SMT-Linien arbeiten heute hochautomatisiert. Engpässe entstehen jedoch häufig an den Schnittstellen zu manuellen Prozessen. Kollaborative Roboter automatisieren genau diese Prozessinseln wirtschaftlich und flexibel. So verbessern EMS-Unternehmen Durchsatz, Prozessstabilität und Ressourceneinsatz – auch bei kleinen Losgrößen und hoher Variantenvielfalt.
Jan ZuseJanZuseBusiness Development Manager bei Delta Electronics
3 min
Der kollaborative Roboter bestückt eine Leiterplatte mit großformatigen Kondensatoren. Die modulare Automatisierung entlastet Mitarbeitende, stabilisiert den Prozess und erhöht den Durchsatz auch bei kleinen Losgrößen und hoher Variantenvielfalt.Delta
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In vielen EMS-Fertigungen zeigt sich ein vertrautes Szenario: Die SMT-Linie läuft stabil, Prozesse sind durchgetaktet und technisch ausgereift. Kritisch wird es jedoch an den Übergängen zwischen automatisierten Abläufen und manuellen Arbeitsschritten, dort, wo der Takt ins Stocken gerät.
Gleichzeitig verschärfen sich die Rahmenbedingungen für Anbieter von Electronics Manufacturing Services (EMS). Der Wettbewerb ist international und intensiv, auch durch Konkurrenten aus Asien. Steigende Kosten erhöhen den Preisdruck. Fachkräfte fehlen an entscheidenden Stellen, während die Auftragslage oft schwer planbar bleibt. Hinzu kommen kurzfristige Kundenanforderungen sowie kleine Losgrößen, die ein hohes Maß an Flexibilität erfordern.
Unter diesen Bedingungen rücken bislang wenig beachtete Fertigungsabschnitte stärker in den Fokus. Besonders dort, wo automatisierte Prozesse auf manuelle Tätigkeiten treffen, kann gezielte Automatisierung für mehr Stabilität, Planbarkeit und Flexibilität sorgen.
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Die unsichtbare Lücke im Prozess
Gerade in der Variantenfertigung und bei Sonderserien zeigen sich die Grenzen klassischer Automatisierung besonders deutlich. Großvolumige oder geometrisch anspruchsvolle Bauteile lassen sich oft nicht über Bestückungsautomaten für SMT (Surface Mount Technology) verarbeiten. Die Folge sind manuelle Tätigkeiten, die Fachkräfte binden und die Reproduzierbarkeit einschränken.
Manuelle Arbeitsschritte sind häufig bewusst oder historisch verankert. Dazu gehören das Bestücken von Sonderbauteilen, das Be- und Entladen von Offline- oder EOL-Testern, selektive Klebe- oder Dosierprozesse oder optische Prüfungen außerhalb der Inline-AOI. Diese Abläufe wirken auf den ersten Blick nebensächlich. Tatsächlich beeinflussen sie jedoch direkt den Durchsatz, die Prozessstabilität und die Kostenstruktur. Schwankende Taktzeiten, manuelle Eingriffe und Abhängigkeiten von einzelnen Mitarbeitenden führen hier schnell zu Instabilitäten im Gesamtablauf.
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Der entscheidende Hebel liegt daher in diesen Prozessinseln. Statt komplette Anlagenstrukturen umzubauen, werden einzelne Arbeitsschritte gezielt automatisiert und in stabile Prozesszellen überführt. Diese verfügen über definierte Arbeitsräume, abgestimmte Mechanik und eine klar strukturierte Bedienlogik. Sie integrieren sich als eigenständige Module in bestehende Fertigungsumgebungen und können bei Bedarf erweitert werden.
Entscheidend ist dabei der Perspektivwechsel: Nicht die Robotik als Technologie steht im Vordergrund, sondern die reproduzierbare Ausführung eines Arbeitsschritts. Automatisierung wird so zu einem nachrüstbaren Baustein, der sich wirtschaftlich skalieren und flexibel an Variantenfertigung anpassen lässt.
Cobots bieten für diese Aufgabenstellung klare Vorteile. Sie übernehmen wiederkehrende Aufgaben mit gleichbleibender Qualität und lassen sich flexibel auf unterschiedliche Baugruppen anpassen. Gleichzeitig erfassen sie Prozessdaten, die eine gezielte Steuerung und Optimierung im EMS-Umfeld ermöglichen.
„Für EMS-Unternehmen bietet kollaborative Robotik einen pragmatischen Ansatz. Sie überführt bislang instabile manuelle Prozesse in reproduzierbare Abläufe. Damit gewinnt die Fertigung an Planbarkeit, Qualität und Effizienz. So entsteht schrittweise eine Fertigung, die auch bei Varianten und kleinen Losgrößen stabil und wirtschaftlich betrieben werden kann“, erklärt Michael Mayer-Rosa, Senior Director für industrielle Automatisierung bei Delta.Delta
Ein Beispiel aus der Praxis zeigt die Bestückung großformatiger Kondensatoren in einer Sonderserie. Dieser Prozess wurde zuvor vollständig manuell durchgeführt. Die Kondensatoren wurden in Styropor-Trays bereitgestellt, vom Mitarbeiter entnommen und einzeln in die Leiterplatte eingesetzt. Anschließend wurde die bestückte Platine dem Löten zugeführt. Die Fertigung erfolgte in Chargen und war stark von der Verfügbarkeit des Personals abhängig. Um diesen Engpass gezielt zu adressieren, entschied sich der EMS-Dienstleister für einen kollaborativen Roboter der Delta-D-Bot-Serie. Ausschlaggebend war die Kombination aus Flexibilität und industrieller Leistungsfähigkeit.
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Die sechsachsigen Roboter decken Traglasten bis 30 kg und Reichweiten bis 1.800 mm ab. Sie lassen sich über Schnittstellen wie Ethernet IP oder Modbus in bestehende Umgebungen integrieren. Sicherheitsfunktionen wie Pld Cat. 3/SIL 3 (Safe Position, Speed, Torque Limits, I/Os) ermöglichen den Einsatz im direkten Umfeld von Menschen. Die Funktion 'Reflex Safety' stoppt Bewegungen im Kontaktfall sofort und kehrt sie um, sodass auf klassische Schutzzäune verzichtet werden kann. High-End-Sensorik und integrierte Kollisionserkennung unterstützen den sicheren Betrieb. Parameter wie Position, Geschwindigkeit, Drehmoment, Zonen und Grenzwerte sind vorab definierbar. Die Schutzklasse IP66 schützt das System vor Verschmutzung und erleichtert die Reinigung.
Der Prozess wurde neu strukturiert: Ein Mitarbeitender positioniert ein Bauteil-Tray mit Kondensatoren an einem definierten Platz und eine Leiterplatte in einer festen Aufnahme. Der Cobot übernimmt die vollständige Bestückung der Leiterplatte mit 68 Kondensatoren. Anschließend wird die Baugruppe dem weiteren Fertigungsprozess zugeführt. Währenddessen kann der Mitarbeitende andere Aufgaben erledigen.
Für den nächsten Ausbauschritt wurde die Anlage erweitert. Zwei zusätzliche Tray-Positionen und weitere Leiterplattenaufnahmen ermöglichen einen entkoppelten Materialfluss. Während eine Baugruppe bestückt wird, kann die nächste bereits vorbereitet werden. Der Roboter arbeitet kontinuierlich weiter. Material- und Werkstückwechsel erfolgen zeitlich entkoppelt, das reduziert Wartezeiten und erhöht die Anlagenverfügbarkeit.
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Die Umsetzung der gesamten Lösung aus Roboter, Greifer, Peripherie und Integration erfolgte innerhalb weniger Tage. Der Investitionsaufwand lag unter 50.000 Euro und blieb damit auch für eine gezielte Teilautomatisierung wirtschaftlich darstellbar.
Wirtschaftlichkeit gezielt realisieren
Der wirtschaftliche Nutzen entsteht vor allem durch die gezielte Entlastung manueller Prozessschritte. Wiederkehrende Tätigkeiten werden automatisiert, während Mitarbeitende für komplexere Aufgaben eingesetzt werden können. Gleichzeitig verbessert sich die Prozessstabilität. Taktzeiten werden gleichmäßiger, Abläufe besser planbar und Abhängigkeiten von einzelnen Mitarbeitenden reduziert.
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Ein weiterer Vorteil liegt in der schrittweisen Umsetzbarkeit. Modulare Lösungen lassen sich gezielt dort einsetzen, wo der größte Bedarf besteht. Erweiterungen können bedarfsgerecht umgesetzt werden, ohne bestehende Strukturen grundlegend zu verändern. Gerade bei Variantenfertigung und kleinen Losgrößen wird Automatisierung so wirtschaftlich tragfähig und bleibt zugleich flexibel gegenüber veränderten Anforderungen.
Die größten Potenziale liegen nicht in der weiteren Optimierung bereits hochautomatisierter Linien, sondern in Abläufen, die bislang manuell organisiert sind. Genau dort entscheidet sich, ob Prozesse stabil laufen, Durchsatz planbar ist und Kosten im Griff bleiben.
Was Sie über Cobots in der EMS-Fertigung wissen müssen
Welche Aufgaben können Cobots in der Elektronikfertigung übernehmen? Cobots können gezielt manuelle Prozessinseln automatisieren, die zwischen hochautomatisierten Fertigungsschritten entstehen. Sie arbeiten reproduzierbar, lassen sich flexibel auf unterschiedliche Baugruppen einstellen und können auch bei kleinen Losgrößen wirtschaftlich eingesetzt werden.
Welche Aufgaben können Cobots in der Elektronikfertigung übernehmen? Typische Anwendungen sind die Bestückung von Sonderbauteilen, das Be- und Entladen von Testern, Klebe- und Dosierprozesse sowie optische Prüfungen außerhalb automatisierter Inline-Systeme.
Wie verbessert kollaborative Robotik den Fertigungsprozess? Die Automatisierung wiederkehrender Tätigkeiten sorgt für gleichmäßigere Taktzeiten, stabilere Prozesse und eine bessere Planbarkeit. Gleichzeitig werden Mitarbeiter von Routinetätigkeiten entlastet und können komplexere Aufgaben übernehmen.
Wie hoch kann der Aufwand für eine solche Teilautomatisierung sein? Im beschriebenen Praxisbeispiel wurde die komplette Lösung aus Roboter, Greifer, Peripherie und Integration innerhalb weniger Tage umgesetzt. Der Investitionsaufwand lag unter 50.000 Euro.
Welche Vorteile bieten modulare Cobot-Lösungen bei kleinen Losgrößen? Sie lassen sich schrittweise dort einsetzen, wo der größte Automatisierungsbedarf besteht, und später bedarfsgerecht erweitern. Dadurch bleibt die Fertigung auch bei hoher Variantenvielfalt flexibel und wirtschaftlich.
