Integrierte vollflächige 3D-Inspektion, bessere Zugänglichkeit und automatische Schablonenunterseitenreinigung kennzeichnen die Druckerplattform VERSAPRINT 2, die sich jederzeit mit zusätzlichen Optionen nachrüsten und auf den aktuellen Bedarf anpassen lässt.

Fachbeitrag | Erschienen in: productronic 11/2017
Autoren: Harald Grumm, Wolfram Hübsch

2007 wurde der VERSAPRINT 1 auf der productronica vorgestellt – exakt zehn erfolgreiche Jahre später bringt Ersa jetzt die nächste zukunftsweisende Druckergeneration auf den Markt. Natürlich sind die Erwartungen an die komplett überarbeitete Anlage sehr hoch. Getrieben durch rasant wachsende technologische Anforderungen zielt der VERSAPRINT 2 klar in Richtung Flexibilität und Innovation.

Längst ist der Schablonendrucker über das Stadium hinaus, nur den Prozessschritt Drucken abzudecken. Mittlerweile ist er zum Multifunktionsgerät mutiert, das auch Dispens- und Inspektionsaufgaben übernimmt. Prozesskontrolle und Traceability-Anbindungen sind ebenfalls fester Bestandteil der Optionsliste, denn die Komplexität aktueller Elektronikprodukte stellt immer höhere Ansprüche an die Fertigungsqualität. Heutige und künftige Produkte der Elektronikindustrie benötigen bestmöglich abgestimmte Prozesse und die volle Aufmerksamkeit des Bedienpersonals. Nur eine perfekt eingestellte Anlage liefert die notwendige Qualität bei minimalen Kosten. Dagegen stehen die zahlreichen Prozesse und Anlagen, die entlang der Produktionslinie zu betreuen sind. Für die Anlagenbediener ist es fast unmöglich, alle Maschinen und Prozesse der Produktionslinie bis ins letzte Detail zu kennen. Umso wichtiger ist eine klare und eindeutige Kommunikation zwischen Bediener und Anlage – ein komplexes Fertigungsumfeld bedingt eine leicht zu bedienende Anlagentechnik. Hier unterstützt Ersa mit dem neuen VERSAPRINT 2, der auf der erprobten Modellreihe der VERSAPRINT Schablonendrucker basiert. Die überarbeitete Softwareoberfläche kommuniziert klar und direkt via Touchscreen mit dem Anwender, Icons für Menüpunkte und Befehle erleichtern und beschleunigen die Bedienung.

Per Touchscreen passt man, wie man es von modernen Multimediageräten gewohnt ist, Prozessparameter direkt an. Natürlich nur, wenn der Anwender ausreichende Benutzerrechte hat. Fünf Benutzerebenen werden unterschieden und lassen sich jeweils kundenspezifisch anpassen. Der Hochformat-Touchscreen mit neuem Bildschirmarm – um 180 Grad schwenkbar, kann auch geneigt werden – bietet deutlich mehr Platz für die Kommunikation mit dem Bediener und ist bei allen Arbeiten an oder in der Anlage gut sichtbar. Wird der Bildschirm nicht benötigt, etwa im Automatikbetrieb, wird er platzsparend an die Seite der Anlage geschwenkt und zeigt weiter alle wichtigen Informationen an. Diese Position ist bewusst gewählt, da sich das Bedienpersonal typischerweise bei laufender Produktion vorrangig bei den Bestückungsautomaten aufhält und so auch von dort den Bildschirm des Druckers im Blick behalten kann.

Stabiler Druckprozess, intuitive Bedienung

Die Ergebnisse der Inspektion werden übersichtlich zusammengefasst dargestellt und geben Auskunft über die Stabilität des Druckprozesses. Schnell lässt sich anhand der von der Anlage gesammelten SPC-Daten (SPC = Statistical Process Control) erkennen, wie gut der Prozess eingestellt ist und ob Eingriffe erforderlich sind. Neben der verbesserten Bedienung des Schablonendruckers ist auch die Zugänglichkeit der Anlage deutlich gesteigert worden. Die bewährte große Fronthaube ist geblieben – zusätzlich verfügt sie jetzt über einen Haltepunkt in ihrem Öffnungsweg. In einer Höhe von ca. 1,7 m über dem Boden stoppt die Haube und ist dort für kleinere Bediener immer noch gut erreichbar. Größere Bediener schieben die Haube aktiv über diesen Punkt hinaus bis zur gewünschten Öffnungshöhe. Zusätzlich wurde die Zugangsklappe für den Reinigungsvlieswechsel an der Rückseite der Anlage durch eine vollwertige Haube ersetzt, um den Vlieswechsel zu erleichtern.

Der neue Aufbau der Verkleidung ermöglicht eine schnelle und einfache Entfernung der Verkleidungsbleche, was kostbare Zeit bei komplexeren Servicearbeiten oder Nachrüstungen der Anlage spart. Auch die Antriebskomponenten des VERSAPRINT 2 sind so positioniert, dass sie im Servicefall gut zugänglich sind. Der VERSAPRINT 2 setzt auf effiziente Motoren, die an allen prozessrelevanten Achsen mit Encodern versehen sind. Ein Vorteil ist die genauere Regelung der Achsen und die kurze Zeitspanne zur Initialisierung der Antriebe nach Schließen der Hauben. Im Inneren des Druckers zeigt sich das bewährte VERSAPRINT Anlagenkonzept: Das Substrat wird praxisgerecht von oben mit Messerleisten eben gehalten und kann zusätzlich seitlich geklemmt werden. Dabei wird das Substrat bis zum Rand unterstützt, was speziell für die Bedruckung dünner Substrate sehr wichtig ist.

Die zuverlässige pneumatische Rakelklemmung wurde um eine LED-Statusanzeige erweitert – genau wie die praktikable Klemmung der Schablonenauflagenbreite. So sieht der Bediener direkt, ob die Klemmungen aktiviert sind. Zusätzlich werden beide Klemmungen durch die Anlagensoftware überwacht, um Fehler durch lose Rakel oder eine nicht geklemmte Schablone auszuschließen.

Der leistungsfähige Schablonenunterseitenreiniger verfügt über die Reinigungsarten trocken, nass und mit Vakuum. Der Reinigungsvliestransport wird während der Reinigung überwacht und kann für jede Reinigungsart mit einer geeigneten Vorschubgeschwindigkeit versehen werden. Der Reinigungsflüssigkeitsauftrag erfolgt mit einem Dispenser, der seinen Verfahrweg automatisch an die Abmessungen des zu bedruckenden Substrates anpasst. Die aufgetragene Menge an Flüssigkeit kann über die Vorschubgeschwindigkeit des Dispensers an Produktanforderungen angepasst werden, die gewählten Parameter werden produktspezifisch im Druckprogramm abgelegt.

Schablonendruck mit integrierter Inspektion

Für den VERSAPRINT 2 sind drei Kameravarianten verfügbar: Flächenkamera, 2D- und 3D-LIST-Kamera. LIST (Line Scanning Technology) steht für schnelle Zeilenkameras. Die Flächenkamera ermöglicht eine schnelle Erfassung der Markenpositionen für die Ausrichtung des Substrates zur Schablone. Sie arbeitet intern mit zwei eigenständigen Kameras – eine zum Substrat, die andere zur Schablone gerichtet. Die Flächenkamera ist in der Lage, die Inspektion der Bedruckung (auf Bedeckung und Brücken) bzw. der Schablonenöffnungen (auf Verstopfung und Verschmierung) durchzuführen. In Folge der Sichtfeldabmessungen ist hier nur eine lokale Inspektion kritischer Bereiche sinnvoll. Erfordert der Qualitätsanspruch eine vollständige Inspektion des Druckergebnisses, bietet sich die 2D-LIST-Kamera an. Sie scannt mit hoher Geschwindigkeit das Substrat zeilenweise ab und ermöglicht so eine sehr schnelle, vollflächige Inspektion von Substrat und Schablone. Durch die hohe Scangeschwindigkeit kann auf ein dem Drucker nachgelagertes Lotpasteninspektionssystem verzichtet werden, das spart wertvolle Produktionsfläche und zusätzlichen Programmieraufwand. Außerdem entfällt der Aufwand zur Bedienung einer zusätzlichen Anlage während der Produktion.

Die 3D-LIST-Kamera ermöglicht die vollflächige Erfassung des gedruckten Volumens: Mittels Lasertriangulation wird zeilenweise die Höhe der einzelnen Bildpunkte erfasst und ausgewertet. Die 3D-Inspektion direkt im Schablonendrucker hat zusätzlich den Vorteil, dass kritische Substrate unmittelbar vor der Bedruckung in Bezug auf die wirkliche Höhe der unbedruckten Pads vermessen werden können. Ein nachgelagertes Inspektionssystem kann dies nicht leisten. Wie bei der 2D-LIST-Kamera ermöglicht die Inspektion direkt im Schablonendrucker die Einsparung einer nachgeschalteten Inspektionseinheit. Die Verwendung von nur einer Anlage lässt den Programmier- und Bedienaufwand deutlich sinken und ermöglicht die direkte Ableitung von Aktionen aus den Inspektionsergebnissen. Beispielsweise können Druckoffsets direkt korrigiert oder Reinigungsprozesse gestartet werden.

Der offene und zugängliche Aufbau des VERSAPRINT 2 erlaubt die Nachrüstung der meisten Optionen als „features on demand“. Dadurch ist die Anlage jederzeit an den aktuell benötigten Fertigungsbedarf anpassbar. Das heißt für den Kunden: Im Moment der Anschaffung kann er sich auf heutige Anforderungen konzentrieren und erfüllt dennoch künftige Forderungen aus der Fertigung durch optionale Nachrüstungen – das sichert Kosteneffizienz und Zukunftssicherheit der Anlage.

VERSAPRINT 2 mit vier Modellen

Die VERSAPRINT 2 Reihe umfasst vier unterschiedliche Modelle: VERSAPRINT 2 ELITE ist die robuste Basisversion, die eine Flächenkamera zur Ausrichtung und optionalen Inspektion des Druckergebnisses nutzt. Die Breite der Schablonenauflage der Anlage ist nur mit Werkzeug verstellbar. Bis auf PCB-Dispenser, 2D- und 3D-LIST-Kamera sind für dieses Modell alle Optionen verfügbar. Der VERSAPRINT 2 ELITE plus verfügt über eine werkzeuglos einstellbare Schablonenauflage für Rahmengrößen von 450 bis 740 mm. Der ELITE plus kann mit allen verfügbaren VERSAPRINT 2 Optionen inklusive 2D- und 3D-Kamera auf- bzw. nachgerüstet werden.

Der VERSAPRINT 2 Pro² mit seiner schnellen 2D-LIST-Kamera eignet sich besonders für Produkte mit hohem Inspektionsbedarf. Auch er ist mit allen VERSAPRINT 2 Optionen auf- bzw. nachrüstbar. Der VERSAPRINT 2 Ultra³ spricht Anwender an, die besonders auf das „Kleingedruckte“ achten. Beim Ultra³ kommt die neuste Messtechnik der 3D-LIST-Kamera zum Einsatz. Die Form der kleinsten Lotpastendepots spielt eine große Rolle für das gedruckte Volumen und letztlich für die Form der Lötverbindung. Ist das Pastendepot vollflächig gleich hoch oder fällt es zu den Rändern ab? Diese Frage kann der Ultra³ beantworten, der Schablonendrucker und 3D-SPI (Solder Paste Inspection) zugleich ist. Auch hier lassen sich alle VERSAPRINT 2 Optionen auf- bzw. nachrüsten.

Zusammenfassung VERSAPRINT 2

Mit dem neuen VERSAPRINT 2 setzt Ersa die bewährte Schablonendrucker-Reihe fort. Der neue Drucker setzt Maßstäbe in der Kommunikation mit dem Bediener, hinsichtlich Antriebstechnik und Anlagenzugänglichkeit. Die gesteigerte Zugänglichkeit der Anlage erlaubt die Nachrüstung von Optionen während der Nutzungsdauer in Form von „features on demand“, so dass die Anlage mit den Anforderungen einer Fertigung wächst. Zusätzlich bedient der VERSAPRINT 2 mit integrierter vollflächiger 3D-Inspektion die Marktanforderung nach gesteigerter Prozessqualität. Dabei benötigt der VERSAPRINT 2 – im Gegensatz zu einem eigenständigen, nachgeschalteten SPI – keine zusätzliche Fertigungsfläche oder weiteren Programmieraufwand. Die Ergebnisse der Inspektion fließen direkt in den laufenden Druckprozess ein: Die Schablonenunterseitenreinigung wird automatisch gestartet und ein Druckoffset selbständig korrigiert. Das Bedienpersonal wird entlastet und gleichzeitig Prozessqualität und Linienleistung maximiert!

Ersa-Wolfram-Hübsch_Autor
WOLFRAM HÜBSCH
PRODUKTMANAGER

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