Neues Forschungsprojekt zum roboterbasierten Handling dreidimensionaler Schaltungsträger

Bei der Herstellung von räumlichen Schaltungsträgern stellt die Applizierung der Leiterbahnstrukturen auf die komplexen dreidimensionalen Grundkörper eine besondere Herausforderung dar. Hierzu können innovative Druck- und Strukturierungstechnologien verwendet werden. Wesentlich für ein gutes Prozessergebnis ist jedoch eine exakte lagegerechte Bereitstellung bzw. Bewegung des Substrats zur Prozesslaufzeit relativ zu dem jeweiligen Prozesswerkzeug. Hierzu kann das große Bewegungsvermögen von Knickarmroboterkinematiken genutzt werden, die sich zusätzlich durch einen geringen Preis und eine komfortable Programmierbarkeit auszeichnen. Nachteilig bei der Verwendung konventioneller Industrieroboter ist jedoch deren verhältnismäßig geringe Genauigkeit, welche den hohen Anforderungen miniaturisierter und komplexer 3D-MID-Produkte nicht genügt. Diese Problemstellung greift das Forschungsprojekt “Absolutgenauigkeitssteigerung von Industrierobotern im Bereich der Strukturierung dreidimensionaler Schaltungsträger“ auf, in dem ein System zur positionsgerechten Bereitstellung und Bewegung robotergeführter räumlicher Schaltungsträger während des Prozesses der Leiterbahnstrukturierung entwickelt werden soll.

Hierzu kommt ein Hochgeschwindigkeitskamerasystem zum Einsatz, unter dessen Zuhilfenahme die tatsächliche Position des Substrats zur Prozesslaufzeit ermittelt werden soll. Die Ist-Bewegung des Substrats wird im Weiteren mit Informationen bezüglich der Soll-Bewegung abgeglichen. Hieraus werden Korrekturwerte ermittelt, die während des Prozessablaufs in die Robotersteuerung integriert eine deutliche Genauigkeitssteigerung ermöglichen sollen. Neben einer hocheffizienten und genauen Bildverarbeitungsmethodik kommt bei diesem Ansatz auch einer entsprechenden Datenverarbeitung und schnellen Roboterregelung eine bedeutende Rolle zu. Zusätzlich wird im Rahmen des Projektes ein hochgenauer 3D-Oberflächenscanner eingesetzt, unter dessen Zuhilfenahme es möglich sein soll, Lageabweichungen des Bauteils im Greifsystem und im Prozessraum zu ermitteln. Weiterführend ist es unter Nutzung der Daten einer hochgenauen Oberflächenrekonstruktion auch denkbar, Abweichungen von der optimalen Bauteilform zu ermitteln und automatisiert angepasst auf das individuelle Bauteil Prozessparameter abzuleiten.

Anhand der hohen Anforderungen der 3D-MID-Technologie exemplarisch entwickelt, sollen die Projektergebnisse eine weiterreichende Methodik zur Genauigkeitssteigerung von Industrierobotern bei unterschiedlichen Applikationen bereitstellen.

Die während des Projektes zu entwickelnden Funktionalitäten sollen abschließend in einen Funktionsdemonstrator überführt werden.

Das IGF-Vorhaben 17980 N der Forschungsvereinigung Räumliche Elektronische Baugruppen 3-D MID e.V. wird über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert. Die Bearbeitung des Projektes erfolgt durch die Forschungsstelle FAPS (Fertigungsautomatisierung und Produktionssystematik, Prof. Dr. Jörg Franke) der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg. Die anspruchsvolle technologische Entwicklung soll in enger Zusammenarbeit mit dem projektbegleitendem Ausschuss durchgeführt werden, der sich in einem ausgewogenen Verhältnis aus Technologieanbietern, Technologieanwendern und Geräteherstellern zusammensetzt.