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

Spritzgießen

Kunststoffverarbeitung: Verfahren

Handhabungsroboter

Montagetechnik

Industrieroboter

Scara-Roboter

Rundtakttische

Montage

Spritzgießmaschinen

Kunststoffverarbeitung: Maschinen und Komponenten

Multiaxialroboter für die Kunststoffverarbeitung

Automatisierungstechnik

Handling, Handhabungstechnik

Knickarmroboter

Silikonkautschuk

Kunststoff Werkstoffe

Kautschuk / Elastomere

Intelligent verkettet und durchgängig automatisiert

Unternehmen stellt seine Wachstumspläne und die jüngsten technologischen Entwicklungen im Geschäftsbereich Robotics vor.

TX2–140/160 Baureihe: Die modularen TX2-Sicherheitsfunktionalitäten ermöglichen eine hochproduktive und sichere Zusammenarbeit von Mensch und Maschine.

Virtuelles Kundentreffen vom 3. bis 5. März 2021

Palettierroboter

Industrie 4.0

Machine Learning / Künstliche Intelligenz für die spanende Fertigung

Industrie 4.0 für die spanende Fertigung

Unternehmen

kunststoffe.de

Innovation Days bei Stäubli Robotics

Zur K 2022 präsentiert Engel mit seinen Partnern Alpla Group, Brink und IPB Printing einen Quantensprung für die Verpackungsindustrie. Dünnwandbehälter lassen sich erstmalig aus PET in nur einem Prozessschritt direkt im Spritzgießverfahren produzieren.

Bild 1. Die dünnwandigen Behälter werden aus rPET spritzgegossen.

Messe K-Kunststoffmesse

kunststoffe-international.com

Spritzgießwerkzeuge

Werkzeuge für die Kunststoffverarbeitung

Schmelzefilter

Kunststoff-Aufbereitung

Polyethylenterephthalat

Thermoplaste

Energieeffizienz

Industrie 4.0 für die Kunststoffverarbeitung

Kunststoff-Rezyklat

Kreislaufwirtschaft

rPET im Dünnwandspritzgießen verarbeiten

Die Weltleitmesse K hat in diesem Jahr erstmals auf breiter Front praktikable Lösungen für eine höhere Ressourceneffizienz aufgezeigt. Ein erster Streifzug übers Messegelände.

Wie sich Rezyklate mit digitalen Helfern prozesssicher verarbeiten lassen, offenbarte die K 2022 den Besuchern anhand zahlreicher Praxisbeispiele.

Doriat, Clemens, Dr.

Solar / PV

Energieerzeugung

Erneuerbare Energie

Schaumspritzgießen

Temperiertechnik

Mehrkomponenten-Spritzgießen

Condition Monitoring / Prozessüberwachung

Instandhaltung

Biokunststoffe

Elastomer-Spritzgießen

Oberflächentechnik

Digitalisierung

Compoundieren

Geht doch

Die Herstellung funktionaler Bedienblenden in einem einstufigen Spritzgießprozess macht die Produktion auch für Verarbeiter in Westeuropa attraktiv.

In die Bedienblende sind sogenannte Verschwinde- bzw. Dead-Front-Effekte integriert.

Hinterspritzen funktionalisierter PET-Folien

Kapazitive Sensoren

Messtechnik

Sensoren / Messwertaufnehmer

Folientechnik (IMD, IML, FIM, u.a.)

Automatisierungskomponenten

HMI, Bedienelemente, Displays

Elektronik

Kfz-Elektronik

Bedienoberflächen mit „Wisch und weg“

Spritzgießzelle vereint hohe Artikelvarianz mit automatisiertem Produktwechsel

Mit dem neuen Maschinen-Werkzeugkonzept lassen sich 159 Produktvarianten fertigen.

Flexibles Produktionskonzept vereint hohe Artikelvarianz mit Automatisierung

Automatisierungszellen

Inserttechnik

Linearroboter für die Kunststoffverarbeitung

Eine Anlage, 159 Varianten

Automobilzulieferer Coko fertigt vier Strukturteile und zwölf Sichtteile für eine Lkw-Fahrerkabine auf einer vollautomatisierten Spritzgießanlage.

Dominick Sudeck (links), Global Process Management, und Sascha Böning, Industrial Engineering, vor dem komplexen Handlingsystem der Fertigungszelle. Im Vordergrund: spritzfrische Bauteile auf dem Förderband.

Coko fertigt verschiedene Automobilbauteile auf einer Turnkey-Anlage

Industrieroboter klein

Montageeinrichtungen

KFZ-Zulieferer

Dienstleistungen

Sechzehn auf einen Streich

Mit der Entwicklung des Hekutip QC, einem Assistenten für die Qualitätskontrolle für Pipettenspitzen, haben Hekuma und Ziemann & Urban eine Stand-Alone-Lösung entwickelt, die eine Vielzahl von Prüfanforderungen vollautomatisiert abdeckt.

Hekutip QC deckt eine Vielzahl von Prüfanforderungen automatisiert ab und ist dabei gleichzeitig kompakt dimensioniert und rasch einsetzbar.

Medizintechnik (KU)

Kunststoffverarbeitung

Messe Fakuma

Fertigungsautomation

Prozessautomation

Autarke Messstation mit breitem Testumfang

Hochwertige Robotsysteme zeichnen sich durch effiziente Motoren und gewichtsoptimierte Achsen aus. Die Auswahl der verwendeten Materialien richtet sich nach dem Einsatzzweck und den Hublängen der Entnahmeroboter.

Die Robotsteuerung R9 zeigt hier eine mit ihr verbundene Arbeitszelle an

Nützliche Standardfunktionen der Wittmann-Robotsteuerung

Steuerungen (Hardware und Software)

Digitaler Zwilling

Software

Simulation

Mit fliegendem Start zur kürzesten Entnahmezeit

Abfüllen, Wiegen, Umwerfen, Walzen, Palettieren und auf der anderen Seite Depalettieren und Entleeren – bei Sitraplas sollte eine Anlage viele Abläufe möglichst effizient realisieren.

In der Anlage kommt ein sechsachsiger Roboter zum Einsatz, der die Säcke vom Pufferplatz entnimmt und palettiert oder wahlweise Rohware  depalettiert

16:9

Automatisierung mit flexibler Umschaltung zwischen Palettieren und Depalettieren

Förderanlagen und -geräte

Fördertechnikkomponenten

Logistik

Fördertechnik

Robotik

Verpackungstechnik

Materialhandling

Fördersysteme

Umwerfende Sackabfüllung

Charakteristisch für Industrie 4.0 sind autonome Produktionssysteme, in der die „Dinge“, sogenannte Assets, miteinander kommunizieren und selbstständig entscheiden. Realisierbar ist dies durch digitale Zwillinge als virtuelle Repräsentanz dieser Assets und digitale Schatten als Entscheidungsunterstützer. Der folgende Beitrag demonstriert die Anwendung digitaler Zwillinge für Spritzgießwerkzeuge durch Integration von Track- und Trace-Technologien für die Datenerhebung.

Ein RFID-Lesegerät erfasst, ob ein Spritzgießwerkzeug an der Maschine  für den Rüstvorgang bereitsteht

Wie Track- und Trace-Technologien das Werkzeugmanagement unterstützen können

RFID

Identtechnik

RFID Teileidentifikation

Der digitale Werkzeug-Zwilling

Die Digitalisierung kommt zur rechten Zeit. Mehr und mehr entpuppen sich smarte Lösungen als Geburtshelfer ressourcenschonender Technologien und Wegbereiter für die Kreislaufwirtschaft. Digitale Assistenten für Prozessregelung und -bewertung sind längst Standard, und auch Messeaussteller ziehen einen besonderen Nutzen aus der Digitalisierung.

„Augmented Reality“ eingeblendet: Temperaturen der Schneckenzylinder-Regelzonen von  der Einzugszone bis zur Düse (beginnend rechts), sowie Animation des zukünftigen Programmablaufs

Trendige Spritzgießanwendungen auf der Fakuma 2021

Digitale Transformation

Wirtschaft

Innovationen und neue Technologie

Spritzprägen

Kunststoff-Recycling

Lasermarkieren

Laserbearbeitungen

Qualitätssicherung Kunststoff

Qualitätssicherung

Wegbereiter für die Kreislaufwirtschaft

Das Forschungsprojekt AutoEnSys befasst sich mit dem Einsatz eines KI-basierten Expertensystems zur automatischen Positionierung von Auswerfern im Entformungssystem. Ein selbstlernender Algorithmus soll langfristig auch weitere Teile des Entformungssystems auslegen.

Die Teilautomatisierung des Entformungssystems stellt einen wichtigen Schritt auf dem Weg zu einer vollständigen Automatisierung der Konstruktion von Spritzgießwerkzeugen dar.

Automatisierte Auslegung der Entformungssysteme von Spritzgießwerkzeugen

Werkzeugkonstruktion

Werkzeug-, Formen- und Modellbau

Künstliche Intelligenz für die Qualitätssicherung

Industrie 4.0 für die Qualitätssicherung

Spritzgießsimulation

Machine Learning

Datenanalyse

Analysetools, FEM

Machine Learning für die Qualitätssicherung

Vorgriff auf eine größere Systemlandschaft

Neu in der Industrieroboter-Familie von der ABB Automation GmbH, Friedberg,  sind die Scara-Roboter IRB 910SC. Mit ihren vier Freiheitsgraden sind sie für Pick & Place Aufgaben prädestiniert. Die Kleinteilemontage, einfache Handhabungen und Teileprüfungen sind weitere mögliche Anwendungen. Dazu gehören auch das Konfektionieren von Trays, Be- und Entladen von Maschinen, Montagearbeiten wie das Einpressen oder Einschrauben von Elementen. Ihre Einsatzfelder finden sie in der Elektronik-, Medizin-, Pharma- und Lebensmittelindustrie. Große Vorteile bieten sie laut Hersteller mit ihrer hohen Genauigkeit auch bei hohen Geschwindigkeiten. Für Inspektions- und Prüfaufgaben lässt sich ein Visionssystem integrieren. Die Roboter sind ebenfalls für Arbeiten in Reinräumen geeignet. 

Leichtgewicht für die Produktion 

Scara-Roboter IRB 910SC 

Mit gleich zwei neuen Robotern erweitert die <b>Wittmann Battenfeld GmbH </b>, Kottingbrunn/Österreich, ihre W8 pro Serie. Eingesetzt werden diese Roboter auf Maschinen im Schließkraftbereich von 1300 bis 2400 t – ideal für das Handling von Automobil-Komponenten, Weiß- und Braunware sowie technischen Teilen. 

Für kleine und große Spritzgießmaschinen 

Roboter für Großmaschinen: W853 pro und W863 pro 

Autonome Produktion von der Maschine bis zur Palette

Der Kunststoffverarbeiter Hauff hat die Herstellung von Oberkorbrollen für Spülmaschinen komplett automatisiert. Roboter von Kuka spielen dabei mit einem multifunktionalen Würfelwerkzeug von Foboha und einer speziell konfigurierten Spritzgießmaschine von Arburg einen intelligenten Doppelpass.

Wie das Spritzgießunternehmen Hauff die Herstellung von Oberkorbrollen für Spülmaschinen automatisiert hat.

Oberkorbrollen für Spülmaschinen wirken auf den ersten Blick ziemlich unscheinbar. Die kleinen, grauen Kunststoffelemente bestehen aus zwei miteinander verbundenen Teilen, einem frei beweglichen Rad und einer fest verbauten Steckbuchse. Die Rollen sind für das leichte Be- und Entladen von Spülmaschinen jedoch unverzichtbar.

Zu den Herstellern zählt unter anderem die Hermann Hauff GmbH & Co. KG. Das Familienunternehmen hat seine Produktionslinie für die Oberkorbrollen in Pforzheim vollständig automatisiert. Seit 2019 werden die Komponenten auf einer Spritzgießmaschine Arburg Allrounder Cube 2900 gefertigt und bei der Entnahme aus dem gegenläufigen Würfelwerkzeug (Hersteller: Foboha) miteinander verheiratet. Das Spritzgießen und Montieren erfolgt in einem vollautomatisierten zweistufigen Prozess, den Hauff gemeinsam mit dem Maschinenhersteller Arburg aufgesetzt hat.

„Unsere Anlage und all die damit zusammenhängenden Prozesse sind einzigartig auf der Welt“, sagt Jörg Vetter, technischer Leiter bei Hauff. „Wir sparen damit vier bis fünf Spritzgießmaschinen ein und entlasten unsere Mitarbeitenden von monotonen Produktionsaufgaben.“ Um die Dimension einzuschätzen, hilft ein Blick auf die Zahlen. Jedes Jahr stellt Hauff allein für die BSH Hausgeräte GmbH mit dem Cube rund 60 Millionen Bauteile her, in den nächsten drei Jahren soll die Produktion auf bis zu 75 Millionen hochgefahren werden.

Der Familienbetrieb bleibt damit ganz auf Zukunftskurs. Das Unternehmen wurde 1966 von Hermann Hauff in Pforzheim gegründet und produziert heute unter der Regie von dessen Töchtern Andrea Hauff und Carmen Hauff-Bischoff Präzisionskunststoffteile und Spritzgießformen. Im Jahr 2000 wurde die Sparte Formenbau durch die Tochterfirma ProForm Formenbau verstärkt und forciert seither neue Technologien bei der Herstellung von Spritzgießwerkzeugen durchgängig in 3D. Die Kunden kommen aus unterschiedlichen Industriezweigen: aus der Haus- und Gerätetechnik, der Automobilindustrie sowie der Medizintechnik.

Ein vollkommen autonomer Prozess als „One-Piece-Flow“

„Wir fangen da in der Kunststoffverarbeitung an, wo andere aufhören“, beschreibt Vetter die Unternehmensphilosophie. Nach 20 Jahren Betriebszugehörigkeit kennt er das Unternehmen und dessen Möglichkeiten aus dem Effeff und weiß: „Eislöffel lassen sich irgendwo auf der Welt einfach und günstig produzieren. Wenn es aber um anspruchsvolle Hightech-Komponenten mit einem Schussgewicht von 0,0004 bis 400 Gramm geht, muss auf Qualität Verlass sein.“

Dass dieser Anspruch in Pforzheim jeden Tag erfüllt werden kann, dazu trägt auch die Robomotion GmbH bei. Der Technologieentwickler aus Leinfelden-Echterdingen ist spezialisiert auf die Konstruktion und den Bau kundenspezifischer Automatisierungslösungen für die Lebensmittel-, Pharma- sowie Verpackungsindustrie und ganz besonders für die Kunststoffbranche.

Bei Hauff sind die Robotik-Experten häufiger Entwicklungspartner bei der Erstellung maßgeschneiderter automatisierter Produktionsprozesse. „Unsere Aufgabenstellung war es, die Herstellung und Montage der Oberkorbrollen für Spülmaschinen neu aufzusetzen“, sagt Geschäftsführer Andreas Wolf. Das Ziel: höhere Stückzahlen und eine hohe Effizienz bei gleichzeitig optimaler Ausnutzung der begrenzten Produktionsfläche zu erreichen. „Es ging um den Abschied von manueller Tätigkeit und den Aufbau einer autonomen Produktion von der Spritzgießmaschine auf die Palette – als ‚One-Piece-Flow‘, also als durchgängigen, nicht unterbrochenen Prozess“, erklärt Wolf.

Gemeinsam mit Vetter und seinem Team hat Robomotion den gesamten Prozess unter die Lupe genommen, um eine Anlage zu entwickeln und zu konfigurieren, die die Maschine, das Montagewerkzeug, die dazugehörigen Roboterzellen sowie die benötigten Greifer und den Palettierer integriert.

Über zwei Jahre hatte die Entwicklung der Gesamtanlage in Anspruch genommen, allein die Software schlug mit einem Jahr zu Buche. Dazu ist in das Projekt Expertise aus verschiedensten Richtungen eingeflossen; allen voran von Arburg. Eigens für die speziellen Anforderungen hatte der Maschinenbauer die „Cube“ für ein Werkzeug konfiguriert, das die Herstellung zweier Komponenten mit deren Montage verbindet.

Der Name „Reverse Cube“ für das Werkzeug ist dabei Programm: Der stählerne Würfel lässt sich um seine Mittelachse gegenläufig (reverse) drehen, sodass mittels eines speziellen Greifers die spritzgegossenen Kunststoffteile in zwei Arbeitsschritten unmittelbar zusammengeführt werden können, bevor sie über ein Förderband zur Verpackungs- und Palettierungszelle transportiert werden. „Das ist einmalig auf der Welt und gibt es so nur bei uns“, sagt Vetter.

Es ging aber nicht nur um den Maschinenbau, sondern um den gesamten Herstellungsprozess – vom Handling des Cube bis hin zur Verpackung und der Palettierung der fertigen Produkte. Dazu mussten Jörg Vetter und das Robomotion-Team tief in die operativen Details einsteigen.

„Um maximal effizient und betriebssicher auf dem eng begrenzten Raum agieren zu können, haben wir den Prozess in die Hände von Kuka-Robotern gelegt. Das gab uns viele Gestaltungsoptionen“, erklärt Andreas Wolf. So arbeitet der Würfel mit einem sechsachsigen KR Quantec zusammen, der dank seiner robusten Bauweise eine hohe Wiederholgenauigkeit und kontinuierliche Präzision erreicht. Mit einem speziellen Greifer entnimmt er simultan zum Spritzzyklus die Oberkorbrollen aus dem unteren Teil des Würfels, setzt sie in die in der oberen Hälfte befindlichen Steckbuchsen ein, um die fertigen Teile danach zu entnehmen und auf dem Förderband in Richtung Verpackung abzulegen. „Mit seiner extremen Geschwindigkeit reduziert dieser Roboter die Zykluszeiten in der Produktion und steigert zugleich die Fertigungsqualität, ohne dabei jemals aus dem Takt zu geraten“, so Wolf. Alle 9,5 Sekunden entstehen so 24 hochwertige Oberkorbrollen für Spülmaschinen – wie „aus einem Guss“.

Das Förderband verbindet die Produktionszelle mit der Verpackungs- und Palettierungszelle, wo ein KR Quantec PA, laut Kuka einer der schnellsten Palettierer auf dem Markt, seinen Dienst tut. „Der schlanke Roboter ist vielseitig und dynamisch, bei einer sehr geringen Störkontur“, begründet Andreas Wolf von Robomotion die Wahl. Dieser faltet bei Hauff eigenständig die Versandkartons, platziert sie unter dem Förderband, um sie nach der Befüllung mit exakt 1560 Oberkorbrollen zu verschließen und auf einer Europalette zu stapeln. Drei Paletten mit jeweils 45 Kartons und 70 200 Kunststoffrollen verlassen so pro Tag das Haus.

„Die Anlage läuft komplett eigenständig durch, ohne weiteren Betreuungsaufwand“, sagt Wolf. Er und sein Team haben eine Pufferzeit von acht Stunden eingeplant. Dann muss ein Mitarbeiter die fertig bereitgestellten Paletten von der Ablage nehmen. „Das heißt“, so Wolf, „die Anlage kommt eine komplette Schicht auf sich allein gestellt bestens zurecht.“

Um diesen komplexen neuen Produktionsschritt in einer laufenden Produktion gehen zu können, ist eine möglichst exakte Planung unerlässlich. „Weil der Platz in der Produktionshalle so knapp bemessen ist, war es wichtig, die Anlage und ihre Funktionalitäten bereits auszuprobieren, bevor sie real geworden sind. So konnten wir beispielsweise schon in der Engineering-Phase eine Taktzeitanalyse vornehmen und in das Layout und die Auslegung einbeziehen. Das war ‚learning by doing‘ im virtuellen Raum“, erklärt Wolf. Er ist überzeugt: „Ohne Kuka.Sim wäre die Anlagenkonfiguration sehr viel aufwendiger und kostspieliger geworden oder sogar schiefgegangen.“

Das damit einhergehende tiefe Verständnis der Cube-Anlage und ihrer Möglichkeiten hilft Vetter heute, die Mitarbeitenden ebenfalls für die Automatisierung zu begeistern. „Da ist immer auch ein Stück Überzeugungsarbeit zu leisten, dass die neue Technik nicht gegen die Menschen gerichtet ist, sondern ihnen dient und ihnen die Arbeit leichter und abwechslungsreicher macht“, so der Technische Leiter. Dies sei gerade in Zeiten des zunehmenden Fachkräftemangels ein wichtiger Faktor.

Fertig sind sie in Pforzheim dennoch nicht. „Wir optimieren immer weiter“, sagt Vetter abschließend. Die nächste Herausforderung: möglichst viele Produkte auf einer Maschine herzustellen.

Hermann Hauff GmbH & Co. KG  

http://www.hauff.de/

Ausgabenartikel KU02-23

Ein KR Quantec entnimmt simultan zum Spritzzyklus die Oberkorbrollen aus dem unteren Teil des Würfels und setzt sie in die Steckbuchsen in der oberen Hälfte ein, um die fertigen Teile danach zu entnehmen.

Eigens für die speziellen Anforderungen von Hauff hat Arburg die „Cube“-Maschine für das Werkzeug mit den zwei sich gegenläufig drehenden Würfelhälften konfiguriert. Auf diese Weise wird der Herstell- mit einem Montageprozess zweier Komponenten verbunden.

Unterstützt durch den KR Quantec arbeitet die Spritzgießmaschine Arburg Allrounder Cube 2900 mit hoher Wiederholgenauigkeit und kontinuierlicher Präzision.

Drei Paletten mit jeweils 45 Kartons und 70 200 Kunststoffrollen verlassen pro Tag das Haus.

Für Andreas Wolf (rechts) und Jörg Vetter (links) soll die Automatisierung der Oberkorbrollenlinie nicht die letzte Zusammenarbeit gewesen sein.