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Anwendung Computer gestützter Fertigungsmethoden |
Bis in die 90er Jahre des letzten Jahrhunderts wurden Hörgeräte so entwickelt: Es wurde eine Schaltung auf dem Papier entworfen, die Bauelemente wurden mittels Rechenschieber berechnet, dann wurde eine große Musterschaltung zusammengelötet und die Richtigkeit der Berechnungen überprüft. Es wurden dann Korrekturen vorgenommen und die Schaltung optimiert.
Diese Vorgehensweise wurde durch den Computer revolutioniert. Heute wird die Entwicklung nur noch mittels
CAE Computer Aided Engeneering
durchgeführt.
Eine große Datenbank, sie liegt auf einem Server auf den alle Entwickler Zugriff haben, enthält eine große Schaltungssammlung mit allen Einzelheiten, die zu jeder Schaltung gehören. Es werden hier die Schaltungen, die Layouts, die Fertigungsmasken, die Prüfschemata und sonstige zu jeder Schaltung gehörenden Daten gespeichert.
Diese vier Stufen der computergestützten Entwicklung werden auch unter dem Begriff CIM (Computer Integrated Manufaktoring) zusammengefasst.
An einem extrem einfachen Beispiel soll die Vorgänge der Entwicklung demonstriert werden.
1. Schaltungsentwicklung (CAE)
Zunächst wird eine Schaltung aus der Datenbank geladen. Unser Entwickler wählt eine einfache Emitterschaltung mit einer Gegenkopplung.
Nun können der Arbeitswiderstand und der Gegenkopplungswiderstand so optimiert werden, dass die Verstärkung den gewünschten Wert hat und Schwankungen der Batteriespannung vertretbare Änderungen der Verstärkung nicht überschreiten. Ist er mit dem Ergebnis zufrieden, muss das Platinenlayout angefertigt werden.
Ist das Ergebnis unbefriedigend, so wird die Schaltung in einer Programmschleife optimiert.
2. Platinenlayout anfertigen (CAD)
Damit die Schaltung real gebaut werden kann sind nun Schaltungslayout, Lötstoppmaske und Bestückungsplan anzufertigen.
Schaltungslayout:
Lötstoppmaske:
Bestückungsplan :
Nun kann die Platine angefertigt, bestückt und verlötet werden. Sie muss allerdings noch getestet werden.
Auch die Funktionsprüfung erfolgt automatisch. Die Platine wird in eine Testvorrichtung gespannt und es werden einzelne Prüfpunkte ausgewählt. Die berechneten Spannungswerte innerhalb definierter Toleranzen werden überprüft.
Nun kann die Schaltung in die Serienfertigung gehen.
4. Fertigung der Schaltung (CAM)
Nun kann die Schaltung in die automatische Fertigung gehen. Die Platinen werden gefertigt, in einen Bestückungsautomaten transportiert, die Bauteile werden automatisch plaziert dann in ein Lötbad transportiert und verlötet und anschließend findet ein automatischer Test statt.
Optimierung der Schaltungen
Die Vernetzung unter Nutzung einer gemeinsamen Datenbank erlaubt es, die Schaltungen in jeder Richtung zu optimieren.
Alle Entwicklungsschritte können in die Optimierung einbezogen werden, wird z.B. bei der Prüfung (CAQ) festgestellt, dass Messpunkte abweichende Ergebnisse liefern, so können die Werte der Schaltung im Entwicklungsstadium (CAE) variiert und optimiert werden.
Dies ist die komplette Schaltung eines modernen IDO. Die ganze Schaltung wird auf einer großen Platine aufgebracht. Zur automatischen Fertigung werden zwei Aufnahmeöffnungen ausgestanzt. Diese Öffnungen erlauben eine einwandfreie Positionierung bei allen Fertigungsabläufen. Die großen Kontaktflächen an den Rändern ermöglichen den automatischen Test der Schaltung. Erst wenn alle Fertigungs- und Testabläufe beendet sind wird die eigentliche Schaltung ausgestanzt und dann wird das Gerät endmontiert.
