Klein ist groß gefragt

KOMPONENTEN - In der Elektronik-Industrie weht ein rauher Wind: Gefragt sind produktive Massenfertigung, internationale Qualitätsmaßstäbe sowie permanente Innovationskraft und Produktwechsel. Hohe Ansprüche gelten deshalb auch für die eingesetzte Fertigungstechnologie. Das Elektronik-Programm des Pneumatik-Spezialisten Festo kombiniert die Vorteile dieser Technologie mit branchenspezifischen Entwicklungen wie Miniaturisierung, Leistungsverdichtung und Funktionsintegration.

08. Oktober 2002

Was klein ist, kommt in der Elektronik groß raus - das gilt für die Endprodukte wie für die Herstellungsprozesse: Gefordert sind hier oft feinwerktechnische Produktionsanlagen in Größenbereichen unterhalb von Millimetern sowie die Fähigkeit, Materialien zu transferieren, Steuerungen und Datentechnik zu perfektionieren und die Produktionsprozesse gegen störende Einflüsse von außen abzusichern. Die Elektronik stößt hier immer wieder an physikalische und chemische Grenzen. Als relativ unkomplizierte Technik gilt dagegen die Pneumatik mit Luft als Antriebsmedium. Schon heute spielt die Pneumatik fast überall in der Elektro- und Elektronikindustrie eine wichtige Rolle in der Produktion von elektronischen Baugruppen und Geräten. Zum Einsatz kommen dabei meist leistungsoptimierte, multifunktionale pneumatische Antriebe mit kleinem Bauvolumen bei größerem Energiedurchsatz. Auch elektrisch angetriebene Achssysteme sind in den verschiedensten Geometrien anzutreffen. Die Ansprüche an diese Komponenten und Baugruppen sind hoch: Verlangt werden geringe Größe, hohe Präzision sowie Zuverlässigkeit auch in der Massenfertigung. Der Pneumatik-Hersteller Festo integriert in seine Produkte mehr und mehr Inhalte aus der Elektronik, der Informationstechnik und der Optik und eröffnet dieser Technologie so neue Perspektiven durch eine immer stärkere Leistungsverdichtung und Funktionsintegration. Dazu kommen innovative Schnittstellenlösungen.

Mehr Leistung auf kleinem Raum

Speziell für Anwender in der Elektronikindustrie haben die Spezialisten aus Eßlingen ein modulares System aus miniaturisierten Komponenten aufgelegt, damit diese Branche die Technologie-Vorteile der Pneumatik besser nutzen kann. Das Komplettprogramm aus Komponenten, Sub-Systemen und Systemen ermöglicht Linearbewegungen, Pick-and-Place-Anwendungen sowie Halte-, Stopp- und Greifvorgänge präzise nach vorgegebenen Parametern und eignet sich damit für viele Füge-, Hebe-, Schiebe-, Spann-, Zentrier-, Montage- und Stopfaufgaben. Zum Einsatz kommen die multitechnologischen Hydraulikkomponenten in allen Bereichen der Mechatronik - vom Industrieroboter über NC-gesteuerte Werkzeugmaschinen bis zum CD-Player - sowie bei der Produktion von Halbleitern, Leiterplatten, Flachbildschirmen, optischen und magnetischen Datenspeichern, in der Sensortechnik und Solartechnik. Der vielseitige Festo-Systembaukasten ermöglicht es dabei, die Anlagen schnell und systematisch zu erweitern.

Miniaturisierung bedeutet heute nicht nur platzsparende Technik: Leistungsverdichtete Komponenten verbrauchen zudem weniger Energie und Material. Außerdem eignen sie sich optimal für die kostensparende Parallelfertigung. Festo setzt hierzu auf ein offenes System aus einer ständig wachsenden Zahl an kleinbauenden Produkten. So führt der Hersteller heute den kleinsten doppeltwirkenden Kurzhub-Zylinder sowie den kleinsten Antrieb mit Gleitführung im Programm; für extrem platzkritische Einsätze entwickelt das Unternehmen eigene Baureihen, wie beispielsweise Mikro-Greifer. Zudem werden immer mehr Funktionen in einem Produkt vereint - etwa Aktorik und Sensorik sowie Steuerungs- und Regelungstechnik. Es entstehen dezentrale Automationslösungen, die sämtliche Arbeitszyklen im unterlagerten System speichern und dadurch Datenwege auf das Notwendigste reduzieren. Möglichkeiten zur Statusabfrage und Diagnose sind ebenfalls integriert. Die besonderen Ansprüche der sensiblen Elektronik-Produktion erfüllen die Komponenten mit Eigenschaften wie Kupfer- und Teflon-Freiheit, Clean-Design, ESD-Sicherheit oder Explosionsschutz. Damit sich die Automatisierungsmodule schnell in verschiedenste Systeme integrieren lassen, entwickelt Festo zudem Standards für Komponenten- und System-Schnittstellen; dazu kommen passende Befestigungs- und Adapterlösungen.

Anwendungsorientierte Lösungen

Die Vorteile der miniaturisierten Bauweise der Handhabungs- und Montagekomponenten zeigen sich beispielsweise bei der Herstellung von kleinen elektronischen Geräten wie Handys oder Palmtop-Organizern: Präzise aufeinander abgestimmte Komponenten ermöglichen hohe Präzision, Dynamik und Belastbarkeit. Eine Folge der Miniaturisierung wird auch bei der Qualitätskontrolle sichtbar: Die immer kleineren Geräteabmessungen verlangen von den Prüfeinrichtungen immer mehr Funktionen auf kleinstem Raum. Beim Testen von elektronischen Kleingeräten übernimmt die Pneumatik beispielsweise das Kontaktieren, Klemmen, Bedienen und Positionieren. Zum Einsatz kommen hier Miniaturzylinder sowie Klein- und Kleinstventile. Beim Zusammenbau von elektronischen Kleingeräten funktioniert die Pneumatik als Montagetechnologie zum Greifen, Bestücken, Fixieren, Vereinzeln der Werkstücke, als Stopper für Werkstückträger und für Beschriftungsvorgänge. Geeignet sind hierfür Kurzhubzylinder, geführte Antriebe sowie elektrische- und pneumatische Achssysteme. Speziell für die Herstellung Bildschirmen und Consumer-Elektronik hält Festo eine Vielzahl an standardisierten Spezialkomponenten bereit, die in kupferfreier wie auch in teflonfreier (CT-freier) Ausführung hergestellt werden - beides sind unbedingte Voraussetzungen für eine qualitativ hochwertige Bildröhrenproduktion. Bei diesem Produktprogramm von Festo profitiert der Anwender von den Vorteilen eines erweiterbaren, flexiblen Baukastens. Ein Beispiel liefert der ISO-Zylinder, dessen Lager aus Kunststoff anstelle von Sinterbronze bestehen und dessen Kolben aus eloxiertem Aluminium, die Regulierschraube für die Endlagendämpfung aus einer Aluminium-Magnesium-Silizium-Verbindung gefertigt wurden. Die Abschlußdeckel sind eloxiert.

Auch bei Herstellung von „Weißer Ware“, das Haushalts-Großgeräte wie Wasch- und Spülmaschinen oder Kühlschränke, wird die Pneumatik zur elementaren Technologie für das Zusammenbauen, Zuführen und Testen. Schmale Zylinder und Handling-Einheiten leisten hier die automatisierte Arbeit.

Eine besondere Herausforderung ist auch die Halbleiter-Herstellung: Hier sorgt der Kostendruck dafür, daß die zu verarbeitenden Siliziumscheiben, die sogenannten Wafer, ein immer größeres Ausgangsformat aufweisen. Schon heute werden für die Chipproduktion Wafer mit 30 Zentimeter Durchmesser eingesetzt. Zudem werden die Strukturen auf den Scheiben immer feiner, was letztlich die Reinraumanforderungen bei der Wafer-Produktion weiter verschärft. Beide Entwicklungen erfordern eine komplett neue Generation von Fertigungsgeräten - auch diese sind mit einer Vielzahl von pneumatischen Komponenten ausgestattet: Am Front-End der Halbleiterproduktion beispielsweise übernehmen pneumatische Komponenten wie der Zylinder in Edelstahlausführung sowie direkt gesteuerte Kleinventile die Bedienung von Klappen und die Vorsteuerung von Prozeßventilen. Dazu löst die Pneumatik klassische Handhabungsaufgaben auch für die Elektronikindustrie: Zuführen, Pick & Place und Vakuumanwendungen sind hierfür gute Beispiele. Die Miniaturisierung der Elektronik bei den tragbaren Produkten macht außerdem neue Verpackungstechnologien notwendig. Zum Einsatz kommen dabei Kurzhubzylinder, Vakuumsauggreifer und Schwenkantriebe.

Ein schwerwiegendes Problem für die Elektronikindustrie ist die elektrostatische Aufladung: Moderne Elektronikbauteile werden zunehmend störungsanfälliger gegenüber hohen Spannungen, zudem erschwert die anziehende Wirkung elektrostatisch aufgeladener Montage- oder Maschinenteile die Produktionsvorgänge. Eine der wichtigsten Möglichkeiten, diese sogenannten ESD-Ereignisse zu vermeiden, ist neben einem durchgängigen Erdungskonzept der Einsatz von Materialien, die antistatisch wirken oder mögliche Ladungen ableiten. Da auch die luftführenden Teile in Wartungsgeräten meist aus Metall sind, können Schläuche und Verschraubungen aus antistatischem Material geliefert werden.

Mit Vielfalt zur Komplettlösung

Die vielfältigen Einsatzmöglichkeiten von Pneumatikkomponenten zeigen sich beispielsweise bei dem Sondermaschinenbauer Autec, einem Hersteller von Zuführtechnik bis zu großen Fertigungslinien inklusive umfassender Peripherie-Leistungen. Gesucht wurde eine Lösung für die vollautomatische Montage und Prüfung von Elektronik-Anschlußklemmen aus Gehäuse, Schraubklemmen, Drahtschutzfedern und Schrauben. Gelöst wurde diese Automatisierungsaufgaben durch einen Rundtakttisch mit kombinierter Längstransferstraße. Zum Einsatz kommen dabei diverse Standardzylinder, geführte Antriebe und Ventilinseln von Festo.

Als Gründe für den Einsatz von Festo-Komponenten nennen die Anwender vor allem die übergeordnete Systematik und insbesondere die Detail-Eigenschaften. So sind Ventilinseln kompatibel zu verschiedenen Bussystemen, die Wiederholgenauigkeit erreicht ± 0,2 mm. Dazu kommen die lange Lebensdauer und die hohe Geschwindigkeit, die mit teilweise bis zu 120 Takten/min ein Höchstmaß an Produktivität garantiert. Besonderer Vorteil für Montagestationen ist das Komplettsortiment inklusive der modularen Luftaufbereitung und Verschlauchung, so daß die Anlage schnell geplant, installiert und Inbetriebgenommen ist. Außerdem wird der langfristig reibungslose Einsatz durch den internationalen Festo Komplett-Service gewährleistet.

Erschienen in Ausgabe: 04/2002