Weil Flexibilität in der SMT-Fertigung immer wichtiger wird

| Autor / Redakteur: Alexander Hagenfeldt * / Dr. Anna-Lena Gutberlet

Digitaler Zwilling: Wird fabLIVE mit den Linien und Maschinensensoren vernetzt, so kann der Wartungsbedarf proaktiv visualisiert werden.
Digitaler Zwilling: Wird fabLIVE mit den Linien und Maschinensensoren vernetzt, so kann der Wartungsbedarf proaktiv visualisiert werden. (Bild: ASM)

Schwankende Nachfrage, häufige Produktwechsel, kurzfristig geänderte Losgrößen - die SMT-Fertigung tut sich gewöhnlich schwer, unerwartete Veränderungen ohne Produktivitätsverluste zu meistern. Smarte Technologien können Abhilfe schaffen.

Schwankende Nachfrage, häufige Produktwechsel, kurzfristig geänderte Losgrößen – die SMT-Fertigung tut sich gewöhnlich schwer, unerwartete Veränderungen ohne Produktivitätsverluste zu meistern. Nicht so Linien mit SIPLACE SX Bestückmaschinen. Auch deshalb ist die SIPLACE SX nach Angaben von ASM eine der weltweit meistverkauften Plattformen.

Charakteristisches Merkmal der Plattform sind die SIPLACE SX Wechselportale. Sie lassen sich binnen kürzester Zeit ein- oder ausbauen, die Bestückleistung der Maschine skaliert entsprechend. Portalschlitten, Verbindungen, Auto-Kalibrierung, Konfigurations-Memory, automatische Anpassung der Bestückprogramme und Tools für den Umbau – hier ist alles auf schnelle Wechsel ausgelegt. Der Vorteil dieses Capacity-on-Demand-Konzeptes für den Elektronikfertiger: Er kann die Leistung seiner Linien flexibel der Nachfrage anpassen, auch in dem er Portale von einer Linie zur anderen transferiert.

Gerade bei vielen europäischen Fertigern, die sich von Volumenfertigungen in Asien durch eine HighFlex-Fertigung absetzen wollen, ist die SIPLACE SX oft gesetzt. So konnte ASM in Evaluationen viele prominente Tier1-Zulieferer aus der Automobilindustrie überzeugen, einige sogar zum Herstellerwechsel bewegen.

Flexibler, schneller, genauer – und smart

Die auf der diesjährigen Productronica vorgestellte Generation der SIPLACE SX soll diese Position weiter ausbauen. Das Rezept des Herstellers: noch flexibler, noch schneller, noch genauer und – mit Blick auf die digitale Transformation – smart. Beginnen wir bei smart und arbeiten uns in umgekehrter Reihenfolge zum Markenkern Flexibilität der SIPLACE SX vor.

Der Aufbau der Smart SMT Factory verlangt vernetzte Maschinen und Echtzeitkommunikation von Maschinen- und Prozessdaten. ASM kann als erster Equipment-Lieferant offene Standardschnittstellen für einen freien Datenfluss über alle Ebenen der Elektronikfertigung anbieten: vom Shopfloor bis in die Cloud. Dies beginnt beim SMEMA-Nachfolger IPC-HERMES-9852 für herstellerübergreifende Kommunikation von leiterplattenbezogenen Informationen, geht über das Hochleistungsinterface ASM OIB und den Standard IPC-CFX für Prozessdaten, bis hin zur standortweiten Integration mit dem ASM-eigenen Critical Manufacturing MES und in die ADAMOS Cloud, die der Hersteller mit starken Partnern aufgesetzt hat. So lässt sich die SIPLACE SX in Workflow-Lösungen für Planung, Steuerung, Optimierung, Monitoring und Wartung einbinden – unabhängig davon, ob diese Lösungen und übergeordneten Systeme von ASM, ASM-Partnern oder Drittherstellern bereitgestellt werden.

Präventive Wartung und FactoryChat-App

Zwei Beispiele für den Einsatz smarter Technologien: Präventive Wartung (Preventive Maintenance) über fabLIVE und die App FactoryChat. ASM stellt ihren Kunden einen digitalen Zwilling der jeweiligen SIPLACE SX zur Verfügung. Hochgeladen in fabLIVE lassen sich ganze Linien virtuell abbilden. In diese Abbilder laufen mit Sensoren erfasste Daten der SIPLACE SX und anderer Linienkomponenten ein. Die Software erkennt automatisch, wann Wartungsarbeiten am Equipment vorgenommen werden müssen und schlägt geeignete Zeitpunkte für die Ausführung vor.

ASM FactoryChat ist eine App für die fertigungsbezogene Kommunikation. Die smarte SIPLACE SX agiert im ASM Factory­Chat als aktiver Kommunikationspartner der Mitarbeiter und sendet Assist-Anforderungen oder Wartungsbedarf per App-Nachricht.

0201m Bauteile mit voller Geschwindigkeit bestücken

Die neue SIPLACE SX nutzt weiterentwickelte Versionen der drei Bestückkopf-Optionen SIPLACE SpeedStar, SIPLACE MultiStar und SIPLACE TwinStar. Gleichzeitig ist ein neuentwickeltes digitales Visionsystem mit einer höher auflösenden Kamera verbaut.

Sofort sichtbarer Vorteil: Auch superkleine 0201 (metrisch)-Bauteile können in voller Geschwindigkeit – beim neuen SIPLACE SpeedStar sind dies jetzt bis zu 43.250 Bauteile pro Stunde – bestückt werden.

Wichtig dabei: Die SIPLACE SX erlernt Verformungen der Leiterplatte (Warpage) und stellt ihre Bestückung darauf ein. So kann auch bei gewölbten Leiterplatten präzise gearbeitet werden. Bestückkraftsensoren an den Pipetten stellen sicher, dass jedes Bauteil mit der optimalen Bestückkraft oder „touchless“ platziert wird.

Drei Bestückmodi: Der Bestückkopf SIPLACE MultiStar variiert softwarebasiert je nach Bauteilanforderung die drei Modi Collect & Place, Pick & Place und ein Mixed Mode. So kann er ein riesiges Bauteilspektrum verarbeiten – von 01005 bis 50 x 40 x 15,5 mm.
Drei Bestückmodi: Der Bestückkopf SIPLACE MultiStar variiert softwarebasiert je nach Bauteilanforderung die drei Modi Collect & Place, Pick & Place und ein Mixed Mode. So kann er ein riesiges Bauteilspektrum verarbeiten – von 01005 bis 50 x 40 x 15,5 mm. (Bild: ASM)

Zwischen Produktivität und Flexibilität

Wie der SMT-Lösungsanbieter die Brücke zwischen Produktivität und Flexibilität schlägt, lässt sich an der Bestückkopftechnologie des SIPLACE MultiStar zeigen. Der Bestückkopf variiert Software-basiert je nach Bauteil-Anforderung zwischen drei Bestückmodi: Collect & Place, Pick & Place und ein Mixed Mode. So kann SIPLACE MultiStar ein Bauteilspektrum von 01005 bis 50 x 40 x 15,5 mm verarbeiten.

Der Produktivitätsvorteil: Der SIPLACE MultiStar balanciert die Linien bei Produktwechseln aus, in dem er Bestückaufgaben vom SIPLACE SpeedStar am Kopf der Linie oder vom End-of-Line Bestückkopf SIPLACE TwinStar übernimmt. Der Fertiger muss sich darum nicht kümmern, die Software optimiert die Rüstung und die Verteilung auf die Köpfe automatisch.

Viele Fertiger setzen am Kopf der Linie komplett auf SIPLACE MultiStar. Neben Geschwindigkeit wartet der Bestückkopf nämlich auch mit neuen Fähigkeiten auf, die ihn noch flexibler machen: erhöhte Bestückkraft und die Fähigkeit, höhere und schwerere Bauelemente zu bestücken, sowie zusätzliche Greiferoptionen für Sonderbauteile und automatische Pin-Erkennung.

Auch für anspruchsvolle Bauteile: Mit dem speziellen OSC Package (Odd Shape Components) der neuen SIPLACE SX lassen sich Snap-ins, Radial-, Axial- und andere anspruchsvolle Bauteile zuverlässig bestücken.
Auch für anspruchsvolle Bauteile: Mit dem speziellen OSC Package (Odd Shape Components) der neuen SIPLACE SX lassen sich Snap-ins, Radial-, Axial- und andere anspruchsvolle Bauteile zuverlässig bestücken. (Bild: ASM)

Für kleine und große Monster: OSC Package

Das neue Visionsystem spielt auch für die nochmals gesteigerte Flexibilität der SIPLACE SX eine entscheidende Rolle. So bietet der Hersteller seinen Kunden ein spezielles OSC Package (Odd Shape Components), um Snap-ins, Radial-, Axial- und andere anspruchsvolle Bauteile zuverlässig bestücken zu können. Statt einer macht das Visionsystem hier zwei Aufnahmen der Komponenten. Leistungsstarke Algorithmen errechnen daraus ein dreidimensionales Abbild des Bauteils, das neben der Form des Bauteils auch Pins, Balls und Steckerelemente gut sichtbar macht. Nach Bauteiltypen unterschiedene Software-Wizards helfen dabei, die passenden bauteilspezifischen Belichtungseinstellungen für diese Stereo-Messungen festzulegen. Die korrekte Ausrichtung kann zuverlässiger bestimmt, Fehler wie fehlende/verbogene Pins, Balls und Konnektoren entdeckt werden.

Weitere Funktionen des OSC-Packets: zusätzliche Bestückkrafteinstellungen, die Verfahrgeschwindigkeit des Bestückkopfes wird automatisch auf das Bauteil angepasst, bei Snap-ins wird deren korrekte Verankerung geprüft und bei Pin-in-Paste-Prozessen wird die Pastenhöhe kontrolliert. Die Summe der Funktionen erhöht die Zuverlässigkeit bei der Bestückung deutlich, OSC-Prozesse verlieren an Risiken und die Erträge steigen.

Von Single auf Dual Lane – und zurück

Interessante Möglichkeiten bietet die neue Shuttle Extension. Arbeitet ein Elektronikfertiger mit einer einspurigen Linie, will aber die hohe Bestückleistung der SIPLACE SX nutzen, so kann er die Shuttle Extensions einsetzen. Vor der SIPLACE SX kann dann von ein- auf zweispurigen Transport gewechselt, in den Bestückautomaten zweispurig gefahren und danach wieder auf einen einspurigen Betrieb zurückgestellt werden. Eine andere Option: Der Elektronikfertiger lässt große Boards mit großem Bestückvolumen über zwei Drucker mit Lotpaste bedrucken und führt diese dann abwechselnd in die einspurig betriebenen Bestückautomaten.

Zuführungen für besondere Aufgaben

Neben den robusten, hot-swappable SmartFeeder X lassen sich Bauteile über diverse Optionen zuführen: Tray Module und Waffle Pack Changer für verschiedene Anzahl, Bauart und Dicken von Magazinen.

Extrem interessant für anspruchsvolle Fertigungen ist der neue SIPLACE Measuring Feeder. Er misst die zentralen elektrischen Eigenschaften von Widerständen, Dioden, Kondensatoren und Induktivitäten. So wird automatisiert nach jedem Gurtwechsel verifiziert, ob die korrekten Bauteile bestückt werden.

Einige Bauteile müssen beim Bestücken sofort fixiert werden – etwa Dioden, die korrekt auf die optische Achse eines Systems ausgerichtet werden, oder große Bauteile bei beidseitig bestückten Leiterplatten. SIPLACE SX nutzt den SIPLACE Glue Feeder für das präzise Auftragen von Klebepunkten. Der SIPLACE Glue Feeder wird wie ein normaler Gurtförderer im Wechseltisch platziert und kann in vielen Anwendungen eine gesonderte Dispense-Einheit in der Linie ersparen. Ebenfalls für die SIPLACE SX verfügbar: SIPLACE LDU (Linear Dip Unit), um vor der Bestückung Flux auf Flip Chips und CSP Komponenten aufzutragen. Auch dieser Auftrag wird vom Visionsystem kontrolliert.

Optimiertes Zusammenspiel aller Komponenten

Die neue Generation der SIPLACE SX überzeugt – insbesondere in ihrer Kerneigenschaft Flexibilität. ASM hat an vielen Stellen optimiert, die Abstimmung und das Zusammenspiel von Komponenten weiter verbessert. Ein perfektes Timing gelingt dem Unternehmen in puncto Vernetzung und Datenkommunikation, um die SIPLACE SX zur Bestückplattform der ersten Wahl in der flexiblen Smart Factory zu machen.

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Dieser Beitrag ist erschienen in der Fachzeitschrift ELEKTRONIKPRAXIS Ausgabe 20/2019 (Download PDF)

* Alexander Hagenfeldt ist SMT Solutions Marketing Manager bei ASM SMT Solutions in München

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