Turnkey-Lösung für winzige Spritzgießteile

Für die Fertigung von Cerumenfiltern hat Toolcraft eine Turnkey-Anlage aus Spritzgießmaschine, Werkzeug und Automation entwickelt.

Die Turnkey-Lösung für den Schweizer Hörsystemehersteller Sonova wurde in der Zwischenzeit dupliziert, sodass die Cerumenfilter heute auf zwei Anlagen gefertigt werden.

Eine Welt, in der es für jeden Hörverlust eine Lösung gibt und in der alle Menschen gleichermaßen die Freude des Hörens erfahren können – dies ist die Vision von Sonova, einem Anbieter von innovativen Lösungen rund um das Thema Hören mit Sitz in Stäfa in der Schweiz. Für die  Herstellung und Verpackung eines Cerumenfilterschutzes für Hörgeräte hat Toolcraft für Sonova eine Spritzgieß-Komplettlösung entwickelt. Der Cerumenfilter ist ein feines Kunststoffsieb, das vor dem Mikrofon des Hörgeräts dafür sorgt, dass dieses nicht durch Ohrenschmalz (Cerumen) verunreinigt oder verstopft wird. Für diese Lösung arbeiteten die Experten aus Spritzguss und Formenbau sowie Robotik eng zusammen. Toolcraft mit Sitz in Georgensgmünd stellt das komplette Spendersystem inklusive acht Filter her.

„Das Spendersystem besteht aus drei Außenteilen: Bottom, Top und Label. Im Bottom sind die Filter eingesetzt. Zusätzlich gibt es noch einen Massenspeicher. Hier sind ebenfalls Filter eingesetzt, die in der Montagelinie bei Sonova zur Erstbestückung des Hörgerätes verwendet werden“, erklärt Thomas Lender, Leiter Spritzguss bei Toolcraft. Der verwendete Filter kann vom Hörgeräteträger selbstständig ausgetauscht werden. Somit erhöht sich die Langlebigkeit des Hörgeräte, die Hörakustik wird gesteigert sowie die Handhabung erleichtert.

Das erste Design der Cerumenfilter und des Spendersystems musste hinsichtlich Herstellbarkeit und Verarbeitung in der Automation in enger Abstimmung mit dem Kunden überarbeitet werden. Neben der vollautomatisierten Produktion stand auch die Wirtschaftlichkeit im Vordergrund. Bei der Konzipierung und dem Bau der Anlagen lag der Fokus auf einer hohen Genauigkeit und Präzision der einzelnen Komponenten. Der eigentliche Filter ist kleiner als ein Granulatkorn und wird mittels Mikrospritzguss hergestellt. Seine filigrane Konstruktion ermöglicht einen längeren Produktlebenszyklus.

Die größte Herausforderung für Toolcraft lag in der Herstellbarkeit des Werkzeugs sowie im Handling der Filter während der Fertigung. Dafür waren die langjährige Erfahrung und Expertise der Konstruktion, des Formenbaus im Kleinstteilebereich, der Robotik sowie des Spritzgusses notwendig. „Die Konzipierung der Automation stellte eine besondere Herausforderung bezüglich des Greifens und Handlings der Teile dar. Die Bauteilprüfung mittels Kamera und Lasermikrometertechnik sowie die Belaserung der Verpackungsbauteile in der vorgegebenen Taktzeit erforderte weitreichende Kenntnisse in der Prozessentwicklung sowie Kamera- und Lasertechnik“, sagt Markus Bengel, stellvertretender Bereichsleiter Engineering und Robotik bei Toolcraft. Auch die Lieferzeit war sehr eng bemessen und Materialänderungen während des Projekts machten es erneut spannend. Schließlich wurden verschiedene Materialien gewählt. Das Unterteil (Bottom) besteht aus dem Copolmyer SAN, das Oberteil (Top) sowie die Massenspeicherverpackung aus ABS und das Label aus PS. Im Laufe der Fertigung der Filter wurde das Material auf POM mit Glasfasern geändert. Dies führte zu weiteren Herausforderungen bei der Entformung und Anbindung sowie beim Handling der Bauteile mittels Roboter, wie die Vereinzelung und Prüfung.

Nachdem das Projektteam aus Formenbau, Robotik und Spritzguss zusammengestellt wurde, stand die Machbarkeitsstudie der Kunststoffbauteile in Bezug auf Werkzeug, Spritzgießen, Greiftechnik sowie Vereinzelung im Automationsprozess im Fokus. Es folgten Design-Abstimmungen mit dem Kunden und die Optimierung der Geometrie. Nach der Konzepterstellung für Herstellung, Entnahme und Handling der Bauteile wurden die Werkzeuge konstruiert und gleichzeitig mit dem Bau der Automation begonnen. Schließlich fand die Verheiratung der einzelnen Komponenten und Inbetriebnahme der Anlagen statt. Die stichprobenartige Vermessungen der Teile mit einem Computertomograph  (CT) sorgt zudem für eine kontinuierliche Qualitätssicherung.

Durch den bereits feststehenden Serienstart-Termin für die neue Hörgeräte-Generation und aufgrund von Material- und Designänderungen während des Projekts mussten einige Herausforderungen gemeistert werden. Der hohe Zeitdruck führte auch dazu, dass parallel zur ersten Anlage die zweite Anlage projektiert wurde und ebenfalls in Serienfertigung ging. Seither laufen die Filtersysteme bei Toolcraft vollautomatisiert vom Band und sorgen im neuen Hörgerätesystem für eine klangvolle Welt.

sk