Preh GmbH propone l’elettronica di potenza con SIPLACE SX

I circuiti stampati per veicoli elettrici rappresentano grandi sfide per i produttori di elettronica. Lavorando a stretto contatto, il fornitore automobilistico Preh GmbH di Bad Neustadt, in Germania, e il fornitore di soluzioni SMT ASMPT hanno automatizzato la produzione di un modulo per il controllo del recupero degli accumulatori nei veicoli elettrici, compreso il posizionamento di massicce sbarre.

Con moduli complessi che trasportano forme strane come connettori di grandi dimensioni, severi requisiti di tracciabilità e severi requisiti just-in-time, i clienti automobilistici sono considerati i più impegnativi per l’industria manifatturiera dell’elettronica. La crescente popolarità dei veicoli elettrici sta attualmente aumentando la domanda di elettronica di potenza poiché vengono implementati controller più intelligenti e affidabili per migliorare le capacità di recupero e l’autonomia di tali veicoli. Uno dei fornitori specializzati nello sviluppo e nella produzione di tali moduli per gli OEM automobilistici è Preh Group a Bad Neustadt, in Germania, una divisione di Joyson Group a Ningbo, in Cina.

Ugelli speciali necessari

La prima fase della valutazione del processo presso il Centro di competenza SMT (CoC) ha comportato il prelievo e il posizionamento delle quattro sbarre grandi e pesanti con le macchine di posizionamento SIPLACE. Le barre sono lunghe fino a 9,5 centimetri e larghe fino a 9 centimetri. I componenti massicci sono disponibili in varie forme, devono essere posizionati in piano sui depositi di pasta saldante e presentano bordi rialzati con altezze fino a 25 millimetri su tutta la loro larghezza per scopi di contatto. Le barre sono così grandi perché devono accogliere correnti fino a 600 ampere (vedi l’immagine del circuito stampato).

I CoC, che ASMPT gestisce in diverse sedi, consentono ai produttori di elettronica di far valutare, testare e ottimizzare i loro processi di produzione dagli esperti di processo di ASMPT in un ambiente realistico. Per garantire captazioni affidabili e posizionamenti accurati delle varie busbar, ASMPT ha sviluppato uno speciale ugello con soffietto e due punti di captazione per la testa pick-and-place TwinHead in grado di gestire i componenti sovradimensionati.

Fornitura in vassoi ottimizzati

Dopo aver lavorato sul processo di prelievo, i team hanno esaminato il modo più efficace per fornire le sbarre alla macchina di posizionamento. Nelle corse pilota iniziali, le sbarre sono state fornite manualmente in vassoi che Preh aveva prodotto con una stampante 3D. Ciò è stato seguito dalla fornitura delle diverse busbar distribuite su più vassoi in un SIPLACE Waffle Pack Changer 6, un approccio che ha richiesto loro di superare diverse sfide. Ad esempio, a causa degli alti bordi rialzati all’estremità delle sbarre collettrici, è stato possibile utilizzare solo un cassetto su due. Altri problemi seguirono rapidamente. Il design originale degli inserti del vassoio richiedeva che le sbarre venissero faticosamente ruotate dal SIPLACE TwinHead tra il prelievo e il posizionamento. Anche i continui cambi tra i vassoi che accolgono le quattro diverse sbarre si sono rivelati perditempo.

Nel corso di diverse iterazioni, il team di Preh è riuscito a ottimizzare i vassoi e l’intero processo di approvvigionamento dei componenti: “Oggi utilizziamo vassoi termoformati che contengono più set completi delle quattro diverse sbarre. Lo abbiamo fatto integrando il nostro prefabbricatore nel processo, che ora ci consegna vassoi preriempiti. I codici assicurano che il sistema di visione possa distinguere le sbarre e i fori nelle sbarre vengono utilizzati come contrassegni per garantire captazioni centrate con precisione. Le sbarre sono immagazzinate nei vassoi in modo da eliminare la necessità di ruotarle. Il loro posizionamento sulla scheda è supportato da pin. Per gestire i vassoi, che sono riempiti con diversi componenti, il team CoC di ASMPT è entrato nuovamente in gioco, riferisce Dirk Petzold. I tecnici hanno lavorato insieme per ottimizzare molti dettagli.

La produzione di massa è recentemente iniziata con tre turni. I pannelli vengono fatti funzionare in gruppi di due su una linea SMT a binario singolo dotata di tre macchine SIPLACE SX2. Le prime due macchine posizionano i componenti SMT, mentre la terza macchina movimenta le sbarre. È dotato di due scambiatori di waffle per l’alimentazione delle sbarre, una testa SIPLACE TwinStar HF (High Force) e una testa SIPLACE TwinStar VHF (Very High Force). La testata VHF posiziona le due sbarre grandi mentre la testata HF posiziona le due più piccole. Per motivi di processo, i pad di saldatura sono stati ingranditi e la forza Z per posizionarli è stata aumentata. Preh impiega anche un forno a vuoto su questa linea per ridurre al minimo il rischio di inclusioni d’aria.

Pronto in tempo nonostante molte iterazioni

Il design della linea SMT e i requisiti del progetto sono cambiati continuamente dai primi prototipi alla serie pilota fino alla corsa di produzione finale, presentando ai partecipanti grandi sfide: “Insieme al team CoC di ASMPT siamo riusciti a fornire un processo di posizionamento SMT integrato con il SIPLACE SX in tempo per l’inizio della produzione in serie. Siamo stati anche in grado di migliorare significativamente la nostra precisione di posizionamento, la qualità e la produttività su tutta la linea, dal prelievo e dall’installazione delle sbarre ai sistemi flessibili Grid-Lok pneumatici che supportano le schede durante il posizionamento di altri componenti SMT. La gamma del SIPLACE SX per i componenti di forma insolita e il supporto che abbiamo ricevuto dal team del CoC di Monaco sono stati davvero impressionanti”, afferma Justin Oppelt, il manager responsabile del reparto di produzione elettronica di Preh.

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