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Hightech für die Produktion

Inline und offline – Der flexible Einsatz der automatischen optischen Inspektion bei Zollner
Hightech für die Produktion

Die Entwicklung in der Elektronikproduktion ist durch zunehmende Miniaturisierung und steigende Qualitäts- und Durchsatzanforderungen gekennzeichnet. Ein entscheidender Ansatz zur Sicherung und Verbesserung der Produktionsqualität ist die automatische optische Inspektion. Für die Zollner Elektronik AG gehören Systemdienstleistungen von der Medizintechnik bis zum Automotive-Bereich zum Geschäft.

Viscom, Hannover

Aufgrund der flexiblen Prozesse ist es möglich, sowohl individuelle Lösungen für Low-Volume-High-Mix-Produkte als auch High-Volume-Low-Mix-Produkte anzubieten. Darüber hinaus ist Zollner in der Lage, alle Produkte mit modernstem Test-Equipment zu prüfen. Darunter darf die AOI als sicherste Lösung der Fehlerdetektion natürlich nicht fehlen. Diese wird zurzeit an den Standorten Zandt, Cham und Vác (Ungarn) mit insgesamt acht AOI-Systemen von Viscom realisiert – sieben S6055 ST-X und einer S3054QV QuickView.
Alles unter einem Dach – alles aus einer Hand
Die Firma Zollner wurde im Jahre 1965 von Manfred Zollner als Elektrofachgeschäft gegründet und zählt heute – 40 Jahre später – zu den führenden Elektronikdienstleistern in Deutschland und Europa. Das Portfolio umfasst dabei die Entwicklung von Elektronik und Firmware, mechanische Elemente und Module, induktive Komponenten, das Layout von PCBs sowie die Systemintegration. So entwickelte und produziert das Unternehmen z.B. Produkte wie ein Check-in-Terminal für internationale Fluggesellschaften, ein Xenon-Zündgerät oder Kartenlesegeräte. Insgesamt setzt sich der Kundenstamm des Systemdienstleisters mit seiner Zentrale in Zandt aus über 300 verschiedenen namhaften, international tätigen Firmen zusammen. Diese Firmen kommen aus unterschiedlichen Branchen. Daher hat Zollner einen sehr hohen Produktmix. Im Schnitt werden ca. 1500 neue Produkte im Jahr gefertigt und mehr als 4000 Produktänderungen vorgenommen, obwohl es ein reines Dienstleistungsunternehmen ist. Es gibt kein eigenes Produkt auf dem Markt, sondern es werden ausschließlich Produkte im Kundenauftrag gefertigt. Derzeit arbeiten mehr als 5400 Mitarbeiter auf rund 158.000 m² an zwölf Standorten im In- und Ausland. Im Jahr 2004 belief sich der Umsatz auf ca. 432 Millionen Euro.
Mit einer modernen Fertigung zum Erfolg
Innovationen werden ganz groß geschrieben. So wird z.B. am Produktionsstandort in Zandt nicht nur die klassische Fertigung gefahren, sondern auch die moderne Fließfertigung im OBO-Prinzip (One Piece Flow). Während bei der klassischen Fertigung die einzelnen Arbeitsschritte zum größten Teil in verschiedenen Abteilungen erfolgen, sind bei der Fließfertigung die einzelnen Arbeitsschritte direkt aneinander gekoppelt. D.h. jedes Teil wird einzeln gefertigt und die Weitergabe zwischen den Arbeitsschritten erfolgt von Hand. Die Abkürzung OBO steht für „One by one“ und heißt so viel wie „Gib nichts aus der Hand, bevor es nicht fertig ist“. Damit ist gemeint, dass die Teile nach einem Arbeitsschritt nicht mehr in einem Zwischenpuffer abgelegt werden, sondern der Output eines Arbeitsprozesses gleichzeitig Input des nächsten Arbeitsschrittes ist. Wichtig ist dabei, dass die Abstände zwischen den einzelnen Arbeitsstationen und die Greifbereiche für Material und Teile dem Mitarbeiter angepasst sind. Zusätzlich stehen Maschinen und Vorrichtungen auf Rollen, um bei nötigen Layoutänderungen flexibel bewegt werden zu können. Diese Art der Fertigung bringt viele Vorteile wie z.B. keinen Transport und keine Liegezeiten zwischen den nebeneinander liegenden Abteilungen, niedrige Durchlaufzeiten und dadurch weniger Kapitalbindung, höhere Flexibilität bei Änderungen, Fertigung im Takt des Kunden, schnelle Rückmeldung bei evtl. auftretenden Fehlern usw.
Offline und inline: AOI- Systeme detektieren Fehler
Im Jahre 2003 führte Zollner eine ausführliche Evaluierung mit sieben namhaften Herstellern von optischen Inspektionssystemen durch, bei der u.a. die Hardware, die Software, der Service und vor allem die Zuverlässigkeit der Fehlerfindung verglichen wurden. Bei dieser Evaluierung kristallisierte sich das Inspektionssystem S6055 von Viscom als beste Lösung heraus. Es war für die Anforderungen und Produkte des Unternehmens am besten geeignet. Zu diesen Anforderungen gehörten vor allem:
  • Flexibilität des Systems für unterschiedlichste Anforderungen (Low-Volume-High-Mix-Produkte) mit Hilfe der orthogonalen und Schrägprüfung sowie die Möglichkeit der Kameranachrüstung
  • Stabilität des Systems und somit die Prozesssicherheit (Reproduzierbarkeit)
  • 100% Fehlerabdeckung, soweit realisierbar, je nach Produkt.
„Die manuelle Sichtprüfung kann nicht alle Fehler entdecken. Die Fehlerdetektierung kann mit einem AOI wesentlich erhöht werden. Dies hat zur Folge, dass nachfolgende Prüfschritte wie z.B. das ICT oder der Funktionstest von den Fehlerquoten absolut zurückgehen, d.h. der First-Pass-Yield steigt sofort mit dem Einsatz der AOI“, so fasst Ulrich Niklas, Leiter Produktions- und Prüftechnologie PT, noch einmal die Vorteile der AOI zusammen.
Das System gewährleistet nicht nur die schnelle und zuverlässige Inspektion der Baugruppen nach dem Löten, Pastendruck und Bestückung, sondern bietet zugleich auch ein übergreifendes Prozessmanagement für die Fertigung. Die klassifizierten Fehler werden dann mit Hilfe der Viscom-SPC-Software ausgewertet. Aus dieser Paretoanalyse werden durch die Verantwortlichen in der Fertigung die Ursachen analysiert und im kurzen Regelkreis geeignete Maßnahmen eingeleitet. Diese Verbesserungen werden auf ihre Wirksamkeit hin überwacht. Dieser Regelkreis führt zur ständigen Qualitätsverbesserung in der Fertigung.
Alle im Einsatz befindlichen Viscom AOI-Systeme sind mit der Bedienoberfläche EasyPro ausgestattet, mit dessen Einführung Zollner bei der Programmerstellung noch einmal einen großen Schritt nach vorne erreichte. Stefan Reichhart, Produktions- und Prüftechnologie Fachbereich Automatenbestückung PTA, zeigt sich sehr zufrieden mit EasyPro: „Die Programmierzeit hat sich deutlich verringert und es ist alles einfacher zu bedienen. Die Erstellung eines neuen Prüfprogrammes liegt zwischen einer halben und einer Stunde, die anschließende Optimierung ist produktspezifisch.“
Zurzeit hat man am Standort Zandt vier Viscom-Systeme S6055 ST-X. Eine weitere S6055 ST-X für die Prüfung von 0201-Bauteilen wird noch im Oktober diesen Jahres geliefert. Sie sind in unterschiedlichen Profitcentern je nach Anforderungen als Inline- oder als Offline-Variante End-of-Line installiert. Die Gründe für den unterschiedlichen Einsatz der AOI liegen in den verschiedenen Fertigungsarten des Unternehmens. Aus Taktzeitgründen kommt die AOI in der Serienfertigung inline zum Einsatz, während bei Low-Volume-High-Mix-Produkten die Flexibilität den Offline-Betrieb sinnvoll macht. Die Offline-Variante hat auch den Vorteil, dass hier z.B. wellengelötete Baugruppen inspiziert werden können. Der Inspektionsumfang umfasst dabei die Polung von ICs oder Elkos, das Lesen von z.B. IC-Beschriftungen sowie natürlich die Lötstellen- und Brückenkontrolle. „Vor allem bei verdeckten Lötstellen, bei Quarzen, QFPs, PLCCs oder SOs wird die geneigte Prüfung eingesetzt. Nur sie gewährleistet uns die sichere Erkennung kritischer Fehler oder bei On-demand-Betrieb die Reduzierung des Pseudofehleranteils“, so Stefan Reichhart.
Mit der Zukunft Schritt halten
Um im EMS-Markt weiterhin erfolgreich zu sein, war ein nötiger Schritt die Errichtung von Produktionsstätten in Asien. Dazu wurde vor wenigen Monaten ein Werk in China errichtet. Auch hier wird in Zukunft auf AOI gesetzt. Damit untermauert Zollner seine Stellung als Global Player, der seine Kunden weltweit effizient und flexibel versorgt. „Als technologischer Marktführer ist Viscom unser Partner in der AOI, mit dem die zunehmenden Anforderungen in der Elektronikfertigung realisiert werden können“, so Ulrich Niklas.
Productronica, Stand A2.475
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