Neue Löthilfen für die Handlötung – 3D-gedruckte ESD-Vorrichtungen aus dem Hause MW Service 3D

Neues Projekt abgeschlossen: Löthilfe für die manuelle Bestückung

In der Elektronikfertigung gibt es Baugruppen, die keinen automatisierten Prozess durchlaufen können – sei es wegen temperatursensibler Komponenten, ihrer geometrischen Form oder spezieller Steckverbinder. Genau für solche Fälle entstehen bei MW Service 3D individuelle Lötvorrichtungen, die den manuellen Prozess sicherer, schneller und ergonomisch besser handhabbar machen.

Ein weiteres Kundenprojekt wurde erfolgreich abgeschlossen: eine Lötvorrichtung für eine kleine Elektronikbaugruppe, die speziell für den Einsatz in ESD-geschützten Bereichen entwickelt wurde.

Die Herausforderung: Handlötung ohne Hilfsmittel ist aufwendig

Wer in der Elektronikfertigung mit manuellen Lötprozessen vertraut ist, kennt das Problem: Eine Leiterplatte muss sicher und spaltfrei auf die Bauteile gedrückt werden, damit eine qualitativ hochwertige Lötverbindung entstehen kann. Gleichzeitig müssen Bauteile positionsgenau gehalten und in manchen Fällen Steckverbinder eingepresst werden – und das alles idealerweise in einem einzigen, ergonomischen Arbeitsschritt.

Bisher mussten Mitarbeiter die Baugruppe beim Löten aktiv mit der Hand halten und fixieren – ein Prozess, der handwerklich anspruchsvoll, körperlich ermüdend und fehleranfällig ist. Der Einpressschritt für den Steckverbinder wurde zudem separat durchgeführt, was zusätzliche Zeit und einen weiteren Handhabungsschritt bedeutete.

Das Ziel war klar: eine Vorrichtung, die beides kombiniert – sicheres Positionieren der Leiterplatte und gleichzeitiges Einpressen des Steckers – und das in einer bedienerfreundlichen, reproduzierbaren Lösung.

Die Lösung: 3D-gedruckte Lötvorrichtung mit gefederten Drehniederhaltern

Die entwickelte Lötvorrichtung ermöglicht es, die Leiterplatte und die zugehörigen Bauteile positionsgenau einzulegen. Durch vier gefederte Drehniederhalter – ein Eigendesign von MW Service 3D – wird die Leiterplatte anschließend sicher und spaltfrei auf die Bauteile gespannt. Die Federwirkung sorgt für einen definierten, gleichmäßigen Anpressdruck, ohne dass der Bediener selbst Kraft aufwenden muss.

Das Ergebnis: Die Leiterplatte liegt plan und ohne Spalt auf den Bauteilen auf – eine Grundvoraussetzung für saubere Lötstellen bei der Handlötung. Gleichzeitig kann im selben Arbeitsgang der Steckverbinder eingepresst werden, was zuvor einen separaten Prozessschritt erforderte.

Theoretisch ist damit eine Zeitersparnis von bis zu einem Drittel gegenüber dem bisherigen Prozess möglich – eine Zahl, die bei der anstehenden Musterproduktion noch messtechnisch validiert wird. Der Hauptgewinn liegt dabei nicht nur in der reinen Zeit, sondern auch in der ergonomischen Entlastung der Mitarbeiter: Das aktive Halten und Fixieren der Baugruppe während des Lötens entfällt vollständig.

Die Drehniederhalter sind ein hauseigenes Eigendesign, auf dem MW Service 3D in Zukunft weiter aufbauen und ein wachsendes Portfolio an Vorrichtungskomponenten entwickeln möchte. Sie sind bereits jetzt eines der ersten Serienteile aus dem Hause MW Service 3D für den ESD-Bereich – und bilden damit die Grundlage für künftige Projekte dieser Art.

Material: ESD-PETG – der richtige Werkstoff für die Elektronikfertigung

Die Wahl des richtigen Materials ist bei Vorrichtungen für die Elektronikfertigung entscheidend. Gewöhnliche Kunststoffe können durch elektrostatische Entladung (ESD) empfindliche Bauteile beschädigen – ein inakzeptables Risiko in der professionellen EMS-Umgebung.

Für diese Vorrichtung wurde daher ESD-PETG verwendet – ein speziell für ESD-Schutzbereiche entwickeltes Filament. Die ESD-Eigenschaften entstehen durch eine Beimischung von Kohlenstoff (Carbon) in die PETG-Matrix. Dadurch wird das Material elektrisch leitfähig genug, um elektrostatische Ladungen sicher abzuleiten, ohne dabei so leitfähig zu sein, dass es selbst Kurzschlüsse verursachen könnte.

PETG als Basiswerkstoff bringt dabei weitere Vorteile mit:

• Hohe mechanische Stabilität – ideal für Werkzeuge und Vorrichtungen unter täglicher Belastung
• Chemikalienresistenz – beständig gegen viele in der Fertigung eingesetzte Reinigungsmittel und Flussmittel
• Gute Temperaturbeständigkeit – ausreichend für den Einsatz in der Nähe von Lötprozessen
• Wirtschaftliche Verarbeitung – gegenüber technischen Hochleistungskunststoffen wie PA-CF oder PEEK deutlich zugänglicher, ohne wesentliche Abstriche in der Praxis

Für die meisten Vorrichtungsanwendungen in der Elektronikfertigung ist ESD-PETG damit die erste Wahl, wenn ESD-Schutz gefordert ist und gleichzeitig wirtschaftlich produziert werden soll.

Produktion: Bambu Lab H2C – Highspeed-Druck für technische Materialien

Gedruckt wurde die Vorrichtung auf dem Bambu Lab H2C – einem Hochleistungsdrucker der neuesten Generation, der sich besonders für technische und anspruchsvolle Materialien eignet. Einige technische Eckdaten, die diesen Drucker für professionelle Anwendungen qualifizieren:

• Dual-Nozzle-System mit einem Magazin von bis zu 6 wechselbaren Druckdüsen – nahezu kein Materialverlust bei bis zu 7 verschiedenen Farben oder Materialien in einem einzigen Druckjob
• Beheiztes Drucksystem für den zuverlässigen Druck technischer Filamente
• Integriertes Abluftsystem mit Filterung – wichtig für den sicheren Umgang mit carbon- oder glasfasergefüllten Filamenten
• Düsentemperaturen bis 350 °C – notwendig für viele Hochleistungskunststoffe

Der gesamte Druckprozess für diese Vorrichtung konnte in unter 4 Stunden abgeschlossen werden. Die anschließende Montage der gefederten Drehniederhalter – inklusive Einschmelzmuttern – war mit überschaubarem Aufwand pro Vorrichtung umsetzbar. Generell bewegt sich der Gesamtaufwand für Projekte dieser Größenordnung je nach Kundenvorgaben und Komplexität zwischen 2 und 6 Stunden – von der Konstruktion bis zum fertig montierten Bauteil.

Diskretion ist selbstverständlich

Eine häufig gestellte Frage bei Kundenprojekten: Werden Bilder der eigentlichen Baugruppe gezeigt? Die klare Antwort: Nein. Elektronikbaugruppen unserer Kunden unterliegen oft vertraglichen und wettbewerblichen Auflagen. Wir verzichten daher grundsätzlich auf die Darstellung von Kundenplatinen oder -produkten und zeigen ausschließlich unsere eigenen Werkzeuge und Vorrichtungen.

Vertrauen und Diskretion sind für uns selbstverständlicher Bestandteil jeder Zusammenarbeit.

Ausblick: Einschmelzvorrichtungen – ein spannendes Thema

Wer sich für das Thema Einschmelzvorrichtungen interessiert – also das prozesssichere Einbringen von Gewindeeinsätzen in Kunststoffteile – dem sei gesagt: Es existieren bereits offene Projekte und Community-Lösungen in diesem Bereich, die für Maker und Unternehmen gleichermaßen spannend sind. Wir greifen dieses Thema gerne in einem eigenen Beitrag auf und stellen interessante Ansätze vor.

Du hast ähnliche Herausforderungen in deiner Fertigung?

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