Komplettlösung für Mikro-Dosierung
Vom manuellen Prozess zur automatisierten Systemlösung für Präzisionsprozesse mit hoher Wiederholgenauigkeit
Wenn ein manuell gefertigter Prozess an seine natürlichen Grenzen stößt, beginnt der Raum für Innovation. In einem aktuellen Kundenprojekt wurde ein filigraner Montageprozess aus der Medizintechnik nahezu vollständig automatisiert – und dabei über den ursprünglichen Anwendungsrahmen hinaus optimiert.
Ziel war es, Kleinteile in Edelstahlröhrchen mit UV-Kleber präzise zu verkleben und auszuhärten. Das Ergebnis: eine Komplettlösung für Mikro-Dosierung, die weit mehr kann als nur Kleber auftragen. Sie übernimmt auch Positionserkennung, Kleinteilhandling, Oberflächenbehandlung und Prozesskontrolle – realisiert auf Basis des marc0 Gantry Systems mit einer Reihe spezialisierter Module.
Der manuelle Ursprung: Präzision unter dem Mikroskop
Ursprünglich wurde der Prozess vollständig manuell durchgeführt: Kleinstteile wurden unter dem Mikroskop per Sichtkontrolle positioniert und punktuell verklebt. Erfahrene Fachkräfte glichen dabei Bauteiltoleranzen intuitiv aus – durch Routine, Feingefühl und Erfahrung. Gerade diese manuelle Flexibilität stellte sich im Projektverlauf als besondere Herausforderung heraus, wenn ein gleichmäßiger, standardisierter Prozess angestrebt wird.
Vom Handgriff zur Automatisierung – Schritt für Schritt zur Systemlösung für Präzisionsprozesse
Durch unsere Systementwicklung ließ sich der manuelle Montageprozess nicht nur automatisieren, sondern auch um präzise Prüfschritte erweitern. Ziel war es, die Fähigkeiten manueller Fertigung – etwa die visuelle Positionserkennung – technisch so exakt wie möglich abzubilden. Gleichzeitig flossen standardisierte Prüfungen, automatisierte Abläufe und adaptive Dosierstrategien in die Systemlösung ein.
Ablauf im Überblick:
- Manuelles Einlegen der Bauteile in einen Spann-Jig
- Systemchecks und UV-LED-Funktionsprüfung
- Kameraerfassung der XY-Positionen per KI
- Höhenmessung (Z) mittels Touchsensor
- Reinigung und Dummy-Dosierung
- KI-gestützte Erkennung anderer Kleinteile im Tray (Schüttgut)
- Aufnahme per Vakuumgreifer
- Plasmaaktivierung der Unterseite des Kleinteils
- Mikro-Dosierung des UV-Klebers in die Zielposition am Bauteil
- Einsetzen und Andrücken des Bauteils (Vakuum + Pusher)
- Aushärtung mit UV-LED
- Wiederholung des Prozesses für alle Bauteile im Jig
Das Herzstück: Das marc0 Gantry System
Zentrale mechanische Basis ist das marc0 Gantry System – eine modulare, hochpräzise Bewegungsplattform. Alle relevanten Prozessmodule sind auf oder an diesem System montiert. Die offene Architektur erlaubt es, verschiedene Komponenten flexibel zu kombinieren und in definierten Achsrichtungen anzusteuern. Der marc0 schafft dabei die notwendige Grundlage für die Abläufe – etwa beim Dosieren, Positionieren oder Ablegen von Bauteilen im Zusammenspiel mit den angeschlossenen Modulen. So wird hohe Wiederholgenauigkeit und Präzision erreicht.
Modulübersicht – perfekt abgestimmte Systemlösung
Dosierkopf mit hochpräzisem Ventil
Der Dosierkopf ermöglicht die kontaktlose Applikation (Jetten) von UV-Kleber entlang vorgegebener Bewegungen, z. B. in Doppelkreisform. Das Piezoventil garantiert ein konstantes, reproduzierbares Volumen pro Zyklus – ein Schlüsselelement der Mikro-Dosierung.
Zwei Touchsensoren – Vakuumgreifer & Pusher
Beide Module basieren auf einem sensiblen Federparallelogramm Design zur Kraftmessung.
- Vakuumgreifer: Erkennt den Kontaktpunkt, hebt das Kleinteil exakt an und positioniert es.
- Pusher: Drückt das Teil kontrolliert ins Kleberbett – so präzise, dass er nicht mit dem UV-Kleber in Kontakt kommt.
Plasmamodul zur Oberflächenaktivierung
Ein gerichteter Plasmastrahl aktiviert die Unterseite des Kleinteils vor dem Fügen, um die Benetzbarkeit durch den UV-Kleber zu verbessern. Die Bewegung erfolgt sternförmig, präzise und gleichmäßig, um eine einheitliche Oberflächenaktivierung zu
Kamera mit KI-basierter Bildverarbeitung
Die integrierte Kamera erfasst die exakte Lage der Bauteile als auch die Positionen der aufzunehmenden Kleinteile – selbst bei herausfordernden Geometrien oder reflektierenden Oberflächen. Eine intern trainierte KI sorgt für zuverlässige Erkennung und flexible Prozessführung.
Chassis und Einhausung
Die Anlage ist vollständig in einem lichtdichten Gehäuse untergebracht. Sie schützt vor Prozessstörungen durch Umwelteinflüsse und sichert die Bediener – insbesondere während der UV-Aushärtung – zuverlässig gegen Strahlung ab.
Intelligente Steuerung: Python-Skripte mit Anpassungsspielraum
Bei marco beinhaltet eine Komplettlösung für Mikro-Dosierung auch die passende Software. Alle Prozesse werden inhouse in Python programmiert. Die Module kommunizieren über Schnittstellen wie RS232 oder Ethernet. Das HMI bietet intuitive Popups für manuelle Eingriffe, Justagen und Freigaben. Bei der sehr individuell programmierten Software bleiben Anpassungen auch nach Projektende grundsätzlich möglich – abhängig vom Umfang und der Tiefe der gewünschten Änderungen.
Prozesssicherheit durch Kalibrierung und intelligente Prüfungen
Vor Produktionsstart prüft das System automatisch alle UV-LEDs mit einem Sensor und dokumentiert die Ergebnisse für jede einzelne Position. Die Kameraposition wird über eine Dummy-Dosierung verifiziert, und auch die Werkzeuge wie Greifer und Pusher werden mithilfe einer Abdruckmasse kalibriert. Der Bediener hat dabei die Möglichkeit, erkannte Abweichungen über das HMI zu justieren. So wird sichergestellt, dass alle Komponenten im System exakt aufeinander abgestimmt arbeiten.
Mehr als nur Automatisierung – Prozessverständnis inklusive
Ein besonderer Mehrwert: Im engen Austausch mit dem Kunden, konnten auch ursprünglich angedachte Prozessschritte, wie z.B. das Einsetzen des Kleinteils unter Andruckkraft, optimiert und teilweise eliminiert werden. Solche Erkenntnisse entstehen, wenn nicht nur Technik geliefert wird, sondern ein Automatisierungspartner den gesamten Prozess durchdenkt, begleitet und aktiv mitgestaltet.
Komplettlösung statt Kompromiss
Was diese Systemlösung auszeichnet, ist nicht ein einzelnes Modul oder eine bestimmte Technologie, sondern das präzise Zusammenspiel aller Komponenten – abgestimmt auf den jeweiligen Prozess. Viele Module stammen aus dem marco-Portfolio, andere wurden weiterentwickelt oder neu konstruiert. Das Ergebnis ist kein Produkt von der Stange, sondern eine Komplettlösung für Mikro‑Dosierung – entstanden durch iterative Entwicklung, kundennahen Austausch und tiefes Prozessverständnis.
Übertragbarkeit auf andere Branchen und Anwendungen
Die entwickelte Systemlösung ist auf unterschiedlichste Branchen übertragbar. Wo immer Kleinteile präzise positioniert, dosiert oder gefügt werden müssen, kann dieses modulare Konzept seine Stärken ausspielen.
Diese Systemlösung verdeutlicht die Fähigkeit des Marco-Teams aus den Bereichen Forschung und Entwicklung, Konstruktion sowie Hard- und Softwareentwicklung, unabhängig von Anwendung oder Branche kundenspezifische Lösungen zu entwickeln.
Kontaktieren Sie uns – für Ihre individuelle Komplettlösung
Sie stehen vor einem ähnlichen oder völlig neuen Prozess? Wir entwickeln Systemlösungen für Präzisionsprozesse, die sich an Ihrem Bedarf orientieren – nicht umgekehrt. Sprechen Sie mit uns – wir freuen uns auf Ihre Herausforderung.
Kontaktieren Sie uns. Wir unterstützen Sie auf Ihrem Weg zu Prozesssicherheit.