Zollner Elektronik AG setzt auf energieeffiziente und taktzeitoptimierte Alternative zum Thermodenlöten

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EUTECT Modular System
EUTECT Modulbaukasten Gesamtübersicht
EUTECT Modular System Overview

Das von Eutect entwickelte Laser Knife ermöglicht optimale Ergebnisse beim Verlöten von Flexfolien, Kabellitzen, Flachbandkabeln und Batteriepins. Das Lötverfahren mittels Laser Knife zeichnen sich durch eine hohe Ergebnisqualität sowie durch eine hohe Reproduzierbarkeit aus, bei einer gleichzeitig hohen Energieeffizienz und Prozessschnelligkeit. Gerade bei hochvolumigen Produktionen, wie beispielsweise bei der Zollner Elektronik AG, ermöglicht das Laser Knife das taktzeitoptimierte Verlöten für diverse Endprodukte.

„Mit dem Laser Knife steht ein weiterer geregelter und adaptiver Lötprozess inklusive einer Prozessdatenerfassung unseren Kunden zur Verfügung“, erklärt Matthias Fehrenbach, Geschäftsführer der Eutect GmbH. Das Laser Knife besteht aus einem weg- und kraftgeregelten Niederhalter, der die beiden zu verlötenden Oberflächen definiert zusammenführt und aus einem Laser, der den Temperatureintrag berührungsfrei ermöglicht. Der temperaturgeregelte Laser ist mit einem integrierten Pyrometer und einer Kamera ausgerüstet und garantiert dem Anwender maximale Prozessstabilität, Qualität und Nachverfolgbarkeit. „Das Laser Knife macht bei solchen Anwendungen Sinn, wo ein schneller, taktzeitoptimierter, reproduzierbarer, energieeffizienter Lötprozess von z. B. SMD-Kontakten, Flexfolien, Kabellitzen und Flachbandkabeln benötigt wird oder wo komplexe oder sehr kleine Geometrien verlötet werden sollen“, so Fehrenbach. So sind je nach Produkt und Anwendung extrem kurze Taktzeiten von bis zu ≥0,5 Sek. je Lötstelle möglich.

„Durch den Laser konnten wir den Lötprozess massiv beschleunigen, ohne an Reproduzierbarkeit und Ergebnisqualität zu verlieren. Je nach Bauteil ist das Laser Knife 10 x schneller als die bisherige Thermode. Ebenso haben wir eine Reduzierung des Energiebedarfs von 70 % erreicht“, stellt Fehrenbach fest. Des Weiteren sind keine produktspezifischen Thermodenformen sowie Kaptonbänder notwendig. Ein notwendiger Umbau des Prozesskopfes und oder Produktionsanlage aufgrund eines Produktionswechsels entfällt ebenfalls. Mit einem geringen Aufwand kann das Laser Knife für neue oder weitere Produkte umgebaut werden, wodurch der Kunde den maximalen Anlagennutzen erhält. „Hinzu kommt, dass die Thermode aufgrund der technischen Möglichkeiten Grenzen bei der Geometriegröße hat. Auch diese Einschränkung spielt beim Einsatz des Laser Knifes keine Rolle mehr“, hebt Fehrenbach hervor. Durch das berührungslose Verlöten der Oberflächen und den Wegfall des Thermodenverschleißes wird ebenfalls der Wartungs- und Serviceaufwand für das Gesamtmodul reduziert.

Des Weiteren ist auch die Reduzierung des Verbrauchsmittelbedarfs durch den Einsatz des Laser Knifes wichtig. So benötigt der Lötprozess einen minimalen Lot- und Flussmittelbedarf, da Lot- und Flussmitteldepots durch den vorherigen Reflow-Lötprozess bereitgestellt werden. Weitere zusätzlichen Verbrauchsmaterialen wie Flussmittel, Lot, Stickstoff etc. sind nicht notwendig. „Dadurch ergeben sich auch keine Stillstandzeiten, in denen bei anderen Lötprozessen Verbrauchsmittel nachgefüllt oder wieder bereitgestellt werden müssen“, hebt Fehrenbach hervor. Des Weiteren werden alle Prozessdaten während des Lötprozesses über die Eutect-Regelungstechnik erfasst und gespeichert. Dadurch ist eine 100 %-ige Nachverfolgung möglich. „Somit erreichen wir eine Maximierung der Qualität aufgrund von realen Prozessdaten“, führt Fehrenbach weiter aus.

Die Zollner Elektronik AG war von Anfang an von diesem Prozesskonzept überzeugt und setzt den Laser Knife erfolgreich ein. „Wir als Zollner Elektronik AG stehen dem Einsatz von neu entwickelten Prozessen sehr offen gegenüber. Daher haben wir uns diesen neuen, innovativen Lötprozess sehr genau angeschaut, als uns die Eutect GmbH erstmalig das Konzept des Laser Knife vorstellte. Für uns stand dabei der energie- sowie ressourceneffiziente, hochqualitative Lötprozess im Fokus, der neben einer hohen Taktzeitoptimierung auch die Reduzierung von den Gesamtprozesskosten ermöglicht“, erklärt Tobias Pongratz, Verantwortlicher Production Technology (MBPTF) Business Division Mechanics der Zollner Elektronik AG. „Jede Innovation braucht auch einen Innovationsförderer, damit diese im Markt ankommt. Mit der Zollner Elektronik AG haben wir hier einen idealen Partner gefunden, der uns bei der konsequenten Weiterentwicklung des Laser Knife-Prozesses unterstütze“, führt Fehrenbach weiter aus.

Abbildung des EUTECT Laserknifes

Das Laser Knife besteht aus einem weg- und kraftgeregelten Niederhalter, der die beiden zu verlötenden Oberflächen definiert zusammenführt sowie aus einem Laser, der den Temperatur-eintrag berührungsfrei ermöglicht. Der temperaturgeregelte Laser ist mit einem integrierten Pyrometer und einer Kamera ausgerüstet und garantiert dem Anwender maximale Prozessstabilität, Qualität und Nachverfolgbarkeit. Das Laser Knife ermöglicht optimale Ergebnisse beim Verlöten von Flexfolien, Kabellitzen, Flachbandkabeln und Batteriepins. Das Lötverfahren zeichnet sich durch eine hohe Ergebnisqualität sowie durch eine hohe Reproduzierbarkeit aus, bei einer gleichzeitig hohen Energieeffizienz und Prozessschnelligkeit. Gerade bei hochvolumigen Produktionen, ermöglicht das Laser Knife das taktzeitoptimierte Verlöten für diverse Endprodukte. So sind je nach Produkt und Anwendung extrem kurze Taktzeiten von bis zu ≥0,5 Sek. je Lötstelle möglich.

Durch den Laser kann der Lötprozess massiv beschleunigt werden, ohne an Reproduzierbarkeit und Ergebnisqualität zu verlieren. Je nach Bauteil ist das Laser Knife 10 x schneller als zum Beispiel der Thermodenlötprozess. Ebenso kann eine Reduzierung des Energiebedarfs von 70 % erreicht werden. Des Weiteren sind keine produktspezifischen Thermodenformen sowie Kaptonbänder notwendig. Ein notwendiger Umbau des Prozesskopfes oder Produktionsanlage aufgrund eines Produktionswechsels entfällt ebenfalls. Mit einem geringen Aufwand kann das Laser Knife für neue oder weitere Produkte umgebaut werden, wodurch der Kunde den maximalen Anlagennutzen erhält. Hinzu kommt, dass die Thermode aufgrund der technischen Möglichkeiten Grenzen bei der Geometriegröße hat. Auch diese Einschränkung spielt beim Einsatz des Laser Knifes keine Rolle mehr. Durch das berührungslose Verlöten der Oberflächen und den Wegfall des Thermodenverschleißes, wird ebenfalls der Wartungs- und Serviceaufwand für das Gesamtmodul reduziert.

Des Weiteren ist auch die Reduzierung des Verbrauchsmittelbedarfs durch den Einsatz des Laser Knifes wichtig. So benötigt der Lötprozess einen minimalen Lot- und Flussmittelbedarf, da Lot- und Flussmitteldepots durch den vorherigen Reflow-Lötprozess bereitgestellt werden

Vor einiger Zeit haben wir unser Cradle-to-Cradle-Konzept vorgestellt welches wir seitdem konsequent umsetzen. In jeder Anlage, die wir ausliefern, sind neben der Arbeitszeit auch materielle Werte eingeflossen. Diese lassen sich in neuen Projekten durchaus weiter nutzen. Sobald Teile noch funktionsfähig sind, können sie auch weiterverwendet werden – und das tun wir.

Aktuell bieten wir Miniwellen-Lötmodule und Lotdüsen an, die bereits in anderen Projekten eingesetzt wurden. Natürlich wird jedes Modul vorab überarbeitet und auf Herz und Nieren geprüft. Nach der Überarbeitung, dem Austausch von Verschleißteilen und einem ausgiebigen Funktionstest stehen Ihnen diese Module kurzfristig zur Verfügung.

Lötprozesse mit dem Miniwellen Lötmodul IW1 meistern

Das Beckhoff Service Tool (BST) ist ein einfach zu bedienendes grafisches Sicherungs- und Wiederherstellungsprogramm für Windows-Betriebssysteme. Mit ihm kann zu jeder Zeit ein Backup erstellt werden, um das System und damit verbundene Konfigurationen vollständig zu sichern. Im Fehlerfall können die erstellten Backups schnell und einfach wiederhergestellt werden. Ausfallzeiten und aufwandsintensive Wiederherstellungsarbeiten lassen sich so deutlich reduzieren.

USB-Beckhoff Service Tool zur Erstellung von Backups

Flux-Module

Flussmittel, sind ein essenzieller Bestandteil eines Lötprozesses. Der Flussmittelauftrag, als eigenständiger Prozess, erfordert daher ein ebenso hohes Knowhow wie der nachfolgenden Lötprozess. Daher bietet EUTECT unterschiedliche Verfahren an, um für den Flussmittelauftrag dem Kunden die immer passende Lösung anbieten zu können: vom hochpräzisen Inject-Fluxen, über das spritzfreies Pinselfluxen und flächeneffiziente Sprühfluxen bis hin zum taktzeitoptimierenden Hub-Tauch-Fluxen.

Alle Prozessmodule sind innerhalb der Eutect-Konfigurationsmöglichkeiten frei integrier- und erweiterbar, wodurch ein nachhaltiger Flussmittelauftrag ermöglicht wird. In den meisten Fällen wird das mengen- und positionsüberwachtes Inject-Fluxen eingesetzt, da es die Flussmittel hochgenau auf den definierten Stellen appliziert und somit zu einem reduzierten Flussmittelverbrauch beiträgt. Das Hub-Tauch-Fluxen wird ebenfalls häufig eingesetzt. Hierbei wird die zu benetzende Fläche in das Flussmittel eingetaucht. Mit einer Zweikammer-Flussmittelaufbereitung, die für das perfekte Mischungsverhältnis des Flussmittels sorgt, sowie mit einer Abdeckung die gegen Verdunstung schütz, wird ein wirtschaftliches und nachhaltiges Flussmittelhandling gewährleistet. Zusätzlich können alle Sprühstrahl-Auftragsprozesse mittels Flux-Strahlüberwachung dokumentiert werden, wodurch eine vollständige Auftragsüberwachung gewährleistet wird.

Flussmittelauftrag

Hochgenaues Kolbenlöten mit geregeltem Drahtvorschub

Die Kombination der motorischen und gefederten Lötspitzenzuführung mit dem SWF-Modul bietet Anwendern ein breites und hochgenaues Prozess- und Applikationsfenster. EUTECT bietet aufgrund des langjährigen Prozess-Know hows eine kundenspezifische Umsetzung des automatisierten Kolbenlötens an. Gerade bei nicht hochvolumigen Baugruppen mit größerer Bauteilvarianz kann das Kolbenlöten der richtige Lötprozess sein. EUCTET stellt hierfür z.B. die Automationsplattform MPC zur Verfügung, mithilfe derer, unter Einsatz eines kollaborierenden Roboters, flexibel auf sich ändernde Lötstellen reagiert werden kann.

Für alle anderen Automationslösungen setzt EUTECT auf einen flexiblen SWF-Systemadapter, der es ermöglicht, eine solide und reproduzierbare Integration von Lötkolben unterschiedlichster Hersteller zu gewährleisten. Beim Kolbenlöten können prozessspezifische Betriebsdaten, wie die tatsächlich eingebrachte Drahtmenge, die reale Ist-Temperatur an der Lötspitze sowie Regelungsschaubilder, für die Qualitätssicherung ausgelesen und visualisiert werden.

SWF-Modul

Systemintegratoren und Maschinenbauer sind bei der Fertigung komplexer moderner Technologien mit vielfältigen Herausforderungen konfrontiert. Der Verbindungsspezialist EUTECT unterstützt daher mit dem eigens entwickelten und weltweit einzigartigen weg- und kraft-geregelten Drahtvorschub Sensitive Wire Feeder (SWF) bei komplexen Fertigungsprozessen der Elektronikindustrie und anderen Fertigungsbereichen.

„Der weg- und kraftgeregelte Drahtvorschub von EUTECT ist nicht nur auf Lötprozesse ausgelegt, sondern lässt sich auch in anderen Industriebereichen einsetzen“, erklärt Lars Iwers, Vertriebs- und Marketingmitarbeiter der EUTECT GmbH. „Beispielsweise kann der im SWF zwischen zwei Gehäusen verbaute Kraftsensor durch die auftretende resultierende Kraft erkennen, wann und ob ein Draht eine Prozessstelle erreicht hat. Somit startet der Drahtverarbeitungsprozess erst dann, wenn der Draht auch wirklich in Position ist. Ebenso wird dadurch beispielsweise ein abknickender oder ausweichender Draht erkannt und ein Verarbeitungsprozess gegebenenfalls erst gar nicht gestartet“, fügt Iwers hinzu.

Meist kommen Drahtvorschübe allerdings im Bereich des selektiven Lötens zum Einsatz. So garantiert der weg- und kraft-geregelte Drahtvorschub SWF beispielsweise beim Laser-, Kolben- und Induktionslöten höchste Reproduzierbarkeit.

Ausgereifte Technologie aus dem Modulbaukasten

Der weg- und kraftgeregelte SWF ist im Modulbaukasten enthalten, den der Lötspezialist EUTECT auf Basis jahrzehntelanger Erfahrung entwickelt hat. Der auf Grundlage von über 40-jähriger Maschinenbaupraxis konstruierte Baukasten umfasst neben dem Drahtvorschub weitere ausgereifte Lösungen rund um das selektive Löten und die für eine Automationslösung erforderlichen Kinematik-Systeme. Systemintegratoren und Maschinenbauer profitieren somit von einer hohen Flexibilität, die der EUTECT-Modulbaukasten bietet. So können sie produktspezifischen Anforderungen optimal gerecht werden und Fertigungsanlagen flexibel auf einen höchstmöglichen Effizienzgrad auslegen.

Der kraft-geregelte Drahtvorschub SWF

Systemintegratoren und Maschinenbauer sind vielfach mit einer heterogenen Systemlandschaft befasst. Zeitgleich erfordern zunehmend vielschichtige Technologien immer durchdachtere Fertigungsschritte. Das gilt insbesondere auch für selektive Lötprozesse. Hier unterstützen die Lötexperten von EUTECT mit dem selektiven Lötwellen-Modul IW1 und dem Doppelwellenmodul IW1-2. Die in dem eigens entwickelten Modulbaukasten enthaltenen Lötwellen-Module erlauben es, eine Vielzahl an Fertigungsprozessen komplexer Produkte optimal durchzuführen.

Der Technologiebaukasten der EUTECT-Lötspezialisten ermöglicht Systemintegratoren und Maschinenbauern den direkten Zugriff auf neueste Prozess- und Anlagenlösungen, spezifische Regelungstechniken und Software-Bausteine. Überdies profitieren Kunden von einer in über 25 Jahren aufgebauten umfangreichen Lösungskompetenz und proaktiver Beratung.

Die EUTECT-Lötspezialisten entwickeln auf Basis breit gefächerter Prozesserfahrung definierte Lösungsansätze für komplexe Lötaufgaben und Fertigungsanforderungen. So eignen sich das selektive Miniwellenlötmodul IW1 und das Doppelwellenmodul IW1-2 für das Löten unterschiedlichster Baugruppen und das Hochtemperaturlötverfahren zur Kupferlackdrahtverarbeitung. Die Module garantieren anhand einer Schutzgasatmosphäre einen frei von Oxiden und Rückständen geführten Lötprozess.

Dank der durchdachten Konstruktion und dem leicht zugänglichen Lottank lassen sich die Miniwellenmodule schnell und effizient warten. So ist das Innenrohr über eine einfache Verschraubung zugänglich, weshalb es unkompliziert gereinigt oder ausgetauscht werden kann. Auch das mit einer zusätzlichen Heizung mit einstellbarer Leistung ausgestattet Außenrohr ist einfacher zu reinigen. Damit lassen sich sowohl Stillstandzeiten als auch Wartungsaufwände und -kosten minimieren.

Die Module verfügen ferner über eine dynamische Regelungstechnik, weshalb diese kaum und bei Bedarf lediglich minimal nachjustiert werden müssen. Die Lotbadtemperatur wird doppelt überwacht und geregelt. Zudem lässt sich das Lotbad anhand einer Zeitschaltuhr bereits vor dem Hochfahren der Welle auf Prozesstemperatur aufheizen, wobei individuelle Anpassungen jederzeit möglich sind. Zudem zeichnen sich die Module durch eine geringe Schlackenbildung (unproduktiver Lotverbrauch) aus. Der sachgemäße Einsatz und die Einhaltung der Service- und Wartungsintervalle sorgen für einen geringen Verschleiß. Da die Welle aufgrund der geringen Service- und Wartungszeiten schnell verfügbar ist, lassen sich die allgemeinen Laufzeitkosten als auch der Aufwand für die Instandhaltung auf ein Minimum senken.

Optimale Konzeption für präzise Lötprozesse

Für noch effizientere Lötprozesse und einen garantiert stabilen und reproduzierbaren Verbindungsaufbau zwischen Bauteil und Substrat entwickeln und konstruieren die EUTECT-Lötspezialisten außerdem individuell auf kundenspezifische Anwendungen zugeschnittene Lötdüsen mit angepasster Gashaubengeometrie. Je nach Anwendung in Punkt-, Linien-, Ring- oder in Matrixform ausgebildete Lötdüsen sorgen für einen Lotfluss, der exakt den Lötstellen an der Baugruppe entspricht und erlauben das Löten mehrerer Lötstellen in nur einem Hub. Dadurch lassen sich die Wärmebelastung benachbarter Bauteile minimieren und die Taktzeit optimieren.

Die Lötexperten unterstützen Systemintegratoren und Maschinenbauer anhand von Machbarkeitsanalysen und erbringen gegenüber dem Endkunden den Nachweis der Prozessfähigkeit, wobei EUTECT auch die Prozessverantwortung übernehmen kann. Ziel der Experten ist es, Anlagen effizient, flexibel und optimal auf kundenspezifische Prozess- und Produktqualitäten auszulegen. Die EUTECT-Spezialisten berücksichtigen daher bei der Konzeption und -Konfiguration prozessentscheidende Parameter, um optimale Lötprozesse zu erzielen.

Lötprozesse mit dem Miniwellen Lötmodul IW1 meistern

Systemintegratoren und Maschinenbauer sind vielfach mit einer heterogenen Systemlandschaft befasst. Zeitgleich erfordern zunehmend vielschichtige Technologien immer durchdachtere Fertigungsschritte. Das gilt insbesondere auch für selektive Lötprozesse. Hier unterstützen die Lötexperten von EUTECT mit dem selektiven Lötwellen-Modul IW1 und dem Doppellötmodul IW1-2 und bieten Systemintegratoren Einzelmodule und die Unterstützung bei der Integration in den Gesamtlinienverbund an. Die in dem eigens entwickelten Modulbaukasten enthaltenen Lötprozess-Module erlauben es, eine Vielzahl an Fertigungsprozessen komplexer Produkte optimal durchzuführen.

Aber auch für Prozesse bei denen EUTECT nicht das Hauptprozessmodul liefert, bietet der EUTECT Modulbaukasten Lösungen an. Mit dem eigens entwickelten und weltweit einzigartigen kraft- und weggeregeltem Drahtvorschub Sensitive Wire Feeder (SWF). Dieser kann bei verschiedenen drahtgeführten Lötprozessen den entscheidenden Unterschied machen.

Bei der Entwicklung der bestmöglichen technischen Umsetzung für Lötaufgaben stehen die angestrebte Produktqualität, bestehende Automatisierungskonzepte in der Produktion sowie die Prozessqualität im Mittelpunkt unseres Handelns.

Nutzen Sie die Möglichkeit, zusammen mit uns, unserem Lötprozess und Automatisierungs-Know-how, den für Ihr Produkt und Ihre Fertigung passenden Prozess zu entwickeln.

Unser EUTECT Technikum ist mit allen Lötprozessmodulen ausgestattetet, die wir im Sortiment haben. Hier evaluieren wir Ihre und unsere Prozesse, um die von Ihnen oder Ihrem Kunden geforderten Ziele zu erreichen oder durch neuentwickelte Lösungen noch effizienter zu machen. Dadurch gewährleisten wir eine stabile und effiziente Serienfertigung mit der gewünschter Ergebnisqualität.

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