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Effiziente Prozesse in der Elektronikfertigung

Technologieunternehmen setzt auf modernste SMD-Drucktechnologie
Effiziente Prozesse in der Elektronikfertigung

12.000 bis 13.000 Baugruppen werden bei Siemens in Zug, Schweiz, im Dreischichtbetrieb täglich gefertigt. Um diese Baugruppen noch schneller und effizienter im SMD-Schablonendruckprozess zu bearbeiten, investierte das Unternehmen in den Schablonendrucker DEK TQ von ASM. Dieser wurde im August 2021 in Betrieb genommen, mit positiven Auswirkungen auf den gesamten Fertigungsprozess.

Die Siemens Schweiz AG – SI Building Products entwickelt und produziert Systeme zur Gebäudeautomation und -steuerung. Mehr als 30 Mitarbeiter arbeiten in der mehrschichtigen Baugruppenfertigung, in der im Inline-Verfahren Elektronik hergestellt wird. „Bis zur Einführung des DEK TQ haben wir mit anderen Modellen von DEK gearbeitet. Gerade in punkto Taktzeit, Druckqualität und digitaler Unterstützung der Bediener haben wir mit der neuen Druckergeneration von DEK einen weiteren Schritt nach vorn gemacht“, erinnert sich Fadil Prasovik, Leiter SMD-Fertigung in Zug.

Zukunftsfähiger Schablonendrucker

„Ein entscheidender Faktor war die Möglichkeit, den DEK TQ fast ohne Zutun der Bediener einsetzen zu können“, erklärt Prasovik. Der von Grund auf neu konzipierte Schablonendrucker ist mit einer Nassdruckgenauigkeit von ±17,5µm @ 2,0 Cpk sowie einer Wiederholgenauigkeit von ±12,5 µm @ 2,0 Cmk präziser und schneller einsatzbereit, wenn es um die Implementierung einer neuen Druckaufgabe geht. Ebenso ist er pflegeleichter und benötigt weniger Aufmerksamkeit während der Produktion, u.a. dank einer neuen Unterseitenreinigung mit einem Non-Stopp-Betrieb von bis zu mehr als 8 Stunden und dem automatischen Pastenmanagement. Linearantriebe und das innovative Klemmsystem gewährleisten eine hohe Genauigkeit und einen stabilen Druckprozess. „Beim Druckprozess, inklusive Transportzeit, sind wir durch den neuen Drucker 30 bis 40% schneller. Natürlich ist dies baugruppenabhängig, aber im Schnitt erreichen wir jetzt eine Zykluszeit von 10 Sekunden“, so Deniz Akin, SMD-Technologe bei Siemens.

Wird die Zeit für den Reinigungsprozess der Schablone hinzugerechnet, werden die Zahlen noch deutlicher. Gründe dafür sind die extra große Vliesrolle, der leicht austauschbare Reinigungsbody, das neue Dosiersystem für das Reinigungsmedium, die eigene lineargetriebene Achse und der Non-Stopp-Zulauf von Reinigungsmitteln, mit denen das Reinigungsmodul ausgestattet ist. „Fassen wir die Transport-, Druck- und Reinigungszeiten zusammen, sind wir gegenüber dem bisher eingesetzten Inline-Drucker 7 bis 10 Sekunden schneller. Dabei reinigen wir die Schablone dreistufig, erst nass, dann per Vakuum und anschließend trocken“, führt Akin weiter aus. Diese Zeitersparnis hat für den Gesamtfertigungsprozess positive Auswirkungen. „Aufgrund der hohen Leistung der ASM-Bestückungsautomaten waren diese in der Vergangenheit, abhängig von der Baugruppe, hin und wieder etwas schneller als der Drucker. Heute ist es genau andersherum, wodurch wir bedruckte Leiterplatten in einem Buffer parken können und so die Taktzeit der Gesamtlinien weiter optimieren“, ergänzt Prasovik.

Optimierte Druckprozesse

Zusätzliche Optionen unterstützen die Bediener dabei, die Fertigungszeiten weiter zu optimieren, so z. B. das vollautomatische Lotpastenmanagement, welches die Gesamtmenge einer Schicht abdeckt. Dank einer geteilten Haube kann die Lotpastenkartusche ausgetauscht werden, ohne den Druckprozess unterbrechen zu müssen. Besonders hervorzuheben ist aber das neu entwickelte Smart Pin Placement, mit dem die bis zu 30 Unterstützungspins vollautomatisch an den vordefinierten Positionen unterhalb der Leiterplatte positioniert werden. Die Leiterplatte wird dadurch während des Druckprozesses optimal und reproduzierbar unterstützt, wodurch ein hochpräzises Druckbild erzeugt wird. Zusätzlich werden die platzierten Pins in der Höhe vermessen, um zu verhindern, dass diese durch mögliche Verschmutzungen des Drucktisches oder andere Einflüsse in der Höhe variieren könnten. Diese Höhenvermessung ist eine wichtige Funktion, um eine einwandfreie Druckqualität zu garantieren.

„Siemens in Zug war nicht nur der erste DEK-Kunde in der Schweiz, der das Smart Pin Placement einsetzen wollte, sondern gehörte auch zu einer Gruppe von Erstkunden in Europa, bei denen die automatische Pin-Positionierung im Feld getestet wurde. Das Smart Pin Placement war bis zu diesem Zeitpunkt noch nicht in den Markt eingeführt worden “, so Axel Tschumi, Sales Manager der Hilpert electronics AG. Tschumi, als Vertriebsverantwortlicher des ASM DEK Vertriebspartners Hilpert und Jens Katschke, Verantwortlicher des Herstellers ASM, begleiteten diesen Prozess. „Unsere lange Kundenbeziehung zu beiden Unternehmen war in diesem Fall natürlich sehr wichtig. Wenn wir als Feldtestkunde so ein neues System in der realen Fertigung einsetzen, müssen wir im Ernstfall schließlich auf sehr kurze Reaktionszeiten seitens der Lieferanten vertrauen können. Beide Partner haben uns in dieser Zeit sehr gut unterstützt. Deshalb haben wir den Drucker, den wir zunächst nur als Insellösung eingesetzt haben, zügig in die Inline-Fertigung integriert“, erinnert sich Akin. „Aufgrund der Zusammenarbeit mit den Feldtestkunden waren wir in der Lage, das Smart Pin Placement ausgiebig zu testen und im Markt zu etablieren. Mittlerweile erfreut sich dieses System einer hohen Nachfrage“, so Katschke. Die Gesamtimplementierung des Schablonendruckers lief einwandfrei, auch dank der hilfreichen Vorabschulungen der Mitarbeiter.

Mehr Effizienz im Produktionsprozess

„Die Mitarbeiter an der Linie haben sich sehr schnell auf den neuen Drucker eingestellt“, blickt Prasovik zurück. Dazu haben nicht nur die bereits beschriebenen technischen Möglichkeiten beigetragen, sondern auch der modulare Softwareaufbau, der eine intuitive Bedienung des Druckers ermöglicht. Diese Softwareumgebung unterstützt u.a. auch einen schnellen Wechsel zwischen den einzelnen Druckaufträgen, wodurch der DEK TQ schnell an Akzeptanz bei den Linienverantwortlichen und Bedienern gewonnen hat. „Der Aufwand, den wir für den Druckprozess benötigen, ist deutlich geringer geworden. Das gilt sowohl in der Vorbereitung als auch während des Druckprozesses. Der Linienbediener kann sich somit parallel um andere Aufgaben kümmern“, fasst Akin zusammen. Akin hat errechnet, dass aufgrund der Integration des Schablonendruckers ca. 600 Stunden zusätzlicher Produktionszeit im Jahr möglich sind. „Der Nutzungsgrad des Druckers ist somit um ein Vielfaches höher, was uns in unserer Kaufentscheidung im Nachhinein noch einmal bestärkt“, führt Akin weiter aus.

Mit dem Schablonendrucker sind Prasovik und Akin also sehr zufrieden. „Unsere Mitarbeiter fragen schon danach, wann weitere DEK TQs in die restlichen Linien integriert werden“, so Akin. Auch eine mögliche Variante ist für Siemens in Zug eine mögliche Option. In einem nächsten Schritt wird zunächst das ASM Offline Printer Programming, als zentrale Datenaufbereitung für alle DEK Drucksysteme, implementiert. Dadurch können alle Druckerprogramme mit geringem Aufwand offline erstellt, in der zentralen Datenbank gespeichert und anschließend auf alle Drucksysteme heruntergeladen werden. Ein Einsatz des Offline Printer Programming ist sowohl in einer ASM- sowie in einer reinen DEK Umgebung möglich. Im Fall von Siemens in Zug werden durch diese Integration die Mitarbeiter weiter entlastet.

www.hilpert.ch | https://new.siemens.com/ch/de.html

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