Präzisionsmontage: neue Anlage, neuer Forschungsbereich

© Bernd Riedel

Ob Handykamera, Hörgerät oder Herzschrittmacher: in solchen Mikrosystemen muss jede Komponente, jeder Sensor sehr präzise am richtigen Platz sitzen. Die Handhabung und Montage der kleinen, empfindlichen Bauteile ist allerdings mit besonderen Herausforderungen verbunden – schon der Verzug, der durch das Aushärten von Klebepunkten auftritt, kann die Funktionsfähigkeit beeinträchtigen oder zunichtemachen.

Neues Forschungsfeld Präzisionsmontage

Professor Annika Raatz, seit 2014 Leiterin des damals neugegründeten Instituts für Montagetechnik (match) am Produktionstechnischen Zentrum (PZH) der Leibniz Universität Hannover, ist Expertin im Bereich der Präzisionsmontage. Mit der Inbetriebnahme des neuen Großgeräts, das im Wesentlichen von der Deutschen Forschungsgemeinschaft und dem Niedersächsischen Wissenschaftsministerium finanziert wurde, kann sie neben der mittlerweile etablierten Forschung im Bereich der robotergestützten Montagetechnik nun auch ein Forschungsfeld Präzisionsmontage im Produktionstechnischen Zentrum aufbauen, bei dem es auf Genauigkeiten im Bereich weniger Mikrometer ankommt. Ein Schwerpunkt der Forschung liegt auf der Entwicklung automatisierter Mikromontageprozesse und der zugehörigen Fügeverfahren.

Montagegenauigkeit von sieben Mikrometer

Die flexible Präzisionsmontagezelle ist eine gemeinsame Spezialentwicklung vom match und dem Schweizer Unternehmen unitechnologies SA. Kernstück der Anlage ist ein Präzisionsroboter mit einer Wiederholgenauigkeit von unter einem Mikrometer. Zur Montagezelle gehören weitere Elemente, die etwa zum Aushärten von UV-Klebstoffen oder für die Bildverarbeitung benötigt werden; außerdem ein Nanopositionierer der Oldenburger SmarAct GmbH, ein sogenannter Hexapod. Insgesamt lässt sich eine Montagegenauigkeit von sieben Mikrometer – also 0,007 Millimeter  – erreichen.

Sensorgestützte Montageprozesse

Die Ingenieurwissenschaftler Philipp Blumenthal und Martin Brüggmann waren seitens des match für die Entwicklung und Inbetriebnahme zuständig und erklären die Vorteile: "Die Anlage ermöglicht es uns, sensorgestützte Montageprozesse durchzuführen, das heißt, wir können die Bauteilposition sowie Prozesskräfte und -momente beim Positionieren und Fügen genau überwachen. Und durch die Integration des Hexapods können wir künftig die einzelnen Bauteile nicht nur sehr genau positionieren, sondern auch eine komplexe 3D-Montage in sechs Freiheiten – also auch mit Drehungen um alle drei Achsen – durchführen."

Betrieb unter industrienahen Bedingungen

Die Anlage wird im match unter industrienahen Bedingungen betrieben. Sie bietet die Möglichkeit, serientaugliche Prozesse zu entwickeln. "Wir sind immer daran interessiert", erklärt Prof. Raatz, "Forschungsthemen in Kooperation mit Unternehmen zu entwickeln und zu denken."

(Veröffentlicht: 5. Juli 2017)