Die innovativen Komplettsysteme mit optionaler Beschleunigungskompensation füllen die Bedarfslücke in Bereichen mit besonders hohen Anforderungen an Qualität und Dynamik – etwa der Fertigung von Medizin- und Elektronikprodukten und Halbleitern sowie in der Automobilindustrie. Insbesondere sehr dynamische Anwendungen mit kleinen Kräften bis 500 N – wie z. B. in der Fertigung von Autoinjektoren und Insulinpens – profitieren vom neuen „High-Speed-Fügesystem NCFQ“.

Auch in der Elektronikindustrie kann das mit Sensorik ausgestattete Fügesystem seine Stärken unter anderem bei Relais- oder Haptiktests ausspielen. Die magnetbasierte Technik des Fügemoduls mit Linearmotor beschleunigt mit bis zu 50 m/s² und erreicht eine Geschwindigkeit von bis zu 5 m/s. Neben dem Linearmotor besitzt das Modul eine magnetische Feder für die Gewichtskompensation bei vertikaler Einbaulage. Kistler ergänzt das System mit piezoelektrischen Kraft- und Beschleunigungssensoren, dem Industrieladungsverstärker „ICAM-B“ sowie dem Prozessüberwachungssystem „maXYmos NC“, das für Datentransparenz, Prozesssicherheit und -kontrolle sorgt.

Erfolgreich im Einsatz zur Herstellung von Medizinprodukten
„Die Anforderungen an hochgenaue Kraftmessung in Kombination mit hoher Dynamik nehmen immer mehr zu. Anwender mussten sich bislang entscheiden, ob sie den Fokus auf Präzision und exakte Prozessüberwachung oder auf Geschwindigkeit legen wollten. In vielen Bereichen, in denen eine zuverlässige und sehr hohe Qualität entscheidend ist, blieb nur die langsamere Option. Mit unserem neuen ‚High-Speed-Fügesystem NCFQ‘ sind keine Kompromisse mehr nötig“, erklärt Peter Balzer, Produkt Manager für NC-Fügesysteme bei Kistler. Die ersten Systeme sind bereits bei Anwendern aus der Pharma-Branche im Einsatz. In einer Produktionsanlage für Insulinpens wird beispielsweise automatisch die Insulinkartusche in das Kunststoffgehäuse des Autoinjektors eingelegt und anschließend durch das „NCFQ“-Fügesystem eingefügt. Dabei kommt es neben der Geschwindigkeit auf absolute Präzision an: Bei zu geringen Kräften sind die Einzelteile nicht zuverlässig verbunden, bei zu viel Kraft kann die Kartusche beschädigt werden und Insulin kann austreten. Dank der zuverlässigen Mess- und Fügetechnik kann sich das Unternehmen selbst bei Taktzeiten von 500 Millisekunden darauf verlassen, dass die Pens funktionsfähig und mögliche Produktionsfehler ausgeschlossen sind.

Fügesystem mit automatischer Beschleunigungskompensation
Eine große Herausforderung bei dem Prozess: Die Kräfte, die auf das Produkt selbst wirken, sind nicht die einzigen zu beachtenden Größen. „Durch die hohe Dynamik des Linearmoduls werden die Beschleunigungskräfte immer mitgemessen“, erklärt Peter Balzer. „Diese sind für die Produktqualität jedoch unerheblich und erschweren die Bewertung des Prozesses auf Basis der reinen Kraftdaten. Für eine besonders genaue Prozessüberwachung bieten wir deshalb neben der Basisversion des ‚High-Speed-Fügesystems NCFQ‘ ein erweitertes ‚Advanced‘ System an, in das wir einen zusätzlichen hochempfindlichen piezoelektrischen Beschleunigungssensor ‚8203A‘ integriert haben. Dieser ermöglicht dem System, die Beschleunigungskräfte des Fügemoduls automatisch auszufiltern und die reinen Fügekräfte sichtbar zu machen. Das vereinfacht die Prozesssteuerung und deren Bewertung enorm.“

Neben der Integration in komplette Fertigungslinien lässt sich das System auch bei der Prozessentwicklung nutzen. Zu diesem Zweck ist es als Einzelarbeitsplatz zur Handbestückung bei einem Unternehmen aus der Pharmaindustrie im Einsatz. Entsprechend den spezifischen Anwendungsanforderungen lässt sich das System zudem mit verschiedenen Sensoren und Fügemodulen mit unterschiedlichem Hub und unterschiedlicher Fügekraft ausstatten. Für maximale Planungssicherheit, transparente Kostenkontrolle sowie Optimierung und Validierung der Fügeprozesse unterstützt das Kistler Assembly Competence Center (ACC). „Das ACC ist unsere zentrale Anlaufstelle für die Ermittlung von präzisen Messwerten und Prozessparametern im Fertigungsumfeld. Gemeinsam mit den Anwendern stimmen wir unsere Systeme bestmöglich auf den jeweiligen Anwendungsfall ab, damit sie alle Anforderungen an Präzision, Geschwindigkeit und Werkzeugkompatibilität erfüllen“, erklärt Peter Balzer abschließend.

[1] „High-Speed-Fügesystem NCFQ 2166A“: Fügetechnologie mit einzigartigem Funktionsprinzip – zum Patent angemeldet
[2] LinMot ist eine eingetragene Marke der NTI AG.

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Über die Kistler Gruppe
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