Fraunhofer IPK und Lacon Leiterplatten ohne Schaltpläne nachentwickeln? Kein Problem!

Im Verbundprojekt »Integrierte Prozesskette für die Instandhaltung elektronischer Komponenten« (INPIKO) entwickelt das Fraunhofer IPK u. a. gemeinsam mit Lacon eine automatisierte Prozesskette, die es ermöglichen soll, alte Leiterplatten zu inspizieren, zu reparieren und nachzuentwickeln, wenn es keine Dokumentation oder Schaltpläne mehr gibt. Gelingt es, käme das fast einer Revolution gleich.

Vergeben hat den Entwicklungsauftrag das Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie über das Zentrale Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM). ZIM ist ein bundesweites, technologie- und branchenoffenes Förderprogramm für mittelständische Unternehmen und wirtschaftsnahe Forschungseinrichtungen. Prof. Dr. Rainer Stark vom Fraunhofer Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik IPK zeichnet gemeinsam mit Hendrik Grosser, Ingenieur und Mitarbeiter am Fraunhofer IPK, verantwortlich für das Gesamtprojekt. Weitere Projektpartner sind neben der Lacon Gruppe die TU Berlin, in-situ, Digitaltest und Schindler & Schill.

Die Lacon Electronic ist als Entwicklungs- und EMS-Unternehmen mit den wesentlichen Projektzielen betraut, die Schalt- und Layoutpläne zu erstellen. CEO Dr. Ralf Hasler ist sich der Verantwortung wohl bewusst: »Die Lacon Gruppe befasst sich schon seit vielen Jahren mit dem End-of-Life-Management von elektronischen Baugruppen. In diesem Forschungsauftrag zeigt sich die hohe Bedeutung des Themas für die deutsche Investitionsgüterindustrie. Der derzeitige Haupttrend im Bereich des Obsoleszenzmanagements geht dahin, dass Bauteileverfügbarkeiten bei neuen oder derzeit laufenden Baugruppen akribisch geprüft werden, um Probleme in der Zukunft zu vermeiden.« Die größten Probleme bereiten aber nach der Erfahrung von Hasler im täglichen »Leben« Baugruppen, die vor mehr als 15 Jahren entwickelt wurden. »Und hier gibt es bislang noch keine zufriedenstellende und wirtschaftlich vertretbare Lösung. Insofern ist das Ziel des Forschungsprojektes absolut richtungsweisend, und wir freuen uns, als maßgeblicher Partner dabei mitzuwirken«, unterstreicht Hasler. »Das Projekt läuft über das Jahr 2015 und wird die Modellierung der gesamten Prozesskette zur Instandhaltung elektronischer Komponenten revolutionieren.«

Das könnte es in der Tat, denn elektronische Komponenten – und insbesondere Leiterplatten – durchdringen zunehmend langlebige Wirtschafts- und Konsumgüter wie Bahn, Flugzeug, Industrieanlagen oder Automobile und erschweren deren Wartung deutlich. Ein Hauptproblem besteht nach Aussage der Fraunhofer-Experten Prof. Stark und Henning Grosser darin, dass die für die Erstellung von Prüfplänen und gegebenenfalls notwendigen Reparaturen der Leiterplatten notwendigen Schalt-, Layout- und Bestückungspläne häufig nicht (mehr) verfügbar sind. Fehlende Unterlagen werden derzeit meist auf manuellem Wege erstellt. Dieses zeitaufwändige Verfahren ist sehr kostenintensiv und führt nach den Erfahrungen der Fraunhofer-Experten häufig zu fehlerhaften Ergebnissen. Die Zielsetzung von INPIKO lautet daher, eine neuartige Prozesskette für Instandhaltungsunternehmen zu entwickeln, die es ihnen erlaubt, alte Leiterplatten inspizieren, reparieren und gegebenenfalls nachentwickeln zu können, auch wenn die Dokumentation oder Schaltpläne nicht verfügbar sind. Dazu wollen die Projektpartner existierende Verfahren mit Hilfe von Flying-Probe-Testern optimieren, indem diese mit optischen Verfahren so kombiniert werden, dass sich Netzlisten generieren lassen. Dabei müssen sich die Projektpartner mit wesentlichen Anforderungen auseinandersetzen, die deutlich über den derzeitigen Stand der Technik hinausgehen, denn das Verfahren darf die untersuchte Leiterplatte nicht zerstören, die Netzliste soll weitgehend automatisch generiert werden und natürlich fehlerfrei sein.

Die wesentlichen Herausforderungen und innovativen Ideen liegen also im geplanten Automatisierungsgrad der Rekonstruktion, der Kombination zerstörungsfreier Analyseverfahren mit CT-Scanning, 2D- und 3D-Bildanalyse und Flying-Prober sowie darin, eine fehlerfreie Netzliste zu generieren. Die Innovation liegt einerseits darin, die gesamte Prozesskette zu realisieren, andererseits auch in den einzelnen Prozessschritten, die die Projektpartner als Teillösungen entwickeln.