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Schlagwort: Industrie 4.0
Fördermaßnahme: KMU-innovativ: Produktionsforschung (ab 2016)
Forschungsziel: Das Ziel des KMU-innovativ Projekts RheoDos ist die Entwicklung eines neuartigen Dosiersystems für den Präzisionsauftrag von Klebstoffen und Lotpasten, welches selbstständig Materialdaten erzeugt. Auf Grundlage dieser Daten werden im Gerät gespeicherte Materialmodelle ausgewählt. Mit den sogenannten rheologischen Materialmodellen kann man das Fließverhalten der Materialien beschreiben bzw. vorhersagen. Auf diese Weise können eigenständig Prozessparameter für den hochpräzisen Auftrag optimiert werden. Des Weiteren wird das angestrebte Dosiersystem auf einer smarten Zeit-Druck-Steuerung basieren. Dadurch wird es erstmals möglich, die Vorteile dieser Technik, wie beispielsweise einfacher Aufbau, geringer Reinigungsaufwand sowie niedrige Investitionskosten, für das hochpräzise Auftragen von Klebstoffen und Lotpasten in der Mikroelektronik zu ertüchtigen.
Dipl.-Ing. (FH) Alexander Bonning
+49 721 608-26308
alexander.bonning@kit.edu
Problemstellung
Mikroelektronik findet sich in vielen Geräten des alltäglichen Lebens wieder, beispielsweise in Smartphones, Laptops oder Tablets. Hier werden eine Vielzahl von elektrischen Baugruppen eingesetzt, welche aus miniaturisierten elektrischen Komponenten bestehen. Diese Einzelkomponenten werden mit Hilfe von Klebstoffen und Lotpasten elektrisch kontaktiert und mechanisch fixiert. Aufgrund der weiter fortschreitenden Verkleinerung der Bauteile steigen die Anforderungen an den präzisen Auftrag von Klebstoff und Lotpaste.
Zielsetzung
Die theoretische Entwicklung der innovativen Steuerung basiert auf drei Entwicklungsstufen. Zum einen werden durch Materialprüfungen im Labor Materialmodelle von typischen, in der Mikroelektronik eingesetzten Klebstoffen und Lotpasten aufgestellt und in Kategorien zusammengefasst. Im Anschluss wird eine Abfolge von Dosierversuchen erforscht, mit dessen Ergebnis das Material einer Kategorie zugeordnet werden kann. Die dritte Entwicklungsstufe bringt einen Algorithmus hervor, welcher die zuvor genannte Zuordnung innerhalb der Steuerung eigenständig übernimmt und entsprechende Dosierparameter anpasst. Auf Basis dieser Ergebnisse werden Konzepte für die smarte Dosiersteuerung in Hardware und Software erstellt und durch den Bau eines Technologie-Demonstrators umgesetzt. Nach Fertigung des Demonstrators wird die Applikationsgenauigkeit bei variierenden Prozessparametern durch Versuche unter realen Bedingungen in einem Fertigungsbetrieb überprüft.
Vorgehensweise
Die theoretische Entwicklung der innovativen Steuerung basiert auf drei Entwicklungsstufen. Zum einen werden durch Materialprüfungen im Labor Materialmodelle von typischen, in der Mikroelektronik eingesetzten Klebstoffen und Lotpasten aufgestellt und in Kategorien zusammengefasst. Im Anschluss wird eine Abfolge von Dosierversuchen erforscht, mit dessen Ergebnis das Material einer Kategorie zugeordnet werden kann. Die dritte Entwicklungsstufe bringt einen Algorithmus hervor, welcher die zuvor genannte Zuordnung innerhalb der Steuerung eigenständig übernimmt und entsprechende Dosierparameter anpasst. Auf Basis dieser Ergebnisse werden Konzepte für die smarte Dosiersteuerung in Hardware und Software erstellt und durch den Bau eines Technologie-Demonstrators umgesetzt. Nach Fertigung des Demonstrators wird die Applikationsgenauigkeit bei variierenden Prozessparametern durch Versuche unter realen Bedingungen in einem Fertigungsbetrieb überprüft.
Ergebnisse und Anwendungspotenzial
Nach erfolgreichem Abschluss des Projekts steht ein Technologie-Demonstrator zur Verfügung, auf dessen Grundlage ein Serienprodukt entwickelt wird. Durch den einfachen Aufbau und die selbstständige Kalibrierung werden für den Anwender Zeit und Kosten gespart. Zudem ergeben sich umwelttechnische Vorteile durch einen geringeren Materialbedarf beim Anfahren der Prozesse. Aufgrund der smarten Steuerung sind weniger Fehlteile zu erwarten. Neben dem Einsatz in der Mikroelektronik wird das Serienprodukt auch in weiteren Branchen, wie zum Beispiel in der Optoelektronik oder in der Medizintechnik, zum Einsatz kommen.
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