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Donnerstag, 22 April 2021 11:59

PCB-Bohr- und Frästechnik state-of-the-art

von Volker Feyerabend
Geschätzte Lesezeit: 3 - 6 Minuten
Abb. 1: Modernisierungsprojekt: Weitere Bohr- und Frässysteme DRB 610 1+1 AL der Ernst Lenz Maschinenbau GmbH wurden in die Fertigung der Becker & Müller Schaltungsdruck GmbH integriert Abb. 1: Modernisierungsprojekt: Weitere Bohr- und Frässysteme DRB 610 1+1 AL der Ernst Lenz Maschinenbau GmbH wurden in die Fertigung der Becker & Müller Schaltungsdruck GmbH integriert

Lenz Maschinenbau hat sich bereits 1968 auf Bohr- und Fräsmaschinen für PCB-Bearbeitung spezialisiert – und war damit eines der ersten Unternehmen in diesem Markt. Aktuelle Weiterentwicklung ist die DRB 610 1+1 AL – AL steht für ‚automatic loader': Bis zu 20 Aufträge sind vorladbar.

Gegründet wurde die Ernst Lenz Maschinenbau GmbH bereits 1939 in Sinn, nordwestlich von Wetzlar, wo sie bis heute ihren Sitz hat. Die langjährige Erfahrung, die frühe Spezialisierung und aktuelle Kundenanforderungen prägen gleichermaßen die Entwicklungen des Unternehmens, und so beobachtet die gesamte Branche aufmerksam, an welchen Lösungen die Ingenieure aus Sinn arbeiten. Zum Programm von Lenz gehören auch Sondermaschinen für weitere Prozesse der Leiterplattenfertigung sowie für andere Anwendungsbranchen.

Bohr- und Frässystem DRB 610 1+1 AL

Das Bohr- und Frässystem DRB 610 1+1 AL setzt nicht nur mit seiner Flexibilität Maßstäbe – weitere wichtige Faktoren sind geringer Platzbedarf und hohe Flexibilität durch automatisierten Werkzeugwechsel, welcher die Stillstandszeiten der Maschine minimiert. Das System ist für den europäischen und den amerikanischen Markt konzipiert, im letzteren vor allem für Low Volume-High Mix-Fertigung.

Spezielle Software-Pakete oder -Optionen, angepasst auf die jeweilige Umgebung in den Produktionen, sind verfügbar. Die Maschine kann sowohl Sacklöcher, als auch Tiefenfräsungen (Kavitäten) in die Leiterplatten einbringen. Hierzu stehen unterschiedliche Systeme bereit. Das DRB-System ist mit einem Kontaktbohrmodul und einem zweiten Messsystem am Niederhalter ausgestattet. Darüber hinaus steht für die Multilayer-Innenlagenerkennung ein CCD Kamerasystem zur Verfügung. Es kann Innenlagen bis minimal 60 µm automatisch erkennen. Eine Kameraregistrierung steuert dabei die Position der Leiterplatte und korrigiert Versätze und Verzüge der Innenlagen.

Das neue Bohr- und Frässystem trägt eine Bohrspindel, die mit 20 000 bis 200 000 U/min arbeitet, sowie eine Synchron-Bohrfrässpindel mit Drehzahlen von 6000 bis 60 000 U/min. Mit letzterer werden auch die großen Bohrungen gemacht. Es ist immer nur eine Spindel gleichzeitig im Einsatz. Der Werkzeugwechsel erfolgt vollautomatisch und wird frei auf einzelne Produkte programmiert. Werkzeuge können im laufenden Betrieb getauscht werden.

 Abb. 2: Automatische Laservermessung für Durchmesser der Werkzeuge, Spindelrundlauf und Positionsabgleich der WerkzeugspitzeAbb. 2: Automatische Laservermessung für Durchmesser der Werkzeuge, Spindelrundlauf und Positionsabgleich der Werkzeugspitze

 Abb. 3: Vollautomatisierter Werkzeugwechsel. Die in der DRB 610 1+1 AL integrierten Euromagazine fassen in der Summe bis zu 2600 WerkzeugeAbb. 3: Vollautomatisierter Werkzeugwechsel. Die in der DRB 610 1+1 AL integrierten Euromagazine fassen in der Summe bis zu 2600 Werkzeuge

 Abb. 4: Blick auf die Bohrspindel mit Drehzahlen von 20 000 bis 200 000 UpMAbb. 4: Blick auf die Bohrspindel mit Drehzahlen von 20 000 bis 200 000 UpM

Ein Riemen, über den der Tausch der Werkzeuge organisiert wird, vermeidet Stillstandzeiten des Systems. 243 Euromagazine, auch das eine Lenz-Entwicklung, fassen bis zu 2600 Werkzeuge. Ihre Verwaltung und Zuweisung geht dank einer grafischen Software-Oberfläche sehr einfach und kann von jedem Mitarbeiter nach kurzer Einweisung durchgeführt werden.

Das System fasst 20 Plattenpakete, die alle zu unterschiedlichen Produktlinien gehören können. Die Software übernimmt die korrekte Steuerung der Fertigungsabläufe – hier kommt das AL im Produktnamen (‚automatic loader') zum Tragen. Zwischen einem und 20 Aufträgen sind vorladbar, was die Mitarbeiter entlastet und wertvolle Kapazitäten für andere wichtige Arbeiten freisetzt.

Auch über Nacht kann die Maschine eingesetzt werden – dann erledigt sie ihre Aufgaben ohne Aufsicht. Werkzeuge und Jobliste werden automatisch kontrolliert und alles wird so dokumentiert, dass es später nachvollziehbar und in beliebiger Stückzahl exakt reproduzierbar ist.

Neben Neuerungen gehören auch bewährte Features zur Ausrüstung der Maschine – etwa Linearmotoren für die präzise Führung in der X-, Y- und Z-Achse, die Lenz bereits 1993 als erster Maschinenhersteller weltweit in der Leiterplattentechnik eingesetzt hat oder Vakuumadapter zur Niederhaltung sehr dünner Leiterplatten.

Erweiterungsprojekt Becker & Müller

Eines der Unternehmen, das auch die Neuerungen der Lenz-Entwickler in die Leiterplattenfertigung konsequent in die eigene Produktion integriert, ist die Becker & Müller Schaltungsdruck GmbH aus Steinach im Kinzigtal. Das Schwarzwälder Unternehmen ist bereits seit 2003 partnerschaftlich mit Lenz verbunden. Die erste DRB 610 1+1 AL wurde bei Becker & Müller vor zwei Jahren installiert. Jüngst investierte der Leiterplatten-Fertiger in zwei weitere DRB 610 1+1 AL, um den Ablauf in der Fertigung zu optimieren und zu flexibilisieren – was dafür spricht, das sich die Erste bewährt hat.

Das Lenz Team ersetzte eine alte Fräsmaschine und eine alte Bohrmaschine durch eine jüngere Maschinengeneration, die mehr Fähigkeiten hat. Zudem ist dieser Maschinentyp bereits in der Produktion vorhanden, wodurch sich auch die Standardisierung weiter verbessert. Die neuen Maschinen wurden für Becker & Müller individualisiert und mit jeweils zwei Bildschirmen ausgeliefert, so dass sie von zwei Seiten bedient werden können. Bei Nutzung eines automatischen Beladers ist nun die Software-Bedienung auf der gleichen Maschinenseite möglich. Dank geringerem Platzbedarf und des Wartungs- und Reparaturzugangs von vorne konnten die Maschinen in der Steinacher Fertigung direkt nebeneinander aufgestellt werden.

Mit den neuen Systemen können gut automatisierte Prozesse ohne Bediener ausgeführt werden sowie Produkte einfach zwischen den Maschinen gewechselt werden.

Das angeschlossene Werkzeug-Lager wird bei Becker & Müller mit Software von HAM Präzision gesteuert. Die Möglichkeiten von Industrie 4.0 werden bei der laufenden Arbeit deutlich: Das System untersucht selbsttätig den Zustand der Werkzeuge und ordert sie aus dem angeschlossenen Lager online nach. Der I4.0-Gedanke ist hier schon sehr weit fortgeschritten und wird weitergedacht. Sollte der Bestand der Werkzeuge im Lager zur Neige gehen, bestellt die Lagersoftware automatisch beim Hersteller nach.

„Bei uns werden die Ersatz- oder Neuinvestitionen immer stark unter dem Aspekt der Umweltverträglichkeit beurteilt.“

Die Investition in die Neuerung der Fertigung hat neben der Aktualität auch Umweltschutzaspekte. So ist er Druckluft und Energieverbrauch der DRB 610 1+1 AL wesentlich geringer als bei den ersetzten Anlagen im Maschinenpark und passt damit sehr gut in die Umweltstrategie des Unternehmens: „Bei uns werden die Ersatz- oder Neuinvestitionen immer stark unter dem Aspekt der Umweltverträglichkeit beurteilt. Was nicht ‚umweltfreundlich' genug ist, fällt bei der Auswahl durch,“ so Michael Becker und Xaver Müller. Die Geschäftsführer sind bei der Auswahl der Investitionen für ihren konsequenten und schonenden Umgang mit den begrenzten Ressourcen der Umwelt bekannt.

„Für unsere Prototypenfertigung, sind die neuen DRB 610 1+1 AL Systeme optimal geeignet und bringen uns im Sinne der Standardisierung und Flexibilisierung weiter.“ Für Xaver Müller ist die Auswahl des hochpräzisen Equipments für die eigene Produktion goldrichtig. Es führt zu einer weiteren Optimierung der Fertigung. Und Uwe Lenz, Geschäftsführer der Ernst Lenz Maschinenbau GmbH, ergänzt: „Solche Kunden sind die Referenz für unsere Arbeit.“ Er freut sich über den Einsatz seiner Maschinen bei den Partnern im Schwarzwald.

www.lenz-gmbh.de, www.becker-mueller.de

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