Wie eine elektrische Roboshot für präzise Mikroteile sorgt

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Hohe Präzision ist der Grund, warum Prontoplast Mikroteile neuerdings auf zwei elektrischen Roboshot α-S15iA Spritzgießmaschinen von Fanuc produziert.

Lukas Ruckstuhl, Familienunternehmen in zweiter Generation: „Je komplexer Teile sind, desto lieber machen wir das.“ Foto: Fanuc

Man muss schon genau hinschauen, wenn Lukas Ruckstuhl eine Schachtel mit Mikroteilen zeigt, die sein Unternehmen auf der vollelektrischen Roboshot gefertigt hat. Der Inhaber und Geschäftsführer der Prontoplast Spritzguss AG mit Sitz in Wetzikon im Schweizer Kanton Zürich und sein zwölfköpfiges Team sind auf technische Präzisionsteile aus thermoplastischen Kunststoffen spezialisiert.

Die Musterteile sind beeindruckend winzig: Schussgewichte von über 1 g bezeichnet Ruckstuhl schon als „Teile mit gewisser Größe“, oft wiegen sie weniger als 0,1 g und die Spezialität sind Teile mit einem Schussgewicht von weniger als 1 g und Stückgewichten unter 0.01 g. Die Toleranzen betragen dabei ± 0,01 mm. Selbstbewusst steht auf der Webseite des Unternehmens: „Wir nehmen Ihre Herausforderung im Mikrobereich an.“ Und auch wenn es keine Definition für „Mikroteile“ gibt, die winzigen Kunststoffteile von Prontoplast gehören auf jeden Fall dazu.

Die Protoplast-Kunden für die hochpräzisen Mikroteile kommen aus dem Bereich Life Science, Elektrotechnik und Apparatebau, und zwar aus aller Welt, selbst aus Fernost. Die Losgrößen variieren von Auftrag zu Auftrag stark. Mal sind es nur 100 Teile pro Jahr, mal geht die Zahl in die 100.000 oder auch über 10 Mio. Stück. Da heißt es, mit dem gesamten Maschinenpark flexibel bleiben. Jüngste Errungenschaft sind zwei elektrische Roboshot Spritzgießmaschinen von Fanuc. Das Ziel von Prontoplast lautet: Schritt für Schritt zur energieeffizienteren Produktion.

14er und 16er Schnecke für Mikroteile

Noch sind die beiden Roboshot α-S15iA (die es seit Herbst 2019 übrigens auch Medical-Ausführung gibt) nicht lange genug in Betrieb, um die Auswirkungen auf die Stromrechnung wirklich beurteilen zu können: „Das ist aber ein Faktor, den wir gerne mitnehmen“, sagt der Chef. „Den Ausschlag gaben Kriterien wie Produktivität und Qualität.“ Die beiden Spritzgießmaschinen arbeiten mit einer Schließkraft von 150 kN, wobei eine Roboshot mit einer 16er Schnecke, die andere mit einer 14er Schnecke bestückt ist.

„Prontoplast war das erste Unternehmen in der Schweiz, das diese kleine Roboshot im Einsatz hatte. Weitere Unternehmen haben schon Interesse angemeldet“, sagt Tanja Grimm, Vertriebsleiterin Roboshot für Fanuc in der Schweiz. Neben Qualität und Produktivität zählen die zahlreichen Ausstattungsoptionen und nicht zuletzt der geringe Footprint (867 x 2499 mm) zu den Pluspunkten.

Nach und nach soll der Betrieb komplett auf vollelektrische Spritzgussmaschinen umgestellt werden. Denn die anspruchsvollen Kundenteile erfordern extrem gut regelbare Maschinen. Aktuelle Beispiele für das Teilespektrum auf der Roboshot sind Kameraoptiken für Endoskope, Teile für Hörgeräte und Komponenten für Lichtwellenleiter – Teile, die nicht immer ins Segment „Mikroteile“ fallen, aber immer extrem anspruchsvoll sind und eine präzise Produktion erfordern.

Die Qualität der Mikroteile wird direkt an der Maschine überprüft – was bei Stückgewichten von 0,1 g gar nicht so einfach ist. Foto: Fanuc

Steuerung mit vielen nützlichen Funktionen

Ruckstuhl und der für das Qualitätsmanagement zuständige Roman Kaufmann sind lange genug im Geschäft um zu wissen, dass man nicht immer alles optimal umsetzen kann, was technisch eigentlich wünschenswert ist. Genau an der Stelle setzen die Roboshot-Maschinen an und bieten mit zahlreichen Features und Optionen entscheidende Vorteile. Ein Beispiel dafür: Mit der Option „Verzögert Schließen“ kann man so arbeiten, dass die Form erst dann schließt, wenn sie nahezu entlüftet ist. Selbst Teile mit winzigen Nasen, Zapfen oder Ausformungen lassen sich wiederholgenau spritzen. „Das ist eine super Option. Damit haben wir viel herausgeholt“, sagt Kaufmann. „So können wir die letzten zwei, drei Prozent aus der Maschine herausholen.“

Die Kenntnisse über die Steuerung und den Schliff für die praktische Arbeit haben sich Ruckstuhl und Kaufmann bei einer mehrtägigen Schulung bei Fanuc in Biel geholt: „Dort haben wir uns in drei Tagen die Steuerung erklären lassen.“

„Alle Kunden, die auf eine Roboshot umgestiegen sind, haben durch die Bank bestätigt, dass sie nun schnellere Zykluszeiten erzielen“, betont Fanuc-Mitarbeiterin Grimm. Keine Frage: Diese Einsparungen können sehr unterschiedlich sein. Wo bei einem Prozess schon 0,5 s auf Millionen Teile gerechnet viel ist, spielen bei einem anderen Prozess ein paar Sekunden mehr oder weniger keine Rolle. Ruckstuhl bestätigt das aus seiner Sicht: „Das Argument für eine Maschine wie die Roboshot ist ja nicht der Gewinn von zwei oder drei Sekunden, sondern dass ich auch ein aufwändiges Profil schnell und vor allem präzise fahren kann.“ Wichtig für die Teile bei Prontoplast sind die extrem schnellen Reaktionszeiten der Maschine auf Basis der kurzen Lageregeltakte. Selbst komplexe Einspritzprofile lassen sich so wirtschaftlich realisieren.

Formenschutz mit Künstlicher Intelligenz

Eine interessante Funktion der Roboshot ist der Formschutz AI Mould Protection, der mit künstlicher Intelligenz arbeitet und sowohl Maschine als auch Werkzeug zuverlässig schützt. Foto: Fanuc

Dabei hilft eine Option der Roboshot ganz besonders gut. Die Funktion „AI Mould Protection“ bietet einen sehr hohen Formenschutz: Sie misst den Druck auf die Form und hält im Falle einer Blockierung oder Toleranzabweichung die Schließeinheit offen. Zusätzliche Funktionen warnen frühzeitig bei Verschleiß an Form- und Auswerferstiften. So lassen sich einerseits kurze Schließzeiten, andererseits ein sehr hoher Werkzeugschutz realisieren. Ruckstuhl: „Diesen Formschutz lassen wir immer mitlaufen.“

Einschließlich der beiden neuen Maschinen von Fanuc umfasst der Maschinenpark bei Prontoplast 18 Spritzgießmaschinen. Alle sind mit dreiachsigen Linearhandlinggeräten automatisiert. Auch hier laut Ruckstuhl eine Wende an: „Wenn wir jetzt noch eine 300-kN-Maschine kaufen, überlegen wir, ob wir nicht auch einen sechsachsigen Fanuc Roboter dazukaufen.“ Damit würden sich die Möglichkeiten rund um den Spritzprozess wesentlich erweitern.

Masterplan für elektrischen Maschinenpark

Der „Masterplan“ bei Prontoplast sieht einen vollelektrischen Maschinenpark vor. „Wir sind jetzt dabei, wirklich Praxiserfahrungen zu sammeln“, so Ruckstuhl. „Jetzt müssen die beiden Roboshot zeigen, was in ihnen steckt. Jedenfalls haben wir nun neue Möglichkeiten, die wir unseren Kunden bieten können.“ Dabei hat er keinen Zeitdruck – und schließlich müssen sich die Investitionen auch refinanzieren. „Momentan sind wir noch in einer Juchhe-Phase und dabei, alle Optionen auszuloten.“

Vor der Corona-Krise war sich der Firmenchef sicher, mit seinem antizyklischen Invest auf der richtigen Seite zu stehen: „Wir sind auf den nächsten Schwung gut vorbereitet und ich bin sicher, dass wir gut investiert haben.“ Konkurrenz aus Fernost befürchtet er nicht. Eine Roboshot könne in Malaysia auch nicht vorteilhafter produzieren, wenn das Know-how fehle. „Mit den Teilen, die wir fertigen, liegen wir gut im Wettbewerb.“

Bernhard Foitzik, Redaktionsbüro

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