Saturn bringt Elektronik zum Leuchten

Es hat sich viel getan in den letzten Jahren im Bereich Beleuchtungssysteme. Die Anforderungen sind zunehmend komplexer geworden. Als Entwicklungspartner der Automobilindustrie steht das Team der gesamten ZKW Gruppe weltweit in direktem Kontakt mit namhaften Autoherstellern wie Daimler, Audi, BMW, Porsche, Volvo , MAN, Scania , GM und anderen.

Die ZKW Elektronik GmbH, ein Unternehmen der ZKW Gruppe, entwickelt und produziert mit modernsten Fertigungstechnologien Lichtsysteme für internationale Automobilhersteller. Unter anderem Premium Lichtsysteme wie z. B. hochmoderne Voll-LED-Scheinwerfer sowie Laser-Lichtsysteme, mit denen die Fernlicht-Reichweite verdoppelt werden kann und die Lichtausbeute um rund 70 Prozent steigt. In Bezug auf das Fertigungsequipment verlässt sich ZKW auf Partner wie Rehm Thermal Systems, die mit 25 Jahren Erfahrung in der Elektronikbranche diesen Anforderungen gewachsen ist.

Ein Scheinwerfer muss heute verschiedenartige Funktionalitäten aufweisen, ist leistungsstärker, effizienter und soll zudem steuerbar sein. Die Palette reicht vom Hauptscheinwerfer, Nebelscheinwerfer, Tagfahrlicht, Kurvenlicht bis hin zum revolutionären Laser-Fernlicht, das unter anderem auch im neuen BMW i8 zum Einsatz kommt. In den Anfängen der Automobilgeschichte waren Autos mit nicht viel mehr Leuchtkraft als einer Kerze ausgestattet. Später wurden elektrisch betriebene Lampen eingesetzt und nach und nach weiterentwickelt. Ein höheres Verkehrsaufkommen sowie die immer mehr in Vordergrund rückende Sicherheit beim Fahren haben die Entwicklung soweit vorangetrieben, dass moderne Fahrzeuge heute mit dem besten verfügbaren Licht ausgestattet sind. Halogenleuchten, Xenonlampen mit Gasentladung und elektrisch gesteuerte LEDs erreichen derzeit eine Leuchtkraft von rund 1.000 lm. Um die Verkehrssicherheit noch zu optimieren, kommt es jedoch nicht nur auf die Stärke des Lichts an. Intelligente Scheinwerfer wie der ZKW Matrix-Scheinwerfer, ein automatisch arbeitender Fernlicht-Assistent, erhöht den Fernlicht-Anteil deutlich. Mittels eines blendfreien Systems lässt sich der Fernlicht-Betrieb auf 90 Prozent der Fahrtzeit steigern – das erhöht die Verkehrssicherheit zusätzlich. Die ZKW Group entwickelt und produziert seit Jahren blendfreie Fernlichtsysteme, sowohl auf Basis hochkomplexer mechatronischer Systeme als auch bereits solche der nächsten Generation. So nutzt das Matrix-light von ZKW die speziellen Eigenschaften der neuen Lichtquelle LED: Durch gezieltes Ansteuern einzelner Dioden lässt sich blendfreies Fernlicht direkt durch aktives elektronisches Ein- oder Ausschalten einzelner LED-Segmente erzeugen. Scheinwerfer, die sich automatisch dem Gegenverkehr anpassen und auf wechselnde Lichtverhältnisse reagieren, erkennen, wenn das Auto in die Stadt fährt und selbstständig auf Stadtlicht umschalten – alles innovative intelligente Systeme, die auf die Sicherheit im Straßenverkehr ausgelegt sind.

Dieses Premium Segment ist nur ein Geschäftsbereich des Unternehmens. Der Spezialist mit Hauptsitz im österreichischen Wieselburg bietet das gesamte Spektrum an Lichtquellen für die Außen- und Innenbeleuchtung von Automobilen, Lastkraftwagen und Motorrädern.

Immer wenn die Sicherheit von Menschenleben im Vordergrund steht, ist auch der Anspruch an die Qualität besonders hoch. Um diesem Qualitätsanspruch gerecht zu werden, setzt die Unternehmensgruppe auf eine enorme Fertigungstiefe. Mit einem hochwertigen Maschinenpark werden weitgehend alle Komponenten des Scheinwerfers selbst gefertigt. Sicherheitsrelevante Teile wie Blenden, Leuchtringe, Reflektoren oder Streuscheiben sowie das Veredeln der hochwertigen Materialien werden nicht aus der Hand gegeben, sondern im eigenen Werk produziert. Die elektronischen Komponenten und Module werden im Werk in Wiener Neustadt entwickelt und dort unter anderem auch gefertigt.

So revolutionär die Spitzentechnologie des Unternehmens ist, so solide und zuverlässig muss auch das hierfür notwendige Equipment sein, um die Elektronik herstellen zu können. Dies erfolgt auf einer modernen SMD Fertigungslinie, benannt nach dem Planeten „Saturn“, verrät SMD Produktionsleiter Peter Wurm.

Jeder Fertigungsbereich trägt den Namen eines Planeten, z.B. Jupiter, Uranus, Rhea usw. Hier spiegelt sich die visionäre Haltung des Unternehmens wider. Man greift nach den Sternen – oder besser gesagt, nach den Planeten, die ein paar Lichtjahre näher an der Erde kreisen.

Als die Entscheidung für neues Fertigungsequipment anstand, wurde daher besonderer Wert auf ein flexibles Lötsystem mit einer hohen Prozessstabilität auch bei häufigem Produktwechsel, gelegt. Die Wahl fiel dabei auf das Reflow-Lötsystem VisionXP+ der Firma Rehm Thermal Systems. Mit der VisionXP+ ist ZKW über die integrierte Produktverwaltung stets in der Lage, schnell auf ein neues Produkt von einem Leitsystem gesteuert umzuschalten, da alle relevanten Prozessparameter für das zu fertigende Produkt in der Datenbank hinterlegt sind und sich die Anlage automatisch entsprechend der vorgegebenen Werte einstellt. Durch die optimale Zoneneinteilung und der guten Profilierbarkeit erzielt die VisionXP+ für alle Produkte zuverlässige und jederzeit reproduzierbare Lötergebnisse. Die hervorragende Energiebilanz des Systems sowie die exzellente Isolierung und die nachhaltige Gesamtkonzeption haben die Entscheider bei ZKW überzeugt.

Ein wartungsarmes Residue Management System mit integrierter Pyrolyse, Monitoring-Tools wie Stickstoff- und Stromverbrauchsmessung und nicht zuletzt die Anbindung an das MES-System und Traceability-Funktionen stellen einen Mehrwert für die Fertigung dar.

„Für uns war besonders wichtig, dass wir Aluminiumkernleiterplatten bei einer sehr schnellen Taktzeit verarbeiten können. Aus diesem Grund haben wir das Reflow-Lötsystem mit der sogenannten Power Cooling Unit von Rehm Thermal Systems konfiguriert. Mit dieser Zusatzoption sind wir in der Lage, unsere hohen Taktzeit-Anforderungen zu erfüllen. Die Platinen werden nach dem Lötvorgang schneller auf eine Temperatur von 22 °C abgekühlt und können so direkt im Anschluss weiterverarbeitet werden. Wichtig war auch, dass durch die Funktion der Schnellabsaugung Temperatur-Profilwechsel deutlich beschleunigt werden. In unserem Fall, bei ca. 800 Produktwechseln im Jahr, bedeutet dies eine Zeiteinsparung von 30 % pro Wechsel.“ erklärt Peter Wurm, Head of SMT-Department:„Außerdem zeichnen kurze Wartungszeiten sowie ein schneller Service die VisionXP+ und die Firma Rehm aus.“

In der Automobilindustrie ist innovative wie auch sichere Elektronik gefordert. Bei der Fertigung muss das Unternehmen deshalb bestimmte Standards einhalten. „Traceability ist für uns ein sehr wichtiger Punkt. Rehm bietet hierfür innovative Software-Lösungen. Wir überprüfen das Temperaturprofil zusätzlich mit einem eigenständigen System, jedes Profil wird der Baugruppe zugeordnet und das Ergebnis in eine Traceabilitydatenbank barcodebezogen hinterlegt. Im Hinblick auf Industrie 4.0 haben wir die Möglichkeit, die Baugruppe bei einer fehlerhaften Temperaturführung zu sperren, und diese in der Datenbank als fehlerhaft zu markieren“, sagt Peter Wurm.

Wie bei allen industriellen Verfahren, entstehen auch bei der SMT-Fertigung Stoffe, die aus dem Prozesskreislauf entfernt werden müssen, da sie die Anlagentechnik verschmutzen. Substanzen (Residues) wie Lötdämpfe, Lötrauch oder andere organische Verbindungen treten aus der Lotpaste, der Leiterplatte oder den Bauteilen aus. Das Residue Management der VisionXP+ kombiniert zwei verschiedene Wirkmechanismen: die Pyrolyse in der Heizzone und die Kaltkondensation in den Filtereinheiten der Kühlstrecke. Mit dieser Kombination werden flüssige und kristalline Residues effektiv entfernt. Das sorgt für beste Qualität in den Lötergebnissen, minimale Stillstandszeiten und ein langes Leben der Maschine.