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Bauteilzählung gegen Linienstopps

Julia Traut • 17. Oktober 2023

Mit SmartReps Röntgen-Technologie erhält die Placetec AG einen exakten Überblick über den Lagerbestand

Brokerware, kritische Komponenten, Linienrückläufer – wie viele Bauteile die Placetec AG auf Lager hat, weiß Renato Papini seit einigen Wochen ganz genau: Mit einem Röntgen-Bauteilzähler aus dem Hause SmartRep werden die Bestände gezählt und dokumentiert. 

Als klassischer EMS-Dienstleister mit drei Bestückungslinien bedient die Placetec AG ganz unterschiedliche Branchen und Kunden: Von Prototypen bis 10.000-Serien und Longboards ist alles dabei. Nicht nur bei der Produktion, sondern auch bei der Materialbeschaffung und -lagerung deckt das Schweizer Unternehmen die ganze Bandbreite ab: „Wir haben Kunden, die lassen uns das komplette Material einkaufen, teilweise auch mehrere Jahre im Voraus. Andere stellen die Komponenten bei“, erklärt der stellvertretende Geschäftsführer Renato Papini.


„Es gibt nichts Ärgerlicheres wie einen Linienstillstand, nur weil ein Bauteil ausgegangen ist“, sagt Papini. Um solchen Linienstopps vorzubeugen, sei es sinnvoll, das Material zu zählen: Ist überhaupt die nötige Anzahl an Bauteilen beigestellt worden? Hinzu kam, dass man in den letzten Jahren bei der Beschaffung teilweise auf Brokerware zurückgreifen musste: Bei angebrochenen Rollen ist die Komponentenzahl oft ungewiss.


Schneller als mechanisches Zählgerät

„Wir haben mit einem mechanischen Zählgerät gearbeitet, aber das ist natürlich erstens fehleranfällig und dauert zweitens sehr lange“, erzählt Papini. Deshalb schaute sich der SMD-Leiter um und entdeckte die Zählmethode via Röntgenbild-Analyse: „Ein Zählgerät, das innerhalb von wenigen Sekunden die Stückzahlen auf der Rolle ermittelt, ist natürlich eine große Hilfe.“

Innerhalb der Belegschaft gab es allerdings gewisse Vorbehalte gegen die Röntgentechnologie und auch die staatlichen Auflagen brachten eine Menge bürokratischen Aufwand mit sich: „Bei einem Großteil der Mitarbeiter war der Bauteilzähler ein willkommenes Hilfsmittel. Beim anderen Teil mussten wir etwas Aufklärungsarbeit leisten, was die Röntgenstrahlung betrifft. Beispielsweise half der Vergleich, dass auch Betonbaustoffe eine niedrige natürliche Radioaktivität aufweisen oder Nahrungsmittel natürliche Radionuklide enthalten“, erinnert sich der stellvertretende Geschäftsführer.



Da es sich beim Röntgen-Bauteilzähler Hawkeye2000 des Herstellers Techvalley um eine geschlossene und komplett eingehauste Röntgenröhre mit der niedrigen Leistung von 55kV handelt, ist die Strahlenexposition äußerst gering. Vor Inbetriebnahme verlangt die schweizerische Strahlenschutz-Aufsicht durch die SUVA zudem eine Dosimetermessung eines externen Prüfers. Außerdem muss ein Strahlenschutzbeauftragter bestellt werden: „SmartRep unterstützte uns umfassend bei der Umsetzung dieser Auflagen: Sie informierten uns, wie das Verfahren abläuft, welche Dokumente und Qualifikationen man benötigt und stellte den Kontakt zu einem anderen Schweizer Elektronikfertiger her, mit dem wir uns über das Prozedere austauschen konnten.“ SmartRep ist der deutschsprachige Distributor des asiatischen Röntgenherstellers Techvalley und supportet Elektronikfertiger in der gesamten D-A-CH-Region.


Kinderleichte Handhabung

Bisher kommt der Röntgenbauteilzähler bei Placetec nicht für Rappenware, gemeint ist die Zählung von günstigen Standardkomponenten, zum Einsatz, weil sich der Aufwand nicht lohne. „Die Zählung macht für uns bei kritischen Bauteilen Sinn, die in der aktuellen Knappheit schwer zu bekommen sind. Da müssen wir wissen, wie viel wir auf Lager haben.“ Es werden nicht nur die Wareneingänge, dabei besonders Brokerware, sondern auch die Linienrückläufer gezählt, weil Bauteile beim Rüsten und Bestücken abfallen können. Momentan sind dies zwischen 50 und 100 Rollen in der Woche.

„Es war die Software, die uns überzeugt hat, also die Bedienung des Gerätes. Ich würde fast sagen, dass die Handhabung kinderleicht ist. Innerhalb von 5 bis 10 Minuten ist das Gerät erklärt und funktioniert zuverlässig“, sagt Papini. 

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Die wichtigsten Verfahren sind DPM und Klebeetiketten Eine der bekanntesten Möglichkeiten der Kennzeichnung von Leiterplatten ist die Verwendung von Klebeetiketten (Aufkleber oder auch Labels genannt). Verwendet wird dabei meist ein weißes Trägermaterial, welches vorab mit einer Information in Form eines 1D oder 2D Codes bedruckt wurde. Der nachweisliche Trend der Kennzeichnung geht hin zum DPM-Verfahren. DPM steht hierbei für „Direct Part Marking“. Beim DPM wird die Kennzeichnung dauerhaft auf dem jeweiligen Produkt (Leiterplatte, Baugruppe) aufgebracht. Als DPM-Verfahren hat sich dabei die Laserbeschriftung durchgesetzt. In der Regel kommt dabei ein CO2-Lasersystem zum Einsatz, welches beim Beschriftungsprozess einen Farbumschlag im Lötstoplack erzeugt. Wie wir alle wissen ist nichts wirklich perfekt, so auch hier. Beide Verfahren bringen in ihrer Anwendung und im Hinblick auf den gesamten Produktlebenszyklus entsprechende Vor- und Nachteile mit sich. Wo Licht da auch Schatten: Die Vor- und Nachteile liegen auf der Hand Schauen wir uns mal das Aufbringen von Etiketten näher an. Im ersten Moment und gerade bei kleiner Stückzahl sehen wir oft den Einsatz von Etiketten als eine kostengünstige Lösung. Werden diese von Hand aufgeklebt, müssen wir uns über die Kosten und die Fehlermöglichkeiten sicher Gedanken machen. Daher bringt man heutzutage die Etiketten überwiegend direkt mit dem Bestücker auf. Dies hat zur Folge, dass eine mögliche Datenerfassung erst ab der Mitte des Fertigungsprozesses erfolgt. Alle unsere vorgeschalteten Prozesse werden somit für die spätere wichtige gesamtheitliche Prozessvalidierung nicht erfasst. Wir setzen typisch sog. Labelfeeder ein, die der Bestückungsanlage die Aufkleber wie ein Bauteil zur Verfügung stellen. Dadurch reduzieren wir natürlich den so dringend benötigten Stellplatz auf der Bestückungsanlage um teilweise bis zu sieben Spuren. Dies hat direkte Auswirkungen auf die Rüstungen und könnte im Einzelfall sogar dazu führen, dass wir ein Produkt nicht komplett mit einer Rüstung produzieren können. Zudem erhöhen sich durch das Setzen eines oder mehrerer Etiketten mittels Bestückungsmaschine auch die Taktzeiten, da Etiketten langsamer bestückt werden müssen. Final hat dies Auswirkungen auf unseren gesamten Fertigungsprozess. Die meist vorgedruckten Etiketten müssen bei einem Produktwechsel auch oft umgerüstet werden, da es produktabhängig verschiedene Anforderungen und Einschränkungen gibt. Oftmals ist der Platz auf der jeweiligen Leiterplatte nicht ausreichend vorhanden und so wird lediglich nur ein Barcode auf den Nutzenrand aufgebracht und nicht jeweils auf alle Einzelschaltungen, was nach dem Vereinzelungsprozess zu einer unvollständigen und nicht mehr nachvollziehbaren Prozesskette führt. Eine solche vereinfachte Kennzeichnung deckt zwar manchmal den reinen internen Prozess zur Datenerfassung ab, am Ende müssen wir uns aber alle überlegen, ob dies unserem Anspruch an Qualität und Liefertransparenz gerecht wird. Immer die Konsequenz aus dem Gesamten dabei beachten. Gewisse technische Einschränkungen sind zudem zu überprüfen. Wir wissen, dass Etiketten kleiner 5x5mm nicht mehr prozesssicher platziert und gelesen werden können. Auf kleinen Etiketten ist natürlich auch weniger Inhalt möglich. Um einen Code muss mindestens ein umlaufender Rand von gut 1mm freigehalten werden um ihn später sauber lesen zu können. Besteht der Wunsch oder die Idee die Etiketten bereits vor der SMT Linie auf die Leiterplatte aufzubringen, müssen wir ein paar weitere Faktoren beachten. Einer davon ist der Druckprozess. Man stelle sich vor, dass ein ca. 100µm dickes Etikett auf die Leiterplatte aufgebracht wird. Eine klassische Druckschablone ist i.d.R. ca. 100-130µm dick. Nun trifft die Schablone auf das 100µm dicke Etikett und verursacht so an und um diese Stelle einen erhöhten Absprung. Dieser führt zu einer ungewollt höheren Aufbringung von Lotpaste, was gerade bei FinePitch zu Fehlern führt. Am Ende ist es auch eine Kostenfrage. Die Kosten für Etiketten steigen mit zunehmender Menge und Varianten. Zudem bedarf es hitzebeständiger und teurer Etiketten (sog. Kapton-Material) für einen prozesssicheren Einsatz im Lötprozess. Nur diese halten einen teilweise zweimaligen Durchlauf durch den Lötofen aus. Eine langfristige Berechnung über die Stückzahlen sollte hier immer vorgenommen werden, um so andere Verfahren wie die Laserbeschriftung auch in Betracht zu ziehen. Ein klarer Vorteil von Aufklebern ist dabei das sehr gute Kontrastverhältnis. Auf ein weißes Etikett wird ein schwarzer Inhalt gedruckt. Auch bei einem späteren Beschichtungsverfahren (Bsp. Schutzlackierung) der Baugruppe kann meist der Inhalt noch sehr gut gelesen werden. Der wichtigste Faktor aber ist, Etiketten können abfallen und somit verlieren Sie alle Informationen. Kommen wir zum DPM-Verfahren und schauen uns dabei die Laserbeschriftung genauer an. Die Laserbeschriftung kommt am Anfang einer SMT Fertigung zum Einsatz. Meist als inlinefähige Anlage direkt in der SMT Linie vor dem Drucker oder als autarke automatisierte „Beschriftungsinsel“ vor der Linie oder bereits im Wareneingang. Die Taktzeiten pro Beschriftung sind sehr kurz. Die Qualität der Beschriftung wird im System gleich nach dem Aufbringen überprüft. Neben dem hohen Durchsatz steht auch die Flexibilität der Kennzeichnung im Fokus einer modernen Laserbeschriftungsanlage. Der Inhalt kann frei definiert und zur Kennzeichnung entsprechend produktspezifisch ausgeführt werden. In der Größe der Kennzeichnung und dem Inhalt sind Sie praktisch frei und so ist eine individuelle Kennzeichnung je nach verfügbarem Platz auf der Leiterplatte umsetzbar. Definitiv verbleibt die Kennzeichnung dauerhaft auf der Leiterplatte und kann nur mechanisch zerstört werden. So sind Sie für alle Fälle auf der sicheren Seite.
von Stefanie Marszalkowski 13. Januar 2021
Die LPKF Laser & Electronics AG blickt zurück auf ein Jahr erfolgreicher Zusammenarbeit mit der SmartRep GmbH: Seit 2019 ist SmartRep exklusiver Partner für die LPKF-Lasernutzentrennsysteme in der D-A-CH Region. SmartRep konnte bereits zahlreiche Anfragen generieren und mehrere Projekte erfolgreich abschließen. Vor allem der Schweizer EMS-Markt zeigte großes Interesse an der Lasernutzentrenntechnologie. „SmartRep hat sich mit seiner langjährigen Erfahrung und guter Branchenkenntnis als die richtige Wahl für einen Vertriebspartner erwiesen“, sagt Thorne Lietz, Senior Sales Manager bei LPKF.
Smarte SMD-Lagerlösungen bei Deltec
von Dr. Julia Traut 17. November 2020
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