Intelligenz von Anfang an: Leiterplatte 4.0
Intelligenz von Anfang an

Leiterplatte 4.0

Leiterplatten sind ein Kernstück von allen Elektrogeräten, Autos, Robotern, und Smartphones, Tablets und Co. Eine Leiterplatte muss daher zuverlässig sein, den steigenden Qualitätsansprüchen gerecht werden und dennoch müssen die Herstellkosten sinken bei steigender Komplexität des Endproduktes. Logisch, dass sich die Leiterplatte und deren Herstellung wandelt. Die Leiterplatte kann jetzt sprechen und denkt mit…

 (Bild: Harting)

(Bild: Harting)

Eine Bestellung über eine Steuerplatine wird bei einem der MES-Dienstleister in Deutschland platziert. Nach Erfassung wird der Auftrag eingeplant, die Produktion wird gestartet und alle relevanten Fertigungs- und Qualitätsdaten werden im Backend System (einer Datenbank) abgespeichert. Der komplette Prozess wird zentral aus dem führenden Backend System gesteuert. Die Leiterplatte wird zwar bei der Fertigung eindeutig, eventuell mit einem gelaserten 2D-Code, erkannt, aber Prozessparameter oder Qualitätsmerkmale kennt die Leiterplatte selbst nicht. Wenn auch stark vereinfacht dargestellt, ist dies der klassische Prozess wie eine Leiterplatte entsteht.

Lebenszykluskosten betrachten

In Zukunft wird dies jedoch deutlich anders aussehen, denn – auf den Lebenszyklus bezogen – ist diese vorgehensweise viel zu teuer und unflexibel. In einer Leiterplatte steckt daher viel mehr Industrie 4.0 als sich viele vorstellen. Bereits bei der Herstellung der Rohleiterplatte, erhält sie ein Gedächtnis. Darüber kann sie aktiv mit auf alle weiteren Prozesse Einfluss nehmen – nicht nur in der Fertigung, sondern über den gesamten Lebenszyklus hinweg. Ein kleiner UHF RFID Chip mit einer kleinen Antennenstruktur macht dies möglich. Eingebettet in die Leiterplatte fällt dieser gar nicht auf. Der Platzbedarf ist vergleichbar mit einem 2DCode. Von jetzt an kann bereits die Rohleiterplatte Fertigungsdaten jederzeit abrufbar abspeichern – vielleicht das Herstelldatum und Charakteristika wie Dicke und Anzahl Layer. Und selbstverständlich kann sie eineindeutig identifiziert werden. Dies sogar im Pulk und über relativ große Entfernungen; Reichweiten von größer als einem Meter sind nicht unrealistisch. Lagerlogistikprozesse können daher durch eine automatisierte (Pulk-) Erfassung bereits optimiert werden.

Über Unternehmensgrenzen hinweg

Kommt die Leiterplatte zum MES-Dienstleister, dem Bestücker, und schließlich an die SMD-Fertigungslinie, meldet sich die Leiterplatte oder der Nutzen an der Fertigungslinie an. Fertigungsmaschinen mit integrierter UHF RFID-Technik machen dies möglich. Leiterplatten können erkannt, die gespeicherten Informationen ausgelesen, aber bei Bedarf auch aktualisiert bzw. ergänzt werden. Wann? Auf welcher Maschine? Mit welcher Produktionszeit? Das sind nur einige Parameter, die abgelegt werden können. Aber auch Sonderereignisse, wie relevante Störungen innerhalb einer Fertigungsmaschine können erfasst werden. Wird die Leiterplatte oder der Nutzen manuell nach dem Abstapeln einem neuen Fertigungsprozess zugeführt, kann die Leiterplatte mitteilen, ob sie hier richtig ist – oder vielleicht erst noch einen anderen Prozessschritt durchlaufen muss.

Bidirektionale Kommunikation direkt mit der Leiterplatte, die dank UHF RFID ein Gedächtnis erhält (links). Der MICA basierte Reader RF-R300 ermöglicht dank Vorverarbeitung der Rohdaten direkt an der Maschine eine einfache Kommunikation mit einem MES genauso wie mit der Maschinensteuerung (rechts). (Bild: Harting)

Bidirektionale Kommunikation direkt mit der Leiterplatte, die dank UHF RFID ein Gedächtnis erhält. Der MICA basierte Reader RF-R300 ermöglicht dank Vorverarbeitung der Rohdaten direkt an der Maschine eine einfache Kommunikation mit einem MES genauso wie mit der Maschinensteuerung. (Bild: Harting)

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