„Wenn Sie die neuesten Forschungsergebnisse kennen, können Sie kluge Entscheidungen treffen“

In High-Tech-Unternehmen bleibt wertvolles Fachwissen oft in den Köpfen der Ingenieure verschlossen, was es für neue Kollegen schwierig macht, das Gesamtbild zu erfassen. Diese Wissenslücke war genau das, was der Mechatronik-Ingenieur Eric Dannenberg bei Itec mit Feedforward-Steuerungssystemen erlebte, was ihn dazu veranlasste, den Kurs „Advanced Feedforward and Learning Control“ des High Tech Institute zu besuchen.

Das in Nijmegen ansässige Unternehmen Itec arbeitet an vorderster Front der wissenschaftlichen Forschung und verbindet seine Die-Bonding-Technologie mit Maschinen, die sich um die nachfolgenden Schritte im Chip-Produktionsprozess kümmern. Das Unternehmen entwickelt Montage- und Testgeräte für Halbleiter mit hohem Durchsatz und ist auf optische und elektrische Inspektion und Die-Bonder spezialisiert. Eine dieser Maschinen nimmt die Chips aus dem Wafer und klebt sie auf dem Substrat fest.

Eric Dannenberg arbeitet seit drei Jahren bei Itec, die letzten Jahre davon als Mechatronik-Ingenieur. Zuvor war er unter anderem als Maschinenbauingenieur tätig, aber sein Interesse an der Mechatronik war ungebrochen. „Ein Maschinenbauingenieur entwirft die Nadel, die den Chip in die richtige Position schiebt“, erklärt er. „Der Mechatroniker ist für die Bewegungen der Nadel verantwortlich und sorgt für die richtige Geschwindigkeit und Koordination.“ Die Mechatronik ist jedoch eine Nische im Maschinenbau und in der Elektrotechnik, was bedeutet, dass es weniger Arbeitsplätze gibt.

Als Mechatronik-Ingenieur in der Die-Bonder-Abteilung von Itec konzentriert sich Dannenberg auf drei Hauptbereiche. Erstens ist er für die allgemeine Problemlösung und Fehlerbehebung bei bestehenden Anlagen zuständig und hilft den Kunden, ihre Maschinen betriebsbereit zu halten. Zweitens optimiert er die aktuellen High-End-Systeme, indem er nach Möglichkeiten sucht, die Durchsatzgeschwindigkeit und Präzision zu erhöhen und Fehler zu verringern. Und schließlich arbeiten er und seine Kollegen an der Entwicklung der nächsten Generation von Maschinen, wobei sie die neuesten Entwicklungen nutzen und wirklich an der Spitze ihres Fachgebiets agieren.

Dannenberg schätzt die Abwechslung bei den Aufgaben. „Nur Reparaturarbeiten zu machen, könnte langweilig werden, aber zu den Wurzeln zurückzukehren ist sehr hilfreich, und die kleinen Erfolge sind willkommen, wenn man an einem technischen Problem für zukünftige Maschinen festhängt.“

Feedforward-Steuerung

Als Dannenberg bei Itec anfing, hatte er viel zu lernen. „Ich meldete mich für den Kurs am High Tech Institute an, weil mir auffiel, dass meine Kollegen zwar über eine Fülle von Wissen verfügten, ihre Erklärungen aber immer – logischerweise – auf die Sache selbst ausgerichtet waren. Ich hatte oft das Gefühl, dass mir der Kontext fehlte und ich nicht das ganze Bild bekam.“ Itec nutzt seit langem Kurse des High Tech Institute, von denen Dannenberg einige bereits absolviert hatte. „Advanced Feedforward and Learning Control war der nächste logische Schritt, nach Motion Control Tuning und Advanced Motion Control.“

Eric Dannenberg bei ITEC, Nijmegen

Bei der Feedforward-Steuerung bereitet die Maschine Steuereingaben auf der Grundlage des gewünschten Pfades im Voraus vor. Anstatt auf Positionsfehler zu warten, werden die Aktuatoren so geführt, dass sie proaktiv den kommenden Referenzpunkten genauer folgen. Dadurch werden Fehler reduziert und die Reaktionszeit verbessert, da die Anpassungen erfolgen, während sich das Substrat vorwärts bewegt.

Der Kurs, der drei aufeinanderfolgende Tage dauerte, konzentriert sich auf iterativ lernende Steuerung, repetitive Steuerung und neue fortgeschrittene Feedforward-Algorithmen. Er bedient damit ein sehr nischenhaftes Marktsegment, in dem es nur wenige Schulungen gibt. Für Itec ist die iterativ lernende Steuerung mit grundlegenden Funktionen die am meisten genutzte Form des Kurses, aber die gesamte Schulung zeichnet ein vollständiges Bild.

Erfahrungen aus erster Hand

Der Kurs gibt Einblicke in die Entwicklung von Maschinen, die in der Lage sind, Positionsfehler bei sich wiederholenden Bewegungen auf die Auflösung des Encoders zu reduzieren. Er zeigt auf, wie man zu dem Punkt gelangt, an dem die Auflösung des Encoders und nicht die hochwertigen Teile der begrenzende Faktor bei der Reduzierung von Positionsfehlern sind. Hier kommt die enge Zusammenarbeit mit der Technischen Universität Eindhoven zum Tragen, so Dannenberg. „Das Wissen, das das High Tech Institute in seinen Kursen vermittelt, ist wirklich neu. Es existiert noch nicht in Büchern und ist nur spärlich im Internet zu finden.“

Dieses Wissen ist sowohl bei der Optimierung bestehender Geräte als auch bei der Entwicklung neuer Systeme von großem Nutzen. „Wenn wir den Umfang der neuesten Forschung kennen, können wir kluge Entscheidungen darüber treffen, ob wir völlig neue mechanische Teile für eine neue Maschine entwerfen oder ob wir das, was wir bereits haben, an die neuesten Entwicklungen auf diesem Gebiet anpassen.“

Dannenberg gewann mit diesem Kurs mehr als nur einen Überblick über die komplexe Materie. „Wir konnten das Wissen und die Algorithmen, die wir lernten, tatsächlich an echten Maschinen testen. Das unmittelbare Herumspielen mit diesen Algorithmen half uns, ein Verständnis zu erlangen, das man nicht allein durch eine Powerpoint-Präsentation erreichen kann. Außerdem konnten wir aus erster Hand erfahren, wie die Algorithmen aus ihrer Interaktion mit der Maschine lernten. In einem Fall konnten wir zum Beispiel sehen, wie sich der Algorithmus an den Widerstand der angeschlossenen Kabel anpasste, was er vorher nicht berücksichtigt hatte.“

Dieses praktische Wissen machte es einfacher, das Gelernte in die Praxis umzusetzen. Als er an seinen Arbeitsplatz zurückkehrte, konnte Dannenberg seine Ideen und Erfahrungen sofort mit seinen Kollegen teilen. Ein klareres, größeres Bild zu haben, half ihm, seine Aufgaben voranzubringen.

Dannenberg weiß schon, was sein nächster Kurs sein wird: „Experimentelle Techniken in der Mechatronik„. Dieser Kurs konzentriert sich auf die Bestimmung der dynamischen Eigenschaften mechatronischer Systeme. „Ein Kollege, der an diesem Kurs teilgenommen hat, war ganz begeistert und mein Vorgesetzter war der Meinung, dass dies ein guter nächster Schritt für mich sein würde.“

Dieser Artikel wurde von Marleen Dolman geschrieben, freie Mitarbeiterin bei High Tech Systems und Bits&Chips.