Hohe Bedeutung der Industrie 4.0 im Sondermaschinenbau

Entwicklung von Schnittstellen in der Halbleiterindustrie

30.09.2020

Die Industrie 4.0 ermöglicht auch im Sondermaschinenbau eine durchgängige Nachverfolgbarkeit der Produktentstehung ihrer Kunden, möglichst vollautomatisiert und mit minimalem Werkereingriff.

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Die Werner Lieb GmbH & Co. KG in Rödental liefert Sonderanlagen vom einfachen Handarbeitsplatz bis hin zum Vollautomaten mit Robotik, automatischer Teilezuführung und Verpackung in entsprechende Transportmittel.

„Der Erfolg unserer Kunden ist unser Anspruch – bei allem, was wir tun“. Diese Maxime gilt bei LIEB vom ersten Tag an bis heute.

Die Branche spielt hier keine Rolle - LIEB plant und erstellt Automationssysteme für die Automotive- und Kunststoffindustrie, Kosmetik- und Medizintechnik bis hin zur Elektronik- und Halbleiterbranche. Anlagen, die in widrigsten Bedingungen ihre Arbeit verrichten bis hin zu Automaten, die im Reinraum empfindliche Elektronik- und Halbleiterbauteile transportieren und prüfen.
Die hohe Fertigungstiefe ermöglicht LIEB den Hauptanteil der Technologien „In House“ abzudecken.

Zunehmende Bedeutung der Elektronik- und Halbleiterindustrie

Die vergangenen Jahre haben gezeigt, dass durch den Ausbau von erneuerbaren Energien und Elektromobilität die Elektronik- und Halbleiterindustrie zunehmend an Bedeutung gewinnt und hierdurch Bedarf an Sonderlösungen steigt. Deshalb ist LIEB in den letzten 6 Jahren vermehrt in diese neuen Märkte vorgedrungen, um diese mit kundenspezifischen Sonderlösungen zu beliefern.

Neue Technologien wie z.B. eWLB (Embedded Wafer Level Ball Grid Array) machen das Handeln von stark verworfenen Wafern nötig.

Hierfür entwickelt LIEB Sonderendeffektoren, die gemeinsam mit den Kunden auf die entsprechenden Wafertypen abgestimmt werden. Aus diesem Grund ist auch ein automatisches Endeffektor Wechselsystem entstanden, das es ermöglicht mehrere unterschiedliche Endeffektoren in einer Prozessanlage zu platzieren, damit je nach Beschaffenheit der Wafer ein bestimmter Endeffektor ausgewählt werden kann. Die Informationen hierfür werden je nach Ausführung über das HMI (Human-Machine-Interface) per Rezeptparameter oder vom Host über SECS GEM übermittelt. Zeiten der Hochkonjunktur und die daraus entstandenen Lieferzeiten und Lieferengpässe haben LIEB dazu bewegt, immer mehr auf Eigenentwicklungen zu setzen, um diesen Herausforderungen entgegenzuwirken und verstärkt Wertschöpfungen in das eigene Haus zu holen.

Industrie 4.0 im Sondermaschinenbau

Der Trend der „Industrie 4.0“ zieht auch im Sondermaschinenbau seine Kreise, um eine durchgängige Nachverfolgbarkeit der Produktentstehung ihrer Kunden, möglichst vollautomatisiert und mit minimalem Werkereingriff, zu ermöglichen.

Dies hat in 2018 dazu geführt, dass ein renommiertes, weltweit agierendes Unternehmen für Halbleiter und Elektronik bei LIEB das richtige Konzept für einen Prüf- Cluster gefunden hat. Aus dieser eher durch Zufall entstandenen Zusammenkunft hat sich mittlerweile eine vertrauensvolle Zusammenarbeit entwickelt.

Lösungsorientierte Kooperation im Sinne des Kunden

Bei der Planung und Projektierung des ersten Prüf-  Clusters stellte sich heraus, dass sich Teilprojekte nicht im geplanten Zeitfenster im Hause LIEB realisieren lassen und man machte sich auf die Suche nach einem kompetenten Partner zum Umsetzen der SECS GEM Hostanbindung und der entsprechenden SEMI HMI Anpassung. Mit der PVA SPA Software Entwicklungs GmbH besteht schon seit 2004 eine partnerschaftliche Zusammenarbeit. Hier fand man einen Kooperationspartner mit entsprechender Kompetenz. Seit über 30 Jahren entwickelt PVA SPA Schnittstellen und Maschinenanbindungen für namhafte Halbleiterhersteller weltweit und bietet OEM Partnern ein modernes und flexibel einsetzbares SECS Data Gateway, um den heutigen Ansprüchen von Industrie 4.0 gerecht zu werden.

Mit dem Anlagen- und Steuerungskonzept von LIEB fand man die ideale Lösung. Dieses Konzept gewährleistet die Bedienung und die komplette Steuerung durch Siemens Komponenten für eine prozesssichere und zukunftsorientierte Automatisierung, in Verbindung mit der SECS Schnittstelle von PVA SPA mittels PC zum Bediener (HMI) und zum Anlagenbetreiber. Der Endkunden zeigte sich mehr als zufrieden. Dies veranlasste ihn noch vor der Fertigstellung der ersten Anlage eine zweite, noch weitaus komplexere Maschine, zu bestellen.

In dem Prüf- Cluster arbeiten insgesamt 11 Servoachsen auf einem Raum von rund 5x3m Hand in Hand, um eine flexible Bearbeitung von bis zu 20 Bauteilen auf Werkstückträgern zu gewährleisten.

Interessant an diesem Projekt ist die Zuführung der Werkstückträger in die Anlage. Hierzu werden geschweißte Wagen verwendet, welche manuell in die Anlage eingeschoben und angedockt werden. Durch eine laserbasierte Scantechnik werden die einzelnen Abholpositionen (bis zu 54 Stück) mittels zweier Servoachsen mit einem Verfahrbereich von ca. 2x1m gescannt und anschließend eine Mapping- Matrix erstellt. Gleiches geschieht am Ende des Prozesses beim automatischem Ausschleusen von n.i.O. Bauteilen und dem Zurückschlichten der Gutteile in den Ausgangsbereich der Anlage.

Um den Kundenwünschen und den Normen gerecht werden zu können, wurde die Visualisierung und die Bedienung PC basierend durch PVA SPA umgesetzt. Hier setzen beide Unternehmen auf die standardisierte und verbreitete Schnittstelle OPC/UA. Durch diese Aufteilung der Aufgabengebiete konnten beide Unternehmen ihre Stärken ausspielen und sich ihrer Kernkompetenzen widmen.

Solche Projekte zeigen auf, wie wichtig Kreationsnetzwerke und Kooperationen sind um wirtschaftlich und lösungsorientiert zu agieren. Oft ist es besser Kooperationen einzugehen als manches Projekt durch reines Konkurrenzdenken zu verlieren. Die partnerschaftliche Zusammenarbeit zwischen der PVA SPA Software Entwicklungs GmbH  und Lieb währt nun schon seit mehr als 16 Jahren. Hierbei wurden unzählige Projekte gemeinsam realisiert. Keines der beiden Unternehmen würde ohne diese Zusammenarbeit dort stehen wo es heute steht.

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