Verkehrs-Flugzeuge, wie wir sie heute kennen, sind fliegende Druckbehälter, in denen das Wohlergehen der Passagiere von einer ganzen Reihe zuverlässig funktionierender Dichtungen abhängt, beispielsweise die der Fenster oder die Dichtungen […]
Verkehrs-Flugzeuge, wie wir sie heute kennen, sind fliegende Druckbehälter, in denen das Wohlergehen der Passagiere von einer ganzen Reihe zuverlässig funktionierender Dichtungen abhängt, beispielsweise die der Fenster oder die Dichtungen an den Einstiegstüren und Ladeluken. Im Außenbereich tragen flexible Silikonprofile an Rudern, Landeklappen oder Trimmelementen wesentlich zu einer effizienten Luftströmungsführung bei. Die Saint-Gobain Performance Plastics MG Silikon GmbH in Lindau am Bodensee ist auf derartige Formteile spezialisiert. Dem entsprechend tragen sie rund 70 Prozent zum Umsatz bei. Ein hoher Anteil dieser Dichtungen sind Verbundteile, die aus Festsilikon-Gummi, Gewebeverstärkungen und fallweise zusätzlich eingelegten Metall- bzw. Kunststoff-Profilen bestehen und auf Heizpressen hergestellt werden. Das Handling der Komponenten muss wegen der kleinen Losgrößen und komplexen Gestalt manuell erfolgen. Dafür die optimalen Bedingungen an der Presse zu schaffen, war eine der Hauptforderungen an den Maschinenlieferanten. Die LWB-Steinl GmbH & Co KG, Altdorf, hat diese Forderungen mit der schlank bauenden, ergonomisch günstigen VR-Rahmenpresse erfüllt und sie an die speziellen Produktionsbedingungen angepasst. Der nachstehende Bericht zeigt das „Wie“.
Komplexe Dichtungsprofile für die Flugzeugindustrie, viele davon ausgefügt als Festsilikon-Verbundteile mit Karbon- oder Polyamid-Gewebe-Oberflächen und/oder mit Metall- bzw. Kunststoffleisten als Verstärkungselemente oder Anschraubschnittstellen stellen 70 % des Umsatzes der Saint-Gobain Performance Plastics MH Silikon in Lindau dar. (Fotos: Bauer)
Silikonformteile und Composite-Teile werden seit mehr als 40 Jahren in Lindau hergestellt. Den Anfang machte die Metzeler Kautschuk AG mit der Gründung ihrer Zweigfirma Metzeler Automotive Profile Systems GmbH in Lindau / Bregenzer Straße. Mit der wirtschaftlich bedingten Auflösung der Metzeler AG im Jahr 1974 und der anschließenden Umstrukturierung wurde die Profilsparte 1975 aus dem Unternehmensverband ausgegliedert und ab 1975 als selbständige Geschäftseinheit weitergeführt. Aus dieser wiederum löste sich 1989 der Produktionsbereich für Silikon-Dichtungen in Form eines Management Buy-outs und zog unter dem Firmennamen MG-Silikon GmbH in ein eigenes Produktionswerk, das sich ebenfalls in Lindau, aber in der Robert-Bosch-Straße befindet. Im Juni 1996 übernahm der französische Konzern Saint-Gobain die MG Silikon GmbH und führt sie seither als Saint-Gobain Performance Plastics MG Silikon GmbH weiter. In der neuen Konstellation konnte der Geschäftsbereich der Luftfahrzeug-Dichtungen einen starken Zuwachs bis zum aktuellen Umsatzanteil von 70 Prozent verzeichnen. Der Luftfahrtbereich umfasst beispielsweise Innenraum-Dichtungen für Bordküchen, Handgepäckfächer, Toiletten und Dichtungen für die Außenanwendung an Türen und Fenstern, sowie an Rudern, Landeklappen oder Trimmelementen.
Doch Dichtungen aus Lindau gehen nicht ausschließlich an die Luftfahrtindustrie, sondern überall dort hin, wo Dichtungs-Anwendungen unter besonders hohen oder niedrigen Temperaturen beherrscht werden müssen, etwa in Wasserheizungen, an Back- und Industrieöfen, aber auch bei Stadienbeleuchtungen oder Straßenlaternen. „Wir produzieren Dichtungen, die Temperaturen zwischen minus 60 und plus 250 °C standhalten können. Mit Sonder-HTV-Typen können wir sogar die Anwendungseignung im Temperaturbereich von minus 80 bis plus 300 °C garantieren, und das über viele Jahre.“ erläutert Produktionsleiter Yasin Arslan die Zielrichtung der Saint-Gobain-Produktion und ergänzt: „Nicht zuletzt deshalb, sind unsere Dichtelemente auch in den Ariane-Raketen der ESA zu finden.“
Große Palette an Problemlösungen
Beispiel einer Hohlprofildichtung in Verbundausführung mit einer Polyamid-Gewebeummantelung und Silikongummi-Kernbereich, wie sie zur Abdichtung von Flugzeugtüren und Ladeluken eingesetzt wird. (Foto: Bauer)
Die Dichtungsproduktion unterteilt sich in zwei grundsätzlich unterschiedliche Typen. Die eine Gruppe umfasst Dichtungen aus extrudierten Voll- oder Hohlprofilen, die anschließend zu runden oder eckigen Konfigurationen konfektioniert und durch spritzgegossene Eckverbinder zusammengefügt werden. Die zweite, anspruchsvollere, Gruppe sind Verbundstoffdichtungen. Dazu zählen Dichtungsprofile, bei denen die Silikon-Struktur mit einer Schutzschicht umgeben ist, mit der das Profil einerseits vor Beschädigung geschützt werden soll, andererseits ein potenzielles Ankleben am Partnerteil ausgeschlossen und gleichzeitig die Dichtfunktion gegen das Eindringen von Wasser, Luft oder Licht verbessert wird. Die Lösung dafür sind Dichtungen mit Gewebeoberflächen. Wenn die Einsatzbedingungen darüber hinaus eine erhöhte Strukturfestigkeit oder Befestigungs-Schnittstellen erfordern, werden zusätzlich individuell angepasste Verstärkungen, beispielsweise Platten oder Leisten aus Kunststoff oder Metall in den Materialverbund integriert.
Individualität erfordert Rationalisierung, nicht Automatisierung
Die Produktionszahlen der beiden Produktgruppen sind sehr unterschiedlich und damit auch die Problemstellungen für die Produktionsplaner. Während bei Dichtungen für Sanitärarmaturen mitunter bis zu drei Millionen Stück pro Jahr und damit hochautomatisiert hergestellt werden können, liegen beispielsweise die Stückzahlen für Höhenruder-Dichtungen eines Flugzeugs bei lediglich 50 bis 300 pro Jahr, und das noch aufgeteilt in mehrere Produktionslose. Gleichzeitig besitzen diese Dichtungen größere Abmessungen als jede übliche „Standard“-Dichtung und müssen fast ausnahmslos in Verbund-Bauweise hergestellt werden. Genau hier liegt die Herausforderung für die Arbeitsvorbereiter und den Produktionsleiter. Denn die speziellen Querschnitt-Ausführungen in Verbindung mit der Gewebe-Außenhaut stehen einer Herstellung im Extrusionsverfahren entgegen. An Stelle einer kontinuierlichen Herstellweise muss stückweise gepresst werden. Die Herausforderung dabei ist die komplexe und vielstufige Handhabung zum Einlegen und Positionieren des Gewebes, sowie eventueller Verstärkungsplatten und nicht zuletzt des HTV-Festsilkon-Compounds. Diese Rahmenbedingungen stehen einer Roboter-Automatisierung entgegen. Die Alternative dazu ist die qualifizierte Handarbeit, aber in einer ergonomisch optimierten Maschinen- und Arbeitsplatz-Umgebung.
Effizienz-Vorteile durch „Rahmen“-Schließeinheit
In der Kleinserien-Produktion setzt Saint-Gobain auf Rahmenpressen, die beidseitig mit Arbeitstischen kombiniert sind. Auf diesen werden die Pressformen manuell mit allen Komponenten der Verbundteile bestückt bzw. die Fertigteile entformt. (Fotos: Bauer)
Der Lösungsbeitrag von LWB-Steinl ist eine Maschine mit maximal frei zugänglicher, daher säulenloser Schließeinheit. Welche Lösung unter den gegebenen Produktionsbedingungen gemeinsam mit Saint-Gobain MG-Silikon erarbeitet wurde, erläutert LWB-Vertriebsingenieur Theodor Seidl mit einem Rückblick auf die Projekt-Zusammenarbeit: „Als es darum ging, die effizienteste Produktionslösung für die Fertigung großer Profildichtungen auszuarbeiten, haben wir mehrere Alternativen gegenübergestellt. Eine der wichtigsten Anforderungen bestand darin, die Presse möglichst von beiden Seiten gleichzeitig, mit zwei gleichgroßen, aber auch unterschiedlich großen, Presswerkzeugen beschicken zu können, die vorher auf beidseitig fix mit der Schließeinheit verbundenen Arbeitstischen mit Komponenten bestückt worden sind.
Abb.4: Die LWB-Rahmenpresse VR 5700 b mit einer Heizplattengröße von 2000 x 1000 mm und 570 Tonnen Schließkraft bietet großzügige Platzverhältnisse. Durch die beiden, mit der Presse fix verbundenen, Arbeitstische kann gleichzeitig mit zwei Formen gearbeitet werden. (Foto: Bauer)
Hans-Joachim Sterker, der bei Saint-Gobain/Lindau zuständige Abteilungsleiter für Produktionstechnik und Instandhaltung fügt hinzu: „Die Forderung nach optimaler Zugänglichkeit stand umso mehr ganz oben auf der Agenda, da die im konkreten Fall sehr langen schmalen Presswerkzeuge nach jedem Vulkanisationszyklus manuell aus der Schließeinheit auf den Manipulationstisch gezogen werden und umgekehrt.“
Theo Seidl fährt fort: „Als optimal geeignete Maschine kam für den konkreten Fall eine Presse aus der VR-Baureihe in säulenloser Rahmen-Bauweise in Frage. Denn, unser VR-Maschinenkonzept bietet durch seine „schlanke“ Bauweise nicht nur die grundsätzlich beste Zugänglichkeit zum Werkzeugbereich, sondern auch großes Potenzial zur flexiblen Größenabstimmung. So fiel es uns leicht, eine baulich schlanke Maschine mit großer Aufspannfläche, aber relativ kleiner Schließkraft aus dem Standardprogramm abzuleiten, konkret die Type VR 5700 b (b steht für „bottom“, d.h. für das Schließen von unten nach oben). Sie verfügt über eine Schließkraft von 5.700 kN bei einer Heizplattengröße von 2.000 x 1.000 mm.
Resümee
Abb.5: Die Steinl Rahmenpresse wurde von LWB-Steinl Verkaufsingenieur Theodor Seidl (links) und Saint-Gobain Produktions- und Instandhaltungstechniker Hans-Joachim Sterker für die speziellen Anforderungen der Flugzeugkomponentenfertigung ausgelegt. (Foto: Bauer)
„Eine Effizienz-Optimierung ist nicht ausschließlich durch eine Automatisierung der Handling-Prozesse rund um die Maschine erreichbar“, fasst Produktionstechnik-Leiter Hans-Joachim Sterker zusammen und ergänzt: „In unserem Fall bedeutete die Effizienz-Optimierung, die Schaffung optimaler Bedingungen für die, nach wie vor erforderliche, manuelle Produktionsarbeit. Dafür suchten wir einen Technologiepartner, der in der Lage ist, die dafür jeweils passenden Maschinen und Zusatzmodule anzubieten. Die in unserer Produktion regelmäßig erfassten Effizienz-Kenngrößen, bestätigen, dass dies mit der LWB-Steinl-Ausrüstung gelungen ist.“
