Forschende aus aller Welt nutzen die GSI-Anlage in Darmstadt für Experimente, um neue Erkenntnisse über den Aufbau der Materie und die Entwicklung des Universums zu gewinnen. Zudem werden innovative Anwendungen in Technik und Medizin entwickelt, zum Beispiel für die Krebstherapie mit Ionenstrahlen. In den nächsten Jahren wird bei der GSI das neue internationale Beschleunigerzentrum FAIR entstehen, eines der größten Forschungsvorhaben weltweit. Die Anlage wird eine nie dagewesene Vielfalt an Experimenten zur Forschung mit Antiprotonen und Ionen ermöglichen. Für die Auswertung der Ergebnisse steht ein Computer mit 300.000 Rechenkernen zu Verfügung.
„Für unsere Forschungsprojekte benötigen wir sehr komplexe und innovative Elektronikkomponenten und Leiterplatten“, erklärt Gabriele Zeitträger, Labortechnikerin Bestückung & Rework, bei der GSI. „Die hat kein Zulieferer so einfach im Regal. Deshalb übernehmen wir die gesamte Entwicklung in der Regel selbst, einschließlich Leiterplatten- und Schablonendesign. Druck, Bestückung und Verlötung erfolgen ebenfalls bei uns im Haus, in Klein- und Kleinstserien bis zur Stückzahl eins. Seit der Anschaffung und bis heute ist unser ASMPT Equipment dabei unverzichtbarer Bestandteil für die Produktion der Steuerungselemente unserer Hightech-Anlagen. Für uns ist es nach wie vor das Optimum an Präzision, Leistung, Flexibilität und Langlebigkeit, das die bei uns geltenden höchsten Anforderungen mehr als erfüllt.“
Hohe Packungsdichte verlangt maximale Präzision
Bis zu 3.000 Bauteile drängen sich auf den bis zu 30 x 40 cm großen Platinen, die bei der GSI bedruckt, bestückt und verlötet werden. Dabei kommt es weniger auf hohe Geschwindigkeit an als auf maximale Präzision. „Bis in die späten 1990er-Jahre war das Bestücken noch reine Handarbeit“, erinnert sich Zeitträger. Die immer kleineren und zahlreicher werdenden Bauelemente machten im Jahr 2000 erstmals eine Automatisierung erforderlich. „Unsere erste Pastendruckmaschine von DEK war eine 248, die dann 2010 durch einen DEK Horizon Schablonendrucker abgelöst wurde. Wegen der hohen Flexibilität und Präzision entschieden wir uns Ende 2014 dann noch für die Anschaffung einer Siplace SX 1 Bestückmaschine. Beide Maschinen sind bis heute bei uns im Stand-alone-Betrieb im Einsatz – mit uneingeschränkt hohem Leistungs- und Qualitätsniveau wie am ersten Tag. Egal ob Prototyp, Einzelanfertigung oder kleinere und größere Serien – unser ASMPT Equipment hat uns nie im Stich gelassen und liefert exakt das, was wir benötigen und erwarten.“
Für die GSI-Spezialanfertigungen müssen sehr viele unterschiedliche Bauelemente bestückt werden, entsprechend viele und unterschiedliche Zuführmodule sind erforderlich. „Da zahlreiche Komponenten auf Trays geliefert werden, ist für uns ein Tray-Wechsler ideal. Er beansprucht so wenig Platz, dass noch Raum für weitere Förderer bleibt. Außerdem können wir Trays im laufenden Betrieb nachfüllen“, weiß die Labortechnikerin. „Unsere Siplace SX platziert selbst kleinste Bauteile hochpräzise und zuverlässig, ist außerdem sehr flexibel, und, wenn es drauf ankommt, auch schnell in der Handhabung. Wir können noch direkt an der Maschine Einfluss auf die Bestückung nehmen – und sogar im Home-Office Remote auf den Rechner für die Programmierung zugreifen.“
Nur ganz wenige Bauelemente, in der Regel OSCs, werden nicht über das Bestücksystem, sondern per Hand bestückt. Auch für große Bauelemente bis 40 x 50 mm erweist sich der CPP-Bestückkopf als überaus praktisch. Mit dem Multitalent lassen sich kleinste Bauteile (01005) im Collect-and-Place- und größere Bauelemente im Pick-and-Place-Verfahren verarbeiten, sogar innerhalb eines Aufnahmevorgangs.
Die Leiterplatten werden nach dem Bedrucken zunächst einer Sichtprüfung unterzogen und nach der Verlötung per AOI überprüft. Die fertigen Baugruppen setzt die GSI unter anderem für Medizintechnik oder Forschungsprojekte ein, zum Beispiel im Teilchenbeschleuniger und in den hochempfindlichen Detektoren. „Bei diesen komplexen Sonderanfertigungen ist Zuverlässigkeit die wichtigste Anforderung“, betont Zeitträger. „Denn in der Produktion lautet die Devise: First Time Right.“ Die Komponenten der GSI sind daher auch andernorts gefragt: „Wenn wir Kapazitäten frei haben, liefern wir an auch externe Stellen wie die Uni Frankfurt“, berichtet Zeitträger. „Im Forschungsbereich hilft man sich gegenseitig.“
Auch für größere Serien
Im Praxisbetrieb zeigt sich das Bestücksystem auch größeren Stückzahlen gewachsen. Mittlerweile werden sogar Serien mit 5.000 bis 6.000 Boards produziert. „Da sieht man, welche Leistungsreserven in dem Gespann DEK Horizon und Siplace SX stecken“, unterstreicht die Expertin bei der GSI. „Das hohe Volumen hat keine Auswirkungen auf die Präzision.“
„Interessant für die Zukunft könnte auch noch das OSC-Package des Herstellers werden“, wie Zeitträger laut überlegt. Die Software-Option bietet, zum Teil in Verbindung mit speziellen Bestückköpfen und Kameras, zusätzliche Features für die Verarbeitung von ungewöhnlichen Bauteilen, zum Beispiel bis zu 100 N Bestückkraft, zuverlässige, automatische Snap-in-Erkennung, Stereo-Messung für THT-Stifte und Pin-1-Erkennung oder die automatische Ermittlung der maximalen Beschleunigungswerte für das Bestücken. Damit lässt sich auch die Bestückung mit sehr ungewöhnlichen Bauelementen prozesssicher automatisieren.
Zeitträger lobt ausdrücklich den Support des Herstellers: „Er ist rund um die Uhr, an sieben Tagen in der Woche verfügbar, wenn es mal zu Fragen kommt, neue Bauteile angelernt werden müssen oder neue technische Herausforderungen auftauchen.“
„Auch wenn unsere Siplace SX nicht mehr das allerneueste Modell ist: Wir sind nach wie vor sehr glücklich mit ihr“, resümiert die Labortechnikerin. „In puncto Präzision, Flexibilität und Leistung gibt es für mich nichts Besseres – außer vielleicht einer neuen Siplace. ‚Horsti‘, wie wir unseren Bestücker liebevoll nennen, ist für mich im Laufe der Jahre fast so etwas wie ein Kollege geworden. Ich glaube, ich werde ihn vermissen, wenn ich von hier weggehe.“
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