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Automatisierte Montage f elektr

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									                     Prof. Dr.-Ing. Jörg Franke
                     Lehrstuhl für Fertigungsautomatisierung und Produktionssystematik
                     Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg




                     Automatisierte Montage für elektrische
                     Antriebe und elektronische Systeme



                                    Automation Valley – PROFILE
                                    Erlangen, 24. März 2009




     Uni
FAPS Prof.Erlangen
           Franke
                     Prof. Dr.-Ing. Jörg Franke
                     Lehrstuhl für Fertigungsautomatisierung und Produktionssystematik
                     Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg




                     Automatisierte Montage für elektrische
                     Antriebe und elektronische Systeme


                      Standorte und Arbeitsgruppen des Lehrstuhls

                      Handhabungs- und Montagetechnik

                      Planung und Simulation

                      Elektronikproduktion



     Uni
FAPS Prof.Erlangen
           Franke
           Handhabung und Montage     Planung & Simulation   Elektronikproduktion




                 Makromechatronik                  Mikromechatronik




                     Labor Erlangen                   Labor Nürnberg


     Uni
FAPS Prof.Erlangen
           Franke                                    Der Lehrstuhl umfasst drei Forschungsbereiche
                                                                 die an zwei Standorten verteilt sind
              Erlangen   Lab 1 - Makromechatronik

                                               A3   Lab 2 - Mikromechatronik
                                                            Nürnberg




     Uni
FAPS Prof.Erlangen
           Franke                                     Forschungsstandorte in
                                                      Erlangen und Nürnberg
                     Prof. Dr.-Ing. Jörg Franke
                     Lehrstuhl für Fertigungsautomatisierung und Produktionssystematik
                     Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg




                     Automatisierte Montage für elektrische
                     Antriebe und elektronische Systeme


                      Standorte und Arbeitsgruppen des Lehrstuhls

                      Handhabungs- und Montagetechnik

                      Planung und Simulation

                      Elektronikproduktion



     Uni
FAPS Prof.Erlangen
           Franke
                                                                                        Montage folgt Arbeitskosten
                          100 %
                                                                                                                      [EUR/h]




                 USA Mexiko        Brasilien   Deutschland   CZ Rumänien     Ukraine               Japan   Taiwan    China




                                                                                          Montage folgt Märkten


                                                                                                                   1m600 Mio.

                       300 Mio.                               500 Mio.

                                                                           60-jährige



                     Nordamerika                              Europa                                       Asien



     Uni
FAPS Prof.Erlangen
           Franke                                                        Montage folgt Märkten und Arbeitskosten
     Uni
FAPS Prof.Erlangen
           Franke    Ergonomischer Handarbeitsplatz
                                 Flexible automatisierte
                                 Montage von
                                 Permanentmagneten auf
                                 einem Läufer




                                 Hohe Flexibilität und
                                 Effizienz durch innovative
                                 Greiferkonzepte




                                 Flexible
                                 Transportvorrichtung zur
                                 effizienten Handhabung
                                 großer Fahrmotorläufer



     Uni
FAPS Prof.Erlangen
           Franke    Einsatz von Linearantrieben zur Montage von
                                             Permanentmagneten
             Montage unmagnetisierter Körper                         Bestückung                Magnetisierung

              Magnetfeld- und -kraftfreie Montage                                                            N

              Gut automatisierbare Montageaufgabe
              Kostenintensive Magnetisieranlagen                                                                 S

              Zusätzlicher Prozessschritt                                                                N




                 Bestückung                  Fixierung                 Montage „scharfer“ Magnete

                                                                       Stärkste Erregerfelder realisierbar
                                                                       Aufwändige Montage und Fixierung
                                                                       Derzeit ausschließlich manuell möglich
                                                     Bild: Siemens     Gefahr von Magnetbruch, Verpolung


                         Zielsetzung:       automatisierte Verarbeitung von
                                            magnetisierten Magnetkörpern.

     Uni
FAPS Prof.Erlangen
           Franke                                     Gegenüberstellung und Bewertung bestehender
                                                         Montagekonzepte für die Läuferbestückung
            Industrieroboter für orthozyklische Wicklungen   Parallelkinematik für innovative Wickelprodukte


                     Roboter                                     FlexPicker


                                           Drahtführer




                                                                          Spule              Drahtführer
                Wickelachse

               Vorbiegen des Drahtes ermöglicht                 Taktzeitreduzierung durch Wegfall
               hohen Füllfaktor                                 von Handhabungsschritten




     Uni
FAPS Prof.Erlangen
           Franke                                            Einsatz von Robotern in der Wickeltechnik
                     Fahrerloses
                     Transportsystem



                                        Mobile
                             Handhabungseinheit

     Uni
FAPS Prof.Erlangen
           Franke        Materialflussstruktur der FAPS-Modellfabrik in Erlangen
                                Istzustand: Manuelle Montage in Niedriglohnregionen
                                    Keine sinnvolle Automatisierung möglich
                                    Aufwendige Produktionslogistik mit Risiken
                                    Eingeschränkte Flexibilität bei Produktvarianten




                                                                   LEONI FLAMECON




           Automatisiertes Verlegen von Flachleitern:
                                                                                         Variante:
               Hohe Flexibilität durch robotergeführte Werkzeuge
               Vereinfachte Variantenbildung mit CAD/CAM
                                                                        Flammspritzen von elektrischen Leiterbahnen
               Neue Optionen für Auswahl der Standorte

     Uni
FAPS Prof.Erlangen
           Franke                                                                              Montage Bordnetze
     Uni
FAPS Prof.Erlangen
           Franke    Robotergestützte flexible Montage elektrischer Flachleiter
              Strahlentherapiegerät




                 Robotergeführte
             Bildgebende Verfahren        Verbesserte Abläufe durch angepassten
                                      kinematische Strukturen in der Strahlentherapie

     Uni
FAPS Prof.Erlangen
           Franke                                                   Projekt MEDIEMAS
                                                                       FAPS / Siemens
                                              Programmierung und Simulation
                                              kooperierender Industrieroboter




                     Realisierung einer
                beispielhaften Montagezelle




     Uni
FAPS Prof.Erlangen
           Franke                                Kooperierende Industrieroboter
                     Prof. Dr.-Ing. Jörg Franke
                     Lehrstuhl für Fertigungsautomatisierung und Produktionssystematik
                     Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg




                     Automatisierte Montage für elektrische
                     Antriebe und elektronische Systeme


                      Standorte und Arbeitsgruppen des Lehrstuhls

                      Handhabungs- und Montagetechnik

                      Planung und Simulation

                      Elektronikproduktion



     Uni
FAPS Prof.Erlangen
           Franke
     Uni
FAPS Prof.Erlangen
           Franke    Virtuelle Produktion am Lehrstuhl FAPS
                       Effiziente Anlagenplanung durch
                            3D-Layoutmodellierung




                                                                            Erkenntnisse
                                                                              über das
                                                                           Systemverhalten

             Modellübertragung
                   in die
              Ablaufsimulation




     Uni
FAPS Prof.Erlangen
           Franke                                    Simulationsmodelle von SMD-Bestückungslinien
                     2D-ECAD                                                        3D-MCAD
                                              3D-MIDCAD




           •   Logic development                                           •   Case design
           •   2D-layout                                                   •   Product modelling
           •   2D-routing                                                  •   FEM-calculation
           •   Function simulation                                         •   Mold-design
           •   Design rule checks                                          •   NC-generation

                                       • 3D-component library
                                       • MID-specific feature library
                                       • 3D-placement and -routing
                                       • MID-specific design rule checks
                                       • Interface for
                                         CAE/CAM-Tools
                                       • Generation of manufacturing
                                         information

     Uni
FAPS Prof.Erlangen
           Franke                    3D-MIDCAD for the Design of Molded Interconnect Devices
                                           Ziele

              Herstellerübergreifendes System zur Anlagenüberwachung und -
              diagnose
              Schaffen einer einheitlichen Plattform für Teledienstleistungen


                Vorteile der webbasierten Systemsarchitektur
                Verwendung von standardisierten Webtechnologien
                Vertraute Systemumgebung (Webbrowser)
                Weltweite, schnelle Verfügbarkeit
     Uni
FAPS Prof.Erlangen
           Franke                                                      Webbasiertes System zum Teleservice von
                                                                                          Produktionssystemen
                     Prof. Dr.-Ing. Jörg Franke
                     Lehrstuhl für Fertigungsautomatisierung und Produktionssystematik
                     Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg




                     Automatisierte Montage für elektrische
                     Antriebe und elektronische Systeme


                      Standorte und Arbeitsgruppen des Lehrstuhls

                      Handhabungs- und Montagetechnik

                      Planung und Simulation

                      Elektronikproduktion



     Uni
FAPS Prof.Erlangen
           Franke
                     Klimatisierte Versuchshalle   CAD-Systeme zum Schaltungsentwurf




                     Reinraum der Klasse 10.000       Systeme zur Qualitätssicherung
     Uni
FAPS Prof.Erlangen
           Franke                                  Einrichtungen zur Elektronikproduktion
           1                                      2
                                                                                    3

                 Qualifizierung
               der Komponenten                        Auftrag von
                                                  Verbindungsmedien
                                                                                        Optimierte
                                                                                    Bestücktechnologie


                                                                                               4

                                                             5
                          6
                                                                                                    Angepasste
                                                                                                Verbindungstechnik

                                                               Prozessbegleitende
                                                               Qualitätssicherung
                              Neue Technologien
                                zur Nacharbeit



     Uni
FAPS Prof.Erlangen
           Franke                                                     Prozesskette in der Elektronikproduktion
                                                                                   Fa. Kromberg & Schubert
             Optische Komponenten       Folienschaltungen         MID-Strukturen




                             Gemeinsame Basistechnologien




                                              Standard-
                                             baugruppen


     Uni
FAPS Prof.Erlangen
           Franke                                Aktuelle Trends in der Elektronikproduktion
                                   Empfänger        Strahlengang            Sender




             Lichtwellenleiter   Umlenkspiegel   Standardsubstrat   Linse zur Fokusierung




               Anwendungsgebiete für Lichtwellenleiter in Leiterplatten

                 Integration in Datennetze
                 Punkt zu Punkt Daten-Kommunikation auf Board-Ebene
                 Integration in Standardapplikationen



     Uni
FAPS Prof.Erlangen
           Franke                                                   Lichtwellenleiter in Leiterplatten
                                 Folie                               MID




                                                                                        Quelle: Siemens AG



                                Vorteile                           Vorteile
                     Gewichtsreduktion                  Räumliche Gestaltungsfreiheit
                     Planare Verarbeitung möglich       Verkürzte Prozessketten
                     Hoher Durchsatz bei Reel-to-Reel   Umweltverträglichkeit


                         Herausforderungen                  Herausforderungen
                     Biegebelastung auf Anschlüsse      Spezifische Werkzeuge nötig
                     Geringe Formstabilität             Metallisierungshaftung
                     Wärmeausdehnung des Substrates     Wärmeausdehnung des Substrates



     Uni
FAPS Prof.Erlangen
           Franke                                             Potentiale von Folien und MID
     Uni
FAPS Prof.Erlangen
           Franke    Reel-to-Reel-Fertigungslinie am Lehrstuhl FAPS
                                                                         Technologische
               Lötparameter
                                                                         Randbedingungen
                Temperaturprofil
                                                                          Temperaturbelastung
                Schutzatmosphäre
                                                                          Verarbeitbarkeit
                                          Prozess




                Verbindungsmedium                                    Komponenten




                                    Prozessparameter
                                     Lagerung
                                     Umwelteinflüsse

     Uni
FAPS Prof.Erlangen
           Franke                                      Aufgabenfelder in der Baugruppenmontage
                 Vielen Dank für Ihre
                 Aufmerksamkeit!




     Uni
FAPS Prof.Erlangen
           Franke

								
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