Steigerung von Qualität und Quantität

Als Ausrüster der EMS-Firmen kennen wir den Alltag der Elektronikfertiger mit High-Mix/Low-Volume Produktion sehr gut, betont Thomas Kempf, Vertriebsleiter Deutschland von Juki Automation Systems. Immer wieder gilt es die Prozesse – sowohl die technischen als auch die logistischen – zu hinterfragen und zu verbessern. Anregungen und Lösungsansätze für die SMD-Fertigungs- und Logistik-Prozesse zeigte der Veranstalter in der Roadshow „Gewinnbringende Optimierungen in der Fertigung bei Steigerung von Qualität und Quantität“ auf drei Stationen im Bundesgebiet.

Nach dem Start in der Niederlassung Nürnberg des Unternehmens zog die Veranstaltung weiter nach Ratingen und Magdeburg. Am

8. September 2016 wurden Elektronikfertiger aus Nord-, Ost und Mitteldeutschland im Institut für Mikro- und Sensorsysteme der Uni Magdeburg zusammen gebracht. Auf dem Programm standen fünf Fachvorträge und ein Rundgang durch die Labore Medizinische Mikrosysteme und Magnetresonanztomographie (MRT) der Otto-von-Guericke-Universität. Gerade die Verbindung zwischen Hochschule und Industrie erntete viel Lob unter den Teilnehmern. Zudem boten das Foyer der Uni und der Hörsaal beste Bedingungen, um den Vorträgen zu folgen und bot eine ganz besondere Atmosphäre für Fachgespräche.

Simulation ist ein wertvolles Werkzeug, um zu wissen, wie sich Änderungen der Prozessparameter auswirken. Die Möglichkeiten der Simulation veranschaulichte Dr. Ing. habil. Heinz Wohlrabe von der TU Dresden Fakultät Elektrotechnik und Informationstechnik Institut für Aufbau- und Verbindungstechnik der Elektronik, am Beispiel der Montagegenauigkeit eines SMD-Chips der Baugröße 01005. Mittels Simulation lässt sich die Frage beantworten, ob das Bauteil inklusive vorhandenem Material mit ausreichender Montagequalität fertigbar ist. Die Rechenergebnisse zeigen: Je kleiner das Pad, desto größer die Fehlerrate. Das heißt: Eine einfache Padvergrößerung bringt deutliche Verbesserungen, benötigt allerdings etwas mehr Platz auf der Leiterplatte. Die Simulation ist eine Möglichkeit, die Montagequalität bei einer SMT-Montage abzuschätzen. „Natürlich kann die Simulation nicht alle Effekte berücksichtigen z.B. das Einschwimmen“, räumt Wohlrabe ein, „und die Fehlerquoten lassen sich nicht exakt vorausberechnen, aber die Tendenzen treffen zu.“

Optimierungspotenzial erschließt die konsequente Umsetzung von Null-Fehler-Strategien und Traceability. Gesamtheitliche Traceability bildet die Grundlage und Voraussetzung für Industrie 4.0, das Thema von Jörg Both, Applikationsingenieur bei der Firma Cogiscan. Seine Botschaft: „Konnektivität in der Produktion ist der Schlüssel zu Industrie 4.0“. Alle Prozessschritte müssen miteinander vernetzt sein. Cogiscan stellt mit seiner Lösung ein zentralisiertes System für mehrere IT-Systeme, unterschiedliche Dateiformate, diverse Maschinen-Typen und alle Prozessschritte zur Verfügung. Die kanadische IT-Firma gilt als Experte für Track-, Trace- und Control-Lösungen für die Elektronikfertigung und arbeitet mit JUKI zusammen. Ein gemeinsames Produkt ist die Juki Line Solution Software.

Die Software kontrolliert und meldet den Produkt-, Maschinen- und Materialstatus über den kompletten Fertigungsprozess hinweg. „Für Industrie 4.0 ist die zukunftssichere Interoperabilität von erfassten und genutzten Daten von zentraler Bedeutung“, knüpfte Erik Jung, Business Development Unit beim Fraunhofer IZM Berlin an. Für Industrie 4.0 müssen alle betriebsrelevanten Informationen erfasst werden. Sensoren, interoperable Netzwerke und die Verarbeitung großer Datenmengen haben den Weg für Industrie 4.0 geebnet. Doch der Durchdringungsprozess werde sich über Jahre vollziehen.

„Für einen Industrie 4.0 Erfolg ist nicht ausschließlich ein Bestandteil der Wertschöpfungskette relevant – eine umfassende Betrachtung des Produkt-Entstehungs- und Lebenszyklus ist notwendig“, betont der Experte und empfiehlt Best Practice Beispiele aus der Halbleiterfertigung. Erik Jung gab auch einen Kurs zu den Grundlagen des Wertstromdesign und veranschaulichte am Beispiel der SMT-Linie den Kostenfluss über die Fertigungsstrecke. Intelligente Prozessschritte erlauben an einem Automaten kritische Aspekte zu überwachen bzw. durch Prüfen kritischer Ergebnisparameter Einfluss zu nehmen. Allerdings fehlt bisher eine übergreifende Kommunikation zwischen den Prozessschritten zu einer „intelligenten Linie“ und übergeordneten Instanz, die Qualitätsparameter aus Feldergebnissen in die Design-Ebene proaktiv statt retrospektiv zusammenführt. Hier setzt der Mehrwert von Industrie 4.0, schlug Jung den Bogen.

„Trotz optimierter Fertigungsprozesse und leistungsstarker Bestückautomaten werden Kapazitäten in der Fertigung oftmals noch nicht ausgeschöpft“, weiß Thomas Kempf, Juki Vertriebsleiter Deutschland und verweist auf die Produktionslogistik. Anhand von Beispielen aus der Praxis zeigte der Fachmann die Möglichkeiten verschiedener Rüstkonzepte. „Einzelrüstung, Festrüstung, Clusterrüstung – es kommt immer auf die Situation und die Baugruppen an, wann der Einsatz sinnvoll oder auch ungeeignet ist“, so Kempf.

Ausgangspunkt bei Juki ist eine Fertigungsanalyse. Die Gründe dafür können unterschiedlich sein: Leistungssteigerung, unerfüllte Planleistung, Einsteuern neuer Produkte, Erweiterung oder Ersatz neuer Maschinen, Komponenten oder Materialien. In diesem Prozess wird erarbeitet, welche Änderungen kurz-, mittel- und langfristig möglich sind, damit die Fertigung nicht unnötig stillsteht, Material schnell bereitgestellt wird, Rüstwechsel ohne unnötige Verzögerungen stattfinden oder abgelaufenes Material gar nicht erst an die Linie kommt.

Welche Anforderungen die Medizinelektronik künftig an die Aufbau- und Verbindungstechnik stellt, zeigte Hausherr Dr.-Ing. Markus Detert vom Institut für Mikro- und Sensorsysteme Lehrstuhl Mikrosystemtechnik der Uni Magdeburg. Deterts Spezialgebiet sind MRT-Systeme und minimalinvasive Werkzeuge. Gemeint sind Katheter in deren Spitze optische und elektrische Module eingebettet sind. Jüngstes Projekt ist ein Radarsensor für die minimal-invasive Charakterisierung von arteriellen Gefäßsystemen auf Plaque-Ablagerungen zur präventiven Therapie von Herzinfarkt und Schlaganfall.

Die Innovation ist die Entwicklung und Systemintegration eines BiCMOS-Chips mit extrem hoher Arbeitsfrequenz und kleinsten Abmessungen, so dass dieser in die Spitze eines Katheters integriert werden kann. „Derart miniaturisierte, zuverlässige und kostengünstige Systeme können nur unter Zuhilfenahme von ausgereiften Montage- und Fertigungstechnologien entwickelt und hergestellt werden“, lautete die Botschaft von Detert, der mit seinen Doktoranden die Gäste zu einer Führung in die Labore für Medizinische Mikrosysteme und Magnetresonanztomographie einlud.

„Der große Zuspruch und die Rückmeldungen auf unsere Roadshow freuen uns sehr“, resümiert Thomas Kempf. „Wir haben den klaren Auftrag bekommen an diese Events anzuknüpfen “, sagt der Vertriebsleiter und plant mit seinem Team bereits die Fortsetzung – auch in Magdeburg.