Mehr Wachstum, weniger Schmerzen · EMSNow

Gepostet von Jennifer Read | 17. Juli 2023 | Design, EMS, Feature, PCB, Menschen, SMT-Ausrüstung

Wie ein Unternehmen aus dem Silicon Valley den Zyklus vom Design bis zur Fertigung beschleunigt

NVZN Labs wurde vor 13 Jahren im Silicon Valley als Ingenieurberatungsunternehmen gegründet und hat sich schnell zu einem Full-Stack-Design- und Fertigungsunternehmen entwickelt, das sich auf Industriemaschinen und Spitzentechnologien spezialisiert hat. Da sich der Kundenstamm und das Produktionsvolumen vergrößerten, spielten die Geräte von Mycronic eine zentrale Rolle für die Qualität, Flexibilität und Produktionsskalierbarkeit, die das Unternehmen bieten kann.

Wenn alle Kunden von NVZN Labs eines gemeinsam haben, dann ist es der Ehrgeiz, neue Produkte in großem Maßstab zu entwerfen, auf den Markt zu bringen und zu liefern. Doch wenn es um modernste Elektronik geht, ist das viel leichter gesagt als getan. „Ein gutes Beispiel ist ein Kunde, der vor etwa einem Jahr zu uns kam“, sagt Collin Stoner, Gründer und CEO von NVZN Labs. „Sie brauchten eine Prototypenserie von 25 Stück, ein Demoprodukt, das sie an ihr Management und ihre strategischen Partner verkaufen konnten, und das schnell. Wir mussten also in anderthalb Wochen ein funktionsfähiges Produkt entwickeln, einschließlich maßgeschneiderter Platinen und Gehäuse. Diese Art von Arbeit wäre unmöglich, wenn man Teile bestellen müsste, deshalb sind wir sehr bestrebt, alles intern zu optimieren.“

In den Anfangsjahren konzentrierte sich NVZN Labs hauptsächlich auf die Entwicklung und Beratung von Kunden und bot End-to-End-Lösungen an, die Hardware, Leiterplatten, Layout, Programmierung und Testverifizierung umfassten. Da die Nachfrage nach ihren Dienstleistungen schnell zunahm, investierte das Unternehmen in Produktionsausrüstung, darunter moderne CNC-Maschinen, 3D-Druckgeräte, einen MY600-Jet-Drucker, einen MY300-Bestückungsautomaten und ein 3D-AOI-System der MYPro I-Serie.

Heute stellen sie eine vielfältige Produktpalette her, die von medizinischen Geräten und Nachtsichttechnologien bis hin zu Industrieinstrumenten, Luft- und Raumfahrtcomputern, Steuerungssystemen für die Automobilherstellung und wissenschaftlichen Instrumenten reicht. Und mit jedem neuen Kundenerfolg steigt auch die Nachfrage nach Produktionsleistungen. „Heutzutage bekommen wir immer mehr Kunden, die gerade bereit sind, mit der Produktion zu beginnen“, erklärt Collin, „und sie benötigen möglicherweise neun- oder zehntausend Platinen.“ In diesen Fällen übernehmen wir viele Teile des Produkts, einschließlich Herstellung, Inspektion und Tests für praktisch jedes Board. Dann gibt es noch CNC-Bearbeitung, 3D-Druck usw. für die mechanischen Gehäuse. Wenn Sie das gesamte Produkt auf diese Weise produzieren, wird das Qualitätsmanagement von entscheidender Bedeutung – insbesondere, wenn es um die Serienfertigung geht.“

Um die Leiterplattenfertigung in ihre Produktlieferdienste zu integrieren, hatte NVZN Labs verschiedene Optionen für die Leiterplattenmontageausrüstung evaluiert. Unter den Konkurrenten stach Mycronic durch seine Flexibilität in der High-Mix-Produktion hervor. „Im Allgemeinen möchte ich die absolut beste Ausrüstung für den Job haben“, sagt Collin. „Man kommt zum Beispiel mit einer 3-Achsen-CNC-Maschine aus, aber unsere ist 5-Achsen, weil das einfach besser ist. Das Gleiche gilt für unsere Leiterplattenbestückungsausrüstung.“

Obwohl Siebdruck eine zuverlässige Technik ist, galt er bei der Arbeit an Projekten mit unterschiedlichen Plattenmengen als einfach zu verschwenderisch. Um dieser Herausforderung zu begegnen, hat NVZN Labs den Jet-Drucker MYPro MY600 eingeführt, der mehr Flexibilität, Genauigkeit und Effizienz bietet. Mit dem MY600 konnten sie bei der Feinabstimmung der Designs von Prototypenplatinen Fehler minimieren und schnelle Anpassungen der Lotpaste vornehmen.

„Der Jet-Drucker hat sich für uns als großartig erwiesen, da wir viele seltsame Teile zu haben scheinen, die beim ersten Mal schwer zu erkennen sind“, sagt Collin. „Nach dem Pick-and-Place-Vorgang oder nach dem Reflow-Test können wir also noch einmal zurückgehen, die Pastenablagerungen anpassen und alles inspizieren. Wir können die Einfügeeinstellungen in etwa fünf Minuten ändern, und das tun wir ständig.“

Ebenso wurde die Wahl einer MY300 Pick-and-Place-Lösung durch den Bedarf an schnellen, flexiblen Umrüstungen in einer Umgebung mit komplexen Strömen hochwertiger Komponenten motiviert. „Wenn es um den Pick-and-Place-Prozess geht“, fügt Collin hinzu, „haben die Agilis-Feeder unsere Flexibilität enorm erhöht.“ Wir haben unser ERP-System direkt in die MY300 integriert, sodass wir wissen, wo sich jede Komponente befindet, und jederzeit problemlos den Auftrag wechseln können.“

Die jüngste Ergänzung der Produktionslinie des Unternehmens ist das 3D-AOI-Inspektionssystem der MYPro I-Serie. Nachdem die Produktionsmitarbeiter zuvor auf manuelle Inspektionen angewiesen waren, begannen sie mit Qualitätsproblemen zu stoßen, als sie die Produktion auf Losgrößen von mehreren Tausend Stück ausweiteten. Koplanaritätsprobleme, fehlerhafte Platzierungen und Lötprobleme, die allesamt schwer manuell zu erkennen waren, führten dazu, dass ein umfassendes 3D-AOI-Inspektionssystem erforderlich wurde.

Die Implementierung der MYPro I-Serie hatte einen transformativen Effekt auf die Fertigungsqualität und -effizienz des Unternehmens. Durch die frühzeitige Erkennung von Fehlern im Produktionsprozess konnten die bei der abschließenden Sichtprüfung festgestellten Fehler deutlich reduziert werden. Darüber hinaus hat die Fähigkeit, Fehler umgehend zu erkennen und notwendige Korrekturen inline vorzunehmen, den täglichen Arbeitsablauf des Produktionsteams erheblich rationalisiert.

„Es hat sowohl unsere Rentabilität als auch unsere Produktqualität drastisch verbessert“, sagt Collin. „Wir haben die bei der Sichtprüfung festgestellten Fehler um mehr als 90 Prozent reduziert und Koplanaritätsfehler, die bei der Sichtprüfung aufgefallen sind, wurden vollständig eliminiert.“

Im Hinblick auf Kosteneinsparungen schätzt Collin, dass das neue AOI-System allein bei der manuellen Inspektion und der Post-SMT-Reparatur mehrere Stunden pro Auftrag eingespart hat. „Ein typischer Prototypenlauf umfasst für uns 25–50 Einheiten großer, komplexer Platinen“, erklärt er. „Selbst mit der Programmierzeit sparen wir bei jedem Auftrag Stunden im Vergleich zur manuellen Inspektion und Reparatur nach dem SMT im Vergleich zur sofortigen Inline-Erkennung mit dem AOI und der Korrektur für die folgenden Platinen. Mit unserem Lohnsatz können pro Produktionslauf zwischen 200 und 250 US-Dollar eingesparte Opportunitätskosten eingespart werden, sowohl bei der direkten (manuellen) Inspektionszeit als auch bei der Reparatur von Fehlern, die erst nach Abschluss der SMT erkannt wurden, weil die visuelle Inspektion zu langsam für eine Inline-Durchführung erfolgt Korrekturen.

Als neuer Benutzer fortschrittlicher 3D-Inspektionssysteme war Collin besonders überrascht, wie schnell die neue Lösung online gebracht werden konnte. „Wir hatten einen Bediener, der nicht in AOI geschult war“, erklärt er, „aber er brauchte nur etwa anderthalb Wochen Schulung.“ Jetzt kann er in etwa anderthalb Stunden Programme erstellen, die uns sehr schnell zum Laufen bringen. Die Geschwindigkeit dieses Trainingszyklus war um einiges schneller als erwartet.“

Laut Collin wurde sogar noch mehr Zeit gespart, dank Escape Tracker, einer automatischen Funktion zur Optimierung der Inspektionsbibliothek, die darauf ausgelegt ist, Fehlanrufe bei weniger Bedienereingriffen zu reduzieren. Escape Tracker wird bei jedem Job verwendet, den NVZN Labs über sein System ausführt, wodurch der Inspektionsprozess kontinuierlich verbessert und das Inspektionsmodell für jede inspizierte Platine verfeinert wird.

Allein aus geschäftlicher Sicht zahlt sich die Investition des Unternehmens in flexibles, integriertes Design und Fertigung eindeutig aus. Neben der Entwicklung und Einführung erfolgreicher Produkte für Dutzende der innovativsten Kunden des Silicon Valley ist NVZN Labs auf dem besten Weg, im dritten Jahr in Folge ein zweistelliges Wachstum zu erzielen.

Aber in einer unvorhersehbaren Welt zeigen sich die Vorteile der Flexibilität auch auf andere, überraschendere Weise. „Sehen Sie sich nur die Unterbrechungen der Lieferkette in den letzten Jahren an“, überlegt Collin. „Wenn Sie sich auf eine bestimmte Komponente oder einen bestimmten Vertragshersteller verlassen müssten, könnten Sie leicht Monate warten, bis Ihr Produkt auf den Markt kommt! Stattdessen haben wir uns auf unsere internen Fähigkeiten konzentriert – die Vereinfachung von Designs, die Verwendung austauschbarer Komponentenfamilien und die Beibehaltung mehrerer Stellflächen für zusätzliche Flexibilität.

Ganz gleich, ob es sich um einen neuen Prototyp oder einen kompletten Produktionslauf handelt, wir verfügen über die technischen Fähigkeiten, um spontan zu reagieren, und unsere Mycronic-Ausrüstung war ein wichtiger Teil dieser Strategie.“

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