Kooperation zum Vorteil der Kunden Hochflexibler Lotpastenauftrag und Lötprozess ab der Losgröße 1 - EPP

Kooperation zum Vorteil der Kunden

Hochflexibler Lotpastenauftrag und Lötprozess ab der Losgröße 1

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Das Fertigen der Losgröße 1 oder auch die integrierte Herstellung kleiner Stückzahlen in einem Umfeld für Serienproduktion birgt einige Herausforderungen. Gerade bei der Kleinserien- und Prototypenherstellung sind hochflexible Produktionsprozesse notwendig, um eventuelle Änderungen im Layout schnell und präzise umzusetzen. Dabei spielt besonders die Profilumstellung in einer vollautomatischen Produktionslandschaft eine entscheidende Rolle. Um auf diese Möglichkeiten und die daraus resultierenden Vorteile für Anwender hinzuweisen, kooperieren die Mycronic GmbH und die Asscon Systemtechnik-Elektronik GmbH.

Wenn es um die Einrichtung von neuen Fertigungsmöglichkeiten für den Prototypenbau oder die Produktion von Kleinserien geht, steht der Bestückungsautomat mit seinen Funktionen und Mehrwerten im Zentrum der unternehmerischen Entscheidung. Eine hohe Flexibilität sowie ein leichter Wechsel von unterschiedlichen Bestückungsprofilen sind dabei entscheidend. Gerne wird dafür eine hohe Bestückungsgeschwindigkeit geopfert. „Oftmals werden allerdings die Prozesse um den Bestückungsautomaten bei diesen Überlegungen vernachlässigt“, weiß Axel Wolff, Vertriebsleiter der Asscon GmbH. Denn die Eigenschaften, die für einen Bestückungsautomaten angelegt werden, müssen auch für den Lotpastenauftrag sowie das finale Löten der Baugruppe gelten.

„Im Grunde genommen lassen sich die Maschinenkonzepte auf eine Kernanforderung herunterbrechen: eine leichte Profilumstellung des Bearbeitungsprozesses basierend auf einer hohen Layout- und Designunabhängigkeit bezüglich des Leiterplattendesigns“, führt Meik Hauke, Geschäftsführer der Mycronic GmbH, aus. Um diese Anforderungen zu erfüllen, müssen die Maschinenkonzepte so ausgelegt sein, dass Designänderungen schnell und unkompliziert durch den Anwender umgesetzt werden können. „Wird im Rahmen der Prototypenentwicklung eine Anpassung des Lotpads vorgenommen, so kann durch den flexiblen Jet-Dosierprozess diese Änderung sofort umgesetzt werden. D.h., dass keine Druckschablonen angefragt werden müssen, sondern die Dosiervorgaben softwareseitig angepasst werden. Somit sind alle Pad-Designs und Depothöhen möglich. Das Jet-Dispensen ermöglicht quasi eine Freestyle-Bearbeitung von Lotpastendepots, da unterschiedliche Dot-Größen und Depotdesigns möglich sind“, so Hauke über den flexiblen Lotpastenauftrag mittels Jet-Dispensens. Gleiches gilt für das Löten dieser Baugruppen. „Im Grunde genommen spielt es beim Dampfphasenlöten keine Rolle, wie die Lotdepots designt sind. Sollten nach dem Löten, beim Prüfen oder den Funktionstests der Baugruppe Designanpassungen erkannt werden, so können diese ohne Änderungen im Lötprozess umgesetzt werden. D.h, dass die Änderungen im Dispensprozess umgesetzt werden und die Baugruppe nach dem Bestückungsprozess ohne Änderungen durch den Lötprozess läuft “, führt Wolff aus. Diese nicht vorhandenen Prozesseinschränkungen beim Lotpastenauftrag und dem Löten ermöglicht eine erhebliche Flexibilität und Reduzierung des Aufwandes beim Produzieren ab der Losgröße 1.

In Kombination mit einem hochflexiblen Bestückungsautomaten eignen sich diese flexiblen Produktionsprozesse ideal für die Prototypen- und Kleinserienfertigung. „Elektronikfertiger, die in diesem Bereich produzieren, stehen unter dem gleichen Zeit- und Qualitätsdruck wie die Großserienfertiger: sie müssen in möglichst kurzer Zeit viele unterschiedliche Stückzahlen in hoher Qualität zu geringen Kosten herstellen“, erklärt Hauke. Wolff führt weiter aus, dass dabei neben der hohen Maschinenflexibilität auch die Kostenoptimierung des Gesamtprozesses beachtet werden muss. „Da durch diese Maschinenauslegung keine Rüstzeiten entstehen, sind kostenoptimierte Fertigungen ab der Losgröße 1 möglich. Zeit ist Geld und entfallende Rüstzeiten ermöglichen ein schnelleres Produzieren. Der Stundensatz für den Betrieb einer gesamten Fertigungslinie sinkt dadurch gravierend. Fehler, die immer ein Kostenfaktor sind, werden ebenfalls vermieden, da es keine Linienumstellung in Folge eines Produktwechsels gibt“, verdeutlicht Wolff.

Besonders die MY700 von Mycronic wird dank der Software auch für Prototypenserien oder die Fertigung der Losgröße 1 eingesetzt.. „Die Punktmenge, die Größe und die Form lassen sich einfach einstellen und für jede einzelne Komponente und jedes Pad optimieren. Das Gesamtsystem kommt ohne oder nur mit wenigen Eingriffen seitens des Bedieners aus. Dabei spielt die Maschinensoftware eine entscheidende Rolle. Durch den Import von CAD- oder Gerber-Daten können neue Aufträge offline in wenigen Minuten vorbereitet und für besonders komplexe Bauteile im Anschluss optimiert werden. Einfachere Aufträge werden direkt an der Maschine für Änderungen geplant“, hebt Hauke hervor. Die MY700 kann ohne großen Aufwand in eine vollautomatische Produktionsanlage integriert werden, so dass Produktumstellungen bis hin zu Losgröße 1 ohne menschlichen Eingriff möglich sind. Auch bei Änderungen der Baugruppe unterstützt die Software den Bediener, da Anpassungen schnell umgesetzt werden können. „Die Software ermöglicht einen schnellen Profilwechsel, da nur die abgespeicherten Jetprogramme abgerufen werden müssen. So ist ein Profilwechsel von einem Leiterplattenlayout zum anderen in unter 35 Sekunden möglich“, so Hauke. Lange Umrüstzeiten wie bei herkömmlichen Schablonendruckern werden eliminiert, ebenso wie die Nachbestellung von Druckschablonen.

Ähnlich verhält es sich mit der Dampfphase VP800 von Asscon. „Die VP800 wurde für das Löten von Prototypen- und Kleinserien entwickelt und ist sehr leicht zu bedienen. Des Weiteren ist der Prozess des Dampfphasenlötens einfach zu kontrollieren“, so Wolff. Beim Dampfphasenlöten wird die Prozessflüssigkeit Galden bis zum Siedepunkt erhitzt. In dem aufsteigenden Dampf wird die zu lötende Baugruppe eingebracht. Um die einzelnen Bauteile kondensiert der Dampf und bildet einen geschlossenen Flüssigkeitsfilm. Dabei wird die Energie des Flüssigkeitsfilms auf die Bauteile übertragen und der Lötprozess in Gang gesetzt. Diese Übertragung wird über das Lötprofil geregelt, in dem die Dampfmenge, die Menge der zu kondensierenden Flüssigkeit sowie die zu übertragende Wärmemenge gesteuert wird. „Es können nahezu grenzenlos viele Lötprofile eingesetzt werden, wodurch der Anwender eine große Flexibilität erhält. Diese wird umso größer, da der Aufheizvorgang der Baugruppe völlig unabhängig von Form oder Layout der Leiterplatte ist. Besonders für die Losgröße 1 oder bei häufig wechselnden Layouts ist dies wichtig, da der Einstellaufwand für Profile, wie beim Reflow-Ofen, entfällt. Somit sind nur wenige Lötprogramme notwendig und layoutspezifische Werkstückträger entfallen in Gänze. Profilumstellungen können ebenfalls in weniger als fünf Minuten umgesetzt werden“, führt Wolff weiter aus. Auch hier spielt die Software eine entscheidende Rolle. Lötprofile können mit nur fünf Eingaben anhand von vorgegebenen Sollwerten definiert werden. Das Lötprofil und die dazugehörigen Maschinenparameter werden automatisch erstellt und gesteuert.

www.asscon.de; www.mycronic.com

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