Sonderlösung für elektronische Bauteile in einer Klimakammer

Auf dieser Sonderprüfvorrichtung werden Leiterplatten bei Temperaturen von -40 bis zu +80 Grad getestet. Der Adapter kommt in eine Klimakammer für einen ThermoStream® und wird über einfache Sub-D Stecker mit dem Tester verbunden.

Die herausfordernde Aufgabe war, auf kleinstem Raum möglichst viele Prüflinge unterzubringen. In diesem Fall sind es 4 hochkant angeordnete Leiterplatten, die von beiden Seiten durch eine Hebelbewegung kontaktiert werden. Beste Raumaufteilung bei optimaler Luftzirkulation war genauso wichtig wie die einfache Handhabung des Prüfmittels. Das Herzstück des Prüfadapters befindet sich auf selbst entflochtenen Leiterplatten, welche eine herkömmliche Verdrahtung ersetzten. Diese Variante ist ideal für enge und kompakte Lösungen, jedoch um ein Vielfaches komplexer z.B. bei Änderungen, HF Signale , Strombelastbarkeit . D.h. eine Null-Fehlerquote ist hier oberstes Gebot.

Das Unternehmen SPEA ist weltweit führend im Bereich Automatische Testsysteme für Elektronik, Halbleiter, MEMS und Sensortechnink. Mit 50 Jahren Erfahrung in Forschung, Entwicklung und Produktion steht SPEA für passgenaue Tests von Technikkomponenten in Automotive, Luft- und Raumfahrt, Medizin und weiteren Hightech-Branchen. Bislang wurden mehr als 10.000 Systeme weltweit installiert.

Die Redaktion von Adapterbau Kokott war mit Geschäftsführer René Kokott zu Gast bei SPEA Deutschland. Wir sprachen mit der Marketingleiterin Maren Witt, Applikationsingenieur Norbert Kautzner und Peter Holub.

SPEA S.p.A. hat seinen Hauptsitz in Italien und ist weltweit präsent. Welche Rolle spielt dabei seit über 30 Jahren der Standort Deutschland?

Anders als die anderen Niederlassungen, haben wir eine eigenständige Serviceabteilung. Testsysteme sind ja kein Produkt von der Stange, sondern müssen an die Bedürfnisse des Kunden angepasst werden. Das übernehmen wir. Gefertigt werden die Systeme in Italien, kommen dann zu uns und wir spezifizieren sie je nach Applikation. Die erste Inbetriebnahme und das Customizing erfolgt also komplett von hier.

Wann kommen die Adapter ins Spiel?

Bei den meisten BedOfNail (BON) Prüfsystemen, die der Kunde über SPEA erhält, sind immer produktspezifische Adapter – sehr oft von Adapterbau Kokott notwendig.

Wie entstand diese Kooperation mit Kokott, der erste Kontakt?

Die erste Begegnung ist schon über 15 Jahre her. SPEA lieferte damals Testsysteme an Siemens, dort waren Kokott-Adapter als Standard gesetzt. So hat man sich kennengelernt, da fing die Partnerschaft an. Flexibilität und schnelle Reaktionszeit waren schon damals die großen Pluspunkte des mittelfränkischen Teams.

Was macht SPEA besonders gut oder anders als der Wettbewerb?

SPEA steht für Flexibilität, für Qualität. Wir sind zum Beispiel bei Benchmarks für Automobilhersteller, die den Markt sondieren fast immer auf Platz EINS. Ein Alleinstellungsmerkmal von SPEA ist auch die Art und Weise, wie Systeme entwickelt werden, dass sie eigens für den Kunden und mit ihm entwickelt werden.

Könnten Sie dafür ein Beispiel nennen?

Unser Flying-Probe-Tester, zum Beispiel, wurde ursprünglich mit Siemens zusammen entwickelt. Sie haben Vorgaben und Anforderungen definiert, und daraufhin wurde das System von uns so konzipiert, dass es deren Anforderungen entsprach. Daraufhin haben wir auch neuere Technologie eingebaut und alternative Ideen entwickelt. Hier arbeiten SPEA Testsysteme mit Linearmotoren, das macht wissentlich kein anderes System in dem Bereich der Flying Probe Systeme. Hinsichtlich Geschwindigkeit und Genauigkeit ist diese Technik klar überlegen.

Demnach hat SPEA eine hohe Produktionstiefe …

Der Großteil von Hardware und Software wird in Italien selbstentwickelt. Nahezu alles, was in den Maschinen steckt, ist SPEA. Aber natürlich werden auch Komponenten zugekauft. Optische Sensoren, zum Beispiel. Auch kein Linearmotor wird komplett selbst gebaut. Aber das Grundkonzept, die Messtechnik und die Software ist immer von SPEA. Das ist die Grundphilosophie im Headquarter: Möglichst viel selbst zu machen, um Einfluss und Kontrolle zu behalten. Um auf die Bedürfnisse des Kunden eingehen zu können. Wir können es genau für ihn ausrichten, da wir es selbst entwickelt haben.

Für SPEA Kunden offensichtlich eine zufriedenstellende Philosophie …

Für den Kunden heißt das, er bekommt seine Lösung komplett aus einer Hand. 100 % Hardware, 100 % Software. Vom Einlesen der CAD-Daten bis zum fertigen Testprogramm zur Datenausgabe für den Adapterbau. Alles ein Softwarepaket!

Wie sehen Sie die Entwicklung in der Produktion hinsichtlich Industrie 4.0? Smart Factory? Wo geht die Reise hin?

Die Reise der Testsysteme wird zunehmend schneller und kleiner, kompakter. Bei der Prüfung von Leiterplatten mit Prüfadapter zum Beispiel, wird ein Teil in der Produktionsstraße mit einer Zykluszeit von 30 Sekunden gefertigt. Wir möchten die Zeiten verkürzen, parallelisieren, die Teile halb so groß schaffen, kleinere Antastungen, engere Struktur für Prüfadapter. Intelligente Systeme zu entwickeln, die möglichst viele Produkte zeitgleich testen und miteinander vernetzt werden können – das ist das Ziel.

Was bedeutet das für den Anwender an der Fertigungslinie?

Hier wird mit Hilfe der Produktseriennummer überwacht, ob das Produkt, das am Testsystem ankommt, auch zum geladenen Testprogramm beziehungsweise zum eingelegten Adapter passt. Nur dann wird es auch in den Tester eingefahren.

Ergänzend dazu gibt es Konzepte, um eine fällige Adapterwartung automatisch anzuzeigen. Wird diese Wartung nicht durchgeführt, wird der Prüfadapter gesperrt. Das heißt, die Anlage wird vom MES System gesperrt.

Inwieweit ist hier der Adapterbauer gefordert?

Kleiner, kompakter und schneller heißt für den Adapter, kleinere Strukturen zu kontaktieren. Nadeln, die wir zum Kontaktieren verwenden, werden noch kleiner und dünner, so lassen sie sich noch enger nebeneinandersetzen, damit die gleiche Anzahl von Kontaktstellen auf die harte Fläche passt. Das alles hat natürlich seine Grenzen. Hier gilt die Balance zwischen Robustheit und Minimierung der Hülsenabstände. Die Verkabelung wird definitiv anspruchsvoller. Als Ergänzung zu den Adaptern könnten elektronische Speicher in Form von Mikro SD-Karten ins Spiel kommen, um eine Nachverfolgung gewährleisten zu können. Bei einigen Kunden wurde das schon zum Teil umgesetzt.

SPEA beliefert alle wichtigen Hightech-Branchen und Industrien. Wo erzielen Sie den größten Umsatz?

Einen großen Bereich bilden Elektronikbaugruppen für Automotive, wir beliefern ja immer Elektronik-Produzenten, die bestückte Leiterplatten herstellen. Den Elektronikbereich betreuen wir von Deutschland aus. SPEA bietet sonst auch noch Systeme im Bereich Semiconductor, diese sind dann hauptsächlich in Asien im Einsatz, wo auf der Chip-Produktions-Ebene auch geprüft wird.

Mit anderen Worten, Sie testen alles was vom Kunden gewünscht wird?

In vielen Fällen schreiben wir auch noch die Software in das Produkt, das heißt, wenn ein Produkt bei uns kontaktiert ist, wird auch geflasht. Auch das wird funktional geprüft, bevor das Produkt das System verlässt. Und dies kann in verschiedenen Bereichen gefragt sein. Industrieelektronik, Consumer-Elektronik oder z.B. Zahnbürsten, Netzteile für Satelliten. Ein Großteil sind Automotive-Teile, Multimedia, gerade ganz aktuell e-Bikes, auch Elektroniken für Elektroautos kommen mehr und mehr.

Bemerken Sie in den Märkten Veränderungen, die Corona geschuldet sind?

Als die Corona-Pandemie begann hatten wir Elektroniken für 5.000 Beatmungsgeräte auf einer Flying-Probe im Test, als reiner Prüfdienstleister. Das war aber eine Ausnahme.

Wie sehen Sie SPEA in der Zukunft? Wie sind sie aufgestellt?

Wir sind zurzeit weltweit vertreten, in unterschiedlicher Form. Für SPEA gibt es zahlreiche Niederlassungen und Vertriebsbüros, auf allen Kontinenten. Produziert wird aber nur in Italien. Was SPEA Deutschland betrifft: Mit eigener Serviceabteilung, Vertrieb, Applikation, Inbetriebnahme etc., und mit so vielen Mitarbeitern – 60 an der Zahl.

Abschließende Frage an Herrn Kokott: Warum arbeitet Adapterbau Kokott so gerne mit SPEA zusammen?

Es ist einfach ein unkompliziertes, schönes Zusammenarbeiten. Kurze Dienstwege, und das Wort hat Gewicht! Man ist aufeinander eingespielt über die Jahre.

Aufgabenstellung war, 24 DVI Kabel in kurzer Zeit in richtiger Reihenfolge zu stecken und nach erfolgter Prüfung auch wieder abzustecken. Die Ergebnisse werden über einen integrierten 12-Zoll TFT Bildschirm angezeigt. Dies wurde über eine klappbare Sonderkonstruktion gelöst.
Für die Lüfter wurde eine Luftstromerkennung eingebaut.

Das Adapteroberteil erkennt verschiedene Bestückungsvarianten (Steckerbuchse, Varistor und Kondensator) darüber hinaus werden Elkos Steckfahnen und Erdungsklemmen auf die richtige Höhe und Vollständigkeit geprüft.
Im Adapterunterteil wurde die Auflagefläche für den Prüfling so angepasst, dass er absolut verwindungsfrei im FKT und ICT-Test kontaktiert werden kann. Der Prüfer erhält das Ergebnis über eingebaute Gut/Schlecht-Anzeigen.

Ein manueller Prüfadapter mit VPC18-Schnittstelle verlässt heute unsere Produktion. Aufgabenstellung: die Kontaktierung aller seitlicher Stecker über Federkontaktstifte. Das wurde bei diesem Adapter über eine Linearhubhaube gelöst, die beim schließen die Anfahrmechaniken antreiben und somit die Händlingszeit verkürzt. Über die installierten Spiegel kann der Bediener die LED`s auf Funktion überprüfen.

„Hier steht ein aussagekräftiges Statement vom Kunden“

Jeden Tag profitieren etwa fünf Millionen Patienten von Siemens Medizintechnik in den Bereichen diagnostische und therapeutische Bildgebung, Labordiagnostik oder molekulare Medizin. Hierzu sind hochkomplexe Geräte und Medizintechnologien vonnöten, die immer neuen Kundenansprüchen gerecht werden müssen und steigende Konnektivitätsanforderungen für Prüfadapter mit sich bringen.

Der Adapterbau Kokott realisiert bereits seit den 1990er Jahren entsprechende Prüftechnik, um die einwandfreie Funktionalität und Prozessqualität hochsensibler Baukomponenten für modernste Medizinapparate sicherzustellen.

Das jüngste Projekt für Siemens Healthineers war die Anfertigung eines Funktionstest Vakuumadapters zur Prüfung von Baugruppen im Bereich Computer-Tomografie. Wir nutzten den Kundenbesuch, um mehr über die – in mehrfacher Hinsicht – ungewöhnlichen Begleitumstände dieses Sonderauftrags zu erfahren.

Herr Kaiser, wie ist der Auftrag für Siemens Healthineers einzuordnen?

Kaiser: „Zum einen handelt es sich dabei um einen komplexen Funktionstest Vakuumadapter, und noch dazu war es ein Eilauftrag, kurz vor Weihnachten. Die Verdrahtung, wir sprechen hier von über 400 Nadeln, hat Kokott über Weihnachten in Sonderschichten absolviert. Übrigens in Rekordzeit.“

Ist es üblich, dass der Kunde zur Produktabnahme in die Fertigung kommt?

Kaiser: „Bei einfacheren Adaptern ist das meistens nicht nötig. Aber ein größeres Projekt wie dieses, mit vielen Einbauten und einem aufwendigeren Verdrahtungsplan, bei dem es einiges zu beachten gibt, kann ich gleich vor Ort prüfen und ggf. Änderungswünsche einbringen. Das spart viel Zeit.“

Für welchen Einsatzzweck ist der Prüfadapter vorgesehen?

Kaiser: „Wir brauchen den Adapter für qualitativ hochwertige Serientests in der Medizintechnik, zur Prüfung einer Flachbaugruppe, die zentraler Bestandteil einer PET CT-Anlage ist. In diesem Fall handelt es sich um eine Komponente für eine Siemens-Tochter in den USA.“

Sie verantworten bei den Siemens Healthineers Großprojekte in der Digitaltechnik. Inwieweit hat Corona Ihr Business und den Tagesablauf verändert?

Kaiser: „Viele Kollegen arbeiten zurzeit im Home-Office, da wechselt man sich auch ab. Siemens Healthineers ist natürlich systemrelevant, das heißt in der Fertigung geht es normal weiter, nur eben unter Hygienemaßnahmen. Gerade jetzt ist die Diagnose ja sehr wichtig. Wir vertreiben mittlerweile auch ein Covid19

PCR Testsystem für die Labordiagnostik und unsere Computertomographen können bei betroffenen Patienten für das Röntgen der Lungen eingesetzt werden.“

Warum war das Projekt so zeitkritisch? Bekommen Sie in diesem Sektor Bestellungen on Demand?

Kaiser: „Nein, eigentlich nicht. Das Vorgängermodell des Computertomographen läuft aus und die Bauteile sind zudem größtenteils „abgekündigt“. Das heißt, die Teileverfügbarkeit hat ein Enddatum und das Nachfolgeprodukt muss im März nahtlos eingeführt werden. Und da es sich um Baugruppen für ein PET-CT handelt, die auch für Untersuchungen im Rahmen der Covid19-Pandemie dringend gebraucht werden, hatten wir für den Adapter- und Verdrahtungsplan ein sehr sportliches Zeitfenster.“

Wie ist der Ablauf solcher Großprojekte unter normalen Umständen?

Kaiser: „Im Normalfall wird ein Projekt rechtzeitig ausgeschrieben und bei Lieferanten angefragt, dann wird nach Angebot entschieden und losgelegt. Wenn wir Adapter benötigen, für die Kokott seine Stärken ausspielen kann, favorisieren wir Kokott. Sollten die Ressourcen in Schnaittach knapp sein, müssen wir Alternativen finden.“

Welche Faktoren sind in der Regel ausschlaggebend?

Kaiser: „Adapterbau ist Sonderbau mit Einmalkosten, es ist kein preisgetriebenes Business. Qualität, Präzision und absolute Termintreue sind viel wichtiger als ein paar Euro Rabatt. Sehen Sie, ein high-end CT-Gerät kostet über eine Million. Wir liefern für das PET-CT zum Serienstart mit ca. 20 bis 30 Baugruppen pro Monat in die Fertigungsstraße und das muss stabil und zuverlässig laufen.“

Da bleibt vermutlich kaum Zeit zum Ausruhen …

Kaiser: „Fast zeitgleich wird in Abstimmung eines Kollegen ein mechanisch baugleicher ICT Adapter geplant und gebaut, mit noch mehr Nadeln, ca. 1.600 Hülsen und über 2.000 Kontaktierungsbohrungen, die uns dadurch ein nachträgliches manuelles Setzen von Hülsen deutlich erleichtern. Bei Medizingeräten dieser Güte darf es keinen Lieferungsausfall oder Verzug geben. Mit dem Adapter können wir mögliche Fertigungsfehler schneller analysieren und beheben. Ebenso wollen wir in unserer Fertigung stets kontrollieren, ob alles rund läuft. Wenn ein Fehler auftaucht, muss ich wissen: Welches Bauteil ist kaputt? Woher kommt der Fehler?

Der ICT Prüfadapter ermöglicht es Bauteile einzeln zu vermessen. Dann kann man genau sagen, welches Bauteil fehlt oder welcher Messwert z.B. bei passiven Bauelementen außerhalb der Toleranz liegt. Für diese Bauart ist beim Adapterbau dann mehr Fleißarbeit gefragt, weil es weniger Sonderverdrahtungen gibt, dafür viele 1:1-Verdrahtung zu den Schnittstellenblöcken.“

Wie viele solche Prüfadapter haben Sie zu verantworten?

Kaiser: „Für größere Projekte wie dieses, ist man als Test-Ingenieur ein gutes halbes Jahr beschäftigt, dann erst geht es zum nächsten Adapter. Kleinere Adapter kann man in drei bis vier Monaten abhandeln.“

Wie lange arbeiten Sie schon mit Kokott-Adaptern?

Kaiser: „Meinen ersten Adapter habe ich 2011 von Kokott bauen lassen, als ich bei Siemens anfing. Die Kollegen hatten damals bereits gute Erfahrungen mit dem Adapterbau Kokott gemacht. Manche Adapter sind schon 30 Jahre im Betrieb, die Zusammenarbeit besteht also schon länger.“

Sicher kennen Sie alle relevanten Adapterbauer in Deutschland. Gibt es etwas, das Sie an Kokott besonders schätzen

Kaiser: „Zum einen hat Kokott einen großen Standortvorteil, dadurch dass sie in der Nähe sind, gerade einmal 26 km von unserem Headquarter in Erlangen entfernt. Aber im Grunde hebt sich Kokott vor allem dadurch ab, dass unsere Ansprechpartner ein komplettes Verständnis für den Adapterbau haben, dass sie sich mit einem Projekt beschäftigen, sich einlesen und das Gesamtkonzept des Adapters verstehen. Sie machen es einfach am besten. Wir können die Lieferanten ja zum Glück danach auswählen, wo es am besten gelöst wird. Und wo man gute Erfahrungen macht, da geht man wieder hin, logisch.“