Was sind die neuen technologischen Anwendungen von intelligenten SMT-Bestückungsautomaten?

Intelligente SMT-Bestückungsautomaten (Surface Mount Technology) sind eines der wichtigsten Geräte in der modernen Elektronikfertigung und werden häufig für die Montage von Bauteilen auf Leiterplatten (PCB) verwendet. Mit der rasanten Entwicklung von Industrie 4.0, künstlicher Intelligenz, dem Internet der Dinge und anderen Technologien führen auch intelligente SMT-Bestücker ständig neue Technologien ein, um die Produktionseffizienz, Genauigkeit und Flexibilität zu verbessern. Unser Nectec-Team wird die Vorteile und Entwicklungstrends einiger neuer Technologieanwendungen in intelligenten SMT-Bestückern für die SMT-Industrie analysieren, um unseren zukünftigen potenziellen Kunden bei der Auswahl unserer SMT-Hightech-Ausrüstung genauer zu helfen. 

Die erste Anwendung, die wir besprechen wollen, ist die Computer Vision und AI. Computer Vision ist eine der Schlüsseltechnologien für intelligente SMT-Bestücker. Sie nutzt hochauflösende Kameras und Bildverarbeitungsalgorithmen, um Bauteile, Leiterplatten und Montagepositionen genau zu identifizieren und zu lokalisieren. In den letzten Jahren hat die Einführung der Technologie der künstlichen Intelligenz die Fähigkeiten der Bildverarbeitung weiter verbessert. Die Technologie besteht aus zwei zentralen technologischen Eckpfeilern. Der erste ist der Deep-Learning-Algorithmus: Durch den Deep-Learning-Algorithmus können intelligente SMT-Bestückungsautomaten automatisch verschiedene Arten von Bauteilen identifizieren und klassifizieren, selbst wenn die Bauteile komplexe Formen haben oder nicht markiert sind. Bei eindeutigen Bauteilen kann auch eine hochpräzise Identifizierung erreicht werden. Darüber hinaus kann die KI auch historische Daten analysieren, um den Montageweg zu optimieren und die Montagezeit zu verkürzen: Die KI-Technologie kann den Monteur dabei unterstützen, Fehler während des Montageprozesses in Echtzeit zu erkennen, z. B. eine falsche Platzierung, fehlende oder beschädigte Komponenten. Durch maschinelles Lernen kann das System die Erkennungsalgorithmen kontinuierlich optimieren und die Genauigkeit und Effizienz der Fehlererkennung verbessern.

Die zweite Anwendung, die wir besprechen wollen, ist die hochpräzise Bewegungssteuerung. Die Bestückungsgenauigkeit des Bestückers wirkt sich direkt auf die Qualität der Leiterplatte aus. Mit der zunehmenden Miniaturisierung elektronischer Bauteile werden die Anforderungen an die Bewegungssteuerung von Bestückern immer höher. Dieses Steuerungssystem hat zwei repräsentative technische Eckpfeiler. Die erste sind Linearmotoren und Servosysteme: Moderne intelligente SMT-Bestückungsautomaten verwenden in der Regel Linearmotoren und Hochleistungs-Servosysteme, mit denen eine Bewegungssteuerung im Nanobereich erreicht werden kann. Linearmotoren zeichnen sich durch eine schnelle Reaktionsgeschwindigkeit und eine hohe Positioniergenauigkeit aus, die sich besonders für Hochgeschwindigkeits- und Hochpräzisions-Montageanforderungen eignen. Der zweite Punkt ist die Mehrachsen-Verbindungssteuerung: Bestücker müssen in der Regel mehrere Bewegungsachsen gleichzeitig steuern, z. B. die X-, Y- und Z-Achse sowie die Rotationsachse. Durch die Mehrachsen-Kopplungssteuerungstechnologie kann das Montagegerät komplexe Montagevorgänge realisieren und die Effizienz und Genauigkeit der Montage verbessern.

Die dritte Anwendung, die wir besprechen möchten, ist das Internet der Dinge und die Big-Data-Analyse. Die Einführung der Internet-of-Things-Technologie ermöglicht es intelligenten SMT-Bestückungsautomaten, sich nahtlos mit anderen Fertigungsanlagen und Managementsystemen zu verbinden, um eine gemeinsame Datennutzung und kollaborative Arbeit zu ermöglichen. Diese spezielle Technologie hat zwei Kernfunktionen. Die erste ist die Echtzeitüberwachung und Fernsteuerung: Durch die Internet-of-Things-Technologie können der Betriebsstatus, die Bestückungsdaten, Fehlerinformationen usw. des Bestückungsgeräts in Echtzeit in die Cloud hochgeladen werden, so dass Manager sie aus der Ferne überwachen und analysieren können.

Wenn eine Anomalie in der Anlage auftritt, kann das System automatisch einen Alarm auslösen und sogar Fehler aus der Ferne diagnostizieren und beheben. Der zweite Punkt ist die Big-Data-Analyse: Das Montagegerät erzeugt während des Betriebs eine große Menge an Daten, wie z. B. die Montagegeschwindigkeit, die Genauigkeit und die Verwendung der Komponenten. Mithilfe der Big-Data-Analyse können Unternehmen ihre Produktionsprozesse optimieren, Anlagenausfälle vorhersagen und die Produktionskosten senken. Um ein konkretes Beispiel zu nennen: Ein alter Kunde von Nectec analysierte die Montagedaten und stellte fest, dass die Erfolgsquote bei der Montage einiger Komponenten niedrig war. Sie passten daraufhin die Montageparameter an und tauschten die Komponenten rechtzeitig und bedarfsgerecht aus.

Die vierte Anwendung, die wir besprechen wollen, ist die flexible Fertigung und das modulare Design. Angesichts der steigenden Nachfrage nach vielfältigen elektronischen Produkten müssen intelligente SMT-Bestückungsautomaten (Surface Mount Technology) eine höhere Flexibilität aufweisen, um den Produktionsanforderungen unterschiedlicher Produkte gerecht zu werden. Diese Flexibilität manifestiert sich in zwei Aspekten. Der erste Aspekt ist das modulare Design: Moderne Bestückungsautomaten sind in der Regel modular aufgebaut, so dass die Kunden verschiedene Funktionsmodule je nach Produktionsbedarf flexibel konfigurieren können, z. B. Hochgeschwindigkeits-Bestückungsköpfe, Hochpräzisions-Bestückungsköpfe, Dosiermodule usw. Dieser Aufbau erhöht nicht nur die Flexibilität der Anlage, sondern senkt auch die Wartungskosten. Der zweite Aspekt ist die Schnellwechseltechnologie: Zur Anpassung an das Produktionsmodell mit mehreren Varianten und kleinen Losen haben die intelligenten SMT-Bestückungsautomaten eine Schnellwechseltechnologie eingeführt. Durch den automatischen Austausch von Saugdüsen und die Anpassung von Montageparametern können die Bestückungsautomaten in kurzer Zeit auf andere Produkte umgestellt werden, wodurch sich die Ausfallzeiten verringern. 

Die fünfte Anwendung, die wir besprechen wollen, ist der 3D-Druck und die additive Fertigung. Obwohl die 3D-Drucktechnologie in erster Linie für das Prototyping und die Kleinserienfertigung eingesetzt wird, beginnt sie sich auch im Bereich der SMT-Bestückungsautomaten (Surface Mount Technology) durchzusetzen. Das Forschungsteam von Nectec hat zwei Anwendungen der 3D-Drucktechnologie im SMT-Bereich identifiziert. Die erste ist die Herstellung kundenspezifischer Saugdüsen und Vorrichtungen: SMT-Hersteller können mit Hilfe der 3D-Drucktechnologie schnell kundenspezifische Saugdüsen und Halterungen herstellen, die Komponenten mit einzigartigen Formen oder Größen aufnehmen können. Dieser Ansatz verkürzt nicht nur den Fertigungszyklus, sondern senkt auch die Kosten. Die zweite Anwendung ist die additive Fertigung für Reparaturen: Präzise Komponenten in Bestückungsautomaten können bei längerem Gebrauch Verschleiß oder Schäden aufweisen. Mit der additiven Fertigungstechnologie können lokale Reparaturen durchgeführt werden, ohne dass die gesamte Komponente ausgetauscht werden muss, wodurch die Lebensdauer der Ausrüstung verlängert wird.

Die sechste Anwendung, die wir erörtern möchten, ist die umweltfreundliche Fertigung und energiesparende Technologie. Mit dem wachsenden Bewusstsein für den Umweltschutz führen intelligente SMT-Maschinen für die Oberflächenmontage nach und nach umweltfreundliche Fertigungs- und Energiespartechnologien ein. Die erste energiesparende Technologie sind Energiesparmotoren und -treiber: Moderne SMT-Maschinen verwenden in der Regel Energiesparmotoren und -treiber, um den Energieverbrauch durch optimierte Steuerungsalgorithmen zu senken. Wenn sich die SMT-Maschine beispielsweise im Leerlauf befindet, kann das System automatisch die Motordrehzahl reduzieren oder in den Standby-Modus wechseln, um den Stromverbrauch zu senken; die zweite energiesparende Technologie ist die Verwendung umweltfreundlicher Materialien und Verfahren: Bei der Herstellung von SMT-Maschinen verwenden immer mehr Unternehmen umweltfreundliche Materialien und Verfahren wie bleifreies Lot, Beschichtungen mit wenig flüchtigen organischen Verbindungen (VOC) usw., um die Umweltbelastung zu verringern.

Die siebte Anwendung, die wir besprechen wollen, ist die erweiterte Realität (AR) und die virtuelle Realität (VR). Augmented-Reality- und Virtual-Reality-Technologien werden nach und nach für den Betrieb und die Wartung intelligenter SMT-Maschinen für die Oberflächenmontage eingesetzt. Erstens wird die AR-gestützte Bedienung im Allgemeinen durch AR-Brillen oder Tablet-Geräte erreicht, bei denen die Bediener virtuelle Bedienerhinweise und Fehlerdiagnoseinformationen in der tatsächlichen Arbeitsumgebung der SMT-Maschine sehen können, wodurch die Genauigkeit und Effizienz der Bedienung verbessert wird. Auch VR-Schulungen und -Simulationen werden in der Regel mit VR-Technologie durchgeführt. Unternehmen können neuen Mitarbeitern eine virtuelle Schulung zur Bedienung von SMT-Maschinen anbieten, damit sie sich in einer virtuellen Umgebung mit der Bedienung der Geräte und dem Umgang mit Fehlern vertraut machen können, wodurch Fehler bei der tatsächlichen Bedienung reduziert werden. Obwohl sich diese beiden Technologien ähneln, sind die tatsächlich verwendeten Techniken und die Lernkenntnisse und Erfahrungen, die sie den Mitarbeitern vermitteln können, völlig unterschiedlich.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass intelligente SMT-Maschinen für die Oberflächenmontage als Kernstück der modernen Elektronikfertigung ständig neue Technologien zur Verbesserung der Produktionseffizienz, Genauigkeit und Flexibilität einführen. Die Anwendung von maschinellem Sehen und künstlicher Intelligenz, hochpräziser Bewegungssteuerung, Internet der Dinge und Big-Data-Analyse, flexibler Fertigung und modularem Design, 3D-Druck und additiver Fertigung, umweltfreundlicher Fertigung und energiesparender Technologie, Augmented Reality und Virtual Reality und anderen Technologien ermöglicht es intelligenten SMT-Montagemaschinen, sich besser an die diversifizierten und miniaturisierten Produktionsanforderungen elektronischer Produkte anzupassen und die Entwicklung der elektronischen Fertigungsindustrie in Richtung Intelligenz und Umweltfreundlichkeit zu fördern.

Mit dem kontinuierlichen Fortschritt der Technologie werden intelligente SMT-Maschinen für die Oberflächenmontage auch in Zukunft eine wichtige Rolle im Bereich der Elektronikfertigung spielen.