausgewählte Beschichtungssystem bietet eine Vielzahl von Ventil-Aufnahme-Konfigurationen, die auf jeden Fertigungsprozess zugeschnitten sind. Unter Ausnutzung der Roboter-Gesamtnutzlast können mehrere Ventile auf der Plattform installiert werden, um mehrere Applikationen gleichzeitig auszuführen, verschiedene Materialien zu verarbeiten oder verschiedene Applikationsventile einzusetzen. Jascha Kroschewski, Geschäftsführer von Peter Jordan, zur Funktion des Ventils: „Aus der Dosiernadel wird lediglich ein Tropfen des Materials entlassen, der einen Luftimpuls von ca. 0,2 bar erhält. Der Tropfen wird aufgedrückt und legt sich ganz entspannt auf der Leiterplatte nieder. Durch das Austropfen ohne Druck ist der Effekt eines Verspritzens von Lacken sehr gering. Das macht das System Material unabhängig und es ist egal, ob ein Dickschicht- oder Dünnschichtlack verwendet wird. Ein Umrüsten ist nicht notwendig, es wird lediglich die Maschine eingestellt und der Druck verändert. So kann ohne Ventilwechsel gegebenenfalls auch mit verschiedenen Lacken weitergearbeitet werden.“ So besteht die Gegebenheit, dass sich durch die unterschiedliche Viskosität der Lacke bei gleichem Druck die auf die Baugruppe fließende Menge verändert. Harald Bohnert von Aspro wirft zu diesem Thema ein: „Für uns war Flexibilität und einfaches Handling wichtig, als die Entscheidung auf die PVA gefallen ist. Bei der Umsetzung und Realisierung haben wir die Erfahrung gesammelt, dass man mit dieser Viskosität arbeiten muss. So haben wir seit Dezember letzten Jahres einen Lack-Ingenieur an der Hand, der uns diesbezüglich entsprechend weiterhilft, diese Dienstleistung beziehungsweise dieses Know-how, das wir gewonnen haben, zu erweitern. Auch können wir so unseren Kunden einen kompetenten Ansprechpartner liefern. In Kombination mit PVA als Hersteller und Peter Jordan als Vertriebs- und Servicepartner in Deutschland und unserem Know-how sind wir jetzt gut ausgestattet, um auf den Markt zu gehen.“ Thiemo Kammerer, Leiter Fertigung im Unternehmen, ergänzt: „Durch den Lack-Ingenieur haben wir eine gewisse Sicherheit erhalten, wie groß der Einfluss beispielsweise durch die Umgebungstemperatur ist, der die Viskosität definitiv beeinflusst. Um feststellen zu können, wie es das Lackierergebnis beeinflusst, brauchten wir den entsprechenden Nachweis und Messmethoden, die wir dann in Zusammenarbeit mit dem Ingenieur und Mitarbeitern von Peter Jordan in einem Workshop erarbeitet haben. In einer größeren Messreihe hat sich dann herausgestellt, dass es keine großen Einflussparameter sind und somit kein Problem darstellt.“

Drei Sprühventil-Konfigurationen stehen für das System zur Verfügung. „Bei der Programmierung der Anlage habe ich drei Köpfe auf dem System, ein Nadelventil, einen Roundspray und ein ovales für Fläche beispielsweise, womit nahezu alles abgedeckt ist. Alles kann aus einem Tank versorgt werden oder eben eines für jedes Ventil, mit anderem Material oder gleichem Material mit unterschiedlichen Viskositäten“, so Jascha Kroschewski weiter. Sämtliche mit Flüssigkeit in Kontakt kommenden Teile sind aus Stahl, Viton und Teflon, um eine Materialkompatibilität zu gewährleisten. Die Sprühöffnungen, ob rund, flach oder verlängert unterscheiden sich im Sprühverhalten und in den Auftragsbreiten. Das Dispensventil findet häufig seinen Einsatz zur Beschichtung in kritischen Leiterplattenbereichen. Es ist auf einer Schwenkachse angebracht und ermöglicht die Einstellung des Zugangswinkels. Harald Bohnert dazu: „Wir haben bereits über 3000 Solarwechselrichter ausgeliefert und lackieren heute alle. Es sind vier in der Komplexität unterschiedliche Leiterplatten dabei, eine Steckerplatine als Schnittstelle wird genauso lackiert wie die Leistungselektronik, die aufgrund der großen Kondensatoren und Wickelgüter nur selektiv lackierbar ist. Die Präzision und Qualität erreichen wir mit dem Nadelventil. Die Programmierung der Anlage erfolgt mit der Eingabe von drei Koordinaten, damit kann die Maschine die zu lackierende Fläche errechnen. So können wir dem Kunden eine optimale Qualität für jedes Produkt anbieten.“

Die PVA2000 ist mit einem Stiftkettenförderer ausgestattet um die Baugruppen innerhalb des Arbeitsbereichs ein- beziehungsweise auszuschleusen. Voraussetzung hierfür ist die SMEMA Standard 4,75 mm freie Auflagefläche an den Seiten der Leiterplatten während des Förderband-Transports. Sämtliche Transportbänder bieten zweiseitige Bewegungsabläufe, von links nach rechts oder in umgekehrter Richtung. Jedes Transportsystem verfügt über drei integrierte Positionssensoren, eine Baugruppe im Einlauf, eine Baugruppe im Fertigungsprozess und eine Baugruppe im Auslauf. Ein pneumatischer Stopp wird benutzt um Baugruppen innerhalb des Arbeitsbereichs zu positionieren. Eine Closed-Loop-Kontrolle sorgt für einen stabilen Prozess.

„Für uns ein entscheidender Vorteil ist, dass wir flexibel sind, nachvollziehbare Prozesse und ein einfaches Handling haben. Ein weiteres wichtiges Entscheidungskriterium war, dass wir in Peter Jordan einen kompetenten Ansprechpartner in der Umgebung haben. Unsere Produkte sind sehr komplex und haben von ihren Anforderungen ein Tauchverfahren nicht möglich gemacht, so dass wir uns für dieses selektive Auftragen der Lacke entschieden haben. Es gab kaum Stillstandszeiten in der ganzen Phase, so dass wir rundum zufrieden sind mit unserer Wahl.“(dj)

www.aspro-gmbh.de & www.peterjordan.de

EPP 417