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Bereit für die Belastung – Null-Fehler-Strategie für die Elektronikmontage

Moderne Hochleistungselektronikprodukte stehen buchstäblich unter Strom. Da sie immer strengeren Anforderungen unterliegen, dürfen bei der Montage keine Fehler passieren. Aus diesem Grund hat Deutschlands führender Hersteller von Stromversorgungen für Labore seinen Montageprozess auf Schraubwerkzeuge mit Überwachungsfunktion von Atlas Copco Tools umgestellt, die Fehler bereits beim Verschrauben erkennen und beseitigen können.

„Heutzutage können Elektrolabore und Forschungseinrichtungen nicht mehr ohne unidirektionale und bidirektionale DC-Netzteile oder elektronische DC-Lasten mit Rückspeisefunktion arbeiten“, sagt Markus Stops. „Diese Geräte sind für die Prüfung von Fahrzeugelektronik und Hochspannungskomponenten aller Art unerlässlich.“ Die in Verbindung mit der Elektromobilität erforderlichen Prüfungen gewönnen immer mehr an Bedeutung und wären ohne diese Ausrüstung kaum möglich, so der Produktionsleiter der EA Elektro-Automatik GmbH & Co. Kg (EA) in Viersen, der die Bedeutung dieser unscheinbaren Hightech-Geräte erläutert, die nur 19 Zoll breit sind. Den kompakten weißen Metallkästen sieht man nicht an, dass sie bis zu 96 % der von ihnen benötigten Energie nach der Arbeit in das Netz zurückführen.

96%ige Effizienz

„EA gilt als Erfinder von elektronischen Lasten mit Rückspeisefunktion, und wir konnten den Energieverlust gerade erst auf vier Prozent reduzieren“, erklärt der Produktionsleiter stolz. Er fügt hinzu, dass dies eine erstklassige Leistung sei, die Kosten spare und außerdem komplexe Kühlsysteme überflüssig mache. Markus Stops gibt zu, dass die Einheiten relativ unauffällig aussähen und man nicht sehen könne, dass bis zu 75 funktions- und sicherheitsrelevante Schraubvorgänge während der Montage erforderlich seien.

Er weist darauf hin, dass es absolut unerlässlich sei, diese Schraubvorgänge mit den richtigen Drehmomentwerten korrekt durchzuführen. Wenn nur eine dieser Verbindungen ausfiele, so könne dies zur Abschaltung einer gesamten Anlage führen. Aus diesem Grund habe EA alle relevanten Verbindungen immer nach der Montage getestet, sagt Stops während einer Führung durch die Produktionsanlage. Die Fertigungstiefe im Werk ist hoch und umfasst die Montage von Leiterplatten sowie die Produktion von kompletten Halbfertigteilen, umfassenden Leistungstests und Endmontagen. „Unser Ziel ist es, unsere Fähigkeiten im Unternehmen zu erhalten, indem wir die höchstmögliche Fertigungstiefe aufrechterhalten und bei allen wichtigen Produktionsschritten auf dem Laufenden bleiben“, betont der Produktionsleiter.

Überwachung zur Fehlervermeidung

Montagemitarbeiterin bei EA mit MicroTorque-System
Als jüngstes Beispiel erwähnt Stops die Umstellung auf völlig neue Verschraubungswerkzeuge. „Zur Erzielung maximaler Prozesssicherheit und -qualität möchten wir sicherstellen, dass unsere Montageprozesse nahtlos überwacht und die Anzugsdaten ausgewertet werden. Auf diese Weise können wir die Daten für weitere Qualitätsverbesserungen nutzen. Dafür wäre es nicht möglich gewesen, die akkubetriebenen Werkzeuge zu nutzen, die wir zuvor eingesetzt haben. Aus diesem Grund haben wir das Angebot unseres Werkzeuglieferanten Tools-Technik-Gilges angenommen, ein innovatives MicroTorque-System seines Partners Atlas Copco Tools auszuprobieren.“ Dieses System sollte die Prüfung wichtiger Verbindungen erheblich vereinfachen und nach einem erfolgreichen Abschluss der Testphase weitere Prüfungen überflüssig machen.

Einfache Inbetriebnahme

„Die Inbetriebnahme des ersten Systems war bereits extrem einfach und intuitiv“, berichtet Frank Schriefers, stellvertretender Produktionsleiter bei EA. 

Frank Schriefers_Adjunct-Productiemanager EA Elektro-Automatik

„Mit den Softtasten der MicroTorque-Steuerung konnte ich in nur wenigen Sekunden den Drehmomentwert von 100 Newtonzentimetern einstellen, der für die Montage unserer elektronischen Lasten erforderlich ist, sowie die ideale Anzugsgeschwindigkeit. Die Programmierung mit der Steuerung ist viel präziser und komfortabler als die mechanische Einstellung und Prüfung des Drehmoments an den Abschaltkupplungen der zuvor verwendeten Akkuschrauber.“

Frank Schriefers, deputy head of production at EA Elektro-Automatik GmbH & Co. KG

Im Gegensatz zu diesen Werkzeugen sind die MicroTorque-Geräte mit einem elektronischen Wandler ausgestattet und funktionieren wesentlich präziser als launenhafte mechanische Systeme.

Das Werkzeug denkt für seine Bediener

Sobald das MicroTorque-System auf die individuellen Montageanforderungen des Kunden programmiert ist, kann der Bediener praktisch keine Fehler mehr machen, sagt der Hersteller. „Das Anzugsmoment und der Winkel für jede einzelne Verbindung werden überwacht. Auf diese Weise ist die Möglichkeit eines falschen Anziehens der Schrauben praktisch ausgeschlossen“, so Schriefers. Wenn beispielsweise eine Schraube mit defektem Gewinde eingesetzt wird oder der Bediener den Starthebel des Werkzeugs zu früh freigibt, löst das MicroTorque-System sofort einen Alarm aus und fordert Abhilfemaßnahmen an. Darüber hinaus sorge die integrierte Zählfunktion dafür, dass keine Schraube während der Montage vergessen werden könne, sagt Frank Schriefers, und Markus Stops berichtet über die positiven Erfahrungen im Betrieb: „Die Zählfunktion unterstützt den Bediener und macht den Prozess sicherer. Durch die intelligente Überwachung sind weitere Prüfschritte nicht mehr nötig.“

Intelligente vernetzte Nutzung von Montagedaten

Durch die konsistente Überwachung von Drehmoment und Drehwinkel ist es unmöglich, dass falsch montierte Module unerkannt die Produktionsstation verlassen. Das dokumentationsgestützte System von Atlas Copco bietet der EA Elektro-Automatik GmbH & Co. KG weitere Sicherheit. Falls eine Beanstandung auftritt, kann der Viersener Elektronikhersteller anhand der aufgezeichneten Daten schnell nachweisen, dass jede Verbindung bei der Produktion genau gemäß den geltenden Spezifikationen angezogen wurde. Aus diesem Grund haben Stops und Schriefers bereits nach sehr kurzer Zeit fünf weitere der ESD-zertifizierten und für den Einsatz in Reinräumen zugelassenen Atlas Copco-Schraubendreher in die Produktionsanlage integriert. 

Produktivitätssteigerungen um 30 %

„Unsere Erwartungen in Bezug auf Ergonomie, Qualität und Prozesssicherheit wurden vollständig erfüllt. Wir haben jetzt unsere gesamte Montage auf MicroTorque-Geräte umgestellt“, betont Markus Stops. 

Markus Stops_Productiemanager EA Elektro-Automatik

„Dank der einfachen Handhabung des flexiblen Systems und der Tatsache, dass wir bestimmte Prüfungen nicht mehr durchführen müssen, konnten wir die Gesamtproduktivität unserer Montage um beeindruckende 30 Prozent steigern.“

Markus Stops, production manager of EA Elektro-Automatik GmbH & Co. KG

Die Zukunft der Leistungselektronik auf einen Blick

Die EA Elektro-Automatik GmbH & Co. KG wurde 1974 von Helmut Nolden gegründet und ist ein weltweit aktives mittelständisches Unternehmen, das sich auf Labornetzteile und elektronische Lasten spezialisiert hat. Diese Geräte werden in der Forschung und Entwicklung sowie in den industriellen Anwendungen einer Vielzahl von Branchen eingesetzt. Kunden aus den Bereichen Automobil und E-Mobilität, Elektrochemie, Prozesstechnik, alternative Energien und Telekommunikation schätzen den persönlichen Kontakt, die schnellen Reaktionszeiten und die konsequente Umsetzung ihrer individuellen Anforderungen.
Das Fundament für nachhaltiges Wachstum wurde gelegt, als im Sommer 2019 am Hauptsitz des Unternehmens in Viersen ein besonders energiesparendes und umweltverträgliches Produktions- und Prüfzentrum in Betrieb genommen wurde. Über 250 Mitarbeiter in Viersen sowie in den Niederlassungen in den USA, China und Russland produzieren und liefern weltweit maßgeschneiderte EA-Produkte.

Weitere Informationen finden Sie unter www.elektroautomatik.com.