Egy szombathelyi üzemben jártunk, ahol a legmodernebb technológia hadrendbe állításával, naponta több ezer alkatrészt állítanak elő. A kutatás-fejlesztéstől egészen a fizikai megvalósulásáig követtük nyomon a kondenzátorok életútját.
Utunkat a tesztlaboratóriumok látogatásával kezdtük meg, ahol Rauch Dezső termékfejlesztési csoportvezető kalauzolt bennünket az egyes állomások között.
A fejlesztőmérnökök „megálmodják” a kondenzátort, illetve a piac meghatározza az igényeket, kitűzik a fejlesztés irányát. A tesztlaboratóriumba beérkeznek az első konstrukciók, amiket letesztelnek. A tesztek után egy független laborban történik meg a kvalifikáció, de ott már csak a szabványoknak való megfelelést vizsgálják.
– A kondenzátorok karakterizálását az itt lévő munkaállomáson végezzük, amely klímakamrából, mérőműszerből és egy vezérlőszoftverből áll. Minden hőmérsékleten mérjük az egyes kondenzátorok kapacitását, veszteségi ellenállását, impedanciáját és belső induktivitását. Meghatározzuk a rezonanciafrekvenciát, ami limitálja a kondenzátor alkalmazhatóságát, mert e felett a frekvencia felett induktív jelleget mutat az eszköz. Tehát az a célunk a fejlesztések során, hogy ezt az értéket minél magasabbra toljuk ki. A mérés alatt, hogy a kondenzátor belsejében a hőmérséklet állandó legyen, van egy várakozási idő, ez a nagy csavaros kondenzátor esetén akár 5 óra is lehet. Az adatok automatikusan egy nagy adatbázisba kerülnek, melyet a mérnökök végül kiértékelnek – mondja el Rauch Dezső. Éppen egy speciális kondenzátor vizsgálata folyik, mert a monitoron látható, hogy a karakterisztika merőben eltért a hagyományos jellegtől.
1. kép: A kék színű dróton keresztül egy termoelemhez csatlakoztatva a kondenzátor maghőmérséklete vizsgálható.
Valós, de a végletekig kiélezett körülmények
Laboratóriumi körülmények között hasonló terhelést kapnak a kondenzátorok, mint a vevői applikációk során. Ennek szimulálására, tesztelésére is vannak berendezések a tesztlaboratóriumban.
– Nagy teljesítményű szinuszgenerátorokkal állítjuk elő a terhelőáram- és feszültségértékeket. A kondenzátorok DC áramra vannak előfeszítve, tehát egy egyenáramú jelre ültetik rá a szinuszos jeleket a vizsgálatok során. A frekvenciaérték, amely három fázisnál tipikus, 100 Hz, 150 Hz, 300 Hz. A mérésekhez tartozik egy log-book szoftver, amely segít a technikus kollégáknak eligazodni a laboratóriumban, és meghatározza a napi feladatokat. A laborban nem kell ragaszkodnunk a szabványokhoz, szabadon tesztelhetünk, ezért speciális terheléseket is alkalmazunk egy-egy kondenzátor esetén – teszi hozzá Rauch Dezső.
Az előkészített minták között találkozhatunk speciális megrendelői igényeket kielégítő alumíniumelektrolit kondenzátorokkal is, például a kondi maghőmérsékletét egy termoelem méri, amely adatokból a kondenzátor élettartamára lehet következtetni (1. kép). A feszültségtűrésen kívül a kondenzátorok hőmérséklettűrésének vizsgálatára is van lehetőség egy speciális klímakamra segítségével. A kamrában meleg és hideg boksz egyaránt található, a kettő között egy lift biztosítja az átjárást. Az eszköz lehetőséget biztosít a kondenzátorok viselkedésének megfigyelésére a hirtelen változó hőmérsékleti közegekben. Arra is mód van, hogy a kondenzátorokat bontás nélkül vizsgálják röntgenkészülék segítségével.
Megfigyelhetők a kivezetések, a tekercspozíciók, a peremezés minősége stb. A szivárgó áramokat is képesek vizsgálni, akár több ezer órás működés mellett is, valamint a prototípusok speciális formázása is ebben a laboratóriumban történik.
– Sorozatgyártásban, a gépsor végén már csak 1 vagy 5 percen keresztül vizsgáljuk a kondenzátorok szivárgó áramát. Ez a mérés nem ad képet a kondenzátor élettartamáról, csupán a jóságáról. Egy szigorított értéknek kell megfelelni ebben az esetben – teszi hozzá Rauch Dezső.
A gyárhoz érkező speciális megrendelői igények miatt a kutatáshoz újabb és újabb mérőműszerekre van szükség. Nem minden esetben találhatók meg a piacon a szükséges mérőműszerek, ezért a gyárnak saját vizsgálóberendezéseket is kell készítenie.
– Egy komoly vevőnknek van itt egy mérési összeállítás, töltéskisütés teszt (2. kép). 300 millió ciklust szeretne garantálni, ennek megfelelően a teszt vége 2018 decemberében lesz. Nagy valószínűséggel a teszt végeztével a mérőműszer is tönkremegy – mondja el Rauch Dezső.
2. kép: Több ezerszeres töltés-kisütés vizsgálatára alkalmas berendezés.
A gyár „vegykonyhája”
A vegyi laborban az elektrolit folyadékokkal foglalkoznak.
– Itt az elektrolitok fejlesztésével, javításával, új elektrolitok készítésével, valamint tisztaságanalitikai vizsgálatokkal foglalkozunk. A vizsgálatok elvégzéséhez széles gépparkkal rendelkezünk. A vevői és a piaci igényektől függően vagy régi elektrolitokat újítunk fel, vagy teljesen újat készítünk. Analitikai eszközökkel vizsgáljuk az alapanyagok tisztaságát, valamint az elektrolitok tisztaságát. Ezenkívül, nem titok, a versenytársak által használt, előállított anyagokat is kielemezzük – mondja el Somogyi Katalin fejlesztőmérnök.
Az összetevők annyira titkosak, hogy ezen a helyszínen nem készülhet fényképfelvétel. Annyi azonban elmondható, hogy a legmodernebb laborvizsgálatok is kivitelezhetők, és az új anyagok minden körülmények között tesztelhetők.
A gépsorok
A gyártás a papírok, fóliák vágásával (3. kép) és tekercselésével kezdődik, itt már eldől a kondenzátor mérete.
– Ez egy elég lényeges folyamat, ugyanis, ha nincs az alapanyag (4. kép) megfelelően előkészítve, akkor a gyártás ideje „megcsúszhat”. Nyilván az is meghatározó, hogy melyik tételt mikor kell gyártani. Ha például sokszor kell átállni, az jelentős időveszteséggel járhat – teszi hozzá Rauch Dezső.
3. kép: A kondenzátor szigetelésének papírjait méretre kell vágni.
4. kép: A méretre vágott papírtekercseket és fóliákat raktárakban tárolják.
A kondenzátorok impregnálása az elektrolit folyadékokkal külön helyiségekben történik. Az elektrolit nagy tartályokban van megfelelő hőmérsékleten, ebbe merítik bele felülről a tekercseket (5. kép). Ezután kerülnek a kondenzátor egyes elemei a szerelősorra.
5. kép: Impregnáló folyadékot tartalmazó tartályok.
– Az impregnált tekercset beszereljük az automaták segítségével a házba, majd polaritáshelyesen felcímkézzük a szigetelőfóliával. A címkén szerepel a típusazonosító, ami a kapacitásértéket, a hőmérséklet-tartományokat tartalmazza – mondja el Cserkész Viktor folyamatirányítási mérnök.
Az impregnált tekercs azonosítószámmal ellátva és a környezet levegő páratartalmától izolálva, a gyártáskísérő lappal együtt érkezik a gyártósorhoz. A fedél, vagyis a terminál típusonként különböző, a vevői igényeknek megfelelően. A ház fémalumíniumból készül. Mivel a cél a gyártás során, hogy minél kisebb egységnyi térfogatban minél nagyobb kapacitás legyen beépítve, ezért előrehornyolt házakban történik a tekercsek elhelyezése.
– Az első állomásnál a fóliakivezetéseket egy lyukasztó, szegecselő szerkezettel a fedél kivezetéseihez rögzítik. Nagyon lényeges a rövidzár elkerülése, és a megfelelő kontakt miatt a megfelelő pozíció és a szegecs átmérő. Ezért kamerával figyeljük meg ezt a munkafolyamatot, és a rossznak értékelt darabokat automatikusan szelektáljuk. Ezután lézerhegesztés történik, ami galvanikus kötést biztosít a szegecs, illetve a kondenzátor fegyverzetek között. Ezután a szegecselt tekercs házba építése következik, majd az igényeknek megfelelően hornyolják vagy nem a kondenzátort. Ezután a gép elkészíti hidegfolyatás eljárással a peremezést, és lezárja a terméket. A peremezésnél elképzelhetők különböző élsérülések, ezért itt is kell kamerás megfigyelést alkalmazni, hogy a selejtet le tudjuk válogatni. A peremezés parafinolajos kenéssel történik, lemosó automata gondoskodik később az olaj eltávolításáról. Kondenzátor esetén lényeges, hogy melyik az anód és melyik a katód kivezetés. Éppen ezért a kivezetőkön van egy préselt lenyomat a polaritásokkal, illetve a zsugorfólián is jelzik ezt az információt. Ahhoz, hogy a fólia megfelelő helyre kerüljön, a kondi pozíciójának is megfelelőnek kell lennie. Korábban a kívánt pozíció eléréséhez egy szimpla késes beforgató rendszert használtunk, mellyel sok problémánk akadt. Mára ezt kamerás rendszerre cseréltük, amely megvizsgálja a kondi pozícióját, ha nem pontos, megméri, hogy mekkora szöggel kell elforgatni, így mindig a megfelelő pozícióba forgatják a kondenzátorokat. Végül rázsugorítják a házra a fóliát – mondja el Cserkész Viktor.
Ennek a gépsornak a modernebb és teljesen automatikus változata is megtalálható az üzemben, amely dupla darabszám produkálására képes. Végezetül a kondenzátorok formázása következik; az összeszerelt kondenzátorokra rákapcsolják az első feszültséget, valamint egy kemencében a kívánt hőmérsékletprofilt is beállítják. A szivárgó áram mérése is megtörténik, a kondenzátort feltöltik, majd 1 perc elteltével műszeres vizsgálatnak vetik alá, itt is leválogatják a selejtet. Snap-in kondenzátorok esetében a heti elvárt darabszám 670 ezer, a csavarosok esetén pedig 60 ezer.
Lényeges a minőségi követelmények betartatása, illetve az adott termékekhez előírt alapanyagok felhasználása, ezért rengeteg szoftveres háttér-dokumentáció van, ahol komponens-ellenőrzéssel, vonalkód-beolvasóval kontrollálják az adott kondenzátortípushoz szükséges alapanyagokat.
– A kolléga minden egyes új megrendelői indításnál ellenőrzi azt, hogy ebbe a termékbe az az alapanyag épül-e be, amire ott szükség van. Széles az alapanyag-választék, ezért szükség van a megfelelő ellenőrzésre – teszi hozzá Cserkész Viktor.
A kondenzátor nem új keletű termék. Évtizedek óta használják az elektronikai iparban, viszont rengeteg apró fejlesztési lehetőséget kínál. A két legfontosabb irány az alkatrész miniatürizálása és terhelési képességének növelése. A gyárlátogatás során képet kaphattunk, hogy milyen apróságokon múlhat a kondenzátor jósága, tulajdonságai. A szakmát ismerők közül sokan talán úgy gondoljuk, hogy a kondenzátorokat már nem lehet tovább fejleszteni, ez egy „kész” termék. A szombathelyi üzem viszont alaposan rácáfol erre a nézetre, talán soha nem fejlődött és fejlődik akkorát ez a termék, mint ezekben az években. Olyan új technológiák vannak a tarsolyban, amelyek jelenleg még nem publikusak, ám néhány éven belül gyökeres változásokat hozhatnak ezen a területen.