Kleinste Losgrößen flexibel produziert

Wie sich im Spritzguss kleine Losgrößen effizient fertigen lassen, zeigt Engel mit Braunform auf der Fakuma anhand einer innovativen Anwendung.

Mit einer hochintegrierten Fertigungszelle, auf der zweiteilige Messschieber aus ABS produziert werden, feiert Engel auf der Fakuma 2018 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 E-Motion TL Baureihe mit einer Schließkraft von 1200 kN neu dem Publikum vor, und drittens wartet der elektronische Temperierwasserverteiler E-Flomo mit einem erweiterten Funktionsumfang auf.

Stückzahlen kleiner 1000 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 dem Bahlinger Werkzeugbauer Braunform und weiteren Systempartnern jetzt noch einen Schritt weiter. Die dort präsentierte Systemlösung ermöglicht einen vollautomatisierten Wechsel der Werkzeugeinsätze in nur 1 min. Die E-Motion 170/120 TL Spritzgießmaschine 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 Easix Knickarmroboter, 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-System der Engel-Tochter TIG. Die Software stellt der Maschine und dem Roboter jeweils die Teiledatensätze bereit.

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 von Engel 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, regelt auf Basis der von E-Flomo ermittelten Messwerte Temperaturdifferenzen im Kühlwasserverteilerkreis automatisch aus und passt die Pumpenleistung in den E-Temp Temperiergaräten 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 beziehungsweise 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.

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 Spritgießteile 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 E-Motion TL Spritzgießmaschine. 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.

Die neue E-Motion 120 TL ist mit einer Schließkraft von 1200 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 des österreichischen Maschinenbauers mit einer hochsensiblen Plattenparallelitätseinstellung ausgerüstet. Maschinen dieser Baureihe finden vielfach für die Produktion kleinster Präzisionsteile in der Elektronik- und Medizintechnikindustrie Einsatz.

sk