Wer Premium kauft, erwartet Premium-Ware mit bester Leistung, exzellenter Qualität und einfacher, intuitiver Bedienung. Das gilt für das neue Fahrzeug genauso wie für das Smartphone oder auch für Haushaltsgeräte. Die Bedieneinheiten solcher Geräte müssen höchsten Anforderungen genügen. Viele Premium-Hersteller setzen deshalb bei ihren Bedieneinheiten auf Optical Bonding. Die Automatisierungsspezialisten von Pia Automation haben schon mehrere Optical-Bonding-Anlagen für ihre Kunden entwickelt und aufgebaut. So gefertigte Displays kommen in unterschiedlichen Branchen zum Einsatz, wie der Hausgeräteindustrie, bei Elektronikprodukten und auch in Fahrzeugen.
Der entscheidende Unterschied im Vergleich zu anderen Verfahren: Zwischen der Glasblende und dem dahinter angebrachten Touch-Glas wird eine Bondingfillmasse aufgebracht, die sich gleichmäßig und blasenfrei zwischen den Komponenten verteilt. Der Spalt zwischen Glasblende und Touch-Glas ist also vollständig mit der Fillmasse befüllt. Bei anderen Verfahren bleibt eine Lücke zwischen den beiden Komponenten. Das kann beispielsweise dazu führen, dass die Bedienung nicht so exakt funktioniert wie gewünscht. Auch störende Reflexionen oder eine schlechte Lesbarkeit, vor allem im Außenbereich, können bei anderen Verfahren die Folge sein. Optical Bonding wird deshalb nicht ohne Grund von Experten oft als „die höchste Form des Bondens“ bezeichnet.
Pia Automation hat mehrere Optical-Bonding-Linien für unterschiedliche Branchen im Einsatz. „Unsere Kunden überzeugt unser tiefgehendes Know-how rund um Optical Bonding“, sagt Bastian Uhlig, Vertriebsleiter bei Pia Automation. „Allerdings ist jedes Projekt anders, die Anforderungen im Premium-Segment durchgehend hoch.“ Dazu zählen beispielsweise absolute Präzision und eine hohe Wiederholgenauigkeit, eine schnelle Taktzeit sowie eine dauerhaft exzellente Qualität. Beim Optical Bonding müssen darüber hinaus nicht nur sämtliche Prozessschritte mit höchster Präzision ausgeführt werden: Auch Umgebungsbedingungen wie Temperatur oder Luftfeuchtigkeit haben einen direkten Einfluss auf die Qualität des Endproduktes. Anlagen von Pia Automation können deshalb so ausgelegt werden, dass diese im Reinraum betrieben werden können.
Bis die mit Optical Bonding gefertigten Bedieneinheiten am Ende des Prozesses schließlich bei den Kunden weiterverarbeitet werden können, sind zahlreiche Teilschritte notwendig. Die Anlagen von Pia bestehen deshalb aus mehreren Zellen: Die Bedieneinheiten für Haushaltsgeräte beispielsweise fahren in der Regel mit einer Schutzfolie ausgestattet in diese Vorbearbeitungszelle ein. Ein ESD-konformer (Electrostatic Discharge) Roboter zieht diese Schutzfolie vom Touch-Glas ab. Anschließend folgt die sogenannte Plasmaaktivierung von Verbindungsteilen. Auf solchen Teilen wird die Elektronik mit dem Display dann später hinter der Bedieneinheit aufgenommen. Das von einem Elektrogenerator erzeugte Plasma, ein ionisiertes Gas, aktiviert die Oberflächen dieser Bauteile, sodass sie später auf der Glasblende haften.
In der nächsten Zelle wird der Dam aufgetragen, ein hochviskoser Schutz rund um den später sichtbaren Bereich des Touch-Displays. Er wirkt als Barriere für den Filler, der in der folgenden Zelle aufgebracht wird. Die Höhe des Dams ist entscheidend für den späteren Erfolg des Optical Bondings. Pia hat deshalb intelligente Messwerkzeuge integriert, die auf der Glasblende automatisch die Höhe messen, sodass der Dam bahngesteuert, in konstantem Abstand zur Glasoberfläche und in der perfekten Dosierung aufgebracht werden kann. Unter UV-Licht härtet der Dam anschließend aus.
Die nun folgende Zelle ist das Herzstück der Anlage: die eigentliche Bonding-Zelle. Hier kommt die Bondingfillmasse auf die sogenannte Aktiv-Lage. Das ist der für Anwender sichtbare Teil des Displays. Die Technologie, die Pia Automation immer häufiger für das Dispensieren einsetzt, kommt von Viscotec. Das Unternehmen aus Töging am Inn liefert die Dosiereinheiten, welche die zu dispensierenden Materialien exakt in der gewünschten Menge und Viskosität auf das Touch-Glas aufbringen. „Wir schätzen die Lösungen von Viscotec sehr und haben gemeinsam schon einige Projekte erfolgreich umgesetzt,“ so Uhlig. Pia und Viscotec planen, die Zusammenarbeit weiter auszubauen.
Für ein perfektes Bonding-Ergebnis müssen Glasblende und Touch-Glas nach Auftragen der Bondingfillmasse plan parallel zueinander gefügt werden. Mess-Systeme in den Pia Anlagen erkennen automatisch, wo genau sich die Aktiv-Lage befindet. Anhand der ermittelten Messpunkte kann die Lage des Bauteils bei Bedarf über zwei Spindelantriebe unterhalb des Werkstückträgers passend ausgerichtet werden. Anschließend wird das Touch-Glas exakt auf der Glasblende angebracht, der Filler dann ebenfalls mit UV-Licht ausgehärtet.
In der letzten Zelle solcher Optical-Bonding-Anlagen von Pia Automation folgt die Befestigung der Verbindungsteile auf der Glasblende. Mit ihnen wird die Elektronik mit Display später auf den Glasblenden aufgenommen. Ein Greifsystem nimmt die Teile aus einem Werkstückträger und bringt sie auf der vorbereiteten Glasblende auf. Nach erneuter UV-Aushärtung ist der Prozess abgeschlossen. Es folgt eine Sichtprüfung durch erfahrene Maschinenbediener, anschließend werden die mit Optical Bonding gefertigten Bedieneinheiten in einem Transportbehälter abgelegt und sind zur Weiterverarbeitung bereit. Über den integrierten Line Controller von Pia haben die Kunden den gesamten Prozess jederzeit im Blick: Das datenbankbasierte Leitrechnersystem zur Steuerung von Produktionsprozessen erfasst alle wichtigen Prozessdaten und stellt sie über eine Visualisierungs- und Benutzerschnittstelle übersichtlich zur Verfügung.
Nur eine Minute dauert die Taktzeit der Stationen von solchen Bauteilen für Hausgeräte. Die Anlagen können im Drei-Schicht-Betrieb laufen. Sie stehen Bauteil für Bauteil für Präzision und hohe Qualität. Die mit Optical Bonding gefertigten Displays sind deutlich klarer und farbintensiver als Displays, die mit anderen Verfahren gebondet werden. Sie sind darüber hinaus weniger anfällig für Reflexionen durch externe Lichtquellen. Auch können keine Partikel oder Feuchtigkeit zwischen die Bauteile gelangen. Dazu kommt: So gefertigte Displays sind robuster. Blende, Dispensmaterialien und Touch-Sensor ergeben einen stabilen Verbund mit hoher Vibrations- und Stoßfestigkeit. Pia kann so eine Lösung anbieten, bei der entscheidende Teilschritte bereits im Prozess kontrolliert und bei Bedarf sofort nachjustiert werden.
