Durchgängige simulationsgestützte Planung von Fertigungseinrichtungen der Elektronikproduktion:
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Bamberg
Meisenbach
2003
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| Series: | Fertigungstechnik Erlangen
140 |
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DURCHGAENGIGE
SIMULATIONSGESTUETZTE
PLANUNG
VON
FERTIGUNGSEINRICHTUNGEN
DER
ELEKTRONIKPRODUKTION
INHALTSVERZEICHNIS
1
EINLEITUNG
.
1
2
FERTIGUNGSEINRICHTUNGEN
DER
ELEKTRONIKPRODUKTION
.
5
2.1
PROZESSKETTEN
ZUR
HERSTELLUNG
ELEKTRONISCHER
BAUGRUPPEN
.
5
2.1.1
SCHALTUNGSTRAEGERHERSTELLUNG
.
5
2.1.2
FLACHBAUGRUPPENHERSTELLUNG
(SMD-BESTUECKUNG)
.
7
2.1.3
RESULTIERENDE
HERAUSFORDERUNGEN
.
9
2.2
ENTWICKLUNGSTENDENZEN
IN
DER
ELEKTRONIKPRODUKTION
.
9
2.2.1
ZUKUENFTIGE
ANFORDERUNGEN
AN
DIE
PRODUKTION
ELEKTRONISCHER
BAUGRUPPEN
.
10
2.2.2
AUFGABEN
FUER
DIE
ENTWICKLUNG
VON
FERTIGUNGSEINRICHTUNGEN
.
11
2.3
NOTWENDIGKEIT
EINER
SIMULATIONSGESTUETZTEN
PLANUNG
.
13
2.3.1
POTENTIALE
DES
SIMULATIONSEINSATZES
.
13
2.3.2
SYSTEMATIK
DER
PLANUNGSAUFGABEN
FUER
DIE
ELEKTRONIKPRODUKTION
.
14
3
SIMULATIONSUNTERSTUETZUNG
FUER
PLANUNGSAUFGABEN
IN
DER
PRODUKTIONSTECHNIK
.16
3.1
STELLUNG
DER
SIMULATION
INNERHALB
DER
RECHNERGESTUETZTEN
PLANUNG
.
16
3.1.1
BEGRIFF
DER
SIMULATION
.
16
3.1.2
STELLUNG
DER
SIMULATION
IN
DER
BETRIEBLICHEN
INFORMATIONSLOGISTIK
.
17
3.2
SIMULATION
VON
FERTIGUNGSPROZESSEN
.
18
3.2.1
EINSATZ
DER
FEM
IN
DER
PROZESSSIMULATION
.
19
3.2.2
NUTZUNG
VON
PROZESSDATEN
FUER
DIE
MASCHINENENTWICKLUNG
.
21
3.3
SIMULATION
DER
MASCHINENDYNAMIK
MIT
FEM
UND
MEHRKOERPERSIMULATION
.
22
3.3.1
ASPEKTE
DER
MASCHINENDYNAMIK
.
22
3.3.2
ZENTRALE
STELLUNG
DER
MEHRKOERPERSIMULATION
FUER
DIE
MASCHINENDYNAMIK
.24
3.4
SIMULATION
DER
ERWAERMUNG
UND
DER
THERMISCHEN
VERZERRUNG
VON
MASCHINENKOMPONENTEN
.
26
3.4.1
MECHANISMEN
UND
MODELLIERUNG
DES
WAERMETRANSPORTS
.
27
3.4.2
SIMULATION
DER
ERWAERMUNG
MIT
DER
CFD
.
30
3.4.3
ERMITTLUNG
DER
THERMISCHEN
VERZERRUNG
MIT
DER
FEM
.
33
3.5
SIMULATION
VON
MASCHINEN
UND
LINIEN
MIT
DER
3D-KINEMATIKSIMULATION
.
35
3.5.1
PLANUNG
VON
FERTIGUNGSZELLEN
UND
OFFLINE-PROGRAMMIERUNG
.
36
II
INHALTSVERZEICHNIS
3.5.2
ENTWICKLUNG
DER
MASCHINENKINEMATIK
.
36
3.6
ABLAUFSIMULATION
ZUR
PLANUNG
DES
MATERIALFLUSSES
.
37
3.7
ZUSAMMENWIRKEN
DER
SIMULATIONSTECHNIKEN
AUF
UNTERSCHIEDLICHEN
PLANUNGSEBENEN
.
39
4
VORGEHENSMODELL
ZUR
DURCHGAENGIGEN
SIMULATIONSGESTUETZTEN
PLANUNG
.
41
4.1
PLANUNGSAUFGABEN
FUER
FERTIGUNGSEINRICHTUNGEN DER
ELEKTRONIKPRODUKTION
.
41
4.1.1
PRODUKTLEBENSZYKLUS
VON
FERTIGUNGSEINRICHTUNGEN
-
GESAMTSZENARIO
DER
INTEGRIERTEN
PLANUNG
.
41
4.1.2
PHASEN
DER
PRODUKTENTWICKLUNG
NACH
VDI
2221
.
43
4.1.3
ENTWICKLUNGSZIELE
FUER
FERTIGUNGSEINRICHTUNGEN
DER
ELEKTRONIKPRODUKTION
.
45
4.1.4
NOTWENDIGKEIT
EINES
ERWEITERTEN
VORGEHENSMODELLS
.
46
4.2
VORGEHENSMODELL
FUER
EINE
DURCHGAENGIGE
SIMULATIONSGESTUETZTE
PLANUNG
.
47
4.2.1
SIMULATIONSERGEBNISSE
ALS
MEILENSTEINE
DER
PLANUNG
.
48
4.2.2
SIMULATIONSGESTUETZTES
VORGEHEN
FUER
EINZELNE
ARBEITSFELDER
.
53
4.3
DURCHGAENGIGKEIT
DER
INTEGRIERTEN
VORGEHENSWEISE
.
56
5
CAE-UMGEBUNG
FUER
DIE
DURCHGAENGIGE
PLANUNG
.
58
5.1
GESAMTARCHITEKTUR
DER
CAE
UMGEBUNG
.
58
5.2
UEBERGABE
VON
TEMPERATURLASTEN
AUS
DER
CFD
AN
DIE
STRUKTURMECHANIK-FEM
.
60
5.3
ZUSAMMENWIRKEN
VON
MEHRKOERPERSIMULATION
UND
FEM
.
62
5.3.1
INTEGRATION
VON
BAUTEILFLEXIBILITAET
UND
FE-LASTEN
IN
DIE
MKS
.
62
5.3.2
AUFBEREITUNG
VON
LASTDATEN
AUS
DER
MKS
FUER
DIE
FEM
.
63
5.4
KOPPLUNG
DER
OFFLINE-PROGRAMMIERUNG
IN
DER
3D-KINEMATIKSIMULATION
MIT
DER
DYNAMIKSIMULATION
IN
DER
MKS
.
68
5.5
EINSATZ
DER
DURCHGAENGIGEN
CAE-UMGEBUNG
IN
EINEM
BEISPIELHAFTEN
SZENARIO.
70
5.5.1
ERSTELLUNG
DES
KONZEPTIONELLEN
MEHRKOERPERMODELLS
.
70
5.5.2
INTEGRIERTE
SIMULATIONSGESTUETZTE
BAUTEILENTWICKLUNG
.
71
5.5.3
SIMULATION
DES
SCHWINGUNGS
UND
BEWEGUNGSVERHALTEN
.
73
5.5.4
AUSLEGUNG
DER
ANTRIEBSREGELUNG
.
73
5.5.5
SIMULATIONSGESTUETZTE
BEHERRSCHUNG
DER
THERMISCHEN
VERZERRUNG
.
74
5.5.6
RUECKKOPPLUNG
VON
DATEN
AUS
DEM
BETRIEB
AN
DIE
MASCHINENENTWICKLUNG
.
76
6
TECHNOLOGIEBASIERTE
NEUPLANUNG
EINER
ANLAGE
ZUR
LASERDIREKTSTRUKTURIERUNG
VON
LEITERPLATTEN
.
78
6.1
TECHNOLOGISCHES
UND
PRODUKTIONSTECHNISCHES
UMFELD
.
78
6.2
GRUNDSAETZLICHES
VORGEHEN
FUER
DIE
PLANUNG
.
79
6.3
ZIELSYSTEM
DER
TECHNISCH-WIRTSCHAFTLICHEN
BEWERTUNG
.
80
6.3.1
KRITERIEN
FUER
DIE
TECHNISCHE
BEWERTUNG
.
81
INHALTSVERZEICHNIS
III
6.3.2
METHODIK
FUER
DIE
WIRTSCHAFTLICHE
BEWERTUNG
.
83
6.4
FERTIGUNGSTECHNISCHE
ANFORDERUNGEN
DER
PROZESSKETTE
.
85
6.5
KONZIPIERUNG
DER
MASCHINE
ZUR
LASERSTRUKTURIERUNG
.
87
6.5.1
ANALYSE
MARKTGAENGIGER
SYSTEME
ZUR
LASERBEARBEITUNG
VON
LEITERPLATTEN
.
87
6.5.2
IDENTIFIKATION
DER
GESTALTUNGSBEREICHE
.
88
6.5.3
ENTWICKLUNG
ALTERNATIVER
KONZEPTE
FUER
DIE
KINEMATIK
VON
LASERSTRAHL
UND
WERKSTUECK
.
90
6.6
SIMULATIONSGESTUETZTE
ANALYSE
DER MASCHINENKONZEPTE
.
92
6.6.1
CAM-DATENFORMATE
FUER
DIE
SIMULATION
.
92
6.6.2 PUNKTFOERMIGER
LASERSTRAHL
MIT
XY-TISCH
.
94
6.6.3
XY-TISCH
MIT
GALVO-SCANNER
SYSTEM
.
95
6.6.4
PIXELBASIERTES
SYSTEM
MIT
POLYGONSPIEGEL
UND
LINEARACHSE
.
97
6.6.5
VEKTORBASIERTER
DREHTISCH
FUER
DEN
EXCIMER-LASER
.
98
6.6.6 AUSWAHL
DES
GEEIGNETSTEN
KONZEPTS
.
99
6.7
LOGISTISCHE
UND
BETRIEBSWIRTSCHAFTLICHE
STUDIE
DER
GESAMTANLAGE
.
102
6.7.1
ABLAUFSIMULATION
DER
FERTIGUNGSANLAGE
.
104
6.7.2 KOSTENSIMULATION
AUF
BASIS
DER
ABLAUFSIMULATION
.
105
6.8
ERGEBNIS
DER
SIMULATIONSGESTUETZTEN
KONZIPIERUNG
.
107
7
ANALYSE
DES
THERMISCHEN
VERHALTENS
UND
DER
MASCHINENDYNAMIK
VON
BESTUECKAUTOMATEN
.
109
7.1
AUFGABENSTELLUNG
UND
AUSGANGSSITUATION
.
109
7.1.1
ANFORDERUNGEN
AN
DIE
ENTWICKLUNG
VON
BESTUECKAUTOMATEN
.
109
7.1.2
FUNKTIONSPRINZIP
DES
BETRACHTETEN
BESTUECKAUTOMATEN
.
110
7.1.3
ANFORDERUNGEN
AN
DIE
MODELLIERUNG
UND
SIMULATION
.
111
7.2
METHODIK
UND
UMSETZUNG
DER
INTEGRIERTEN
SIMULATION
.
112
7.3
SIMULATION
DES
THERMISCHEN
VERHALTENS
.
113
7.3.1
MODELLBILDUNG
FUER
DIE
SIMULATION
DES
ERWAERMUNGSVERHALTENS
.
113
7.3.2
ERGEBNISSE
DER
SIMULATION
DES
ERWAERMUNGSVERHALTENS
.
116
7.3.3
FE-SIMULATION
DER
THERMISCHEN
VERZERRUNG
DES
PORTALS
.
119
7.3.4
WEITERE
VERWENDUNG
DER
ERGEBNISSE
DER
SIMULATION
DES
THERMISCHEN
VERHALTENS
.
121
7.4
SIMULATION
DES
DYNAMISCHEN
VERHALTENS
.
122
7.4.1
MODELLIERUNGSELEMENTE
UND
-METHODEN
FUER
DIE
MASCHINENDYNAMIK
.
122
7.4.2
FE-SIMULATION
DES
SCHWINGUNGSVERHALTENS
VON
BAUTEILEN
.
124
7.4.3
MEHRKOERPERMODELL
ZUR
SIMULATION
DES
BEWEGUNGSVERHALTENS
.
125
7.4.4
EINBETTUNG
EINER
LINEARFUEHRUNG
AN
EINEM
FLEXIBLEN
KOERPER
.
126
7.4.5
INTEGRATION
DES
ZAHNRIEMENTRIEBS
.
129
IV
INHALTSVERZEICHNIS
7.4.6
UEBERLAGERTE
SIMULATION
VON
SCHWINGUNGEN
UND
STARRKOERPERBEWEGUNGEN
.
132
7.4.7
INTEGRATION
DER
ANTRIEBSREGELUNG
.
133
7.5
VIRTUELLE
MASCHINE
AUF
BASIS
DES
MEHRKOERPERMODELLS
.
136
7.5.1
INTEGRATION
IM
MEHRKOERPERSIMULATIONSMODELL
.
136
7.5.2
DURCHFUEHRUNG
EINER
VIRTUELLEN
MASCHINENFAEHIGKEITSUNTERSUCHUNG
.
137
7.5.3
ABLEITUNG
LOGISTISCHER
KENNGROESSEN
AUS
DEM
VIRTUELLEN
PROTOTYPEN
.
143
8
INTEGRATION
VON
FERTIGUNGS
UND
MASCHINENPLANUNG
AM
BEISPIEL
DES
REFLOWLOETENS
IM
KONVEKTIONSOFEN
.
146
8.1
TECHNOLOGISCHE
RANDBEDINGUNGEN
DES
REFLOWLOETENS
.
146
8.1.1
TECHNOLOGIE
DES
LOETPROZESSES
.
146
8.1.2
ANFORDERUNGEN
AN
MASCHINENENTWICKLUNG
UND
PROZESSPLANUNG
.
147
8.2
SIMULATION
DES
PROZESSRAUMS
DES
LOETOFENS
.
148
8.2.1
ERSTELLUNG
DES
SIMULATIONSMODELLS
.
148
8.2.2
ERGEBNISSE
DER
SIMULATION
DES
PROZESSRAUMS
.
149
8.3
SIMULATION
DES
WAERMEUEBERGANGS
AUF
DER
BAUGRUPPE
.
151
8.3.1
MODULARER
AUFBAU
DES
MODELLS
FUER
DIE
FLACHBAUGRUPPE
.
151
8.3.2
ANWENDUNG
FUER
DIE
SIMULATION
EINER
TESTPLATINE
.
153
9
ZUSAMMENFASSUNG
UND
AUSBLICK
.
156
SUMMARY
.
158
ABKUERZUNGEN
.
160
LITERATUR
.
161
ANHANG
A
WINKELKORREKTUR
FUER
EIN
SCANNERSYSTEM
.
174
A.1
GERADHEITSKORREKTUR
FUER
VERTIKALE
LINIEN
.
174
A.2
LINEARITAETSKORREKTUR
ZUR
ERZEUGUNG
GLEICHMAESSIGER
GESCHWINDIGKEITEN
.
176
A.3
FORMELZEICHEN
ZUR
BERECHNUNG
DER
WINKELKORREKTUR
.
178
ANHANG
B
ANISOTROPE
WAERMELEITFAEHIGKEITEN
FUER
ERSATZMATERIALEIGENSCHAFTEN
.
179
B.1
WAERMELEITFAEHIGKEIT
BEI
UNTERSCHIEDLICHEN
GEOMETRIEN
.
179
B.2
WAERMESTROM
SENKRECHT
ZU
DEN
GRENZSCHICHTEN
.
180
B.3
WAERMESTROM
PARALLEL
ZU
DEN
GRENZSCHICHTEN
.
182
B.4
FORMELZEICHEN
DER ERSATZMATERIALEIGENSCHAFTEN
.
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