‘Als design en productie samenkomen, bied je toegevoegde waarde’

De Backbeat Fit is een kek, draadloos headsetje. Plantronics ontwikkelt het complete product in Emmen en produceert bij een partner in Maleisië. Door miniaturisatie en stijgende vraag wordt de fabricage steeds uitdagender. STT schoot te hulp en in nauwe samenwerking hebben de partners een belangrijk deel van de productielijn geautomatiseerd.

Alexander Pil
11 oktober 2016

‘Het is geen zakelijk doel om de productie terug te halen uit het Verre Oosten, maar het is wel een mooie, sociale ambitie.’ Aan het woord is Tjapko Uildriks, senior director engineering van de Plantronics-vestiging in Emmen. Hij voegt er snel aan toe dat zoiets alleen kan als de overheid een helpende hand toesteekt en het productieproces tot in de puntjes is geautomatiseerd. In nauwe samenwerking met STT Products uit het Groningse Tolbert probeert Plantronics dat laatste voor elkaar te krijgen.

De Emmense site heeft zijn roots bij Ericsson, stond tussen 2010 en 2012 kortstondig op eigen eigen benen als Tonalite en opereert sinds die tijd onder de vlag van het Amerikaanse Plantronics. De ingenieurs hebben een schat aan ervaring opgebouwd in het ontwerpen van draadloze headsets. ‘We maken onze producten steeds kleiner en de volumes worden steeds groter’, schets Uildriks de uitdagingen. ‘Vorig jaar hebben we de total addressable market voor onze draadloze headsets ingeschat op een miljard dollar per jaar.’ Om mee te blijven draaien in die markt ontwikkelt Plantronics heel veel kostbare kennis. ‘Wat betreft ip zou het ook goed zijn om niet alles naar het oosten te transfereren. Dicht bij huis heb je minder kans dat het wordt gekopieerd’, aldus Uildriks. ‘Ook de directe koppeling tussen engineering en productie heeft zo zijn voordelen.’

De Backbeat Fit van Plantronics is een headsetje dat via bluetooth contact maakt met bijvoorbeeld je telefoon.

Er ligt een mooie kans voor Plantronics om de productie te verhuizen. Het nieuwste product uit Drenthe is de Backbeat Fit, een waterdichte stereohoofdtelefoon die is gericht op sporters. De fabricage van het draadloze headsetje gebeurt nu in Maleisië door een klein leger arbeidskrachten. ‘Er staan op dit moment zo’n vijfhonderd man aan de productielijn’, vertelt Uildriks. ‘Omdat het volume van de beide oortjes dertig procent kleiner is dan de voorganger, dachten we vooraf dat het weleens een serieuze uitdaging zou kunnen worden om ze met de hand te produceren. In de praktijk blijkt het ook zeker niet eenvoudig en er gaat regelmatig iets mis, maar we slagen er toch in om de uiteindelijke kwaliteit hoog te houden.’

De Backbeat Fit slaat aan en Plantronics moet de productievolumes opschroeven. ‘In Azië leggen ze niet direct de link tussen automatisering en productie. Als de aantallen omhoog moeten, zetten ze er een nieuwe lijn neer met nog meer mensen’, heeft Uildriks ervaren. ‘Wij denken veel eerder aan automatisering en robotisering. In de fabriek van onze Maleisische partner hebben we ook al een aantal stappen gezet op dat gebied, maar het gevolg is dat ik veel mensen in het vliegtuig heb zitten om de machines aan de gang te houden.’

 advertorial 

Live event: 19 januari

Op 19 januari zal de Benelux RF Conference plaatsvinden in Nijmegen. Idelfonso Tafur (TUE) zal hier een keynote verzorgen over de rol van fotonica voor 6G en verder dan draadloze communicatie. Zorg dat je er snel bij bent en meld je nu aan!

Kind aan huis

Uildriks ging op zoek naar een constructievere oplossing. Via de Nom, de Noord-Nederlandse ontwikkelingsmaatschappij, kwam hij begin vorig jaar in contact met STT-directeur Menno Kooistra. ‘Er was direct een klik tussen Menno en mij, en tussen onze engineers onderling’, aldus Uildriks. Dat is cruciaal omdat de partijen een zeer nauwe samenwerking zijn aangegaan. Kooistra: ‘Wij brengen onze kennis over productieautomatisering en machinebouw in. Maar om een goed eindproduct te krijgen, kunnen we absoluut niet zonder de proceskennis van Plantronics.’ In de praktijk komt het erop neer dat de Groningse ingenieurs kind aan huis zijn in Emmen en vice versa. Uildriks: ‘Soms twijfelde ik weleens of we niet te open waren. Dat is echter noodzakelijk om te komen tot een goed eindresultaat.’

STT profileert zich als een combinatie van een ingenieursbureau en een machinebouwer. ‘We ontwikkelen machines en apparaten voor een gevarieerd palet aan klanten. Dat loopt van industriële partijen en universiteiten tot r&d-afdelingen en keuringsinstituten’, beschrijft Kooistra. ‘We doen veel productieautomatisering, medische systemen en maatwerk test- en meetsystemen.’

Het was een grote uitdaging om de kleine draadjes goed op te spannen voordat ze kunnen worden gesoldeerd.

Het Groningse bedrijf onderscheidt zich van de concurrentie omdat het eigen maakcapaciteit in huis heeft. ‘Wat we ontwikkelen, maken we ook zelf’, vertelt Kooistra in zijn kantoor met uitzicht over de moderne cnc-werkplaats. ‘In Noord-Nederland ken ik geen bedrijven die datzelfde concept hanteren. In Eindhoven en omgeving heb je meer van dit soort bedrijven, hoewel het daar vaker over grotere volumes gaat. Doordat we alles zelf in de hand hebben, kunnen we een ontwerp snel omzetten in een prototype. De maakkennis zit hier. Omdat die kennis wordt gedeeld, denken de ingenieurs sterk vanuit de maakbaarheid.’

Samen met Plantronics deelde STT de productie van de Backbeat Fit op in procedures. Een van de meest kritieke stappen is het solderen. De partners hebben dat proces eerst aangepakt en het opgehakt in tien kleinere stapjes waarvoor losse prototype stations zijn ontwikkeld. Het grootste deel staat inmiddels op de testvloer in Emmen, twee ondergaan er een optimalisatieslag in Tolbert. ‘Het is een technologiestudie, maar we gaan wel een stap verder’, aldus Uildriks. ‘Ik geloof het namelijk niet als het louter een papieren haalbaarheidsstudie was gebleven. Ik moet zien dat het echt werkt. De stations inspireren onze designers ook weer. Die wisselwerking heb je niet als je de productie in Azië doet en niet automatiseert. Als design en productie samenkomen, bied je toegevoegde waarde.’

Stekker

De draad in de headset bestaat uit zes kleinere draadjes. ‘De eerste uitdaging was om die draadjes afzonderlijk vast te houden en te controleren’, vertelt STT-engineer Henk Koster. ‘Als ze elkaar raken, krijg je immers kortsluiting.’ Na wat proefconcepten ontwikkelden de ingenieurs een productdrager waarin de kabel en de afzonderlijke draden nauwkeurig kunnen worden opgespannen. Deze drager dient als basis voor alle vervolgstations. Op dit moment gebeurt dat nog met de hand, maar Plantronics en STT willen toe naar een geautomatiseerde oplossing.

Als de draad is opgespannen (eerste station), volgt er een visuele controlestap met camera’s die de opspanning controleren op de juiste kleur draad, op de juiste positie en of de draden strak gespannen zijn en niet beschadigd. Het derde station is een vertinner. ‘De tinfontein brandt de isolerende PU-coating weg van de draadjes en vormt een belangrijke voorbereidingsstap op het soldeerproces verderop’, legt Koster uit. ‘Het vertinnen is ook de reden dat we de draadjes goed uit elkaar vastzetten. De afstand ertussen moet namelijk groot genoeg zijn. Anders krijg je een grote tinklont.’

In de vierde stap worden in een fractie van een seconde alle draden zuiver geparallelliseerd ten opzichte van elkaar met een uniek ontwikkeld mechaniek waarover STT niet in detail wil treden. De draden worden gefixeerd met palletjes in de drager die met veerkracht en met pneumatiek worden bediend. ‘Op het vijfde station smelten we een stekker op de draadjes’, vertelt Koster. ‘Dit is een mooi voorbeeld van onze nauwe samenwerking. Plantronics heeft op aanvraag van ons het stekkerontwerp aangepast zodat er nu aan beide zijden steunmateriaal zit. Die hebben wij nodig om de stekker goed te kunnen manipuleren. We verwarmen alles met als resultaat dat het kunststofonderdeel één geheel gaat vormen met de vertinde draden.’ Op het zesde station worden de vertinde draadjes doorgeknipt en daarmee is de stekker gereed.

Plantronics en STT kwamen door intieme samenwerking binnen een jaar tot werkende prototypes van de productiemachines.

Vervolgens worden de stekkers nauwkeurig gepositioneerd ten opzichte van de contactvlakken op de pcb’s die het hart van elk oortje vormen. Koster: ‘De stekker, de printplaat en de meervoudige ‘soldeerbout’ moeten ten opzichte van elkaar zuiver worden uitgelijnd. Alles bij elkaar mogen we hooguit een paar honderdsten van een millimeter fout zitten bij 250 duizend producten per maand.’

Als dat klaar en gecontroleerd is, verhuist het geheel eindelijk naar de soldeermachine van Vitronics Soltec. ‘In het een na laatste station knippen we het steunmateriaal eraf en meten we de elektronica door’, aldus Koster. ‘Ten slotte halen we alles uit de productdrager en kunnen de productiemensen verder met de assemblage.’

Lessen leren

Het proces dat nu is uitgewerkt, is slechts een deel van alle stappen die nodig zijn om een Backbeat Fit te vervaardigen. Het is zelfs niet het enige soldeerwerk dat nodig is. De hoofddraad bestaat namelijk uit twee delen waartussen een pcb’tje komt dat de invoerinstructies van de gebruiker vertaalt. De processtappen hiervoor overlappen grotendeels met de stations die nu zijn gerealiseerd en STT heeft alles op papier al tot in detail geanalyseerd. Van een volautomatische productiecel is het echter nog niet gekomen.

Datzelfde geldt voor de ideeën die Plantronics en STT hebben voor de verdere automatisering van de soldeerstap en van de complete productielijn. Uildriks zegt daarover: ‘Uiteraard kunnen we in de toekomst een robot integreren die de distributie van de productdragers voor zijn rekening neemt. Dat is geen innovatie maar iets dat je in de executie kunt toevoegen. Eerst ging het ons erom dat we al die stappen afzonderlijk konden automatiseren. Dat hebben we het afgelopen jaar voor elkaar gekregen en dat is een flinke stap.’

‘Toch zijn we er nog niet’, voegt Kooistra toe. ‘We zijn al bezig met de volgende optimalisatieslag. We doen nog wat modificaties en finetuning. Dan ligt er een basis waarop je verder kunt gaan automatiseren.’ De STT-directeur denkt ook al verder dan de samenwerking met Plantronics: ‘We vergroten onze kennis van miniatuurassemblage. Daar kunnen we ons voordeel mee doen in de medische wereld, waar ook alles steeds kleiner wordt. Als we die twee kunnen samenbrengen, kunnen we fantastische kleine producten maken.’

Uildriks weer: ‘We zijn bezig met een nieuw productconcept en daar gaan we dit integreren. De huidige prototype stations zijn nog niet volwassen genoeg om al in Maleisië te laten draaien. Het is ook te risicovol om alles in één keer te doen.’ Omdat de productieaantallen behoorlijk oplopen, wordt de nood voor automatisering wel steeds groter. ‘We zitten nu op zo’n vijftigduizend headsets per week. Met vijfhonderd man personeel. Als we nog verder willen groeien, is dit soort automatiseringsstappen essentieel. De lessen die we nu leren, gebruiken we bij het ontwerp van ons nieuwe product’, besluit Uildriks.