Voor de ontwikkeling van een batterijmanagementsysteem vonden Cleantron en tbp electronics elkaar in hun streven naar kwaliteit. De vroege betrokkenheid van de elektronicaleverancier resulteerde in een tien procent hogere ‘first pass yield’ in de productie van de printplaten. ‘Het ontwerp is kwalitatief zeer competitief.’
Plussen met battery management
In zijn fabriek in Nieuw-Vennep ontwikkelt en produceert Cleantron Li-ion batterypacks, die worden opgebouwd uit hoogwaardige lithium-ion-cellen. Belangrijk onderdeel van de packs is het batterijmanagementsysteem (BMS), een printplaat (printed circuit board assembly, pcba) die zich boven in het pack bevindt en alle herlaadbare cellen met elkaar verbindt, controleert en aanstuurt. ‘Het is een hoogwaardig compact product, met een hoge energie-inhoud. Grofweg tien keer lichter dan lood en met een lange levensduur. De belangrijkste functie van het BMS is veiligheid. Als de thermosensoren bijvoorbeeld aangeven dat de temperatuur te hoog of te laag is, gaat er een schakelaar om’, verklaart Maurice van Giezen, managing director bij Cleantron.
‘We verplichten ons om de met de opdrachtgever afgesproken first pass yield te halen’
Met zijn batterypacks richt Cleantron zich op licht horizontaal vervoer in de industriële markt: schoonmaakmachines, agv’s (autonoom geleide voertuigen), robots in de agrarische industrie, hoogwaardige elektrische fietsen voor gehandicapten en sneeuwscooters. Op het gebied van batterypacks voor elektrische scooters is het bedrijf de grootste Europese producent, aldus Van Giezen. ‘Verder merken we dat het vervoer met elektrische voertuigen in steden toeneemt en daarmee ook de vraag naar hoogwaardige batterypacks, zowel in laag voltage (tot 48 V, red.) als hoog voltage (350 V, red.).’
Virtuele analyses
Voor de ontwikkeling van het BMS deed Cleantron in een vroeg stadium een beroep op elektronicaleverancier tbp in Dirksland. ‘Als een klant een accupakket bestelt, voeren wij de opdracht uit vanaf ontwerp van de functionaliteit van de printplaat. Tbp onderzoekt of het op die manier te produceren is en of ons ontwerp geen fouten in de hand werkt. Daardoor voorkom je een onnodig lange ontwikkelfase’, stelt Van Giezen. Tbp bevestigt het belang van early supplier involvement. ‘Wij kijken onder meer of we alle componenten in het ontwerp kunnen plaatsen, of ze niet te dicht op elkaar zitten en of de footprints volgens de regels gemaakt zijn en geen kortsluiting veroorzaken. Doel is te komen tot een design dat goed maakbaar is en met een zo hoog mogelijke kwaliteit uit onze fabriek komt’, zegt Steven van Hout, senior test & DfT consultant bij tbp.
Een dergelijke hoge first pass yield – lees: zo veel mogelijk goede pcba’s in één keer – betekent minder herstelwerk aan de boards en dus een hogere betrouwbaarheid. Daarnaast onderzoekt tbp op voorhand hoe goed een product te testen is om de kans op productiefouten te verkleinen. Van Hout: ‘Al die analyses gebeuren in de virtuele wereld; onze aanpassingen zijn dan ook makkelijk door te voeren op de computer, er is nog niets gemaakt. Dat bespaart tijd en geld. Bovendien is van tevoren al bekend wat de productiekwaliteit en de uitleverkwaliteit zullen zijn.’
Real-time controle
Alle componenten worden opgenomen in de test-sequences en tbp controleert real time of die voorspelde kwaliteit ook daadwerkelijk in de productie behaald wordt. ‘Zo niet, dan verfijnen we aan de voorkant de analysemodellen of we stellen het productieproces bij. We verplichten ons om de met de opdrachtgever afgesproken first pass yield te halen’, stelt ceo Ton Plooy. ‘De meeste designers testen alleen de key components. Maar als je niet zoals wij een extended boundary scan test (EBST) uitvoert bij de accucellen, haal je nooit de vereiste kwaliteit. Bovendien is bij een EBST de testtijd veel korter en ook het foutzoeken kost minder tijd.’ Cleantron kan als gebruiker inloggen op de testdata en de eigen kwaliteit monitoren.
‘Cleantron was bereid er net als wij vooraf tijd en geld in te steken, in het vertrouwen die investering achteraf terug te verdienen
De vroege betrokkenheid van tbp stuwt de kwaliteit omhoog. ‘De eerste DfM-analyse (Design for Manufacturing, red.) van ons ontwerp kwam uit op 85 procent first pass yield. Na het doorvoeren van de aanbevelingen van tbp lag die op 96 procent, toch ruim tien procent meer boards in één keer goed’, stelt Van Giezen. Voor Cleantron een belangrijke uitkomst. ‘We hebben veel concurrentie uit China, maar de kwaliteitsperceptie is daar toch, anders dan in Europa, meer failure-gezind. Onze batterypack vormt een essentieel onderdeel van de kwaliteit van de producten van onze klanten en het BMS is daar weer een cruciaal onderdeel van.’
Zelfde doelgerichtheid
Een ander punt is dat in China de productie nog handmatig gecontroleerd wordt. Van Giezen: ‘Dat beïnvloedt de kwaliteit. Via het BMS worden alle cellen uit een pack in-line, automatisch gekeurd en gegroepeerd. Zo sluit je de menselijke factor uit. Want als je al dertig packs hebt afgekeurd, moet je heel sterk in je schoenen staan om ook die 31e nog af te keuren. Dat doen mensen nu eenmaal niet graag.’ Tbp hanteert bij de keuring de wereldstandaard. ‘Wij zorgen dat producten zo gemaakt worden dat ze aan de industriële ipc-norm 2 voldoen, zonder menselijke interferentie’, aldus Plooy.
Buiten de kwaliteit had Cleantron nog een aantal redenen om met tbp in zee te gaan. ‘Het is een Nederlandse leverancier, de proximity is prettig, je spreekt dezelfde taal en hebt dezelfde cultuur. Daarnaast heeft tbp net als wij dezelfde doelgerichtheid, de wil om het in één keer goed te doen. Dat zeggen wel meer leveranciers, maar niet iedereen doet het. Wij zijn er beiden van overtuigd dat kwaliteit heel goed kan renderen. En ook qua snelheid van handelen zitten we op één lijn’, aldus Van Giezen.
Winnen van grote namen
Omgekeerd prijst tbp zijn opdrachtgever omdat deze open stond voor de aanbevelingen. ‘Niet iedereen doet daadwerkelijk iets met onze rapportages. Cleantron was bereid er net als wij vooraf tijd en geld in te steken, in het vertrouwen die investering achteraf terug te verdienen. Want je moet wel de lange termijn voor ogen hebben, je gaat je geld niet verdienen met prototypes’, zegt Plooy. ‘Wij staan voor kwaliteit, maar bieden ook een marktconforme prijs.’ Cleantron houdt er een kwaliteitsintensief BMS en batterypack aan over. Van Giezen: ‘Het ontwerp is kwalitatief zeer competitief. We winnen het van de grote namen als Samsung SDI en steken landen als Duitsland en Zwitserland naar de kroon.’
