Konsumentprylarna blir mindre och mindre. Helst ska allt ifrån mobiltelefon till handdator rymmas i samma ficka. Att detta är möjligt beror på den expansiva utvecklingen inom elektronik. Komponenter och konstruktioner görs allt mindre.

Men mycket små detaljer påverkas av andra krafter än gravitation, vilket ger nya monteringsproblem att tampas med. Monteringsutrustningen hinner inte med i den snabba utvecklingen på komponentsidan.

- Utrustningen är anpassad för större komponenter och klarar inte flexibel montering av små detaljer, säger Tobias Byron.

Han jobbade tidigare som forskningsledare på IVF, Institutet för verkstadsteknisk forskning, med forskning kring montering av minimala komponenter. I dag jobbar han i stället som konsult i branschen.

- När vi på IVF började titta på det här insåg vi att området var så outforskat att minimontering infördes som ett nytt begrepp, säger han.

Minimontering definieras som montering av detaljer som är så små att andra krafter än gravitation, exempelvis statisk elektricitet, inverkar och kan störa monteringen.

Huvudproblemen inom minimontering som maskinerna måste tackla är hantering, positionering och sammanfogning. Hanteringen försvåras av att ytorna som gripdonet ska komma åt är mycket små samt av att komponenterna ofta är känsliga. Positioneringen måste i sin tur vara extremt noggrann, då avvikelsens betydelse ökar när komponenterna blir mindre. Sammanfogningen är ett problem på grund av de fysiska begränsningarna i dagens fästmetoder med exempelvis lödtenn eller ledande lim.

Noggrannare utrustning behövs

Tobias Byron anser att det behövs standardiserad utrustning som klarar av minimontering och som kan integreras i vanlig produktion. De mest akuta behoven rör noggrannare positionerings- och hanteringsutrustning.

- Dagens matare och gripdon håller inte en acceptabel tekniknivå. Dessutom vibrerar monteringsrobotar både när de arbetar och när de står stilla vilket gör att precisionen oftast blir för dålig, säger Tobias Byron.

Ett annat problem är att material utvidgar sig när temperaturen ökar. Monteringsutrustningen måste därför vara såväl temperaturkontrollerad som vibrationsfri. Smuts och partiklar är också ett problem.

För att hitta nya monteringslösningar startade IVF tillsammans med KTH ett projekt som gick ut på att hitta andra koncept för framtida produktionsutrustning. Projektet satsade bland annat på att försöka förbättra robottekniken. Man valde att jobba med en antropomorf, människoliknande robot från CRS Robotics Nordic som kunde montera från alla håll. Däremot var den inte tilläckligt noggrann för minimontering. För att klara de extrema noggrannhetskraven integrerades roboten med en minipositioneringsutrustning från SMC Pneumatics med en noggrannhet ner till 0,2 tusendels millimeter. Utöver detta kompletterades utrustningen med ett minigripdon som klarar kraven på exakt hantering och positionering, som utvecklats inom ett examensarbete på KTH. Genom att styra armens koordinater exakt via ett program med standardiserade gränssnitt kan hela systemet dessutom enkelt automatiseras och integreras i en vanlig produktionsanläggning.

- Utrustningen visar att tekniska lösningar inom minimontering är möjliga, säger Björn Langbeck, doktor i monteringsteknik och projektledare inom minimontering på IVF.

EU-projekt

Forskningsanslagen var dock begränsade och tog dock slut innan utrustningen kunde testas vidare och arbetet slutföras. Tobias Byron sökte då tillsammans med KTH finansiering från EU, vilket resulterade i ett EU-projekt inom elektronikmontering där bland annat Sverige, Finland och Tyskland är inblandade. Projektet är ett så kallat Craft-projekt som innebär att mindre företag samarbetar med institutioner och universitet.

Målet med projektet är bland annat att utveckla en flexibel, modulär monteringsutrustning som klarar av minimontering. IVF kommer att vara involverade i projektet tillsammans med KTH och Linköpings universitet. På företagssidan deltar bland andra Easy Living och Autic. Arbetet kommer förmodligen att börja innan sommaren och pågå under två år. EU bidrar med ungefär 4,5 miljoner kronor och de deltagande företagen förväntas skjuta till med minst lika mycket pengar.

Dessutom startar ett ännu större EU-projekt inom de närmsta månaderna. Detta fokuserar på mini- och mikromontering. Här ingår bland annat Nokia, Ericsson, Swatch-gruppen, Philips och forskningsinstitutioner från Sverige (KTH), Finland, Holland och England.

- Det här är mycket glädjande. Projekten har till och med fått mer pengar än vad som begärdes, vilket tillhör det ovanliga, säger Tobias Byron.

- Det visar att man på europeisk nivå tar de här frågorna på allvar och anser att de är viktiga. I Sverige är tyvärr finansieringen inom det här området nästan helt obefintlig idag.

Normal montering

Detaljerna är centimeterstora och med toleranser runt eller under millimetern. Tyngdkraften är den kraft som dominerar. Dagens produktionsutrustning är anpassad för normal montering.

Minimontering

Detaljerna är millimeterstora och med mikrometertoleranser. Aktuellt inom exempelvis tillverkning av mobiltelefoner och armbandsur. Andra krafter än gravitationen, som statisk elektricitet, van der Waals-krafter och vätskebryggor, förekommer och stör monteringsprocessen.

Mikromontering

Detaljerna är mikrometerstora och med submikrometertoleranser. Andra krafter än gravitationen kan störa monteringsprocessen, men även utnyttjas. Gripdon kan exempelvis utnyttja ytspänningen i vätska för att dra till sig mikroskopiska föremål. När föremålet ska lossas sugs vätskan in, vätskebryggan försvinner och föremålet släpper. Mikromontering är aktuellt vid tillverkning av sensorer till krockkuddar. Bred forskning pågår, speciellt inom medicinområdet.