Nach der Neuanschaffung eines industriellen Röntgensystems Ende letzten Jahres bietet das Prüflabor von Pepperl+Fuchs am Standort Mannheim nun Röntgenuntersuchungen von Produkten für interne Anfragen an. Dr. Johannes Braun, Global Functional Manager QM Laboratory, und Michael Wittek, Quality Engineer X-Ray, erläutern die Möglichkeiten, die dieses neue System eröffnet.
Was ist das Neue an der industriellen Röntgenuntersuchung und warum fiel die Entscheidung, sie bei Pepperl+Fuchs nun intern anzubieten?
Dr. Johannes Braun: Die Methode ist im Grunde dieselbe, die wir aus dem Medizinbereich beim Röntgen oder bei der Computertomographie (CT) bereits kennen. Es ist auch nicht neu, sie für die Darstellung von Strukturen in der Elektronik einzusetzen. Allerdings mussten wir dafür bisher auf externe Anbieter zurückgreifen. Das war sehr zeitaufwendig, da man zunächst einen Termin brauchte und dort eher Standardaufnahmen entstanden, bei denen Rückfragen und Nachbesserungen an der Tagesordnung waren. Mit dem neuen System können wir diese Untersuchungen nun unseren Kolleg*innen aus den verschiedenen Abteilungen mit nur kurzen Vorlaufzeiten selbst anbieten.
Michael Wittek: Konkret ermöglicht uns das Röntgensystem verschiedenste Arten von Objekten im Bereich Elektronik zu durchleuchten und deren innere Struktur darzustellen. Wir können dabei einzelne Bauteile wie Widerstände oder Halbleiter, fertig bestückte Leiterplatten oder auch fertige Sensoren untersuchen, selbst wenn diese von einem metallischen Gehäuse umgeben sind. Bisher mussten wir die Objekte öffnen, was bei vergossenen Teilen zwangsläufig zur Zerstörung und im schlimmsten Falle zu falschen Annahmen führte. Durch das Röntgen bleiben die Objekte bei der Untersuchung nun unversehrt. Darüber hinaus spart diese Methode viel Zeit.
Seit Anfang des Jahres in Betrieb…
Wie sah der Weg zum neuen Röntgensystem aus?
Dr. Johannes Braun: Überlegungen, ein eigenes Röntgensystem anzuschaffen, gab es in den vergangenen Jahren immer wieder, allerdings war es bei den hohen Kosten natürlich eine Frage des Return on Investment. Nach einer Marktanalyse fiel dann im ersten Quartal 2022 letztlich der Startschuss. Wir haben diverse Geräte verglichen und mit Produkten von Pepperl+Fuchs vor Ort getestet. Eines der Geräte hat dabei eindeutig überzeugt. Seit Dezember steht die 3,5 Tonnen schwere und zwei mal zwei Meter große Anlage nun in unserem Prüflabor in Mannheim. Es war sozusagen unser Weihnachtsgeschenk. Bereits im März war Herr Wittek wegen seines speziellen Knowhows vom Customer Service Center zu uns ins Prüflabor gewechselt, um zukünftig das System zu bedienen und insbesondere die Ergebnisse korrekt zu interpretieren. In den Monaten bis zur Anlieferung des Röntgensystems absolvierten wir beide dann das für die Bedienung des Geräts erforderliche Strahlenschutz-Training. Nach einer intensiven Test- und Übungsphase ist das Röntgensystem nun seit dem 20. Februar offiziell in Betrieb.
Neue Möglichkeiten
Welche Möglichkeiten eröffnet Pepperl+Fuchs denn das neu angeschaffte Röntgensystem?
Michael Wittek: Wir können beispielsweise mit dem System Produkte, die wegen eines Ausfalls bei einer Kundin oder einem Kunden zurückkommen, röntgen und so zur Ursachenanalyse beitragen. Bei kleinen Bauteilen mit winzigen inneren Strukturen, wie Halbleitern, können Details bereits ab fünf Mikrometer dargestellt werden. So kann man beispielsweise bei einer Diode schon nach Scanzeiten von zehn Minuten deutlich erkennen, ob ein Bonddraht gebrochen ist. Hier waren früher Schliffbilder notwendig, die sehr aufwendig waren und, da die exakte Position der Bruchstelle vorab nicht bekannt ist, eventuell kein Ergebnis brachten. Jetzt können wir in wenigen Minuten erste 2D-Übersichtsaufnahmen erstellen und selbst 3D-CT-Aufnahmen zur Darstellung des kompletten inneren Aufbaus eines Prüflings sind meist nach einer Stunde abgeschlossen. Es ist aber auch möglich, die Qualität unserer Produktionsprozesse zu verifizieren, indem wir beispielsweise Lötstellen, die sich unterhalb eines Bauteils befinden und optisch nicht begutachtet werden können, oder Lufteinschlüsse im Verguss analysieren. Auch bei der Wareneingangskontrolle von Zulieferungsprodukten kann das Röntgen sinnvoll eingesetzt werden, denn es lässt sich damit zeigen, ob es sich um Originalprodukte oder gefälschte Ware handelt.
Erste Resonanz
Hat sich die Anschaffung bereits gelohnt?
Dr. Johannes Braun: Es hat uns überrascht, wie viele Fehlerursachen wir bereits in der Testphase, sowohl bei Rückläufen von Kundenseite als auch bei der Qualitätskontrolle unserer Produkte, aufzeigen konnten. Daher haben wir den Eindruck, dass sich die Anschaffung schon jetzt gelohnt hat. Man konnte Irrwege sowie langes Probieren bei der Fehlersuche vermeiden und Analysezeiten haben sich auf diese Weise um Tage oder sogar Wochen verkürzt. Das sind enorme Folgekosten, die nun entfallen. In vielen Fällen, bei denen eine externe Röntgenuntersuchung bisher zu aufwendig und kostspielig gewesen wäre, können wir diese nun schnell und kostengünstig selbst durchführen. Natürlich werden wir hier genau abwägen, wo es sinnvoll ist, und die anfragenden Abteilungen entsprechend beraten.
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