Qualität und Quantität überzeugen

Ersa GmbH, Wertheim & MSC Freiburg GmbH, Freiburg

MSC Freiburg ist im Jahre 2001 aus der GE Medical System IT als Anbieter von Dienstleistungen im Bereich Elektronik, Entwicklung und Produktion entstanden, um die Produktpalette der MSC Gruppe zu ergänzen. Seit einigen Monaten ist die frühere MSC Gleichmann-Gruppe nun zu 100% ein Geschäftsbereich von Avent Electronics Marketing EMEA und fungiert innerhalb des Konzerns unter MSC Technologies als Speedboat. Standort Stutensee bleibt weiterhin der Hauptsitz, Freiburg soll innerhalb des neu gegründeten Speedboats als Systemstandort weiterhin ausgebaut werden. Die dort derzeit 168 Mitarbeiter gewährleisten einen hervorragenden Service, welcher bei der gemeinsamen Bearbeitung der Produktidee beginnt und den Kunden solange begleitet, bis das Produkt auf dem Markt ist. Mit einem reichen Erfahrungsschatz der Applikations- und Entwicklungsingenieure werden die Kundenideen zu marktreifen Produkten geführt. Das Leistungsportfolio, mit Fokus auf Medizintechnik und Industrieelektronik, umfasst mittlerweile auch die Bereiche Nutzfahrzeugtelematik sowie sicherheitsrelevante Systeme. Selbstverständlich ist der Standort nach ISO 9001:2008 sowie ISO 13485 für Medizintechnik zertifiziert.

Der Wettbewerb in der Elektronikherstellung hat sich in den letzten Jahren deutlich verschärft, Kostendruck sowie die Forderungen nach höherer Qualität und kürzeren Durchlaufzeiten zwingen zum Umdenken. Ständige Optimierung der Fertigungsabläufe und der Ausbau technologischer und wirtschaftlicher Vorteile stellen auch an MSC Freiburg täglich neue Anforderungen. Zudem zeigt die enger werdende Packungsdichte der Baugruppen speziell beim Löten, welch enorme Herausforderung ein beherrschbarer Prozess sein kann. In Freiburg wurde in den letzten Jahren der Trend erkannt, dass der Anteil von SMD Bauteilen ständig steigt. „Anfangs konnten wir uns noch durch Kleben der SMD Bauteile auf der Unterseite mit anschließendem Wellenlöten behelfen“, so der Leiter Design Center, Holger Herbstritt. „Vor ungefähr acht Jahren haben wir dann angefangen, uns eingehend mit dem selektiven Lötprozess zu beschäftigen und eine kleine, günstige Maschine dafür gekauft. Der Anspruch an das Selektivlöten wurde jedoch ständig höher, so dass wir auch nach der Investition in ein zweites System bald an unsere Grenzen stießen. Unser Ziel war nun eine Selektivlötmaschine, die schneller, variabler, bedienerfreundlich und mehr Kapazität bezüglich des Durchsatzes aufweisen sollte.“ Gefunden wurde dies in der Versaflow 3 mit einer Verarbeitungsgröße von 400 x 500mm von Ersa.

„Ein wichtiger Ausschlag dieser Entscheidung dürfte die Tatsache gewesen sein, dass unsere Mutterfirma in Stutensee bereits eine Ersa Selektivlötanlage hatte“, erklärt dazu Holger Herbstritt weiter. „Unser Ziel ist es, an beiden Standorten die gleiche technische Ausrüstung zu haben, um sich leicht ergänzen und Synergien nutzen zu können. Nachdem das System dort bereits überzeugte, war die Wahl relativ einfach.“

Die Evaluierung für die Selektivlötanlage begann Anfang 2013, Mitte desselben Jahres fiel die Entscheidung und bereits im September stand die Maschine letztendlich in der Freiburger Fertigung. Christian Isele, Manufacturing Engineering, erinnert sich des reibungslosen Ablaufes: „Die Installation der Versaflow verlief problemlos und schnell. Die Maschine wurde geliefert, die Installation gemacht, so dass innerhalb von drei Tagen inklusiver einer ersten Schulung die Einweisung durch war. Es folgten die Validierung und Testphase, wo wir die Maschine weitere vier Wochen auf Herz und Nieren geprüft haben. Dazu prozessierten wir möglichst viele verschiedene Produkte, um einfach zu sehen, wo könnte es Probleme geben und müsste man nachbessern.“ Ohne Hindernisse konnten im Anschluss daran sämtliche Produkte auf das System gezogen und gelötet werden.

Die Versaflow von Ersa erfüllt als modular aufgebautes Selektivlötsystem höchste Ansprüche an Flexibilität und Leistung. Durch die nahezu unbegrenzten Konfigurationsmöglichkeiten konnte die Maschine ideal auf die Anforderungen von MSC Freiburg ausgelegt werden. Mit der Erweiterungsmöglichkeit durch zusätzliche Module ist die Anlage auch an zukünftige Anforderungen jederzeit anpassbar. Derzeit gehen durch das Selektivlötsystem hauptsächlich die eigen gefertigten Boards, welche in den Systemen für beispielsweise Lkws, Traktoren, Computersteuerungen, Röntgenanlagen (Medizinbereich als auch Industrietechnik) oder Homeentertainment, eingebaut werden. Die Abteilungsleiterin PCB Assembly SMT Rinaldi Concetta weiß die Vorzüge des Lötsystems zu schätzen: „Durch das Doppeltiegelsystem wurde der Prozess quasi halbiert, so dass wir wesentlich schneller sind als vorher und den Durchsatz bei der Nutzenverarbeitung immens erhöhen konnten. Als weiteres Plus erweist sich, dass wir nicht nur da viel Zeit sparen, sondern auch nahezu keine Nacharbeit mehr notwendig ist, da das System in sehr hoher Qualität lötet. Wir haben kaum Verschmutzungen auf der Leiterplatte oder gar Lötbrücken. Jeglicher Einfluss auf den Prozess wird ständig überwacht, um einen absolut prozesssicheren und reproduzierbaren Lötvorgang zu erhalten.“ Mit verantwortlich dafür sind unter anderem das Präzisions-3-Achsensystem und die im Lötmodul vorhandenen Doppeltiegel mit wartungsarmer, elektromagnetischer Lotpumpe. Beide Tiegel sind dabei über eine zusätzliche Hubeinheit getrennt voneinander aktivierbar. Die Pumpe gewährleistet eine sehr konstante Durchflussrate und bietet eine genau und fein einstellbare Lötwellenhöhe. Dynamische Prozessparameter wie Lotniveau und -temperatur werden kontinuierlich überwacht und dokumentiert. Die Löteinheit mit Induktionspumpe steht für absolute Kontrolle der Lötstellenqualität und minimiertem Energie- und Stickstoffverbrauch. Auch verfügt das Selektivlötsystem, wie übrigens alle anderen des Herstellers ebenfalls, über einen programmierbaren Präzisionssprühfluxer zum Flussmittelauftrag. Die automatische Sprühstrahlüberwachung sowie die Flussmittelmengenmessung sind Garant für höchste Zuverlässigkeit. Um eine optimierte Benetzung zu erhalten, sorgt das Vorheizkonzept für richtige Aktivierung des Flussmittels. So ist die Oberheizung perfekt auf die Unterheizung abgestimmt, um auch bei äußerst anspruchsvollen Baugruppen eine effektive und reproduzierbare Durchwärmung zu ermöglichen. Die durch den Venturieffekt erzeugte Konvektion bewirkt eine gleichmäßige Verteilung der Energie über die Fläche bei sparsamen Ressourcenverbrauch. Je nach Bedarf wird durch die dynamische Oberheizung die ideale Energiemenge, passend zur Anwendung, übertragen.

In der Basisversion verfügt die Lötanlage Flux-, Vorheiz- und Lötmodul mit segmentiertem Transportsystem. Gemäß der Anforderung an den Durchsatz und je nach Anwendung können zusätzliche Module integriert werden. Das System ist in der Lage, bis maximal drei Lötmodule zu verwalten, die jeweils bis zu zwei Einzelwellen-Tiegel beinhalten. Jedem Lötmodul kann dabei ein Vorheizmodul vorgeschaltet werden. Sowohl die Vorheizmodule als auch Lötmodule mit Einzelwellentiegel, alternativ sind auch Multiwellentiegel erhältlich, können zusätzlich mit Oberheizungssystemen ausgestattet werden. Mit der Doppelspuroption verdoppelt sich die Durchsatzrate bei gleichbleibendem Platzbedarf der Maschine. Lässt die Größe der Baugruppe eine Segmentierung der Vorheizmodule zu, ist eine weitere Leistungssteigerung bei stets gleichbleibender Lötqualität, realisierbar. Werden alle Optionen des modularen Baukastenprinzips der Versaflow genutzt, können bis zu 22 Baugruppen gleichzeitig bearbeitet werden.

Noch ist diese Ausbaustufe bei MSC Freiburg nicht gefordert: Das Selektivlötsystem ist im 2-Schichtbetrieb in der Zeit von 6.00 – 22.00 Uhr an fünf Tagen in der Woche im Einsatz und zeigt was es kann. Die Bedienung erfolgt über eine PC-Steuerung mit der Software Ersasoft zur Maschinenvisualisierung inklusive umfangreicher Funktionen. Der Maschinenbenutzer wird hilfreich für eine fehlerfreie Bedienung unterstützt. Zusätzlich sorgt die Software in Verbindung mit dem CAD-Assistent für höchste Maschinenverfügbarkeit durch die Möglichkeit der Offline-Programmierung, schnell, inuitiv und komfortabel. Um das ganze zu vervollständigen, findet sich in der Lötanlage eine Daten-Schnittstelle, die dem ZVEI-Standard entspricht. Alle wichtigen Prozessparameter werden in einer XML-Struktur einem übergeordneten System angeboten, um die Produktrückverfolgung und Qualitätssicherung der gefertigten Produkte zu gewährleisten. Auch besteht die Möglichkeit, das System in die Prozesssteuerung eines MES einzubinden. In diesem Fall wird der Lötprozess erst dann frei gegeben, wenn die Plausibilität der Auftragsdaten überprüft wurden. In der Freiburger Fertigung werden Durchsatz und hohe Qualität bei bedienerfreundlichem und einem wartungsarmen Handling des autark arbeitenden Selektivlötsystems sehr geschätzt, und man fühlt sich für die Anforderungen der Zukunft gerüstet. (dj)

www.kurtzersa.de; www.msc-technologies.eu