Bei immer kleiner werdenden Losgrößen und häufigen Produktwechseln werden Effizienz und Produktivität der SMT-Bestückungslinie zunehmend von den Kosten und Stillstandzeiten bei Umrüstungen bestimmt. Dies hat zur Folge, dass teure Hochleistungslinien nur noch 30% oder weniger Produktionsnutzung aufweisen. Das optimale, bezahlbare Linienkonzept wird zur entscheidenden Größe. Die Firmen ASSCON Systemtechnik-Elektronik GmbH, GÖPEL electronic GmbH und Essemtec AG haben Lösungen generiert, um diese komplexen Anforderungen zu meistern.
Die Firma BRAUN GmbH in Waiblingen sah sich vor genau dieser Herausforderung gestellt. Immer mehr Produkte und Varianten führten zur Minimierung der Losgrössen. Die Umrüstzeiten und das Einfahren neuer Produkte in der Linie führten zu extrem hohen und teuren Stillständen.
Wie Herr Müller, technisch Verantwortlicher bei BRAUN GmbH, erklärte, war es nötig, eine neue Produktionsstrategie zu entwickeln. Dabei ging es darum, die Stillstandzeiten in der ganzen Produktionskette zu minimieren und dies unter der Berücksichtigung einer minimalen Anzahl Mitarbeiter in der Produktion. Ziel war es, mit minimalem Aufwand an der Linie, die komplexen Produktionsanforderungen zu meistern und somit die Produktionskosten zu senken.
Essemtec AG - SMD Bestückung und Dispensen:
Nach mehreren Auswertungen bei BRAUN wurde festgestellt, dass nicht die absolute Bestück-Leistung massgebend ist, sondern die Minimierung der Stopp-Zeiten. Die Firma Essemtec AG entwickelte dazu das « Turtle vs. Rabbit» -Konzept.
Auf der Seite Bestückung fokussierte man sich an einer Nonstop-Produktionslösung. Mit drei kleinen Bestückern wurden 420 Feederplätze online zur Verfügung gestellt und mit zusätzlichen Tray Wechslern in den Maschinen ergänzt, welche keine Feederplätze wegnehmen.
Damit konnte 90% der benötigten Bauelemente für das gesamte BRAUN Produktionsspektrum auf den Maschinen fest gerüstet werden. Die absolute Bestückleistung ist Nebensache. Die restlichen benötigten Feeder werden «on the fly» gerüstet ohne Produktionsstop. Dabei wird der Operator von einem ausgeklügelten Materialmanagement Software, einem Umrüsttool und einem nahtlosen Traceability Konzept unterstützt.
Auf dem ersten Modul ist eine Dispenseinheit integriert, welche wenn benötigt, SMD Kleber für zusätzliche Fixierungen der Bauteile oder auch zusätzliche Lotpaste aufbringen kann. Somit kann man die Umrüstung auf praktisch Null drücken und auch bei Prozessanforderungen sofort in der Linie reagieren.
Bild 1: SMT Pick and Place Linie bei BRAUN GmbH mit 3 FOX Bestückern von Essemtec AG
Der Bestücker allein löst das Problem noch nicht. Der Lötprozess muss auch inline optimiert werden.
ASSCON Systemtechnik-Elektronik GmbH:
Die Komplexität der modernen Elektronikfertigung sowie das hohe Maß an Qualität brauchen neue Fertigungstechnologien. Genau hier hat es sich die Firma ASSCON Systemtechnik-Elektronik GmbH zur Aufgabe gemacht, mit dem Dampfphasenlöten einen hochqualitativen, aber auch gleichzeitig einfach zu kontrollierenden Lötprozess zu entwickeln. So vereint die Installation einer flexiblen VP6000 Dampfphasenlötanlage bei der Firma BRAUN GmbH in Waiblingen Qualität und Einfachheit.
Das physikalisch selbstregulierende Verfahren des gesättigten Dampfphasenlötens steht für 100% sauerstofffreie Lötung durch Kondensation und verhindert gleichzeitig Schäden von Baugruppen durch Überhitzung gänzlich. Der optional zuschaltbare Vakuumprozess hilft, Lunkerraten auf unter 1% zu reduzieren. Dabei stellt der geringe Platzbedarf einer Dampfphasenanlage ein weiteres Plus dar.
Genau das waren die Gründe für die Entscheidung, auf eine VP6000 in der Gesamtlinie zu vertrauen. Dabei war die Zielsetzung der Firma BRAUN GmbH klar formuliert: Das System bei BRAUN muss das gesamte komplexe Spektrum mit nur einem Profil verarbeiten und die Maschinen sind taktgerecht in die Linie zu integrieren.
Bild 2: ASSCON Systemtechnik-Elektronik GmbH VP6000 Dampfphase Inline
Die Kunden von BRAUN GmbH erwarten höchste Qualität da die Produkte in sicherheitsrelevanten Systemen eingesetzt werden. State of the Art SPI und AOI Systeme sind dabei eine Selbstverständlichkeit.
GÖPEL electronic GmbH
Dort wo hohe Flexibilität und Prüftiefe gefordert sind, kommen die Inspektionslösungen von GÖPEL electronic ins Spiel. Insbesondere in Fertigungen mit häufigem Produktwechsel kann das 3D-AOI-System Vario Line 3D punkten. Schon seit Längerem war ein 2D-AOI-System von GÖPEL electronic bei BRAUN integriert, welches im Linienkonzept nun zur Bauteilkontrolle und Prozessüberwachung dient. Für Qualität und Sicherheit besonders kritisch, ist jedoch die Bewertung der Lötstellen nach dem Dampfphasenlöten. Hier wurde mit dem Vario Line ∙ 3D ein flexibles System mit hoher Prüftiefe durch rotierenden Schrägblick und 3D-Messungen integriert. Der besondere Vorteil: die Systemsoftware beinhaltet das Tool „MagicClick“, welches die AOI-Prüfprogrammerstellung automatisiert.
Dieser Prozessschritt ist üblicherweise zeitaufwändig und führt zu Maschinenstillstand. Mit der automatischen Erstellung sind zahlreiche Produktvarianten ein Kinderspiel. Ein weiterer Benefit: das System übernimmt auch die Prüfprogrammgenerierung für das ältere 2D-AOI-System, so dass dieses nicht zum Flaschenhals wird. Mit diesen beiden AOI-Systemen erreicht GÖPEL electronic eine hohe Prüftiefe bei BRAUN GmbH. Für einzelne Prüfaufgaben, die über die sichtbaren Bereiche hinaus gehen, steht zudem ein Röntgensystem als Insellösung zur Verfügung.
Bild 3: GÖPEL electronic GmbH Vario Line 3D AOI
Resultat
Mit diesen Massnahmen konnte BRAUN GmbH die Umrüstzeiten praktisch auf Null bringen.
Die Bestück-Leistung wurde als zweitranging bewertet, da prioritär ist, dass am Ende des Monats die benötigte Menge perfekter Leiterplatten bestückt, gelötet und optisch kontrolliert werden. BRAUN erwartet höchste Produktionsqualität für Ihre Produkte in der Sicherheitstechnologie. Es wurde auch erkannt, dass das Konzept über alle Produktionssysteme in der Linie schlüssig umgesetzt werden kann. Mit der angebotenen Lösung aller beteiligter Firmen musste BRAUN GmbH nicht in eine 2te Linie investieren und steigerte den Durchsatz und die Qualität.
Herr Müller Fertigungsleiter der Firma BRAUN GmbH erklärt: Das geforderte Konzept wurde von allen eingesetzten Lieferanten aufgenommen. An die Flexibilität, Programmwechsel «Zero time» und die höchstmögliche Qualitätssicherung in der Produktion gab es keine Kompromisse. Die eingesetzten Konzepte erfüllen die hohe Anforderung seitens BRAUN GmbH. Das System hat sich voll durchgesetzt und die hohen Erwartungen seitens der BRAUN GmbH haben sich erfüllt. Die Investition hat sich in kürzester Zeit amortisiert.
Bild 4: Ausschnitt der BRAUN Linienplanung
Autoren: Christian Müller Braun, Jürg Schüpbach Essemtec, Tobias Tuffentsammer ASSCON , Enrico Zimmermann Göpel
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Über BRAUN GmbH:
• richtungsweisende und innovative Produktentwicklung
• höchste Qualität, 100% getestet
• technologische Marktführerschaft
• kundenspezifische, maßgeschneiderte Lösungen
Wer wir sind
Als inhabergeführtes Familienunternehmen in zweiter Generation sind wir Ihr zuverlässiger Lieferant von Schutzsystemen für „Rotating Equipment“, insbesondere bei Überdrehzahlschutz. Mit über 60 Jahren Erfahrung versteht sich BRAUN als vertrauensvoller und kompetenter Partner für maßgeschneiderte Lösungen.
Was wir wollen
Wir bieten ein breites Spektrum an geeigneten Schutzsystemen für „Rotating Equipment“, insbesondere zur Messung und Überwachung von Drehzahl. Hauptanwendungen finden sich im Schutz von in Turbinen, Pumpen, Kompressoren, Expandern und ähnlichen Anlagen.
Wie wir handeln
Bei der Entwicklung neuer Produkte, bei der Auswahl der Produktionstechnologien und der Zusammenarbeit mit unseren Lieferanten spielen Umweltaspekte eine bedeutende Rolle. Wir betrachten es als unsere Verantwortung wichtige Ressourcen zu schonen und im Sinne der Nachhaltigkeit für nachfolgende Generationen zu bewahren.
