Auf engem Raum präzise positionieren

Ein Tier-one-Zulieferer aus der Automobilbranche setzt auf integrierte Systemlösungen von Engel. Der Easix-Knickarmroboter ermöglichen besonders kompakte Spritzgießzellen.

Lichtsysteme für Fahrzeuge erfinden sich in kurzen Zyklen immer wieder neu und entsprechend auch die Fertigungsprozesse. Bei einer zunehmenden Komplexität der Bauteile gilt es, die Effizienz und Wirtschaftlichkeit weiter zu steigern. Die Flächenproduktivität spielt dabei eine zunehmend wichtige Rolle, wie das Beispiel eines Verarbeiters in Europa zeigt. Mit den Easix-Knickarmrobotern von Engel hält dieser Tier-1-Zulieferer seine Spritzgießzellen kompakt.

Das Unternehmen ist auf die Entwicklung und Herstellung von Außenbeleuchtungssystemen für Pkw spezialisiert. Hierzu gehören Linsen, Gehäuse, Blenden und Reflektoren, die als fertig montier­te, einbaufertige Frontscheinwerfer, Rücklichter oder Nebelscheinwerfer das Werk verlassen.

Im sogenannten Plastic Shop stehen dafür mehrere Spritz­gieß­maschinen von Engel bereit. Die Spritzerei und die Montage wurden jüngst erweitert und damit ist der Werksausbau noch nicht abgeschlossen. „Der Markt für Fahrzeugbeleuchtungssysteme diversifiziert sich weiter“, betont der Standortmanager. „Entsprechend steigen die Anforderungen an die Produkte, die wir im Spritzguss fertigen, kontinuierlich an.“

Verschiedene Entwicklungen tragen diesen Trend. So werden verstärkt innovative Technologien wie Antifog-Beschichtung eingesetzt, die Integration neuer Funktionen wie Kurvenlicht erfordert immer mehr Elektronik und drittens nutzen die Automobilhersteller die Beleuchtung zunehmend als differenzierendes Designelement. Um gemeinsam mit seinen Kunden ganz individuelle Lösungen zu entwickeln, schöpft der Verarbeiter das gesamte Spektrum aus – von Halogen über Xenon und LED bis hin zum Laserlicht.

Damit sich der steigende Fertigungs- und Montageaufwand nicht in der Effizienzbilanz oder gar den Stückkosten niederschlägt, wird die Fertigungsstrategie immer wieder aufs Neue angepasst und kontinuierlich in die Optimierung der Prozesse investiert. Prozessintegration und Automatisierung lauten zwei Schlüssel für eine hohe Wett­bewerbsfähigkeit.

„Vollautomatisierte Zwei- und Dreikomponenten-Spritzgießprozesse sind bei uns heute Standard“, sagt der Manager. Auf diese Weise gelingt es, trotz der zunehmenden Komplexität der Produkte die Anzahl der Arbeitsschritte zu reduzieren und die Effizienz zu steigern. Einziger Wermutstropfen: Der Platzbedarf der Fertigungszellen steigt mit zunehmender Integration und Automation an. Da auch die Flächen­produktivität in die Gesamteffizienz eingeht, ergeben sich wiederum neue Herausforderungen für den Maschinenbaupartner Engel.

„Um in der Automobilindustrie Erfolg zu haben, reichen eine hohe Reproduzierbarkeit, kurze Zyklen und ein verlässlicher Service nicht aus. Wir müssen uns permanent nach neuen Technologien umschauen, die weniger Platz erfordern. Engel unterstützt uns bei allen diesen Punkten optimal,“ ergänzt der Manager.

„Wir haben wirklich an jeder Schraube gedreht, um immer noch ein Stück kompakter zu werden“, berichtet Reinhard Holzner, Projektierungsleiter bei Engel am Stammsitz Schwertberg in Österreich, von der jüngsten Zusammenarbeit. Um eine neue Fertigungszelle für die Herstellung von Scheinwerferscheiben für ein aktuelles SUV-Modell zu projektieren, arbeiteten er und sein Team eng mit den Produktionsverantwortlichen beim Kunden zusammen. Das Ergebnis macht jetzt Schule für den weiteren Ausbau des Werks. Verantwortlich dafür ist vor allem die sehr kompakte Inte­gration des Engel-Easix-Knickarmroboters. Die Automatisierung benötigt lediglich noch 2 m Bewegungsraum – im Vergleich zur vorherigen Lösung mit einem Linearroboter werden dadurch 1,5 m eingespart.

Die Scheinwerferscheiben bestehen aus zwei unterschiedlichen Polycarbonat-Typen, die zeitgleich in einem Zweikomponenten-Drehtischwerkzeug auf einer Duo 1100 Spritzgießmaschine mit 11.000 kN Schließkraft verarbeitet werden. Im ersten Schritt wird glasklares PC verarbeitet, im zweiten Schritt schwarzes PC.

Der Easix-Roboter entnimmt die fertigen Bauteile und legt diese auf dem Förderband ab. Dieses ist als Sauberraum gekapselt, denn an den Spritzguss schließt sich unmittelbar der Hardcoating-Prozess an. Für einige Scheinwerfermodelle managt der Roboter zudem die Abtrennung der Angüsse.

Die Duo-Spritzgießmaschine besitzt nicht nur eine äußerst kompakte Bauform: Mit ihrer Zwei-Platten-Schließeinheit bauen die Großmaschinen von Engel besonders kurz. Dabei stellt die reibungsarme Plattenführung auf Fahrschlitten eine optimale Plattenparallelität und einen hohen Schutz des Werkzeugs sicher. Für den Mehrkomponentenspritzguss können mehrere Spritzaggregate platzsparend entweder neben­einander oder übereinander ange­ordnet werden.

"Wer die Spritzgießmaschine bedienen kann, kann auch den Roboter bedienen, unabhängig davon, ob es sich um einen Linear- oder Knickarmroboter handelt." 

Auch mit Pneumatikeinheit passt der Arm des Easix-Roboters bequem unter die Holme der Duo-Maschinen und kann im geöffneten Werkzeug sicher agieren. „Bei den hochempfindlichen optischen Teilen ist das ein kritischer Faktor“, verdeutlicht der Manager des Tier-1-Zulieferers. „Das Werkzeug hat mehrere Kernzüge und Schieber. Da muss sich der Roboter auf engem Raum äußerst präzise bewegen können.“

Dass der Roboter auch außerhalb der Maschine in puncto Platz genügsam ist, liegt an den frei definierbaren Sperrräumen und der sicheren Überwachung der Robo­terarbeitsräume. „Wir können mit den Schutzgittern sehr nah an den Roboter heranrücken“, sagt Holzner.

„Da wir die Spritzgießmaschine und den Roboter als integrierte Systemlösung aus einer Hand liefern, projektieren wir von Beginn an inklusive der Störbereiche. Nur so können wir sicherstellen, abso­lut keinen Platz zu verschwenden.“

Bei dem europäischen Verarbeiter sind bis heute schon einige Spritzgießmaschinen mit einem Knickarmroboter ausgerüstet – Tendenz klar steigend. Vor zehn Jahren wurde in der Spritzerei ein erster Kuka-Knickarmroboter in Betrieb­ genommen, was sich damals noch als sehr aufwendig erwies, denn die Robotersteuerung war für die Maschinenbedie­ner komplettes Neuland.

Um den Einsatz von Knickarmrobotern in der Spritzgießverarbeitung zu vereinfachen, schloss sich Engel mit zwei Industrie­roboterbauern – darunter Kuka – zusammen und integrierte die Robotersteuerung vollständig in die Steuerung der Engel Spritzgießmaschinen. In der Easix-Ausführung haben der Knickarmroboter und die Spritzgießmaschine jetzt ein und dieselbe Bedienlogik und es lässt sich die Fertigungszelle als Ganzes über das Bedienpanel der Spritzgießmaschine steuern.

Vorbild hierfür waren die Viper-Linearroboter aus der eigenen Fertigung von Engel, deren Steuerung von Beginn an als Teilsystem der Maschinensteuerung ausgelegt war. „Wer die Spritzgießmaschine bedienen kann, kann auch den Roboter bedienen, unabhängig davon, ob es sich um einen Linear- oder Knickarm­roboter handelt“, betont Holzner. „Für die Steuerung macht es keinen­ Unterschied, ob sie Linear- oder Rotationsachen ansteuert. Die zusätzlichen Bewegungsbefeh­le für den Knickarmroboter fügen sich nahtlos in die grafische Oberfläche der Steuerung ein.“

„Wir haben jetzt nur noch eine Bedienlogik für die Spritzgieß­maschinen, die Viper und die Easix-Roboter. Auch für die Instandhaltung brauchen wir jetzt nur noch einen Techniker“, bestätigt der Manager und nennt noch einen weiteren Pluspunkt der Steuerungsintegration: das geringere Fehlerrisiko, da Maschine und Roboter eine gemeinsame Datenbasis nutzen.

Robotik Der Easix-Knickarmroboter ist für Positionieraufgaben mit hoher Orientierungsfreiheit und für Bearbeitungsaufgaben mit präzisem Bahnfahrverhalten ausgelegt:

• Traglasten von 6 bis 240 kg
• Reichweiten bis 3.900 mm
• gleiche Peripherieansteuermodule wie beim Linearroboter Viper
• flexible Anbindung umfangreicher Greiferlösungen (Elektrik direkt in der Vertikalachse)
• Easix-Robotersteuerung läuft auf der Maschinensteuerung CC300
• Integration der Robotersteuerung in die Maschinensteuerung

Susanne Zinckgraf, Manager Public Relations, Engel Austria