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Spritzgießmaschinen

So steigern Spritzgießzellen von Wittmann die Effizienz

KB Kunststofftechnik hat in drei automatisierte Spritzgießzellen investiert; Effizienz und Reproduzierbarkeit gaben den Ausschlag für Wittmann.

Christian Cassierer, Fertigungsleiter bei KB Kunststofftechnik, freut sich über die vielen praktischen Features der Maschinen von Wittmann, die die Prozesse einfacher und effizienter machen.
Christian Cassierer, Fertigungsleiter bei KB Kunststofftechnik, freut sich über die vielen praktischen Features der Maschinen von Wittmann, die die Prozesse einfacher und effizienter machen.

„Effizienz und Reproduzierbarkeit waren die ausschlaggebenden Entscheidungskriterien, warum wir uns bei den drei Spritzgießzellen für Wittmann entschieden haben“, sagt Iris Langenberg, Corporate Social Responsibility (CSR) Managerin bei KB Kunststofftechnik. Der Lohnspritzgießer in Gummersbachk deckt ein breites Bauteil- und Branchenspektrum ab. Die Produkte gehen unter anderem in die Tür- und Fensterindustrie, die Labor- und Dentaltechnik, den Maschinen- und Anlagenbau sowie die Automobilindustrie. Und mit den drei nagelneuen Produktionszellen von Wittmann will er seine Wettbewerbsfähigkeit stärken.

Herzstück der drei Spritzgießzellen ist jeweils eine servohydraulische Smartpower Spritzgießmaschine, zweimal mit 380 und einmal mit 600 kN Schließkraft. Zwei Maschinen sind mit einem Angussentnahmegerät mit Servo-Drehachse vom neuen Typ WX90 ausgerüstet. Die dritte Zelle arbeitet mit einem Primus 16 Pick-and-Place-Roboter in Teleskopausführung, weil die Produktionshalle nach oben wenig Bewegungsspielraum zulässt.

Hochpräzise Maschinenbewegungen für anspruchsvolle Bauteile

Auf den neuen Spritzgießzellen fertigt der Kunststoffverarbeiter zum Beispiel eine anspruchsvolle Baugruppe, sogenannte Getriebegrenzschalter für Seilwindengetrieben in Kransystemen ist. Diese bestehen aus 68 Einzelteilen. Bis auf wenige Ausnahmen – wie Platinen und Schaltelemente – handelt es sich ausschließlich um Thermoplastteile, die KB Kunststofftechnik im Spritzguss produziert und zusammen mit den vom Kunden angelieferten Elektronikkomponenten manuell montiert werden. Bei der Baugruppe handelt es sich um eine wichtige Sicherheitskomponente, denn über die Getriebegrenzschalter wird die Position des Kranhakens überwacht. Je nach Krantyp und -größe muss der Kranhaken Traglasten von bis zu 120 t zuverlässig halten.

Entsprechend hoch sind die Anforderungen an die Spritzgießproduktion der einzelnen Baugruppenkomponenten. „Getriebe funktionieren nur, wenn die Toleranzen der Zahnräder strikt eingehalten werden“, so Langenberg. Mehrstufige Planetenradgetriebe, kleine Achsen sowie Aufnahmeelemente für die Platinen und Schalter werden aus vor allem zwei Materialien – Acrylnitril-Styrol-Acrylat (ASA) und Polyoxymethylen (POM) – gespritzt.

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Spritzgießzellen mit energieeffizienten Smartpower Maschinen

Für die hohe Prozessstabilität und Reproduzierbarkeit auch sehr filigraner Bauteilgeometrien sind in den Smartpower Maschinen unter anderem die Präzisionsspritzaggregate sowie die Kombination aus reaktionsschnellen servohydraulischen Motoren und leistungsstarken Konstantpumpen verantwortlich. Produktionsbedingten Ausschuss gibt es damit nicht mehr.

Die „Drive-on-Demand-2.0“-Technik sorgt zudem für einen minimalen Energiebedarf. Während der Kühl- und Handlingzeiten ruht der Motor und verbraucht keine Energie. „Je nach Anwendung senkt Drive-on-Demand 2.0 den Energieverbrauch gegenüber Maschinen mit modernen Regelpumpensystemen um bis zu 35 Prozent“, erklärt Daniel Müller, Gebietsverkaufsleiter bei Wittmann Battenfeld in Deutschland. Einen weiteren Beitrag zur Energieeffizienz leistet das von Wittmann patentierte Kinetic Energy Recovery System. Es wandelt die Bremsenergie der beweglichen Werkzeugaufspannplatte in elektrische Energie um und stellt sie anderen Energieverbrauchern – zum Beispiel der Zylinderheizung – zur Verfügung.

Kunststoffvariante robuster als Hybridbauteil

Auf die Getriebegrenzschalter ist das Team von KB Kunststofftechnik besonders stolz, denn bevor der Kranhersteller den Auftrag nach Gummersbach vergab, handelte es sich bei der Baugruppe um einen Kunststoff/Metall-Hybridartikel. „Wir haben mit unserem Kunden die Thermoplastvariante kunststoffgerecht weiterentwickelt“, erzählt Langenberg. „Ein großer Erfolg ist, dass dadurch die Bauteilkosten gesunken sind und die Getriebe eine längere Standzeit erreichen. Es ist unsere Stärke, für eine gegebene Anwendung die bestgeeigneten Materialien zu empfehlen und das Bauteil für diese Materialien entsprechend zu konstruieren.“ KB Kunststofftechnik führt Simulationen, Festigkeitsanalysen und FMEA inhouse durch, konstruiert und produziert die Werkzeuge, stellt Prototypen her und unterzieht diese Langzeittests.

Servobetriebene Angussentnahme für mehr Flexibilität

Eine Besonderheit der neuen Spritzgießzellen: Die beiden Angussentnahmegeräte vom Typ WX90 tragen die Seriennummern 0001 und 0002. Erst im Oktober 2023 hat Wittmann die Neuentwicklung auf der Fakuma vorgestellt. Bei KB Kunststofftechnik traf diese Innovation genau ins Schwarze. „Wir haben uns gezielt für die servogesteuerte Angussentnahme entschieden, weil sie sehr ruhige, präzise Bewegungen erlaubt und dabei schneller als ein pneumatischer Angusspicker ist“, sagt Daniel Kaufmann, zuständig für die Erstbemusterung und Instandhaltung bei KB Kunststofftechnik. „Mit seinen fließenden Bewegungen kann das Entnahmegerät auch einfache Teilehandlingaufgaben übernehmen.“

Der neue Pick&Place-Roboter Primus 28 ist auf der Fakuma in einer Variante für eine Traglast von 15 kg zu sehen.
Zwei neue Roboter von Wittmann
Zwei neue Roboter für Spritzgießmaschinen zeigt Wittmann auf der Fakuma: das servo-angetriebene Entnahmegerät WX90 und den Pick&Place-Roboter Primus 28.

Ein großes Plus ist außerdem seine Steuerung. Die WX90 besitzen ebenso wie die Linearroboter von Wittmann eine R9 Steuerung. Damit ist die Angussentnahme datentechnisch vollständig in die Produktionszelle integriert. Das bedeutet, dass Spritzgießmaschine und Roboter über eine ultraschnelle Datenverbindung verfügen und ihrer Bewegungen effizienzoptimiert aufeinander abstimmen. Zudem werden beim Einlesen des Werkzeugdatensatzes nicht nur die Parameter der Maschine, sondern auch die Ablaufsequenz des Angussentnahmegeräts automatisch eingestellt. Das Rüsten wird dadurch beschleunigt.

Dank seiner Servoantriebe zeichnet sich der WX90 durch sehr präzise, fließende Bewegungen aus.
Dank seiner Servoantriebe zeichnet sich der WX90 durch sehr präzise, fließende Bewegungen aus.

Steuerung B8X sorgt für sehr kurze Rüstzeiten

„Wir arbeiten just in time und haben viele Werkzeugwechsel“, macht Kaufmann deutlich, weshalb auch die Rüsteffizienz eine große Rolle spielt. Acht Rüstvorgänge am Tag sind die Regel, manchmal sind es sogar deutlich mehr. Hinzu kommen häufige Zylinderwechsel. Dank der neuen Steuerungsgeneration B8X erreichen die Smartpower Spritzgießmaschinen dennoch sehr hohe Produktivzeiten. „Das Spritzaggregat ist über einen Summenstecker codiert und damit weiß die Maschinensteuerung sofort, mit welcher Schnecke sie es zu tun hat“, erklärt Müller. „Das ermöglicht ein Plug and Produce. In maximal 20 Minuten ist der Zylinder ausgetauscht.“ Mit dem Wechsel auf die B8X Steuerung hat Wittmann den Summenstecker in den Standardumfang der Smartpower Baureihe aufgenommen.

Wittmann erleichtert Einrichtern und Rüstern die Arbeit

„Gerade für Einrichter und Rüster bieten die Maschinen von Wittmann viele praktische Features, die die Prozesse einfacher und effizienter machen“, betont Kaufmann. „Man hat bei Wittmann immer ein offenes Ohr für uns Anwender und wir merken, dass unser Feedback wirklich aufgenommen wird.“

Als integrierte Gesamtlösung benötigen die Spritzgießzellen wenig Stellfläche.
Als integrierte Gesamtlösung benötigen die Spritzgießzellen wenig Stellfläche.

„Wir sind immer bestrebt, die Prozesse und Verfahren auszuwerten und bewerten zu können“, ergänzt Langenberg. Transparenz ist der Schlüssel, die Prozesse im Sinne einer immer höheren Gesamteffizienz kontinuierlich zu optimieren. Im Fokus stehen dabei der Energiebedarf und Materialeinsatz, die beide großen Anteil an den Stückkosten haben. „Wenn wir einen Auftrag annehmen, müssen wir immer wissen, wo die realen Kostenhebel liegen“, sagt Langenberg. „Denn wir möchten auch weiterhin in Deutschland wettbewerbsfähig produzieren.“

Ökonomie und Ökologie gehen Hand in Hand

Das Einsparen von Ressourcen macht sich aber nicht nur in den Stückkosten bemerkbar. Ebenso wichtig ist, dass die Produktionseffizienz die Nachhaltigkeitsziele, die sich KB Kunststofftechnik gesetzt hat, unterstützt. Die auf dem Fabrikdach neu installierte Photovoltaikanlage deckt rund 13 % des Energiebedarfs ab. „Das ist schon mal ein Stück in Richtung CO2-Neutralität“, sagt Langenberg. Bei allen Maßnahmen kommt es der Unternehmensmanagerin darauf an, Ökonomie und Ökologie zu vereinen: „Wir sind schon lange ökologisch unterwegs, weil wir ökonomisch unterwegs sind. Mit unseren Investitionen sowie technischen und organisatorischen Maßnahmen haben wir unter anderem die Ausschussquote reduziert. Jedes nicht verarbeitete Kilogramm Rohstoff spart Energie und Maschinenlaufzeit ein. In dieser eingesparten Zeit können wir etwas anderes produktiv herstellen und zusätzlichen Umsatz machen sowie unseren artikelspezifischen CO2-Fußabdruck reduzieren.“ sk

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