Offline-, Inline- oder 3D-AOI: So wählen Sie die richtige Maschine

Wählen Sie eine Offline-AOI, wenn sich Ihr Produktmix häufig ändert, die Lose klein sind oder Sie eine Prüfung für NPI und Nacharbeit abseits der SMT-Linie brauchen. Wählen Sie eine Inline-2D-AOI, wenn die Stückzahl es rechtfertigt, jede Baugruppe im Linientakt zu prüfen, ohne dass ein Bediener sie einlegt, und wählen Sie eine Inline-3D-AOI, wenn höhenbedingte Fehler wie abgehobene Beine, Koplanarität und Lotvolumen diejenigen sind, die durchrutschen. Baugruppengröße, Anzahl der Transportspuren und der Einsatz von THT-Bauteilen grenzen die Wahl weiter ein.

Was ist der Unterschied zwischen Offline-, Inline- und 3D-AOI?

Die drei Kategorien unterscheiden sich darin, wie die Baugruppe zur Kamera gelangt und was die Kamera misst. Die Prüflogik ist, zumindest bei DaoAI-Maschinen, bei allen dieselbe Software.

• Offline-AOI steht neben der Linie. Ein Bediener legt jede Baugruppe von Hand ein, die Maschine klemmt sie, prüft sie und gibt sie wieder frei. Eine Anbindung an das Transportsystem ist nicht nötig.
• Inline-2D-AOI sitzt im SMT-Transportsystem, meist nach dem Reflow. Baugruppen laufen automatisch ein und aus, und fehlerhafte Baugruppen lassen sich ohne Bediener ausschleusen.
• Inline-3D-AOI ist eine Inline-AOI mit zusätzlichem Höhensensor. Sie misst die Höhe von Bauteilen und Lötstellen, statt sie aus reflektiertem Licht abzuleiten.

THT-Linien bringen einen vierten Fall mit: die Prüfung vor und nach dem Wellenlöten, die am Ende dieses Leitfadens behandelt wird.

Wie verändern Stückzahl und Produktmix die Antwort?

Die Stückzahl entscheidet, ob manuelles Einlegen akzeptabel ist. Fertigt eine Linie einige Dutzend Baugruppen pro Auftrag, kann ein Bediener jede Baugruppe in eine Offline-Maschine einlegen, ohne zum Engpass zu werden. Laufen Hunderte oder Tausende identischer Baugruppen pro Schicht, spart das Inline-Handling diesen Aufwand und hält die Prüfung im Linientakt.

Der Produktmix entscheidet, wie viel Programmierzeit Sie sich leisten können. Bei einer regelbasierten AOI braucht jede neue Baugruppenvariante Stunden an Programmierung und Feintuning, weshalb viele High-Mix-Betriebe die AOI am Ende nur für ihre größten Aufträge einsetzen. Mit KI-gestützter automatischer Programmierung aus einem Golden Board (Referenzbaugruppe) in 30 Sekunden bis 5 Minuten ist die Programmierung nicht mehr der entscheidende Faktor, und die Wahl zwischen offline und inline hängt nur noch von Durchsatz und Stellfläche ab.

Eine nützliche Faustregel:

• High-Mix, kleine Stückzahlen, NPI, Labore: offline. Die Maschine arbeitet auch weiter, wenn die Linie steht oder umgerüstet wird.
• Mittlere bis hohe Stückzahlen, stabile Produkte: Inline 2D.
• Hohe Zuverlässigkeit, Fine-Pitch- oder höhenkritische Bauteile: Inline 3D.
• Gemischter Betrieb: inline auf der Großserienlinie plus eine Offline-Maschine für NPI und Kleinserien. Mit der Offline-Programmierung erstellen Sie ein Programm auf einer Maschine und importieren es auf einer anderen.

Welche Baugruppengröße und -dicke müssen Sie abdecken?

Notieren Sie die größte Baugruppe und den größten Nutzen, den Sie heute fertigen, und die größten, die Sie in den nächsten Jahren voraussichtlich anbieten. Um die maximale Baugruppengröße kommt man nicht herum, prüfen Sie sie daher zuerst. Die veröffentlichten Hardwareangaben von DaoAI sind Referenzwerte; bestätigen Sie sie an Ihren eigenen Baugruppen.

In der DaoAI-Produktreihe nehmen die P1 und P2 Baugruppen von 50 × 50 mm bis 470 × 330 mm auf. Die P1L erweitert die Offline-Prüfung für große Baugruppen auf 680 × 510 mm. Inline nehmen die Einzelspur-Maschinen P3 und P5 bis 500 × 600 mm auf, die Doppelspur-Maschine P3D bis 500 × 325 mm pro Spur und die P5D bis 500 × 300 mm pro Spur.

Prüfen Sie auch Dicke und Freiraum. Die P3 und P3D nehmen Leiterplatten mit 0,3 bis 6 mm Dicke bei 30 mm Freiraum oben und 20 mm unten auf; die P5 und P5D nehmen 0,6 bis 5 mm bei einer Bauteilhöhe bis 50 mm oben und 40 mm unten auf. Dicke Backplanes und hohe Elektrolytkondensatoren sind die üblichen Grenzfälle.

Wann brauchen Sie die Höhenmessung einer 3D-AOI?

Eine 2D-Maschine leitet die Höhe daraus ab, wie Mehrwinkellicht von einem Bauteil reflektiert wird. Das funktioniert gut für Anwesenheit, Versatz, Polarität, Lötbrücken und die meisten Lötmenisken, bleibt aber eine Ableitung.

Eine 3D-AOI projiziert strukturierte Lichtmuster und misst eine Höhenkarte. Damit werden abgehobene Beine, verkippte Bauteilkörper, Koplanarität und Lotvolumen zu Messwerten. Die P5 und P5D von DaoAI nutzen vier Scheimpflug-Projektionseinheiten für strukturiertes Licht, eine pro Richtung, mit einer Höhengenauigkeit von 6 µm oder besser mit dem Kalibrierwerkzeug und einem Messbereich von 25 mm.

3D lohnt sich, wenn:

• Sie Fine-Pitch-ICs mit Gullwing-Anschlüssen, Steckverbinder oder andere Bauteile fertigen, bei denen ein abgehobenes Bein eine 2D-Prüfung bestehen kann.
• Ihre Kunden aus der Automobil-, Industrie- oder anderen Branchen mit hohen Zuverlässigkeitsanforderungen kommen, in denen die Koplanarität nachgewiesen und nicht nur angenommen werden muss.
• Feldausfälle oder ICT-Fehler auf Lötstellen zurückgehen, die von oben gut aussahen.

Trifft nichts davon zu, deckt eine 2D-Maschine mit guter Beleuchtung und einem gut trainierten Modell die Fehlerliste meist kostengünstiger ab. So oder so funktionieren Golden-Board-Programmierung und Feedback-Lernen auf 2D- und 3D-Modellen gleich.

Einzelspur oder Doppelspur?

Doppelspur-Maschinen prüfen zwei Baugruppenspuren in einer Maschine. Sie sind sinnvoll, wenn Ihre Bestücklinie bereits zweispurig ist oder eine einspurige AOI zum langsamsten Schritt der Linie würde.

Der Kompromiss liegt bei der Baugruppengröße. Die P3D nutzt dieselbe Optik wie die P3, nimmt aber bis 500 × 325 mm pro Spur statt 500 × 600 mm auf. Dasselbe gilt für die P5D gegenüber der P5. Läuft eine große Baugruppe auf Ihrer zweispurigen Linie, prüfen Sie sie gegen das Limit pro Spur.

Welche DaoAI-Maschine passt zu welchem Szenario?

Für 0201- oder 01005-Chips (Zollmaße) nennen die Inline-2D-Maschinen 0201 und ICs mit 0,3 mm Pitch als kleinste Bauteile, 01005 als Option. Die 3D-Maschinen nennen 0603 metrisch (0201 Zoll). Jedes Modell enthält automatische Programmierung, Feedback-Lernen, Modelltraining und Offline-Betrieb als Standard; die Maschinen unterscheiden sich in Optik und Handling.

Die Inline-3D-Maschinen P5 und P5D sind ab sofort lieferbar. Ihre angegebenen Spezifikationen sind, wie bei jedem Modell der Produktreihe, Referenzwerte und keine garantierten Grenzwerte.

Was ist mit THT- und wellengelöteten Baugruppen?

THT-Baugruppen brauchen zwei Prüfungen, die eine SMT-AOI nicht abdeckt: vor der Welle, ob jedes Bauteil vorhanden, richtig, korrekt ausgerichtet und gesteckt ist; nach der Welle, ob jede Lötstelle ordnungsgemäß gelötet und frei von Brücken ist.

Die A3 von DaoAI ist dafür gebaut. Eine A3 übernimmt sowohl die Prüfung vor als auch nach der Welle und kann beide Seiten der Leiterplatte prüfen. Sie wird als Tischgerät über die bestehende Wellenlötlinie gesetzt, mit einstellbarer Höhe und Breite, sodass keine Änderung an der Linie nötig ist. Die P3 und P5 unterstützen ebenfalls die DIP-/THT-Prüfung.

Welche Rolle spielt das Budget bei der Wahl?

Der Hardwarepreis ist nur ein Teil der Kosten. Grundsätzlich kosten Offline-Maschinen weniger als Inline-Maschinen und 3D mehr als 2D. Die größeren Variablen sind Personal- und Ingenieuraufwand.

• Beladeaufwand: Eine Offline-Maschine braucht für jede Baugruppe einen Bediener an der Maschine. Stellen Sie das den Kosten eines Inline-Transportbands gegenüber.
• Programmierzeit: Stunden pro neuer Baugruppe auf einer regelbasierten Maschine, multipliziert mit Ihren neuen Sachnummern pro Monat, übersteigen oft den Preisunterschied zwischen Modellen.
• Bewertung von Pseudofehlern: Jeder Pseudofehler kostet Bedienerzeit, und eine Maschine, die ständig falschen Alarm schlägt, wird ignoriert.
• Kostenpflichtige Optionen: Fragen Sie, welche Softwarefunktionen extra kosten. Auf DaoAI-Maschinen sind automatische Programmierung, Feedback-Lernen und der vollständig lokale Betrieb in jedem Modell enthalten und werden nicht als Zusatzoptionen verkauft.

Unser Leitfaden zu AOI-ROI und Amortisation führt Sie mit Ihren eigenen Zahlen durch die Rechnung.

Häufig gestellte Fragen (FAQ)

Ist eine Offline-AOI für die Serienfertigung gut genug?

Ja, wenn die Stückzahl es erlaubt, dass ein Bediener jede Baugruppe einlegt. Offline-AOI ist in der High-Mix-Fertigung mit kleinen Stückzahlen, bei NPI, Prototypen und der Kontrolle nach der Nacharbeit verbreitet und nutzt in der DaoAI-Produktreihe dieselbe Prüfsoftware wie die Inline-Maschinen.

Brauche ich eine 3D-AOI, wenn ich bereits eine SPI habe?

Die SPI misst die Lotpaste vor der Bestückung; die 3D-AOI misst Bauteile und Lötstellen nach dem Reflow. Sie erkennen unterschiedliche Fehler, daher ersetzt die SPI die 3D-AOI bei abgehobenen Beinen oder Koplanarität nicht.

Was ist der Unterschied zwischen Einzelspur- und Doppelspur-AOI?

Eine Doppelspur-Maschine prüft zwei Baugruppenspuren in einer Maschine für einen höheren Durchsatz. Die maximale Baugruppengröße gilt pro Spur und ist daher meist kleiner als beim Einzelspur-Modell.

Kann ich eine Inline-AOI programmieren, ohne die Linie anzuhalten?

Ja. DaoAI unterstützt die Offline-Programmierung: Programm auf einer Maschine abseits der Linie erstellen, exportieren und auf der Fertigungsmaschine importieren.

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