Zusammenarbeit der Fertigung mit der Entwicklung optimiert

Die neue Maschinenreihe FLX2011/2021/2031 wurde in zwei wesentlichen Bereichen verbessert. Zum einen wurde die maximale Bestückrate des Basismodells FLX2011 um 20 % auf 6.000 Bauteile/Stunde angehoben. Diese Verbesserung wurde durch eine höhere Leistung in den Antriebsachsen sowie eine intelligente Optimierung der Verfahrwege des Bestückkopfs erreicht. Und zum anderen wurde die Auflösung des Messsystems um den Faktor Fünf erhöht. Damit sind die Genauigkeit sowie Wiederholbarkeit und wiederum auch die Zuverlässigkeit der Bestückvorgänge deutlich höher. Diese verbesserte Genauigkeit ist eine entscheidende Voraussetzung zum präzisen Plazieren von 01005-Chipkomponenten sowie QFPs mit hoher Pinzahl. Weiterhin zeichnet sich die FLX-Serie durch eine hohe Feederkapazität auf einer sehr geringen Maschinenstandfläche aus. Dieses Feature und der universelle Anwendungsbereich sowie das durchgängig modulare Maschinenkonzept machen diese Systemfamilie zur idealen Lösung für jene SMT-Fertigungsumgebungen, die unter der Bezeichnung High-Mix zusammengefasst sind. Bauteile in den Größen von winzigen 01005 bis hin zu großflächigen Ausführungen mit 50 x 50 mm können exakt platziert, und zudem auch Lotpaste und SMT-Klebstoff genau dosiert werden – das alles mit ein und der derselben Maschine. So lassen sich die Kosten in dieser Fertigungsumgebungen deutlich reduzieren, insbesondere im Prototypenbau und bei anderen kleineren bis mittelgroßen Fertigungsstückzahlen.

Die kompakte FLX2031 kann mehr als 280 Standard-Feedereinheiten aufnehmen und erreicht Bestückungsgeschwindigkeiten von bis zu 18.000 Bt/h. Viele Anwender sind somit in der Lage, ihren gesamten SMT-Bauteilbestand bzw. den größten Teil auf eine einzige Maschine zu bringen. Alle diese Feedereinheiten sind intelligent. Zudem ist auch die Rüstzeit der Maschine auf ein Minimum reduziert (geringe Vorbereitungszeiten), denn der Setup dauert nur noch kurz, wobei sich die intelligenten Feeder während des laufenden Bestückbetriebs unterbrechungsfrei auswechseln lassen. Außerdem ist jetzt auch die Bestückzuverlässigkeit bemerkenswert hoch, 01005-Chipkomponenten sowie QFPs lassen sich ohne Genauigkeitseinbußen exakt plazieren. Hinzu kommt, dass sich weitere Funktionseinheiten wie Dispensereinrichtung oder ein Bauteil-Verifikationssystem nachrüsten lassen. Das von uns entwickelte MIS (Management Information System) ist in der Lage, jeden Baugruppen-Fertigungsprozess in Bezug auf Zeitaufwand und Effizienz zu optimieren. Deutlich wird daraus, die FLX2031 ist eine äußerst flexibel einsetzbare, multifunktionelle Bestückmaschine, die praktisch jedes Bauteil auf eine riesige Vielzahl von unterschiedlichen SMT-Baugruppen platzieren kann. Die Dispensereinheit ist in beinahe allen der mittlerweile 500 weltweit verkauften Pick&Place-Maschinen des Typs 2010 integriert worden. Deshalb kann mit solch einem Bestücker auch direkt Paste oder Kleber dosiert, und damit die Investition in ein spezielles Dispensiersystem vermieden werden.

Zuerst ist festzuhalten, dass der Anwender nicht in zwei separate Maschinen investieren muss. Wie gesagt, insbesondere fürs Prototyping und andere Kleinserien sind nun damit nicht mehr Investitionen in Pastendrucker oder Dispenser nötig. Unser Kunde erhält mit der FLX-Serie und der optional verfügbaren Dispensereinheit zwei Maschinen in einer Plattform. Außerdem sind für den Pastendruck auch keine Schablonen mehr nötig – und der Fertigungsprozess kann sofort ohne Zeitverlust beginnen. Die Effizienz der Pick&Place-Prozesse wird also weiter erhöht. Wenn die Kunden bereits Pastendrucker einsetzen, können sie das Schablonen-Layout optimieren, indem sie die optionale Dispensingeinheit für das Aufbringen sehr kleiner Pastenvolumen einsetzen, die von den winzigen 01005-Komponenten benötigt werden und die mit üblichen Druckern sehr schwierig aufzubringen sind. Zusätzlich werden natürlich auch die Kosten für User-Training und die Wartung reduziert. Für die Bedienung der zwei Maschinen auf dieser Plattform ist nur ein Techniker nötig – und auch nur noch ein Maschinenlieferant ist für die exakte Funktion der beiden Fertigungsprozesse Dispensing und Bestückung verantwortlich, nicht zwei.

Bei dem Management Information System FLX-MIS handelt es sich um ein Maschinen-orientiertes Softwarepaket für die Fertigungsoptimierung und Kostenminimierung. Es umfasst eine Echtzeit-Datenbasis für die Rückverfolgbarkeit der Produktionsschritte (Traceability) sowie die Verwaltung des Lagerbestands. Diese Software lässt sich mit den vorhandenen Planungssystemen in den Unternehmen verbinden bzw. integrieren. Die multifunktionelle Software stellt eine Vielzahl von effizienten Werkzeugen zur Verfügung, so für die Maximierung der Produktivität, Minimierung der Arbeiten bei Produktwechseln (Changeover) und hilft zudem dabei, die Fertigungsqualität in flexibel gesteuerten SMT-Linien hoch zu halten. Anhand von Simulationen des Fertigungsablaufs lässt sich die Übergangszeit bei Produktwechseln minimieren. Die Software FLX-MIS wird eingesetzt zum Erreichen von Kostenminimierungen, Produktivitätserhöhungen, der Optimierung von Changeover-Prozessen, zur Qualitätssicherung und für die· Traceability/Rückverfolgbarkeit. Alle Funktionen des MIS-Softwarepakets arbeiten zusammen, um Informationen bzw. Daten zu erfassen und berechnen – dies im Kontext mit dem Bestückungsprozess. Dabei ist ein grundlegendes und zentrales Element die eindeutige Identifikation der eingesetzten Materialien bzw. Bauteile. Die FLX-MIS-Funktionen sind optimiert für die Pick&Place-Vorgänge in der FLX-Serie. Ebenso weist das Softwarepaket auch offene Schnittstellen für den Datenaustausch mit ERP-Systemen (Enterprise Resource Planning) sowie diversen Datenhaltungssystemen auf. Somit lässt sich die Integration in die vorhandenen Unternehmensnetzwerke und Strukturen rasch und einfach realisieren.

Entsprechend der stark zunehmenden Nachfrage aufgrund der intensiveren Geschäftsaktivitäten mussten natürlich auch die Produktion und Verwaltung erweitert werden. Dieser Platzzuwachs steht für das Unternehmen sowohl für die heutigen Anforderungen zur Verfügung als auch mit Blick auf unsere künftigen Entwicklungen. In dem neu errichteten Gebäude werden nun die Maschinenserie FLX, Pantera und CSM gefertigt. Die mit diesem Gebäude optimierte Infrastruktur und die verbesserten Abläufe versetzen uns jetzt in die glückliche Lage, die Zeit für die Fertigungsdurchläufe zu reduzieren. Wir konnten Lagerhaltung, die Fertigung sowie den Endtest und die Kalibrierabteilung räumlich ideal zusammenfassen. Zudem ist auch die Kommunikation der Mitarbeiter untereinander damit verbessert worden – insgesamt konnten wir also die Flexibilität und Effizienz unserer Produktionsabläufe deutlich erhöhen. Über ein Drittel der Essemtec-Mitarbeiter sind in Forschung und Entwicklung tätig. Dieser wichtige Bereich wurde im ersten Stock des neuen Firmengebäudes untergebracht. Auch hier wurden neue Möglichkeiten der Infrastruktur mit dem ausdrücklichen Ziel geschaffen, die direkte Kommunikation zwischen unserer Fertigung und der Entwicklung weiter zu optimieren.

Im Grunde geht diese Entwicklung auf das Projekt eines Kunden zurück. Unsere Abteilung, die Anwendungslösungen erarbeitet und für kundenspezifische Aufgabenlösungen zuständig ist, erhielt von einem unseren Kunden eine Anfrage. Dieser Anwender suchte nach einer effizienten und kostengünstigen Methode für die Bestückung von LEDs auf Flex-Boards. Wir haben die Idee aufgegriffen und mit dem Kunden in einer Reihe von Besprechungen die Sachlage weiter geklärt. Schließlich konnten wir den Anwender von unserer Lösung überzeugen – und das Projekt wurde dann durchgeführt. Unsere FLX-Serie ist in der Anwendung so flexibel, dass wir die meisten Maschinenelemente für solche kundenspezifischen Lösungen weiter einsetzen können. Das trägt dazu bei, auch bei solchen Lösungen die Entwicklungskosten auf ein Minimum zu reduzieren. Das Projekt hat sich letztlich als so erfolgreich herausgestellt, dass wir immer mehr Anfragen erarbeiteten, welche die automatische Bestückung von LEDs betraf. In der Folge entwickelten wir zuerst den Bestücker FLX2010-MKL, der nun von dem weiter verbesserten Modell FLX2011-MKL ersetzt wurde, ein Pick&Place-Automat, der für die Bestückung von Flex-Boards ausgerichtet ist. Man sieht, die erfolgreiche Umsetzung einer ursprünglichen Kundenanfrage ist der Startpunkt einer Maschinenentwicklung für eine bisher kaum beachtete Bestückaufgabe. Diese Nische decken wir optimal ab.

EPP 413