Three Dimensional Molded Interconnect Devices (3D-MID) sind räumliche Schaltungsträger, welche mechanische, elektronische und optische Funktionalitäten in einer Baugruppe vereinen. Ein besonders herausfordernder Prozessschritt bei deren Herstellung ist das Aufbringen der Leiterbahnstrukturen auf die komplexen dreidimensionalen Grundkörper. Hierzu können innovative Druck- und Strukturierungstechnologien verwendet werden. Wesentlich für ein gutes Prozessergebnis ist jedoch eine exakte lagegerechte Bereitstellung bzw. Bewegung des Substrates zur Prozesslaufzeit relativ zu dem jeweiligen Prozesswerkzeug. Hierzu kann das große Bewegungsvermögen von Knickarmroboterkinematiken genutzt werden. Nachteilig bei der Verwendung konventioneller Industrieroboter ist jedoch deren verhältnismäßig geringe Genauigkeit, welche den hohen Anforderungen miniaturisierter und komplexer 3D-MID Produkte nicht genügt. Diese Problemstellung greift das Forschungsprojekt “Absolutgenauigkeitssteigerung von Industrierobotern im Bereich der Strukturierung dreidimensionaler Schaltungsträger“ auf, in dem ein System zur positionsgerechten Bereitstellung und Bewegung robotergeführter räumlicher Schaltungsträger während des Leiterbahn Metallisierungs- und Strukturierungsprozesses entwickelt werden soll.
Hierzu kommt ein Hochgeschwindigkeitskamerasystem zum Einsatz, unter dessen Zuhilfenahme die tatsächliche Position und Bewegung des Substrats zur Prozesslaufzeit ermittelt werden soll. Die Ist-Bewegung des Substrats wird im Weiteren mit Informationen bezüglich der Soll-Bewegung abgeglichen und hieraus Korrekturwerte ermittelt, die während des Prozessablaufs in die Robotersteuerung integriert eine deutliche Genauigkeitssteigerung ermöglichen sollen. Neben einer hocheffizienten und genauen Bildverarbeitungsmethodik kommt bei diesem Ansatz auch einer entsprechenden Datenverarbeitung und schnellen Roboterregelung eine bedeutende Rolle zu. Zusätzlich wird im Rahmen des Projektes ein hochgenauer 3D Oberflächenscanner eingesetzt, der verwendet wird, um Lageabweichungen des Bauteils im Greifsystem und im Prozessraum zu ermitteln. Weiterführend ist es unter Nutzung der 3D-Bauteildaten dieses Systems auch denkbar, Abweichungen von der optimalen Bauteilform zu ermitteln und automatisiert angepasst auf das individuelle Bauteil Prozessparameter abzuleiten. Anhand der hohen Anforderungen der 3D-MID Technologie exemplarisch entwickelt, sollen die Projektergebnisse eine weiterreichende Methodik zur Genauigkeitssteigerung von Industrierobotern bei unterschiedlichen Applikationen bereitstellen.