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SMT-Produktion zwischen Linz und Lahnau

Julia Traut • 13. Oktober 2023

KEBA setzt auf Koh Young Systeme und transferiert Programme zwischen den Unternehmensstandorten

Eine exzellente Auftragslage veranlasst KEBA in Lahnau, Produkte an die österreichische Niederlassung in Linz auszulagern. Wie der Invest in Koh Young SPI- und AOI-Systeme KEBA dabei hilft, die große Auslastung zu stemmen, erläutert dieser Praxisbericht. Auch der Wareneingang musste mit einem Konzept von SmartRep optimiert werden, um den Umschlag von 600 Rollen pro Tag zu stemmen.

Am KEBA-Standort Lahnau werden auf 2 SMT-Linien Automatisierungslösungen für unterschiedlichste Branchen entwickelt und gefertigt (c)KEBA Lahnau

Dreischicht, enorme Linienauslastung, volle Bücher: Rosiger könnte die Lage für Stefan Bittner bei KEBA Industrial Automation Germany GmbH in Lahnau gerade nicht sein. Der SMT-Teamleiter fährt seine zwei Linien plus AOI-Insel auf voller Auslastung. Dafür investierte er 2022 in den Maschinenpark, um die Aufträge termingerecht abarbeiten zu können und die Qualität gleichzeitig nach oben zu schrauben.


„Die Strukturen auf den Leiterplatten werden immer kleiner und es ist weithin bekannt, dass 60 Prozent der Fehler im Druck entstehen. Deswegen war klar: Hier müssen wir investieren“, erklärt Bittner. So machten er und sein Team sich 2018 auf die Suche nach einem Lotpasteninspektionssystem: In einem Benchmark wurden verschiedene Hersteller nach einem eigens entwickelten Kriterienkatalog bewertet: „Höchstbewertetes Kriterium: Die Bedienung muss so konzipiert sein, dass man kein Computercrack sein muss, um mit dem System zu arbeiten, und es sollte über Zugriffslevel regelbar sein. Wir haben 900 verschiedene Produkte. Das heißt, die Programmierung muss schnell und offline möglich sein. Da wir bis unters Dach mit Aufträgen voll sind, darf die Zeit fürs Debugging auch nicht lange die Linie blockieren.“ Außerdem waren schneller Support und eine gute Ersatzteile-Verfügbarkeit hoch bewertete Kriterien im Benchmark: „SmartRep ist nur eine gute Stunde von uns entfernt – da sind Ersatzteile und ein Servicetechniker schnell vor Ort.“ 2018 wurde dann das erste Koh Young SPI installiert. 2022 folgten ein weiteres SPI und zwei AOI-Systeme, wovon eines als Insel mit Be- und Entladesystem betrieben wird.

Kriterienkatalog für Benchmark

Bedienungsfreundlichkeit und Flexibilität haben für Bittner eine hohe Priorität: „Die Bauteileverfügbarkeit wird langsam besser, wir können nun wieder normale, stabile Lose fahren“, sagt er. Manchmal sei es in den letzten beiden Jahren aber auch nötig gewesen, nur Teillose zu produzieren.


Ein Fakt, der im Benchmark noch eine untergeordnete Rolle spielte, entfaltet angesichts der vollen Auftragsbücher gerade sein volles Potenzial: niederlassungsübergreifender Produktionsaufbau. Denn der Linzer Standort von KEBA setzt bereits seit 2017 auf SPI- und AOI-Systeme von Koh Young. Deshalb können nun Produktionsspitzen ganz leicht ausgelagert werden. „Die Benchmarks in Linz und Lahnau liefen unabhängig, kamen aber zum selben Ergebnis, was sich jetzt als großer Vorteil herausstellt“, sagt Bittner. In der Praxis ergab sich noch ein weiterer Benefit: „Durch Abgänge, gerade auch Verrentungen, und den Fachkräftemangel wanderte Wissen ab; das konnten wir innerhalb der KEBA-Gruppe auffangen: Wir konnten die Daten aus Linz bei uns aufspielen und sozusagen hausinternen Support nutzen. Im Nachhinein ist die standortübergreifende Aufstellung des Maschinenparks mit Koh Young also absolut die beste Entscheidung, die wir treffen konnten.“

Während durch die SPI-Daten wichtige Qualitätsverbesserungen beim Druck und auch beim Leiterplatten-Design erzielt wurden, war beim AOI die Taktzeit das ausschlaggebende Kriterium für die Investition. KEBA stieg hier von 2D- auf 3D-Technologie um: „Wenn man von der 2D-Technologie kommt und hat dann mit 3D auf einmal richtige Messergebnisse – das ist schon ein Wow-Effekt und hat uns total voran gebracht“, sagt Bittner. So spielte beim AOI-Benchmark auch die systemübergreifende Datenauswertung, die das Koh Young-Ökosystem KSMART möglich macht, eine Rolle.


Wareneingangsscanner beschafft

Damit die SMT-Linie im hohen Linientakt gefüttert werden kann, musste bei KEBA in Lahnau auch die Logistik mitziehen: 400 bis 600 Rollen kommen täglich an der Laderampe an. Damit Patrick Gottschling und sein 23-köpfiges Team die Produktion versorgen können, wurde in einen Wareneingangsscanner von MODI investiert. Schon vor der Pandemie hatte der Logistik-Leiter das System auf einer Messe entdeckt. „Als dann wirklich einmal der Worst-Case eintrat und Labels vertauscht wurden, war klar: Wir müssen eine automatisierte Kontrolle in unseren Wareneingang einbauen. Hätten wir den Fehler nicht sofort bemerkt, hätte das in der SMT fatale Auswirkungen haben können.“

Wie läuft nun der Wareneingang im Detail ab?

Bei Anlieferung erfolgt eine erste optische Prüfung: Ist der Anlieferzustand in Ordnung, erfolgt ein manueller Lieferscheincheck. Zur Wareneingangsbuchung wird die Ware ein erstes Mal etikettiert: „Auf unserem Etikett, das aus dem ERP-System generiert wird, sind die Artikelnummer, die Bestellnummer, die Bezeichnung und ein Barcode drauf, um die Ware später in der Rüst-Kontrolle nochmal checken zu können“, so Gottschling. Nach diesem Vorgang kommt der Wareneingangsscanner zum Einsatz: „Wir machen einen Abgleich unseres Labels zum Hersteller-Label. Unser Konzept sieht vor, dass perspektivisch der komplette Wareneingang über das MODI-System abgewickelt wird. Die Schnittstelle werden wir allerdings erst nach einer baldigen ERP-Umstellung einrichten.“ Auch das Thema Füllstandkontrolle soll dann eingeführt und über den Wareneingangsscanner verwaltet werden.


Von den Mitarbeitern wird das neue System gut angenommen: „Bei der hohen Auslastung, die wir aktuell haben, holen wir uns auch Unterstützung aus der Fertigung und mit einer wirklich kurzen Anlernzeit kann selbstständig am MODI-Tisch gearbeitet werden. Weil das System den Prozess so einfach gestaltet und den Bediener bei jedem Schritt anleitet, kann das wirklich jeder. Das ist ein großer Vorteil“, erklärt Gottschling.


Neue Herstellerlabels werden über sogenannte Identifier am Wareneingangsscanner angelernt. „Das ist nicht kompliziert und geht in ein paar Sekunden, aber man muss natürlich ein Grundverständnis für die Prozesse haben. Deswegen dürfen das nur der Teamleiter und ein Techniker – eine zusätzliche Sicherheitsschranke“, sagt der Logistik-Leiter.



Auch Patrick Gottschling ist mit Beratung und Service von SmartRep sehr zufrieden: „Bei der Installation hat alles gut geklappt und auch der Support ist kompetent: Unser Techniker kann immer anrufen und bekommt eine schnelle Auskunft, entweder per Telefon oder SmartRep schaltet sich auf das System auf. Das ist eine sehr gute Unterstützung.“ Sobald die ERP-Umstellung erfolgt ist, wird sich Patrick Gottschling dann mit SmartRep und MODI um die Schnittstellen-Anbindung kümmern, um das volle Potenzial des Wareneingangsscanners für KEBA nutzen zu können.

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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
Keine Suchzeiten für Bauteilrollen, geringer Platzaufwand, einfache Bedienung – so lassen sich die Vorteile kurz zusammenfassen, die DELTEC Automotive durch die Umstellung des Lagers für Highrunner-Produkte auf die smarten Regale von INOVAXE erreichte.
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