Variantenmanagement im Dschungel der Löttechnik

Die Flexibilität der Fertigungslinien ist vor allem dann gefordert, wenn im Bereich der Leiterplatten und der Bauteile eine hohe Variantenvielfalt zu verarbeiten ist. Im Sektor der Löttechnik kann die Flexibilität auf der einen Seite mit unterschiedlichsten Lötprozessen abgedeckt werden, auf der anderen Seite sind Anlagen verfügbar die die flexible Verarbeitung einer „Losgröße 1“ erlauben.

Die Range verfügbarer Lötprozesse spannt sich vom Handlöten, über die Vielfalt der Selektivlöttechnik, bis hin zu den etablierten Massenlötprozessen, wie dem Wellen- und Reflowlöten. Die Wahl des geeigneten Prozesses ist dabei abhängig von der Konstruktion des Produktes, der Stückzahl und natürlich der Varianz der zu verarbeitenden Bauteile. Das Spektrum elektronischer Bauteile bietet heute eine babylonische Vielfalt, wobei für die Löttechnik in erster Linie die Wärmekapazität die entscheidende Herausforderung ist. Gleichgültig ob SMT oder THT, essentiell ist die Erwärmung der Lötstellen auf die erforderlichen Temperaturen, bei gleichzeitiger Vermeidung einer thermischen Schädigung der restlichen Baugruppe.

Flexible Lötprozesse beginnen bereits in der Handlöttechnik, hier sind Lötstationen und -kolben unterschiedlichster Leistungsgruppen verfügbar. Die zum Löten erforderlichen Spitzen decken den makroskopischen wie auch den mikroskopischen Bereich, lückenlos ab. Handlöttechnik in automatisierter Form stellen Selektivlötprozesse sicher. Betrachtet man das gesamte Spektrum der heute verfügbaren Selektivlöttechnik, so spannt sich der Bogen vom Lötroboter, Licht- und Laserlötanlagen über Induktionslötsysteme bis hin zu Lötanlagen, die mit kleinen Lötwellen arbeiten. Die etablierten Systeme arbeiten heute größten Teils mit miniaturisierten Lötwellen und verfügen über eine sehr umfassende Sensorik zur Prozessüberwachung. Damit sind stabile und reproduzierbare Prozesse, auch bei hoher Variantenvielfalt lückenlos gewährleistet. Gleiches gilt für die Massenlötprozesse in Reflowlötsystemen und Wellenlötanlagen.

Zur Steuerung all dieser Prozesse setzt man auf Kodierungen der zu verarbeitenden Baugruppen. In der Regel verfügen die Leiterplatten bereits über Seriennummern in Form kleiner Bar- oder Datamatrix-Codes. Diese Codes werden vor den Lötsystemen gelesen. Über unterschiedliche IT-Strukturen und -Systeme werden die zur Bearbeitung erforderlichen Parameter in die Anlagensteuerung geladen.

Diese Flexibilität und die Ausstattung der Lötanlagen erlauben es heute, unterschiedlichste Baugruppen im Mix auf einer Linie zu produzieren. Die übergeordneten IT- Strukturen in Form von MES und ERP-Systemen erlauben dabei, neben der gesamten Auftrags- und Fertigungssteuerung, Details wie die Prozessverriegelung von Lötanlagen bei Fehlrüstung, oder auch das Sammeln von produktrelevanten Tracedaten zur Nachverfolgbarkeit der Produkthistorie.

All diese Technologien und Anlagen sind heute verfügbar und können individuell an die Bedürfnisse der Kunden angepasst werden, um deren Wettbewerbsfähigkeit zu sichern.

Der Vortrag setzt sich im Wesentlichen damit auseinander, welche Möglichkeiten moderne Lötsysteme heute bieten, um in modernen IT-Strukturen ihre Vorteile, in der Bearbeitung unterschiedlichster Baugruppen mit hoher Bauteilvielfalt, voll auszuspielen. Der Ausblick auf zukünftige Entwicklungen bzw. Anforderungen des Marktes, betrachtet den allgemeinen Trend zur Industrie 4.0. Bei diesem sehr komplexen und umfassenden Thema müssen zwangsweise die Randbedingungen, auch für das Variantenmanagement, viel weiträumiger betrachtet werden. Daten die für das Produkt von Relevanz sind, sollen z.B. im Produkt gespeichert werden. Damit schafft man zwar die Voraussetzung für sehr komfortable Funktionen in der Produktion und im Betrieb des Produktes im Feld, auf der anderen Seite erfordert diese Technologie eine sehr umfangreiche Infrastruktur, um diese Daten auch sinnvoll verarbeiten und nutzen zu können.

Abschließend erfolgt eine Betrachtung weiterer Faktoren im Umfeld der Fertigungen und deren Einfluss auf die Wettbewerbsfähigkeit der Unternehmen, sowie die Möglichkeiten diese zu beeinflussen.

Die Entwicklung der Industrielandschaft in Europa ist ganz wesentlich von der Wettbewerbsfähigkeit der Unternehmen abhängig. Unabhängig davon, ob man als Unternehmen lokal oder global agiert, unter den heutigen Randbedingungen, die der Weltmarkt diktiert, ist eine voraus schauende Orientierung und eine hohe Innovationsbereitschaft und -kraft unabdingbar. Nur mit stetigen Innovationen wird es gelingen mittel- und langfristige Unternehmenserfolge zu sichern. Als mittelständisches Unternehmen des Maschinenbaus mit langjähriger Tradition ist es unsere Pflicht unsere Kunden in ihren Produktionsprozessen zu unterstützen, um deren Qualität, Kosten und Lieferservice durch unseren Technologievorsprung und unsere Innovationskraft zu optimieren. Das Variantenmanagement im Sektor der elektronischen Bauteile ist dabei ein wichtiges Detail, dem wir durch die konstruktive Gestaltung unserer Lötsysteme und der umfangreichen Steuerungssoftware gerecht werden. Wir freuen uns auf interessante Gespräche und einen regen Informationsaustausch und wünschen den Teilnehmern zielführende Kontakte zu Experten, um ihre zukunftssichernden Projekte erfolgreich voranzutreiben zu können.

Dipl.-Ing.(FH) Jürgen Friedrich, Leiter Anwendungstechnik, studierte an der Fachhochschule Aalen die Fachbereiche Maschinenbau und Elektronik. Seit Januar 1998 ist er bei ERSA beschäftigt und verantwortet den Bereich der Anwendungstechnologie. Seine Aufgaben sind die enge Zusammenarbeit mit Kunden und wissenschaftlichen Instituten bei der Entwicklung neuer Verbindungstechniken, das Erarbeiten von Lösungen für anspruchsvolle Verbindungsaufgaben, die Prozessunterstützung in Fragen der bleifreien Löttechnologie sowie die Betreuung von Forschungsprojekten. Schulungen zur Löttechnik sowie Präsentationen und Seminare auf internationalen Veranstaltungen runden sein Tätigkeitsfeld ab. Ebenfalls leitet Herr Friedrich seit August 2010 bei ERSA die zertifizierte Ausbildungsstätte für Handlötarbeitskräfte. Hr. Friedrich ist zertifizierter Trainer für den IPC-A-610 und CIS für den IPC-7711/7721B. Er ist Mitglied, in verschiedenen Arbeitskreisen zur bleifreien Löttechnik, im DKE K 682 und verschiedenen Ausschüssen und Gremien des DVS, sowie dem VDMA.

Ersa – Electronics Production Equipment – Als größter Hersteller von Lötsystemen in Europa sorgen wir weltweit für Verbindungen in der Elektronikindustrie. Ersa ist im Bereich Weichlöten weltweit einer der größten Anbieter und verfügt über das umfassendste Leistungsspektrum unter einem Firmendach. Die Ingenieure von Ersa haben es sich zum Ziel gesetzt, ihre Produkte, Produktionsprozesse und Komplettlösungen den sich stets ändernden Anforderungen in der Verbindungstechnik anzupassen. Im Bereich Lötmaschinen werden Lotpastendrucker, Reflowöfen sowie Wellen- und Selektivlötanlagen angeboten. Die Angebotspalette im Bereich Handlöten reicht vom bewährten Lötkolben über intelligente Lötstationen bis zum vollautomatischen Reparaturarbeitsplatz zum Ein- und Auslöten unterschiedlichster Bauteile.