Kleinste Losgrößen flexibel produzieren

Von Fahrzeugen bis zu elektronischen Geräten werden immer mehr Produkte in immer vielfältigeren Designvariationen angeboten. Für die Herstellung bedeutet dies sinkende Losgrößen. Wie sich im Spritzguss kleinste Losgrößen mit der Effizienz und Wirtschaftlichkeit der Großserie abbilden lassen, demonstriert Engel, Schwertberg (Österreich), auf der Fakuma 2018 mit zwei innovativen Anwendungen.

Drei Premieren bei der Variantenfertigung im vollautomatisierten Wechsel

Mit einer hochintegrierten Fertigungszelle, auf der zweiteilige Messschieber aus ABS produziert werden, feiert Engel auf der Fakuma gleich drei Premieren auf einmal. Zum ersten Mal wird eine vollständig automatisierte Lösung für den sehr schnellen Wechsel von Werkzeugeinsätzen präsentiert, gleichzeitig stellt sich die neue Baugröße 120 der vollelektrischen und holmlosen Baureihe e-motion TL mit einer Schließkraft von 1.200 kN neu dem Publikum vor, und drittens wartet der elektronische Temperierwasserverteiler e-flomo mit einem erweiterten Funktionsumfang auf.

Stückzahlen kleiner 1.000 stellen beim Spritzgießen eine besondere Herausforderung dar. Um eine hohe Variantenvielfalt wirtschaftlich abbilden zu können, kommen vielfach Werkzeuge mit Wechseleinsätzen zur Anwendung. Auf der Fakuma geht Engel gemeinsam mit Braunform, Bahlingen, und weiteren Systempartnern jetzt noch einen Schritt weiter. Die dort präsentierte Systemlösung ermöglicht einen vollautomatisierten Wechsel der Werkzeugeinsätze in nur einer Minute. Die Spritzgießmaschine e-motion 170/120 TL ist dafür mit einem Werkzeug mit der von Braunform patentierten Schnellwechselmechanik ausgerüstet.

Um das Potenzial der neuen Lösung anschaulich zu demonstrieren, werden die beiden geometrisch unterschiedlichen Komponenten des Messschiebers im schnellen Wechsel nacheinander hergestellt. Bereits nach drei Schuss meldet die Spritzgießmaschine dem integrierten Engel-Knickarmroboter easix, dass das Los erfüllt ist und entriegelt die Werkzeugeinsätze. Der Roboter entnimmt zunächst das zuletzt produzierte Bauteil, wechselt dann den Greifer und tauscht die Werkzeugeinsätze aus. Von Gutteil zu Gutteil dauert dieser Prozess nur eine Minute. Die Kommunikation zwischen Spritzgießmaschine und Peripherie erfolgt über authentig, das MES der Engel-Tochter TIG. Die Software stellt der Maschine und dem Roboter jeweils die Teiledatensätze bereit.

4.0-Assistenz sichert Höchstmaß an Gutteilen

Zu den Herausforderungen dieser Anwendung gehört, dass die beiden Bauteile sehr unterschiedliche Schussgewichte aufweisen. Um dennoch nach dem Umrüsten schon mit dem ersten Schuss ein Gutteil zu produzieren, optimiert sich die Spritzgießmaschine mit Hilfe von drei intelligenten Assistenzsystemen aus dem inject 4.0 Programm kontinuierlich selbst. Während iQ weight control für jeden einzelnen Schuss das Schmelzevolumen nachjustiert, ermittelt iQ clamp control die optimale Schließkraft und stellt diese automatisch ein. iQ flow control, das dritte Assistenzsystem im Bunde, regelt auf Basis der von e-flomo ermittelten Messwerte Temperaturdifferenzen im Kühlwasserverteilerkreis automatisch aus und passt die Pumpenleistung in den e-temp Temperiergeräten an die aktuellen Prozessbedingungen an.

Der elektronische Temperierwasserverteiler e-flomo leistet seinerseits noch einen weiteren Beitrag zu den kurzen Rüstzeiten. Durch das automatisierte, sequentielle Ausblasen der Verteilerkreise im Werkzeug wird sichergestellt, dass Wasser und gegebenenfalls in den Temperierkanälen vorhandener Schmutz vor der Entnahme des Werkzeugs bzw. Werkzeugeinsatzes vollständig entfernt werden. Beim Einbau wiederum gewährleistet diese neue Funktion eine optimale Entlüftung der Temperierkanäle. Der automatisierte Prozess spart gegenüber dem herkömmlichen manuellen Ausblasen Zeit und ermöglicht es zudem die Wartungsintervalle für das Werkzeug zu verlängern. Da beim manuellen Vorgehen oft nicht alle Kanäle gleichmäßig mit Druckluft durchströmt werden, kann Restwasser in den Kanälen verbleiben und zu Korrosion führen. Dieses Risiko wird durch die Automatisierung ausgeschlossen.

Alle Einheiten kompakt integriert

Ein besonderer Hingucker auf der Fakuma ist der extrem kompakte Aufbau der Fertigungszelle, in deren Zentrum sich der easix Roboter befindet. Er ist für das komplette Handling der Werkzeugeinsätze und Bauteile, das Kennzeichnen der Spritzgießteile und deren Montage sowie für das Ausschleusen der Messschieber verantwortlich. Die Spritzgießmaschine, der Bahnhof für die Greifer und Werkzeugeinsätze, der Laserprinter, die Montagevorrichtung und die Fördereinheit sind dafür sternförmig um den Roboter herum angeordnet.

Zur extrem platzsparenden Anordnung der einzelnen Komponenten tragen vor allem zwei Faktoren bei. Zum einen die frei definierbaren Sperrräume des easix Roboters und zum anderen die holmlose Schließeinheit der Spritzgießmaschine e-motion TL. Der barrierefreie Zugang zum Werkzeugraum ermöglicht es, dass der Roboter ohne Bewegungseinschränkungen sehr nah an die Schließeinheit heranrücken kann.

Mit der vollständig automatisierten Fertigungszelle sprechen die Systempartner Engel und Braunform Kunden an, die einander ähnliche Artikel in jeweils kleinen Stückzahlen oder eine hohe Variantenvielfalt fertigen. Typische Produkte sind Gebrauchsgüter wie Schreibgeräte, technische Teile in den Bereichen Automobil und Elektro, aber auch eine Reihe von medizintechnischen Produkten.

Holmlos und vollelektrisch jetzt bis 1.200 kN Schließkraft

Die neue e-motion 120 TL ist mit einer Schließkraft von 1.200 kN die größte Maschine ihrer Baureihe. Mit der Erweiterung nach oben hat Engel den Trend zum stärkeren Einsatz von Vielkavitäten-Werkzeugen im Blick. Da keine Holme stören, lassen sich die Werkzeugaufspannflächen vollständig ausnutzen, so dass große Werkzeuge auf vergleichsweise kleine Spritzgießmaschinen passen. Auch bei der Herstellung von geometrisch komplexen Bauteilen, die im Werkzeug Kernzüge und Schieber erfordern, ist dies ein Vorteil. Es bestimmen nicht länger die Werkzeugmaße über die Maschinengröße, sondern die tatsächlich benötigte Schließkraft. Sowohl bei der Neuinvestition als auch im laufenden Betrieb spart dies Kosten ein.

Um eine lange Lebensdauer des Werkzeugs und eine konstant hohe Produktqualität zu garantieren, sind die vollelektrischen und holmlosen Hochleistungsmaschinen mit einer hochsensiblen Plattenparallelitätseinstellung ausgerüstet. Maschinen dieser Baureihe finden vielfach für die Produktion kleinster Präzisionsteile in der Elektronik- und Medizintechnikindustrie Einsatz.

Ein Prozess für unbegrenzte Designoptionen: Design, Struktur und Funktion von der Rolle

Mit der Weiterentwicklung seiner foilmelt Technologie präsentiert Engel auf der Fakuma eine Rolle-zu-Rolle-IMD-Anwendung mit einer laut Anbieter bisher nicht dagewesenen Flexibilität. Die gemeinsame Entwicklung der Systempartner Engel, Leonhard Kurz, Fürth, Schöfer, Schwertberg (Österreich) und Isosport Verbundbauteile, Eisenstadt (Österreich) ermöglicht es, im schnellen Wechsel die unterschiedlichsten Oberflächensysteme im One-Step-Prozess von Rolle zu Rolle im Werkzeug zu thermoformen, zu hinterspritzen und auszustanzen.

Bemerkenswert ist das breite Spektrum an möglichen Materialkombinationen. Von der Rolle lassen sich sowohl mehrschichtige Foliensysteme mit Lackoberfläche als auch strukturierte, hinterleuchtbare oder offenporige Systeme wie Holz und darüber hinaus mit kapazitiver Elektronik funktionalisierte Folien verarbeiten. Zum Hinterspritzen kommt neben den typischen Materialien wie ABS, PC oder PC/ABS auch PP in Frage. Für einen Wechsel des Dekors, der Struktur und der Funktionalität muss lediglich die Rolle, nicht aber das Werkzeug getauscht werden.

Mit der Herstellung unterschiedlich dekorierter, dreidimensional komplexer Musterteile auf einer Spritzgießmaschine duo 1060/350 mit integriertem Linearroboter viper 20 demonstriert Engel auf seinem Messestand die hohe Flexibilität des serienreifen Verfahrens. Zielgruppe sind unter anderem die Hersteller von Sichtkomponenten für den Autoinnenraum, die Teletronik- und die Weißwarenindustrie.

Ab Januar 2019 wird die Fertigungszelle im neuen Technikum von Engel am Stammsitz in Schwertberg für Technologiedemonstrationen, Materialversuche und kundenspezifische Entwicklungen zur Verfügung stehen.

Schutzumwehrung modular und hochflexibel

Als weitere Neuheit präsentiert die foilmelt-Fertigungszelle auf der Fakuma die von Engel neu entwickelte Schutzumwehrung nach EN ISO 14120, die ab Oktober für alle automatisierten Spritzgießmaschinen und integrierten Systemlösungen verfügbar ist. Auch hier stand bei der Entwicklung eine hohe Flexibilität in Verbindung mit einer hohen Wirtschaftlichkeit im Mittelpunkt. Das modulare Konzept ermöglicht eine besonders einfache Konfiguration und eine ebenso leichte Montage. Die umfangreiche Auswahl an Schutz-Paneelen und Funktionselementen wie Durchbrüche, Dreh- und Schiebetüren ermöglicht es, auch individuelle Layouts kosteneffizient zu realisieren.

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