Mehrkomponententeile in einer Anlage fertigen

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Mit dem Reversecube in Kombination mit einer Allrounder-Spritzgießmaschine können Mehrkomponententeile in einer Anlage gefertigt und montiert werden.

Publikumsmagent auf der K 2019: Der von Foboha entwickelte Reversecube in Kombination mit einer Allrounder Cube 2900 Spritzgießmaschine von Arburg fertigt einzelne und Mehrkomponententeile aus unterschiedlichen Materialien und hat einen Handlings-Roboter integriert, der die Teile selbstständig montiert. Das automatisierte Verfahren erhöht die Qualität, beschleunigt die Zykluszeit im Vergleich zu separaten Spritzgieß- und Montageprozessen um bis zu 40 Prozent und bietet eine enorme Kosteneinsparung.

Getrennte Werkzeugbereiche ermöglichen Fertigung und Montage in einer Anlage

Wie die K-ZEITUNG bereits kurz im Umfeld der K 2019 berichtet hat, zog das auf der Messe auf dem Barnes Molding Solutions Stand erstmals präsentierte Verfahren unzählige Fachbesucher in seinen Bann. Was bisher auf zwei Spritzgießmaschinen und separaten Montageanlagen hergestellt wurde, erfolgt mit dem Reversecube-System auf einer einzigen Maschine. In einem Arbeitsgang werden zwei Kunststoffteile, eine Steckbuchse und eine Rolle aus verschiedenen Materialien hergestellt und montiert.

Der Foboha Reversecube nutzt in zwei übereinander angeordneten Würfelhälften getrennte Werkzeugbereiche für gleichzeitig ablaufende Arbeitsvorgänge. In die Kavitäten von zwei Schließebenen werden über Heißkanal-Nadelverschlusssysteme von Männer gleichzeitig die Kunststoffe POM und PP für die beiden Komponenten Rolle und Steckbuchse eingespritzt. Die Würfelhälften drehen sich um 90° gegeneinander – nach jeder Drehung erfolgt der nächste Einspritzvorgang.

Mit der Drehung werden gleichzeitig gefertigte Bauteile frei zur Entnahme. Dafür ist ein Sechs-Achs-Roboter in die Anlage integriert. Er entnimmt simultan zum Spritzzyklus aus dem unteren Würfel die Rollen und setzt sie in die Steckbuchsen ein, die sich noch in den Kavitäten der oberen Würfelhälfte befinden.

Thermische Trennung ermöglicht Mehrkomponententeile aus unterschiedlichen Materialien

Die Besonderheit ist die thermische Trennung der beiden Würfelhälften. So können unterschiedliche Materialien mit verschiedenen Temperaturanforderungen gleichzeitig verarbeitet werden. Das Würfelkonzept mit den gegensätzlich drehenden Hälften ermöglicht die Fertigung und Montage der zwei Bauteile auf engstem Raum und im kürzest möglichen Zyklus. Das Verfahren ist flexibel für unterschiedlichste Bauteilgeometrien, Materialien und Farben sowie auch für drei Komponenten und die Reinraumfertigung anwendbar.

Heißkanalsystem von Männer für enge Prozessfenster

Die eingesetzten Nadelverschluss-Heißkanalsysteme des Präzisionsformen- und Heißkanalspezialisten Männer wurden ausgewählt, um die hohen Anforderungen an den Herstellprozess mit engen Prozessfenstern und kurzen Zykluszeiten bei einem großen Produktionsvolumen zu gewährleisten. Die zylindrischen Nadelverschluss-Systeme von Männer sorgen für eine hohe Angussqualität, Maßhaltigkeit und Prozesssicherheit. Für die exakte Temperaturregelung der Heißkanaldüsen und -verteiler wird ein Heißkanalregler von Gammaflux eingesetzt.

Im Reversecube können Mehrkomponententeile in einer Anlage gefertigt und montiert werden. Zum Einsatz kommt dabei ein Nadelverschluss-Heißkanalsystem von Männer. Foto: Männer / Foboha / Barnes Moulding Solutions

Das gesamte Reversecube-System wird mit einer Allrounder Cube Spritzgießmaschine von Arburg betrieben, die hierfür entsprechend weiterentwickelt wurde. Die Automationstechnik der Cube Maschinen wurde an das Reversecube-System angepasst und der Handlings-Roboter in das Verfahren eingebunden. Dadurch kann der Ausstoß pro Maschine verdoppelt und die Zykluszeit inklusive Montage um bis zu 40 % verkürzt werden.

Im Bereich der Qualitätssicherung werden die Anforderungen ebenfalls durch die Herstellung von zwei Einzelteilen definiert, die zu einem Fertigteil montiert werden. Jedes dieser zwei Einzelteile durchläuft einen kompletten Würfelzyklus, also alle vier Stationen. Für jedes Einzelteil gibt es einen vollständigen Parametersatz mit individuellen Prozessparametern, die sich separat überwachen, zyklusübergreifend protokollieren und anschließend der fertig montierten Baugruppe zuordnen lassen. Diese Daten werden an das Robot-System weitergegeben, das so eine zuverlässige Gut-/Schlechtteil-Separierung vornehmen kann.

Als erster Anwender setzt die Hermann Hauff GmbH & Co. KG die neue Technik mit einem Allrounder Cube 2900 ein. Der Spritzgießspezialist fertigt die Unterkorbrollen für die Geschirrspüler von BSH Hausgeräte. Ziel der Anlage sei die Einsparung des separaten Montageautomaten und Verringerung der personalintensiven Materiallogistik bei gleichzeitiger Reduktion des Platzbedarfs um bis zu 60 %.

Automatisierte Überwachung und Steuerung des Herstellungsprozesses

Für die geforderte Zuverlässigkeit und Qualität der Ergebnisse wurden beim Revesecube-System zwei voneinander unabhängige Überwachungssysteme installiert. Das eine regelt und überwacht die Teilequalität. Das andere kontrolliert den Zustand der Spritzgießformen und Kavitäten. Die Teilequalität wird durch Fillcontrol, einer sensorbasierten Überwachung und automatisierten Prozessregelung von Priamus, sichergestellt. Hier stehen die automatische Heißkanalbalancierung, die Viskositätsregelung und die Kompressionsregelung im Mittelpunkt.

In jeder Kavität nahe dem Fließwegende werden die Füllzeitunterschiede in Echtzeit festgestellt. Die automatische Regelung minimiert diese Differenz durch Vorgabe neuer Sollwerte für die Düsentemperaturen im Heißkanalregler und stellt somit sicher, dass alle Kavitäten gleichzeitig gefüllt werden.

Mithilfe von Werkzeuginnendruck- und Werkzeugwandtemperatur-Sensoren werden Schwankungen der Viskosität und des Schmelzflusses erkannt. Durch die Anpassung der Temperatur im Heißkanalverteiler sowie der Zylindertemperatur werden die Schubspannung und durch Anpassung des Einspritzprofils die Schergeschwindigkeit automatisch geregelt und die Viskositätsschwankungen ausgeglichen.

Die Kompressionsregelung sorgt dafür, dass die Verdichtung der Schmelze während der Nachdruckphase immer einem optimalen Referenzwert entspricht. Nach dem Einrichten des Überwachungs- und Regelsystems Fillcontrol kann das System im 24/7-Betrieb autonom mit einer 100 % Teilekontrolle arbeiten.

Monitoring vom Zustand der Spritzgießformen

Das zweite Qualitätssicherungssystem ist Moldmind II von Männer. Das intelligente Monitoring-System überwacht und dokumentiert relevante Spitzgießparameter manipulationssicher. Die Daten werden direkt am Werkzeug gemessen. Moldmind II unterstützt die Planung von Wartungs- und Instandhaltungsmaßnahmen, das Ersatzteilmanagement sowie das Refurbishing.

kus

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