Kombinierte Montage- und Drucklösungen

Der ursprüngliche Plan für eine neue Produktionslinie beim Hersteller von Drahtgeräten sah zwei separate Bereiche vor: einen für automatisierte Montagezellen zur Herstellung von Schaltern und einen weiteren für Tampondrucker zur Kennzeichnung der montierten Frontplatten. Zwischen den beiden Bereichen hätte sich eine manuelle Transportkette befunden, in der Kartons mit unbedruckten Schaltern durch den Flur transportiert worden wären. Die Logistik wäre schwierig gewesen, die Kosten für unfertige Erzeugnisse (d. h. Teile im Lager, die auf ihre Fertigstellung warten) hoch und das Risiko von Materialbeschädigungen durch unsachgemäße Handhabung erheblich. Der endgültige Plan beseitigte den Flur, indem die Schaltermontage und der Tampondruck in einer einzigen Produktionslinie zusammengeführt wurden. Dort werden die Schalter montiert, bedruckt, geprüft und verpackt, ohne dass an irgendeiner Stelle des Prozesses Wartezeiten entstehen. Durch die Integration dieser Prozesse konnte die Produktionsdurchlaufzeit (die Zeitspanne vom Beginn bis zum Ende des gesamten Vorgangs) um 331 TP3T reduziert und Beschädigungen an den Teilen durch manuelle Handhabung (z. B. Kratzer und Fingerabdrücke) vermieden werden.

Dies ist das Prinzip, auf dem der kombinierte Montage- und Druckprozess bzw. der integrierte Produktionsablauf basiert. Es handelt sich dabei nicht um eine bestimmte Maschine, sondern um ein Designkonzept, das die mechanische Montage eines Produkts mit dem Aufbringen seiner Kennzeichnungen (Marke, Bewertung, Zertifizierung, Anleitung) in einer einzigen, in sich geschlossenen Automatisierung vereint. Für jeden Hersteller, der ein Produkt montiert und kennzeichnet, bietet das Verständnis der Kombination dieser beiden bisher getrennten Prozesse einen klaren Weg zu geringeren Kosten, höherer Qualität und einer weniger komplexen Fertigung.

Was ist ein kombiniertes Montage- und Drucksystem?

In einem kombinierten Montage- und Drucksystem erfolgt die Fertigung eines Endprodukts durch eine Reihe von Arbeitsgängen (z. B. Zuführung, Füge, Verschließe, Versiegelung und Prüfung) sowie durch eine Reihe von Veredelungsvorgängen (z. B. Tampondruck, Siebdruck, Laserbeschriftung oder Tintenstrahldruck). Diese werden mechanisch und digital in einer integrierten Montage- und Druckfertigungszelle bzw. -linie koordiniert. Das Produkt gelangt von seiner Endmontageposition direkt zur Druckvorrichtung – entweder über ein Förderband, einen Drehtisch (kontinuierliche Bewegung) oder per Robotertransport – ohne Zwischenlagerung oder manuelle Handhabung. Montage- und Druckbereich verfügen über eine einheitliche Steuerungsarchitektur. Ein zentrales MES (Manufacturing Execution System) oder SCADA (Supervisory Control & Data Acquisition) integriert alle Produktionsdaten und -prozesse zwischen Montage und Druck.

Tampondruck, Lasermarkierung und Siebdruck sind die am häufigsten in der Fertigung eingesetzten Druckverfahren. Sie eignen sich für alle Arten von Oberflächen, darunter gewölbte oder unregelmäßige Formen (Tampondruck), dauerhafte, kontrastreiche Markierungen auf Kunststoffen und Metallen (Lasermarkierung) sowie ebene Oberflächen wie Platten und Etiketten (Siebdruck). Von den drei genannten Drucktechnologien ist der Tampondruck am weitesten verbreitet, da sich das Silikonkissen optimal an die unebenen Oberflächen von Leistungsschaltergehäusen, Schalterfrontplatten und Schützgehäusen anpasst. Weitere Informationen zum Tampondruckverfahren finden Sie in unserem Leitfaden zu [Link einfügen]. Was ist eine Tampondruckmaschine? erklärt die Technologie im Detail.

Warum Montage und Druck kombinieren? Das Effizienzargument

Durch die Kombination von Drucken, Montage und Auslieferung lassen sich neue Möglichkeiten in einem durchgängigen Prozess steigern, anstatt in völlig getrennten Umgebungen zu arbeiten.

• Beseitigung des Bestands an unfertigen Erzeugnissen (WIP). In einer Standardkonfiguration werden die montierten Druckteile in einem Lagerregal zwischengelagert und warten dort auf den Druckvorgang. Diese zwischengelagerten Halbfertigprodukte binden Kapital und Produktionsfläche und bergen zudem das Risiko von Beschädigung, Frost oder Veralterung. Die kombinierte Fertigungslinie eliminiert zwischengelagerte Halbfertigprodukte, indem die montierten Teile direkt nach der Montage gedruckt werden. Dadurch entsteht zwischen diesen beiden Prozessschritten kein Zwischenbestand an Halbfertigprodukten.
• Reduzierte Beschädigungen durch unsachgemäße Handhabung. Beim Handling des Bauteils (Aufnehmen, Abstellen, Verpacken, Öffnen usw.) besteht nun die Gefahr einer Beschädigung. Eine kombinierte Fertigungslinie eliminiert alle Handhabungsschritte zwischen Montage und Druck und somit auch alle damit verbundenen Fehler.
• Unmittelbare Rückverfolgbarkeit. Sind Montage- und Druckstation digital vernetzt, können Seriennummer, Drehmomentwerte und Montagekalibrierungsdaten direkt aufgedruckt oder in einer Datenmatrix an der nächsten Station der Fertigungslinie kodiert werden. In der Automobil-, Medizin- und Elektroindustrie gewinnt die Rückverfolgbarkeit zunehmend an Bedeutung. Untersuchungen von McKinsey & Company zur integrierten Fertigung zeigen übereinstimmend, dass die Beseitigung voneinander getrennter Prozesse (d. h. Arbeitsabläufe) entscheidend für die Steigerung des Durchsatzes und die Reduzierung von Fehlern ist.
• Vereinfachte Logistik. Eine Montagelinie, die so konzipiert ist, dass sie ihre Rohmaterialien an einem Standort erhält und ihre fertigen, bedruckten und geprüften Produkte an einem anderen Standort produziert. Die Montagelinie hat keine interne Kunden-/Lieferantenschnittstelle, d. h. es gibt keine internen Produkttransfers zwischen Montage und Druckerei und keine Transferdokumente oder Terminprobleme zwischen Druckerei und Montagewerkstatt.

Wie man zwischen den verschiedenen Ansätzen wählt

Die Entscheidung, wie eng Montage und Druck verzahnt werden sollen, hängt vom Produkt, der Produktionsmenge und den Druckanforderungen ab. Die folgende Tabelle bietet einen Rahmen für diese Entscheidung.

Wo die kombinierte Montage und der Druck den größten Wert liefern

Branchen, die den größten Nutzen aus der Integration von Montage- und Drucklösungen ziehen, sind solche, bei denen eine dauerhafte Kennzeichnung (mit regulatorischen und/oder rechtlichen Konsequenzen) erfolgen muss und bei denen das Produkt vor der Kennzeichnung mechanisch montiert worden sein muss.

Elektrische Schutzgeräte (Leitungsschutzschalter, Motorschutzschalter, Schütze, Schalter)

Ein Leitungsschutzschalter (LS-Schalter) muss Nennstrom, Auslösekennlinie, Markenname und Prüfzeichen aufweisen, um seine Schutzeigenschaften eindeutig zu kennzeichnen. Diese Kennzeichnungen dienen nicht nur dekorativen Zwecken, sondern der rechtlichen Identifizierung der Schutzeigenschaften des Geräts. Ist die Montagelinie, die LS-Schalter kalibriert und prüft, direkt mit einer Tampondruckstation zum Aufdrucken des Nennstroms verbunden, ist der LS-Schalter korrekt gekennzeichnet. Besteht ein LS-Schalter die Kalibrierung nicht, darf kein Nennstrom aufgedruckt werden. Der Nennstrom wird nur dann aufgedruckt, wenn der LS-Schalter die Kalibrierungsprüfung besteht. Diese lückenlose Rückverfolgbarkeit ist der höchste Standard für die elektrische Zertifizierung (IE) und wird von Benlong Automation durch vollständig integrierte Produktionslinien für LS-Schalter und Kompaktleistungsschalter (MCCB) realisiert. Ein MCB-Automatisierungslinie kann mit einer Tampondruckstation – oder einer Lasermarkierungsstation für kontrastreiche, dauerhafte Markierungen – integriert werden, sodass der montierte, kalibrierte Brecher bedruckt und geprüft wird, bevor er die Verpackungsstation erreicht.

Automobilkomponenten

Schalter, Sensoren und Aktuatorgehäuse für Automobilanwendungen tragen Teilenummern, OEM-Logos und Datumsangaben, die während der gesamten Fahrzeuglebensdauer Hitze, Vibrationen und dem Kontakt mit verschiedenen Chemikalien standhalten müssen. Die Integration einer Fertigungszelle für Montage und Lasermarkierung in einem Arbeitsgang reduziert die Wahrscheinlichkeit von Markierungsfehlern, die zu Ausschuss in der Lieferkette führen können.

Medizinprodukte und Diagnostika

Bei der Herstellung von Spritzenzylindern, Inhalatorgehäusen und Diagnostikkartuschen müssen biokompatible Tinten und eine lückenlose Rückverfolgbarkeit vom Herstellungsprozess bis zum Druck gewährleistet sein. Der Einsatz einer integrierten Reinraumzelle mit visueller Überprüfung jedes Druckvorgangs liefert die validierte Dokumentation, die für die Zulassung erforderlich ist.

Unterhaltungselektronik

Eine flexibel gestaltete kombinierte Montage-/Druckzelle ist eine attraktive Alternative zu einer dedizierten Produktionslinie, da Produktlebenszyklen typischerweise recht kurz sind und häufig kosmetische oder Designänderungen erforderlich sind. Dieselbe Zelle kann innerhalb von weniger als 10 Minuten umprogrammiert werden, um ein anderes Logo oder eine neue Farbe zu drucken, ohne den Montageablauf zu beeinträchtigen.

Führende Hersteller von Montage- und Druckintegrationslösungen

Der Markt für kombinierte Montage- und Drucklösungen Dazu gehören spezialisierte Hersteller von Druckmaschinen, Systemintegratoren für Automatisierung und Unternehmen, die beide Kompetenzen im eigenen Haus aufbauen. Die folgenden Unternehmen stellen die wichtigsten Anbieter dieser Technologie dar.

• Tampoprint AG (Deutschland): Tampoprint zählt zu den weltweit ältesten Herstellern von Tampondruckmaschinen. Das Unternehmen fertigt kundenspezifische, automatisierte Druckzellen und verfügt über Erfahrung in der Integration seiner Drucker in größere Fertigungslinien. Premiumpreise, weltweiter Service.
• Kent Tampondrucker (USA): Spezialisiert auf Tampondruckmaschinen und kundenspezifische Automatisierungslösungen für die Elektro- und Elektronikindustrie. Bekannt für robuste, industrietaugliche Druckstationen.
• Keyence (Japan): Keyence ist ein weltweit führender Anbieter von Lasermarkierungs- und industriellen Bildverarbeitungssystemen. Die Lasermarkierer von Keyence werden häufig von Drittanbietern in kombinierte Montage- und Markierungszellen integriert.
• Benlong Automation (China): Benlong baut integrierte Montage- und Prüflinien für die Elektroindustrie, inklusive der Integration von Tampondruck- oder Lasermarkierungsstationen in den Produktionsprozess. Benlongs Kernkompetenz liegt in der Montage und Kalibrierung von Schutzgeräten – Leitungsschutzschaltern (LS), Motorschutzschaltern (MCCB), Leistungsschaltern (ACB) und Schützen – und die kombinierten Linien sind auf die spezifischen Markierungs-, Prüf- und Durchsatzanforderungen dieser Branche zugeschnitten. Eine kombinierte LS-Montage- und -Beschriftungslinie von Benlong umfasst die Montagestationen, die Kalibrier- und Prüfplätze, den Tampondrucker und die Bildverarbeitungsanlage, die jede Markierung überprüft, bevor der Leistungsschalter die Linie verlässt.

Häufig gestellte Fragen

Welche zwei Montagearten gibt es?

Es gibt zwei Hauptarten der Montage: die manuelle Montage (bei der Arbeiter Hand- oder Elektrowerkzeuge verwenden) und die automatisierte Montage (bei der Maschinen eine vom Computer programmierte Arbeitsfolge ausführen). Zwischen diesen beiden Montagearten existiert die halbautomatische Montage, bei der Teile für flexible Prozesse manuell gehandhabt werden, während kritischere Prozesse automatisiert werden.

Worin besteht der Unterschied zwischen gemeinsamer Montage und individueller Montage?

Co-Montage Die kombinierte Montage (oder auch verbundene Montage) bezeichnet ein Fertigungsverfahren, bei dem zwei oder mehr Arbeitsgänge wie Montage oder Druck in einem kontinuierlichen Prozess oder einer Fertigungslinie durchgeführt werden. Früher erfolgte die Montage einzelner Arbeitsgänge an getrennten Arbeitsstationen. Durch die kombinierte Montage müssen weniger Teile gehandhabt werden, der Lagerbestand reduziert sich und die Lieferzeiten (oder Durchlaufzeiten) haben sich deutlich verkürzt.

Was ist ein Beispiel für eine Baugruppe?

Eine Baugruppe ist eine Komponentengruppe, die separat gefertigt und anschließend in ein anderes Produkt eingebaut wird. Bei Leitungsschutzschaltern ist die Kontaktträgerbaugruppe (die aus den Silberlegierungskontakten besteht, die mit Nieten oder Schweißverbindungen am Kupferarm befestigt sind) eine solche Baugruppe und wird dann in das Gehäuse des Leistungsschalters eingesetzt.

Was bedeutet “Montage”?

In der Warenproduktion bezeichnet Montage das Zusammenfügen von unabhängig entwickelten Teilen, bis das gewünschte Objekt oder Bauteil fertiggestellt ist. Diese Montage kann das Befestigen, Schweißen, Einpressen/Einschieben von mechanischen Teilen, das Kleben verschiedener Materialien und das Einsetzen von elektrischen Bauteilen umfassen und manuell, halbautomatisch oder vollautomatisch erfolgen.

Referenzen

• McKinsey & Company – Digitale Fertigung und Industrie 4.0 — Forschung über die Auswirkungen der integrierten, kontinuierlichen Fertigung auf Produktivität und Qualität.
• Tampoprint AG – Kundenspezifische Tampondrucklösungen — Deutscher Hersteller von Tampondruckmaschinen und integrierten Automatisierungszellen.
• Keyence – Lasermarkierung und industrielle Bildverarbeitung — Lasermarkierungssysteme und Bildverarbeitung für kombinierte Montage- und Markierungsanwendungen.
• Kent Tampondrucker – Industrielle Tampondruckanlagen — US-amerikanischer Hersteller von Tampondruckmaschinen für elektrische und industrielle Anwendungen.

A kombinierte Montage- und Drucklösung Zwei Arbeitsschritte werden zu einem einzigen Prozess zusammengeführt. Dadurch entfallen Handhabung, Lagerhaltung und Verzögerungen zwischen dem letzten Montageschritt und dem ersten Druckvorgang. Für einen Hersteller von elektrischen Schutzgeräten bedeutet dies einen Leistungsschalter, der in einem einzigen Durchgang montiert, kalibriert und bedruckt wird – und dessen Nennleistung auf dem Gehäuse exakt dem in der Datenbank gespeicherten Testergebnis entspricht. Benlong Automation baut kombinierte Produktionslinien, die diese Integration ermöglichen, denn die Kennzeichnung des Produkts ist die abschließende Bestätigung für die korrekte Montage.