Individuelles effizient löten

Mit diesen Fragen befasst sich die Eutect GmbH jedes Jahr aufs Neue und schafft es mithilfe ihrer bekannten Lösungskompetenz jenseits des Standards und dem einzigartigen Modulbaukastenprinzip konsequent Antworten darauf zu finden, um die Effizienz und den Nutzen der produzierenden Elektronikindustrie beim Löten zu steigern.

Als mittelständisches Familienunternehmen entwickelt, fertigt und programmiert die Eutect GmbH selektive Lötanlagen für die elektronikproduzierende Industrie. „Eigentlich verkaufen wir Lösungen und keine Maschinen“, erklärt der Geschäftsführer Matthias Fehrenbach. „Die Lötanlagen, die wir mithilfe unserer langjährigen Prozess- und Maschinenbauerfahrung und unseres Eutect Modulbaukastens kreieren sind individuell auf die Bedürfnisse des Endkunden und dessen Produkts zugeschnitten. Wir begleiten und beraten viele unserer Kunden schon bei der Entwicklung derer Produkte um auch optimale Fertigungsbedingungen seitens des Produktes zu erreichen. Durch die stetige Kombination dieser beiden Themen bieten wir unseren Kunden nachhaltige, individuelle und effiziente Lösungen für maximale Verfügbarkeit an.“

„Ein grundlegender Meilenstein, der mir spontan hinsichtlich Steigerung der Anlageneffizienz und Flexibilität einfällt, fand Ende 2008 statt. Damals stand die Idee im Raum, einen Roboter über Kopf in eines unserer Zellenkonzepte zu integrieren. Daher gab es eben mal einen gebrauchten Mitsubishi 6-Achs Industrieroboter für meinen Sohn zu Weihnachten“, erinnert sich Manfred Fehrenbach Gründer und Inhaber der Eutect GmbH schmunzelnd und führt weiter aus: „Wir integrierten den Roboter in eine unserer kompakten Automationszellen mit dem Wunsch mal eine wirklich hochflexible Lötanlage für unser Eutect Technikum zu entwickeln. Mithilfe unseres cleveren Roboter Greifer- und Magazinkonzeptes konnten die Prozessmodule Laser-, Thermoden-, Induktions- und automatisiertes Kolbenlöten auf nur 2 m² in eine Anlage einbezogen werden.“

1998 wurde das kompakte und hochflexible Eutect Automationszellenkonzept, mit skalierbaren Zellengrößen entwickelt. Im Jahr 1999 wurde die erste Eutect Smart Lötanlage gebaut und ermöglichte mit einer X-Y-Z-Servo-Achsenkinematik auf nur 1.5 m² Stellfläche den automatisierten Flussmittelauftrag, das Vorheizen sowie auch das Löten.

Dieses platzsparende Zellenkonzept sowie die neu entwickelte Roboterlötanlage waren wichtige Impulse für die neuen, effizienten Maschinenkonzepte und Automationslösungen des Unternehmens. Durch die Integration von Robotern gelang es den Entwicklern, in die schon kompakt aufgebauten Produktionszellen eine maximale Anzahl von Prozess- und Prüfmodulen auf minimaler Standfläche einzupassen. „2010 waren wir in der Lage, diese drei Kernprozesse inline auf nur 1.5 m² mit einem 6 kg Tragkraft Mitsubishi-Knick-Arm-Roboter zu integrieren. Die Maschine war des Weiteren mit einem Einlauf- und Auslaufband sowie mit einem zusätzlichen Vorheizmodul und verschiedenen Prüfmodulen ausgestattet“, erwähnt Manfred Fehrenbach stolz. Dabei liegen die Vorteile für den Kunden auf der Hand.

Kompakte Produktionszellen nehmen weniger Stellfläche ein. Somit bleibt mehr Raum für die notwendige Produktionslogistik und die vorbereitenden oder nachfolgenden Prozesse. Clevere Greiferlösungen minimieren die Rüstkosten, erhöhen die Flexibilität der Lötanlagen und somit auch die Fähigkeit, individuelle Produktvarianten mit nur einer Anlage zu verarbeiten. Ein weiterer großer Vorteil ist die frei wählbare Prozessmodulanordnung in den Anlagen. Durch direkte Absprache mit den Kunden und Anwendern können Prozessmodule wie Flussmittelauftrags- oder Lötmodule so platziert werden, dass diese für den Service und die Wartung optimal zugänglich sind. Somit werden Anlagenstillstandzeiten, Material- und Raumkosten sowie der Personalaufwand reduziert. Die Effizienz der Gesamtfertigung wird dadurch automatisch gesteigert.

Neben diesen mechanischen Innovationen entwickelte das Unternehmen die innovative Softwarelösung EuRoC. Die Software wurde 2009 erstmals vorgestellt und ermöglicht die integrierten Roboter ohne große Vorkenntnisse zu programmieren. Über das intuitiv zu bedienende Eutect Machine Interface (EMI) kann die Maschine auf einfachste Weise bedient, verfahren oder in den Abläufen optimiert werden. Daher ist der Bediener in der Lage, in kürzester Zeit offline wie online neue Programme und Abläufe für weitere Produkte zu erstellen.

Die Fähigkeit, sich mit einem Knick-Arm-Robotern und den dazugehörigen Produktgreifern komplett frei im Raum bewegen zu können, erweitert den Möglichkeitsradius und maximiert die Nutzung von Räumen und Prozessen. Zum einen können verschiedene Greifer-Lötmaskenkombinationen in einer Anlage magaziniert und vollautomatisch gerüstet werden, was die Verarbeitung einer großen Anzahl von Produktvarianten ermöglicht.

Zum anderen kann mit der neu entwickelten Werkstückträgerkombination überaus effizient gefertigt werden.

In heutigen Produktionen werden häufig komplette Werkstückträger (WT´s) mit allen Funktionen und dem zu bearbeitenden Produkt durch die Anlagen gefördert. Auf Grund des Gewichts und der Abmessung solcher Werkstückträger werden diese selten direkt vom Band gegriffen oder zu nachfolgenden Prozessen bewegt. Die Werkstückträgerkombination ermöglicht durch einen aufsetzbaren und produktspezifischen Satellitenträger, diese mit einem Roboter und oder einer Handlings-Kinematik direkt vom Band zu greifen. Anschließend werden die Satellitenträger einfach zu den einzelnen Prozessen transportiert.

Auf Grund der geforderten Material- und Energieeffizienz werden die Satellitenträger immer im Leichtbau gefertigt. Dies erlaubt es auch, kleinere Roboter mit geringerer Traglast zu integrieren, wodurch weitere Kosten eingespart werden können. Die Satellitenträger können mit einem geringeren Aufwand beschafft und bei Produkt- oder Variantenwechsel leicht und schnell umgerüstet werden. Dadurch kann auf einen kompletten Werkstückträger sowie Puffer- oder WT-Speicher für jede Produktvariante verzichtet werden. Zusätzliche Ersatzteillager und weitere Investitionskosten werden ebenfalls vermieden. Die größten Vorteile der Werkstückträgerkombination sind somit eingesparte Material- und Raumkosten sowie Zeitaufwände.

„In der Summe ermöglichen clevere Roboterlötautomationen in Verbindung mit der Werkstückträgerkombination spürbare Produktions- und Kosteneffizienzsteigerungen. Gleichzeitig erreichen wir eine nachhaltige Flexibilität, um die Kundenprodukte von morgen zu fertigen, ohne diese heute wirklich zu kennen“, fasst Matthias Fehrenbach zusammen.

Für den Vorheizprozess entwickelten die internen Konstruktions-, Prozess- und Regelungstechnikteams ein komplett neues Infrarotvorheizmodul (IR Vorheizmodul). Ganz nach einem der Vorsätze des Unternehmens „Geregelte Prozesstechnik für 100 % Traceability“ zeichnet sich das Modul durch eine redundante Temperatur- und Leistungsregelung aus. Die Regelungstechnik unterstützt dabei nicht nur den minimal notwendigen Wärmeeintrag und somit Energiebedarf für das vorzuheizende Produkt, sondern ermöglicht ein exaktes, nach Temperaturprofil definiertes Vorheizen.

Dabei stand zusätzlich die Raumeffizienz für das Modul im Fokus. Das IR Vorheizmodul wurde so entwickelt, dass es möglichst wenig Platz einnimmt. Dabei wurde darauf geachtet, dass der Zugang zum Modul für Service- und Wartungsarbeiten so einfach wie möglich ist.

„Dank des neuen IR Moduls sparen wir bei Vorheizprozessen bis zu 40 % der Energie ein. Hinzu kommt, dass durch die Kompaktheit des IR Moduls mehr Platz für flexible Anordnungen oder zusätzliche Module entsteht. Dieses IR Modul kann sogar in unser XS800 Desktopzellenkonzept mit eingebunden werden. Viele unserer Kunden fragen bei uns platzsparende und energiesparende Lösungen an. Gleichzeitig erwarten sie aber auch, dass dadurch die Performance der Maschinen nicht beeinträchtigt wird. Dank solcher Innovationen können wir im Bereich des Vorheizens diesem Kundenwunsch entsprechen“, erklärt Matthias Fehrenbach.

Auch beim Laserlöten entwickelt das Unternehmen die Prozesse immer weiter und sucht Schritt für Schritt nach Verbesserungsmöglichkeiten. So wird die Prozessstabilität und Lötstellenqualität beim Laserlöten nicht nur mit Hilfe der Laserleistungsregelung und dem weltweit einzigen kraftgeregeltem Drahtvorschub (SWF) erhöht, sondern gleichzeitig durch die Optimierung des Arbeitsabstandes zwischen Laseroptik und Prozessstelle auch die Standzeit der Eutect-Laserlötanlagen und Module.

Der Schutz der Laseroptik ist dabei besonders wichtig. Durch das Air-Knife-Modul wird die Laseroptik vor Lotrauch und Schmauch geschützt. Durch den Einsatz des Air-Knife werden die Service- und Wartungsintervalle der Laseroptik minimiert. Fehrenbach bestätigt, dass durch diese Innovation die Anlagenverfügbarkeit noch mal verbessert wurde: „Dank unseres Sensitive Wire Feeders (SWF) war das Laserlöten schon immer prozesssicherer und weniger aufwändig in der Wartung und Betreuung. Der Einsatz des Laser-Air-Knifes in Kombination mit einer nahe am Lötprozess liegenden Absaugung reduziert die Servicezeiten immens, unterstützt die Stabilität des Lötprozesses und erhöht die Maschinenstandzeiten.“

„Stehen bleiben gibt es nicht und schon gar nicht bei unserem Vorschub“, lacht Matthias Fehrenbach der 2007 den weltweit ersten geregelten Drahtvorschub zusammen mit seinem Vater und dem Entwicklungsteam des Unternehmens entwickelte. „Wir sind mechanisch nach knapp zehn Jahren schon bei Version 3, weil wir immer wieder etwas finden, was noch besser, schneller und noch solider für noch höhere Verfügbarkeit ausgelegt werden kann.“

Mithilfe von Softwareupdates und neuen Motoren wurden die Leistungsparameter des Drahtvorschubs nochmal verbessert.

Das Modul kann nun Drähte mit einer Geschwindigkeit von über 200 mm/sec fördern oder ziehen. Eine neue Generation von Kraftsensor und die Steigerung der Regelungstechnik ermöglichen ebenfalls eine noch sensiblere und schnellere Regelung der Vorschubkraft und erhöht dabei die Reproduzierbarkeit der einzubringenden Drahtmenge.

„Durch das Laser-Air-Knife und die Weiterentwicklung des SWF-Drahtvorschubs haben wir zwar nicht den Laserlötprozess und das Drahtfördern neu erfunden, aber wir haben erfolgreiche Module noch stabiler und effizienter für unsere Kunden gemacht“, freut sich Matthias Fehrenbach.

„In Japan fragte mich mal ein Geschäftspartner ob ich die drei „S“ kenne? Ich kannte sie nicht – heute kenne ich sie – „Small“, „Speed“ und „Saving“. Die drei S habe ich mir seither zu unserer modularen Lötautomation und der kundenspezifischen Lösungskompetenz jenseits des Standards auf die Fahnen geschrieben“, erklärt Matthias Fehrenbach und zeigt damit auf, dass die technologische Ausrichtung des Unternehmens weiterhin, wie von seinem Vater initiiert und vorgelebt, mit dem Fokus auf Effizienzsteigerung, Reduzierung von Service und Wartung sowie reproduzierbare Prozesse auf minimaler Fläche ausgelegt ist.

Was vorstellbar ist, ist auch machbar. Albert Einstein