Platzsparende Maschinenkonzepte für anspruchsvolle Produktionsumgebungen haben Konjunktur. Ein Praxisbeispiel aus der Pharmaindustrie zeigt, welchen Beitrag intelligente Maschinenfunktionen zur Unterstützung der Maschinenbediener und Dokumentation des Produktionsprozesses leisten.

Das Spritzgießen und Schlitzen einer LSR-Membran für einen Verschluss von Glasfläschchen für pharmazeutische Produkte stellt hohe Präzisionsanforderungen

KraussMaffei liefert maßgeschneiderte Kundenlösung für die LSR-Verarbeitung

Automatisierungszellen

Automatisierungstechnik

Spritzgießen

Kunststoffverarbeitung: Verfahren

Mikrospritzgießen

Medizintechnik

Silikonkautschuk

Kunststoff Werkstoffe

Kautschuk / Elastomere

Medizinprodukte

Gläserne Produktion

Wachstumsstark, aber mit dem Ruf des Diffizilen behaftet: Die Verarbeitung von Flüssigsilikon (LSR) war viele Jahre nur etwas für Spezialbetriebe. Das ändert sich gerade, und immer mehr Kunststoffverarbeiter interessieren sich für das vielseitige Material. Das Kunststoff-Zentrum SKZ, Toolcraft und KraussMaffei nutzen nun eine Triple-Win-Situation. 

Top-Team für den Start in die LSR-Welt: Prof. Martin Bastian (Institutsleiter SKZ), Frank Burkhardt (Local Sales KraussMaffei), Georg Schwalme (Bereichsleiter Spritzgießen SKZ), Markus Scheuerlein (Projektleiter Formenbau Toolcraft), Thomas Lender (Leiter Spritzguss Toolcraft), Cordula Wieland (Expert Sales TEC KraussMaffei) und Christian Rössler (Leitung Vertrieb Süd KraussMaffei) (v. l.)

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Spritzgießwerkzeuge

Dienstleistungen

Werkzeug-, Formen- und Modellbau

KraussMaffei, SKZ und Toolcraft kooperieren bei LSR

Wittmann Battenfeld stellt mit der Fertigung eines Stützrings mit einer mikrometerdünnen Silikonmembran seine Kompetenz in gleich zwei Disziplinen unter Beweis: der Verarbeitung von Flüssigsilikon einerseits und der Herstellung von qualitativ hochwertigen Kleinstteilen andererseits.

LSR-Verarbeitung im Mikrospritzgießen

Mehrkomponenten-Spritzgießen

Bauteil mit interdisziplinärem Anspruch

Was tun, wenn die Nachfrage nach anspruchsvollen Kunststoff-Hybridbauteilen permanent steigt und der eigene Produktionsstandort erheblichen Platz- und Personalrestriktionen unterliegt? Ein Automobilzulieferer setzt auf eine intelligent verkettete Anlage mit zwei Spritzgießmaschinen und sechs Robotern – und fährt gut damit.

Sämtliche Be- und Entladeprozesse an der 2K-Spritzgießmaschine fallen in den Aufgabenbereich des Sechsachsers Motoman GP50, an dem ein 36 kg schweres Dreifach-Greifsystem montiert ist.

Hochautomatisierte Produktion von mehreren Millionen Steckern

Handhabungsroboter

Montagetechnik

Industrieroboter

Scara-Roboter

Rundtakttische

Montage

Spritzgießmaschinen

Kunststoffverarbeitung: Maschinen und Komponenten

Multiaxialroboter für die Kunststoffverarbeitung

Handling, Handhabungstechnik

Knickarmroboter

Intelligent verkettet und durchgängig automatisiert

Ein Becher, der es ermöglicht zu trinken, ohne das Gefäß zu kippen. Und eine Silikon-Membrane, die die Flüssigkeit befördert: Das war die Ausgangssituation, als zwei Studenten der Medizintechnik mit einem Entwicklungs- und Produktionsauftrag auf Rico zukamen. Die besondere Anforderung an das Produkt: Die Membrane sollte aus einem 1-Shore-Silikon mit einer Wanddicke von einem Zehntelmillimeter gefertigt werden.

2K-Membrane: Die Neuentwicklung einer Zweikomponentenlösung  aus Silikon und Thermoplast im mechanischen Verbund war der Schlüssel zur prozesssicheren Herstellung

Rico stellt 2K-Membrane aus 1-Shore-Silikon mit 0,1 mm Wanddicke prozesssicher her

Silikone

Hauchdünne Trinkhilfe

LSR Optiken haben eine breite Palette von Anwendungen aufgrund ihrer optischen Brillanz, der Möglichkeit, Hinterschnittgeometrien zu produzieren, und nicht zuletzt auch der wettbewerbsfähigen Preise. Die adhäsive Oberfläche, die fast nicht zu reinigen ist, macht die LSR-Teile jedoch anfällig für Verschmutzungen. Diese Eigenschaft setzt dem Einsatz der Technologie klare Grenzen. In einem Gemeinschaftsprojekt versuchen Wilhelm Weber und das Fraunhofer IFAM diese Grenzen aufzuheben.

Die eine Hälfte der Platine wurde VUV-bestrahlt, die andere beschattet. Danach wurde gleichmäßig Normstaub auf die Platine aufgetragen und (in aufrechter Position) einmal abgeklopft. Auf der unbehandelten Fläche bleibt der Staub haften, auf der behandelten fällt er ab

Oberflächenmodifikation von LSR-Bauteilen verhindert störende Anhaftungen

LED / OLED-Systeme und Faseroptik

Lichttechnik

Elastomer-Spritzgießen

Oberflächentechnik

Staub und Verschmutzungen  ohne Chance

Um die Absagen der vielen Branchenevents irgendwie aufzufangen und dem trüben Herbst ohne Großereignis wie die Fakuma etwas entgegenzusetzen, haben sich die Spritzgießmaschinenhersteller unterschiedliche Strategien zurechtgelegt.

Bild 1. Ingrinder-Systemlösung: Der Angusspicker führt den entnommenen Anguss via Saugförderer der integrierten Mühle zu 

Spritzgießmaschinenhersteller nutzen alternative Wege der Kundenansprache

Doriat, Clemens, Dr.

Spritzgießmaschinen, allgemein

Vernetzung / Cloudlösung für die Kunststoffverarbeitung

Industrie 4.0

Industrie 4.0 für die Kunststoffverarbeitung

Biokunststoffe

Nachhaltigkeit

Umweltmanagement

Schneidmühlen

Kunststoff-Aufbereitung

Was tun in einem Messe-Herbst,  der keiner ist?

Rampf Polymer Solutions wird fortan von einer Doppelspitze geführt. Der Spezialist für reaktive Gießharzsysteme hat Dr. Christian Weber zum Geschäftsführer für den Bereich Technik ernannt, während der langjährige Geschäftsführer Dr. Klaus Schamel für Vertrieb verantwortlich zeichnet.

Rampf Polymer Solutions hat Dr. Christian Weber (links) zum Geschäftsführer für den Bereich Technik ernannt. Dr. Klaus Schamel (rechts) bleibt für den Vertrieb verantwortlich

Reaktionsharze

Duroplaste

Personen

kunststoffe.de

Schäumen / Reaktive Verarbeitung

Polyurethan

Neuer Geschäftsführer bei Rampf Polymer Solutions

Gemeinsam mit seinem Kunden Bartenbach entwickelte der Silikon-Spezialist Starlim/Sterner eine neuartige Vorsatzoptik für LED-Lampen, die für eine homogene Lichtverteilung über alle Strahlungswinkel sorgt.

Die Vorsatzoptik aus Silikon umfasst den LED-Chip

Spritzgießspezialist und Lichtdesigner entwickeln gemeinsam Bauteil für LED-Lampen

Zielgenaue Ausleuchtung mit hochtransparentem Silikon

Sie ist so etwas wie die Diva im Mehrkomponenten-Spritzgießen. Doch weiß man erst einmal, wie man mit ihrem fordernden Naturell umgehen muss, kehrt sie ihre schönen Seiten hervor. Die Rede ist von der Mehrkomponententechnik, bei der zwei Silikone miteinander verbunden werden.

Für einen Life-Science-Kunden fertigte Rico ein 2K-Werkzeug für einen Voll-Silikon-Gehörschutz in der Materialkombination 70 und 30 Shore

Vorzüge mit Hindernissen: 2K-Spritzgießen mit zwei verschiedenen Silikonen

Bloß nicht loslassen

Seit Juli 2021 steht ein LSR-3D-Drucksystem des Typs LiQ 320 für interessierte Kunden im Arburg-Kundencenter Loßburg dauerhaft zur Verfügung. Damit können, im Liquid Additive Manufacturing, Materialien wie Silikonkautschuke direkt gedruckt werden.

Individualisierte orthopädische Innensohle aus Silikon, hergestellt im LAM-Verfahren

3D-Drucker (für FDM, FFF, etc.)

Anlagen für die Additive Fertigung

Anlagen Additive Fertigung / 3D-Druck, Metall

Additive Fertigung

Arburg zeigt 3D-Druck mit flüssigem Silikon

Momentive Performance Materials zeigt auf der Fakuma wärmeleitfähige Flüssigsilikonkautschuk-Typen (LSR), die für Einsätze bei hohen Temperaturen ausgelegt sind.

Die Verarbeitung des bei niedrigen Temperaturen vernetzenden LSR ist am Stand von Momentive zu sehen

Messe Fakuma

Wärmeleitfähige LSR mit kurzer Verarbeitungszeit

Ins Zentrum seines Auftritts auf der Fakuma 2021 stellt Elmet das neue Dosiersystem Smartmix Top 7000 Pro. Darüber hinaus wird das Unternehmen sein ebenfalls neu entwickeltes vollelektrisches Kaltkanalsystem Smartshot E vorstellen.

Zur Fakuma 2021 stellt Elmet sein neues LSR-Dosiersystem Smartmix Top 7000 Pro vor, das durch Funktionalität, Prozesssicherheit und Bedienkomfort punktet

Dosiergeräte

Neues LSR-Dosiersystem und neuer vollelektrischer Kaltkanal

Das neue vollelektrische Nadelverschluss-Kaltkanalsystem Smartshot E sorgt laut Hersteller Elmet mit servomotorisch angetriebenen Düsennadeln für ein Maximum an Flexibilität, Präzision und Regelbarkeit beim Spritzgießen von Zweikomponenten-Flüssigsilikonkautschuken (LSR) in Mehr-Kavitäten-Werkzeugen.

Der neue vollelektrische High-End-Kaltkanal Smartshot E für das LSR-Spritzgießen ermöglicht das exakte Ausbalancieren beim Füllen von Mehrfach-Werkzeugen mit bis zu 16 Kavitäten

Kaltkanalsysteme

Vollelektrischer Kaltkanal maximiert Flexibilität und Präzision

Das Projekt „PolymerAkustik“ untersucht neue werkstoffliche und fertigungstechnische Lösungen für großserienfähige Gehäusebauteile, die auf verschiedene Art die Schallemissionen aus den Gehäusen verringern können.

Das im Projekt „PolymerAkustik“ gewonnene Know-how kann sowohl ganzheitlich in einer frühen Phase der Bauteilkonzeption als auch als „akustischer Problemlöser“ angewandt werden. 

Projekt „PolymerAkustik“: Ganzheitliche Lösungsansätze für leise Kunststoffbauteile

Schallemissionsprüfgeräte

Messtechnik

Werkstoffprüfung

Elektro-Akustische Messtechnik

Entwicklung / Konstruktion

Maker

Bitte Ruhe

Anschlusstechnikspezialist konfektioniert robuste Steckverbindung für bestehendes Gerät

Als sich bei einem Schlafdiagnosesystem in der Praxis herausstellt, dass sich eine Kunststoff-Steckverbindung zu leicht löst, steht fest, dass eine konstruktive Anpassung nötig ist. Ein Hilfsrahmen löst das Problem pragmatisch und zugleich effizient.

Als sich bei einem Schlafdiagnosesystem in der Praxis herausstellt, dass sich eine Kunststoff-Steckverbindung zu leicht löst, steht fest, dass eine konstruktive Anpassung nötig ist. Einfachste Lösung: ein neues Werkzeug. Doch was soll mit den vorproduzierten Teilen passieren? Ein Hilfsrahmen löst das Problem pragmatisch und zugleich effizient.

Ein Patient verbringt die Nacht im Schlaflabor. Dass er schnarcht, weiß er bereits. Herausfinden möchte er nun unter anderem, ob es dabei zu Atemaussetzern kommt, sogenannten Apnoen. Dauern die zu lange, kann es zu Sauerstoffmangel kommen, was gesundheitlich bedenklich ist. In ungewohnter Umgebung und an diverse Kabel angeschlossen, ist es schwieriger als sonst, in den Schlaf zu finden. Endlich nickt er ein, wälzt sich jedoch unruhig hin und her. Da passiert es: Das Kabel des SpO2-Sensors, mit dem der Blutsauerstoff pulsoxymetrisch gemessen wird, ist unter Zug geraten, die Steckverbindung am Gerät löst sich. Da die Messung unter ständiger Monitorüberwachung abläuft, reagiert das Personal des Schlaflabors direkt auf den Abbruch: Jemand betritt den Raum und stellt die Verbindung wieder her. Das sorgt jedoch für Unruhe, der Patient wacht auf – und das Schäfchen-Zählen beginnt erneut.

Geräte für die Medizintechnik müssen besondere Anforderungen erfüllen. Das gilt nicht zuletzt für Kabel und Steckverbinder, die beim Patienten-Monitoring zum Einsatz kommen. In der Konstruktion von Kunststoffteilen muss an vielen Stellen nicht nur die blanke Anwendung mitgedacht werden, sondern im besten Fall auch gleich vieles, was dabei schieflaufen kann: Ein EKG-Kabel sollte so robust sein, dass es nicht durch das erste Krankenhausbett, das es überrollt, kaputtgeht. Der Stecker eines patientennah angebrachten Durchflusssensors an einem Beatmungsgerät sollte so gestaltet sein, dass er in der Hektik einer Notfallsituation nicht versehentlich falsch gesteckt werden kann (Bild 1). Und die Schnittstelle zwischen SpO2-Sensor und Schlafdiagnosesystem sollte über eine Steckverbindung verfügen, die robust genug ist, um einen gewissen Zug am Kabel auszuhalten. Denn dazu kommt es unweigerlich, wenn der Patient sich bewegt.

Ein zuverlässiger  Rastmechanismus fehlt

Szenenwechsel: In einem Besprechungsraum der Nicolay GmbH, einem zur GPE Group gehörenden Unternehmen, sitzt Matthias Schlaich, Technischer Leiter der Dr. Fenyves und Gut Deutschland GmbH (F+G). Er hat das Gerätegehäuse des Schlafdiagnosesystems mitgebracht und schildert das Problem, dass sich die Steckverbindung zu leicht löst. Hinzu kommt: „Wir haben eine größere Anzahl bereits vorproduzierter Gerätegehäuse, die wir verwenden wollen, damit die Kosten nicht durch die Decke gehen.“ Deshalb wären Änderungen am bestehenden oder ein neues Werkzeug für das Kunststoffgehäuse zwar die einfachste Lösung. Die kommt aber zu diesem Zeitpunkt nicht in Frage. Schlaich hat schon ein paar Gedanken und Ideen im Kopf, die er dem Nicolay-Team vorstellt. Dem ist sofort klar: Der springende Punkt ist ein stabiler Rastmechanismus an der Schnittstelle.

Das Nicolay-Team ist auf Kabel und Steckverbindungen für das Patienten-Monitoring spezialisiert. Es war auch bereits an der Gestaltung des F+G -Schlafdiagnosesystems beteiligt: Ausgehend von einem vorhandenen Nicolay-Produkt hatten sie den SpO2-Sensor angepasst und zugeliefert. Mit einem SpO2-Sensor erfolgt in der Klinik die Messung der Sauerstoffsättigung. In der Schlafdiagnostik ist das ein entscheidender Wert, der zuverlässig protokolliert werden muss. Denn wenn er bei Atemaussetzern sinkt, wird es für Betroffene gesundheitlich bedenklich.

Der von Nicolay gestaltete SpO2-Sensor kommt als Silikon-Fingerling daher und bietet im Vergleich zu am Finger angeklemmten Detektoren einen hohen Tragekomfort. Er wurde konstruktiv aktualisiert und auf den konkreten Bedarf hin angepasst: Das Silikon-Spritzgussteil hat unter anderem kleinere Sensoren erhalten und die bisher verwendete Silikonleitung wurde durch einen in der spezifischen Anwendung robusteren Kabelmantel aus TPU ersetzt (Bild 2). Der SpO2-Sensor besteht also aus der Silikon-Fingerkappe, die mit einem LSR von Momentive ausgespritzt wird, nachdem zuvor die TPU-Leitung und die Sensorik in das Spritzgießwerkzeug eingelegt wurden. Dazu sind die Sensoren hitzebeständig ausgelegt und wird durch fortlaufende Funktionstests während des Spritzgießprozesses die Unversehrtheit der elektronischen Komponenten beständig dokumentiert.

Um dieses anspruchsvolle Teil so zu realisieren, dass die Materialverbindung zwischen TPU und Silikon wasserdicht ist, wurde das Werkzeug mit einer thermischen Isolierung ausgestattet. Somit können die Sensorelemente und die TPU-Leitung im beheizten Werkzeug mit Silikon umspritzt werden, ohne die Einleger zu beschädigen bzw. den Kabelmantel aufzuschmelzen. Am anderen Ende wird die Verbindung zwischen dem Kabel im TPU-Mantel und dem Gerätestecker gelötet: Das Nicolay-Team hat für einen filigranen Stecker eine filigrane Halterung entwickelt und die Lötparameter sowie das Lötequipment entsprechend fein definiert. „Nach diesem erfolgreichen Projekt lag für mich auf der Hand, dass ich mich mit dem Problem am anderen Ende des Kabels an Nicolay wenden würde“, so Matthias Schlaich von F+G.

Die Gestaltung des Steckers zum Gehäuse stand zu diesem Zeitpunkt nicht zur Debatte, er wurde gemäß den Spezifikationen des Kunden von F+G, also des Inverkehrbringers, gefertigt. „Wie es in der Praxis eben manchmal ist: Trotz von vornherein vorgetragener Bedenken sollte die Steckverbindung genau so realisiert werden“, erklärt Matthias Schlaich rückblickend. Herausgestellt hat sich dann doch, dass die Schnittstelle ohne ausreichenden Rastmechanismus ihren Zweck nicht erfüllen kann.

Nicolay verwendet ausschließlich qualifizierte Steckverbindungen, die im eigenen Prüflabor mechanisch getestet und für gut befunden wurden. Das Team wählte eine zur Anwendung passende Lösung, die gewisse Zugkräfte aushält, aber irgendwann nachgibt, damit das Gerät nicht im schlimmsten Fall zu Boden gerissen wird. Da diese Steckverbindung nicht in die vorgefertigten Gehäuse passte, wurden die adaptiert: Die Experten von Nicolay konstruierten einen Hilfsrahmen, in dem der Steckverbinder samt der Platine verklebt ist (Titelbild). An den Gehäusen wurden jeweils der entsprechende Bereich ausgefräst und die neuen Trägerrahmen montiert. Alles in allem war dieser Arbeitsgang zwar anspruchsvoll, er funktionierte aber einwandfrei.

Die bereits produzierten Gerätegehäuse für das Patienten-Monitoring im Schlaflabor konnten mit dieser Lösung verwendet und eine teure und aufwendige Werkzeugänderung vermieden werden. Von diesem Produkt sind zwischenzeitlich Hunderte erfolgreich im Einsatz – ohne dass es je ein Problem mit dem Trägerrahmen samt Steckverbinder gegeben hätte. Die Messungen im Schlaflabor laufen zuverlässig durch, sodass die Patienten zur Ruhe kommen und ungestört – manchmal auch lautstark – in Tiefschlaf fallen können. Mit einer gehörigen Portion Pragmatismus hat sich hier eine effiziente und wirtschaftliche Lösung finden lassen.

NICOLAY GmbH  

https://www.nicolay.de

GPE Plast Engineering GmbH  

https://www.gpe-group.de

Ausgabenartikel KU05-22

Was tun, wenn die Steckverbindung die Anforderungen nicht erfüllt? Der Hilfsrahmen mit und ohne Platine und eingebaut im Gerätegehäuse.

Bild 1. Medtech ist anders: Ein Durchflusssensor-Stecker muss so gestaltet sein, dass er in der Hektik einer Notfallsituation nicht versehentlich falsch gesteckt werden kann.

Bild 2. Schlafdiagnostik-Stillleben: Neben dem Gerät samt Hilfsrahmen ist hier auch der SpO2-Sensor sichtbar: der Silikon-Fingerling am einen Ende des blauen Kabels und am anderen Ende der neue Stecker.

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<b>Arne Elsner</b> ist Diplom-Wirtschaftsingenieur und Leiter Marketing und NBD der GPE Group. Das Sales- und Engineering-Team der GPE Group unterstützt ihre Kunden bei Kunststofflösungen für die unterschiedlichsten Anwendungs- und Einsatzbereiche in der Medizintechnik;  <a href="mailto:arne.elsner@gpe-systeme.de">arne.elsner@gpe-systeme.de</a>

Nicolay GmbH (GPE Group)<br/><a href="http://www.nicolay.de" target="_blank">www.nicolay.de</a>