22. Europäisches Elektroniktechnologie-Kolleg

Attribute für die Fertigung der Zukunft – cool, smart, easy

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Einer der Megatrend der heutigen Zeit ist die digitale Wirtschaft, deren Wegbereiter neueste Entwicklungen der Elektronik sind. Insofern ist die globale Elektronikfertigung Vorreiter der digitalen Automatisierung und Vernetzung von Liefer- und Produktionsketten. Das 22. EE-Kolleg präsentierte informative Beispiele zur praktischen Umsetzung einer digitalisierten Elektronikproduktion und wo der wirtschaftliche Nutzen aus vertikaler sowie horizontaler Vernetzung zu finden ist.

Geladen hatten die Unternehmen ASM Assembly Systems GmbH & Co. KG, Asys Automatisierungssysteme GmbH, Balver Zinn Josef Jost GmbH & Co. KG, Christian Koenen GmbH, kolb Cleaning Technology GmbH sowie Rehm Thermal Systems GmbH. Wie in all den vergangenen Jahren gab es die thematische Einführung durch Dr. Hans Bell von Rehm Thermal Systems, der auch als Moderator durch den Event führte. So waren die Vorträge in die zwei Bereiche der Automatisierung sowie Zuverlässigkeit geteilt.
Nicht zu vergessen die Organisation durch TBB Technologie Beratung Franziska Bell, Nicole Egle von Asys sowie Conny Miede von kolb, die dafür sorgten, dass alle Teilnehmer bestens versorgt waren.

Automatisierung

Michael Geiger, Rafi GmbH & Co. KG

Automatisierung im Shop Floor

Produktivitätssteigerung gilt als die Triebkraft einer Automatisierung mit dem Ziel von möglichst wenig Arbeitszeit bei möglichst großer Ausbringung. Detailliert wurden dazu die Automatisierungsansätze im Bereich THT des Unternehmens mit allen Vor- und Nachteilen aufgezeigt. Hierbei sollen 8 Bauteile, die bisher manuell bestückt und Selektiv gelötet werden künftig innerhalb des SMT Prozesses mitbestückt und Reflow gelötet werden Die Gegenüberstellung des Automatisierungsgrad von heute und morgen zeigte auf wo wir stehen und wohin die Reise geht. So wird mit steigender Produktivität ein weiterer Rückgang der Arbeitszeit in primärer Abhängigkeit zum Automatisierungsgrad prognostiziert.

Günther Grafl, Melecs EWS GmbH

Automatisierung in der Fertigung –
Mensch Roboter Kollaboration (MRK)

Um die Wettbewerbsfähigkeit im Bereich Sonderanlagen zu erhalten, lebt das Unternehmen Standardisierung und nutzt die dadurch entstehenden Synergien in den diversen Bereichen. Zur Weiterentwicklung im Bereich Automatisierung wurden die produktspezifischen Fertigungsinseln analysiert und Entscheidungsgrundlagen zum Einsatz von kollaborierenden Industrierobotern in den Werken in Österreich, China und Ungarn mit dem Ergebnis erarbeitet, dass MRK Systeme einen Beitrag zur Erreichung der Ziele leisten können. Das Pilotprojekt Mensch-Roboter-Kollaboration in der Elektronik-Montage mit der TU Wien wurde mit Anlagen-Installation und finaler Freigabe der Prozessfähigkeiten Ende 2018 erfolgreich abgeschlossen.

Gerd Ohl, Limtronik GmbH

Horizontale und vertikale Vernetzung in der Elektronikproduktion

Der EMS Dienstleister produziert in einer lebenden Industrie 4.0 Fabrik: Von der Smart Electronic Factory zur digitalisierten Supply Chain für Spitzenqualität und wettbewerbsfähige Produktionslösungen. Als einer der Gründungsmitglieder der Smart Electronic Factory(SEF) testet der Dienstleister Anwendungen der Mitglieder mit Fokus auf Umsetzbarkeit und Wirtschaftlichkeit. So wurden Prozessoptimierungen erarbeitet und neue Geschäftsmodelle erprobt, Predictive Maintenance, Datamining in der Produktion sowie der Einsatz von Cobots aufgezeigt. Künftig werden bessere Algorithmen zur Datenauswertung benötigt, da die Kunden immer mehr darauf drängen, dass sie die Daten zur Produktion auf Plattformen bereitgestellt bekommen.

Reinhardt Seidel, Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg

Smarte Elektronikproduktion

Die Nutzung von Fertigungsdaten ermöglicht die Verbesserung von Prozessen und Produkten, indem Algorithmen zur Datenanalyse zum Einsatz kommen. Verschiedene globale und nationale Trends treiben und begünstigen die Übertragung der vernetzten Geräte in die Industrielle Automatisierung. Die Verwendung maschineller Lernverfahren modelliert komplexe Prozesse und generiert dabei wertvolles Wissen ohne ein tiefgreifendes Prozessverständnis zu benötigen. Vorgestellt wurde das CRISP-DM Standard-Prozess-Modell für Data Mining als branchenübergreifendes Vorgehensmodell zum systematischen Herangehen an Problemstellungen. Durch Ausblick auf drei Projekte mit unterschiedlichen Schwerpunkten wurde das Potenzial der smarten Elektronikproduktion noch aufgezeigt.

Ulf Oestermann, Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und
Mikrointegration IZM Berlin

Wie verändern Blockchain und AI das digitale Fertigungsparkett

Die Trends für die nächsten Jahre zeigte die künftige Entwicklung auf. Mit dem Ziel zur Selbstorganisation sollten alle Komponenten entlang der Wertschöpfungskette vernetzt werden, um Stillstandszeiten bei gleichzeitiger Optimierung von Taktzeiten zu minimieren. Alles Maßnahmen zur Sicherung des Standortes Deutschland, zum Erhalt der Zukunftsfähigkeit und Vernetzung zur wirtschaftlichen Unabhängigkeit. Die Algorithmen werden die Game Changer sein. Auch sollten noch einheitliche Protokolle und Sensorschnittstellen sowie ein Multi-Übersetzer-Sockel zur systemübergreifenden Adressierung aller Sensoren und Softwareschnittstellen entwickelt sowie eine stärkere Fokussierung auf die Usability aller Programme und Oberflächen gelegt werden.

Zuverlässigkeit und Löten

Christian Schwarzer, Hochschule Aschaffenburg

Zuverlässigkeit von Lötverbindungen in Abhängigkeit von ihrem Porenanteil

Nachdem die Reduzierung des Ausschusses zur Senkung der Produktionskosten und Erhöhung der Produktivität führt, wurde die Zuverlässigkeit einer Lötverbindung in Abhängigkeit des Porenanteils am Beispiel einer Hochleistungs-Leuchtdiode untersucht. Der industrielle Einsatz neuartiger bleifreier Weichlote hat zur Zunahme von Poren in den Lötverbindungen elektronischer Baugruppen geführt. Dabei haben die Einflussfaktoren Leiterplattenmetallisierung, Temperaturprofil und die Lotpastenzusammensetzung die größten Auswirkungen auf die Entstehung von Poren. Letztendlich ist für die Zuverlässigkeit von flächigen Lötverbindungen neben dem Porenanteil die Porenposition sowie die Lotspaltdicke durch den Einfluss auf die Rissentstehung in Lötverbindungen entscheidend.

Herbert Miller, Gerhard Martl, Rohde&Schwarz Messgerätebau

Dauerbrenner Void Reduction – wie mit speziellen Preforms Abhilfe geschaffen werden kann

Der Anstieg der Leistungsdichte in Halbleitern von Bottom Terminated Components sowie die starke Beeinflussung der RF Performance bei Hochfrequenz durch Voids animierte zu Versuchen, die die Voidrate auf weniger als 15 % wenn nicht sogar 10 % reduzieren sollten. Die Verwendung von Preforms mit minimalem Flussmittelanteil und kleiner Oberfläche versprachen Abhilfe der Probleme durch das Ausgasen des Flussmittels. Getestet wurden microgefluxte Preforms anstatt Lotpaste in verschiedenen Versuchsphasen mit den Erkenntnissen, dass bei QFNs 80 % oder mehr Lotanteil als Preform ideal ist und bei QFP die Voidrate stark von der Toleranz des Stand Offs abhängt. Im Unternehmen wurden Preforms der Größen 4 x 4 mm sowie 4 x 8 mm mit 100 µmDicke zur voidarmen Lötung eingeführt.

Stephen Kaminski, Erni Deutschland

Die Welt der SMT Steckverbinder

Der Fokus lag auf Koplanarität, also wenn der SMT Lötanschluss da ist, wo er erwartet wird. Dazu wurde Koplanarität aus einem etwas anderem Blickwinkel betrachtet und die verschiedenen Messverfahren dazu beleuchtet. Um eine Antwort zu erhalten welches Messverfahren das beste Ergebnis hinsichtlich der späteren SMT Lötergebnisse liefern würde, waren Berechnungen, Simulation sowie Versuche notwendig. Zur Erhöhung der Sensitivität wurden die Lötversuche mit reduzierter Lotpastendicke (120 µm statt 150 µm) im Kunden-Lötprozess sowie mit Auswertung mittels AXI durchgeführt. Das Ergebnis zeigt, dass das im Unternehmen im Einsatz befindliche Verfahren nach DIN EN ISO 1101 eindeutige Messergebnisse auf die zu erwartenden Lötergebnisse liefert.

Günter Grossmann, Empa Materials Science and Technology

Einfluss der Miniaturisierung auf Zuverlässigkeit (Diffusion) und Lötstellenstruktur

Diffusion ist der ohne äußere Einwirkung eintretende Ausgleich von Konzentrationsunterschieden als natürlich ablaufender physikalischer Prozess aufgrund der brownschen Molekularbewegung, nicht linear und bei schrumpfenden Geometrien aufgrund der Miniaturisierung ein stark beschleunigter Prozess. Um die Lebensdauer der Lötstelle zu erhöhen ist es beim Lötprozess wichtig, das Restzinn im Lötspalt zu reduzieren, da dieser das Wachstum intermetallischer Phasen begünstigen kann und es dadurch beispielsweise zu mechanischen Spannungen oder Sprödbruch in intermetallischen Phasen kommen kann. Durch die Miniaturisierung wachsen elektrische Feldstärken und Ausfälle sind früher zu erwarten.

PD Dr.-Ing. habil. Martin Oppermann, Technische Universität Dresden

Prüfen, klar! Aber was, wann, wo? Qualitätskostenmodelle können helfen

Die Qualitätskosten ermöglichen es, völlig unterschiedliche technologische Prozesse und Produkte in ihrem Qualitätsverhalten miteinander zu vergleichen. Dann gab es Tipps und Tricks für die Qualitätskostenoptimierung. Methoden zur Ermittlung und Bewertung kostenoptimaler Produktions- und Teststrategien wurden in der Praxis eingeführt und sind in Anwendung. Die Qualitätskostenmodelle sind dabei leicht verständlich und werden von den Mitarbeitern nach entsprechender Schulung akzeptiert. Mit Erweiterungen können auch die technologischen Prozesse und deren Fehlerquote bewertet werden. Sie stellen ein Werkzeug zur Analyse und Optimierung der Prozesse aus Kostensicht dar, jedoch braucht es Zeit, das gestellte Ziel zu erreichen.

Dr. Annegret Köhler-Werzner, Kriminalpolizei Bremen

Genetic Engineering – Neueste Erkenntnisse aus der Genforschung und deren Anwendung in der Produktentwicklung

Der Vortrag außerhalb der Themen einer Baugruppenfertigung beschäftigte sich mit den Vor- und Nachteilen wie auch Risiken der Gentechnik. Behandelt wurden dabei u. a. Bereiche wie Landwirtschaft, Lebensmittel, Tiere und Menschen. Gentechnik bezeichnet verschiedene Methoden zur gezielten, künstlich herbeigeführten Veränderung der DNA eines Organismus. Als Träger von Erbinformation bestimmt die DNA grundlegend Stoffwechsel, Lebensweise, Aussehen und Verhalten eines Lebewesens. Dabei sind typische gentechnische Eingriffe das Einfügen von arteigenen oder artfremden Genen, das Ausschalten von Genen oder Modifikation der Gen-Regulation. So können molekulargenetische Veränderungen an Pflanzen, Tieren, Pilzen und Mikroorganismen durchgeführt werden und dienen unterschiedlichen Zwecken. Dazu wurden unterschiedliche Beispiele präsentiert, wie das Duplizieren einer Kuh oder der Anbau von Soja durch Gentechnik. (dj)

www.ee-kolleg.com



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