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 

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Spritzgießmaschinenhersteller nutzen alternative Wege der Kundenansprache

Spritzgießen

Kunststoffverarbeitung: Verfahren

Doriat, Clemens, Dr.

Spritzgießmaschinen, allgemein

Kunststoffverarbeitung: Maschinen und Komponenten

Spritzgießmaschinen

Vernetzung / Cloudlösung für die Kunststoffverarbeitung

Industrie 4.0

Industrie 4.0 für die Kunststoffverarbeitung

Biokunststoffe

Kunststoff Werkstoffe

Nachhaltigkeit

Umweltmanagement

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Kunststoff-Aufbereitung

Silikonkautschuk

Kautschuk / Elastomere

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

Bei komplexen Handling- und Produktionsabläufen sind Roboter flexibler einsetzbar als fest verbaute Mechatronik-Module. Dank moderner Vision-Systeme können sie Teile erkennen und zielsicher greifen. Roboter leisten gute Dienste bei der Qualitätskontrolle und können – bei entsprechender Auslegung – gut unter Reinraumbedingungen arbeiten. Ihr Einsatz bei der Herstellung von Medizinprodukten nimmt daher ständig zu.

Anlage zur Prüfung, Bestückung und Verpackung von in 96er-Trays aufgereihten Pipetten für die Labordiagnostik

Robotergestützte Fertigungslösungen für die Medizintechnik

Reinraumtechnik

Betriebsausrüstung / Betriebsmittel

Handhabungsroboter

Montagetechnik

Industrieroboter

Automatisierungskomponenten

Automatisierungstechnik

Medizintechnik

Qualitätssicherung Kunststoff

Qualitätssicherung

Sicher und sauber von der  Spritzgießmaschine bis ins Labor

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

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.)

Spritzgießwerkzeuge

Dienstleistungen

Werkzeug-, Formen- und Modellbau

KraussMaffei, SKZ und Toolcraft kooperieren bei LSR

Einspritzen, Nachdruck, Abkühlphase – Spritzgießen ist ein sequenzieller Prozess und die einzelnen Schritte sind in der Regel optimiert. Sie bieten deshalb kaum Potenzial zur Zykluszeitverkürzung. Aber was ist mit der Automation?

Mit der Funktion „Synchronfahrt“ startet der Greifer des Roboters schneller und spart so wertvolle Zykluszeit.

„Synchronfahrt“ verkürzt Entnahmezeit um rund ein Drittel

Handling, Handhabungstechnik

Multiaxialroboter für die Kunststoffverarbeitung

Lukrativer Frühstart

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

Mikrospritzgießen

Mehrkomponenten-Spritzgießen

Bauteil mit interdisziplinärem Anspruch

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.

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

Anschlusstechnikspezialist konfektioniert robuste Steckverbindung für bestehendes Gerät

Entwicklung / Konstruktion

Maker

Steckverbinder

Elektromechanik

Medizinprodukte

Produktentwicklung(sprozess)

Qualitätsmanagement

Gehäuse gerettet – Kosten gespart

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

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

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

Gläserne Produktion

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

Hochautomatisierte Produktion von mehreren Millionen Steckern

Intelligent verkettet und durchgängig automatisiert

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.

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

Seit geraumer Zeit produziert KE Elektronik am Stammsitz Kressberg-Marktlustenau unter anderem Motorlüfterstecker, die sowohl in hybriden wie auch rein verbrennungsmotorisch angetriebenen Fahrzeugen zum Einsatz kommen. Bei diesen Steckern handelt es sich um sogenannte Kunststoff-Hybridbauteile, bei denen vier Metallkontakte mit drei unterschiedlichen Kunststoffen umspritzt werden.

„Die Herstellung dieser Stecker ist ein komplexer Prozess, der an eine Vielzahl von Prüfschritten sowie eine lückenlose Rückverfolgbarkeit gekoppelt ist. Um hier der permanent steigenden Nachfrage bei dem bestehenden Fachkräftemangel gerecht werden zu können, war eine intelligente Automatisierungslösung gefragt“, so Jens Gradenegger (Bild 1), Teamleiter Spritzgießautomation bei KE Elektronik.

Das Unternehmen zählt mit seinen weltweit rund 3000 Mitarbeitern zu den geschätzten Zulieferern der Automobil- und Luftfahrtindustrie. Es unterhält Produktionsstandorte in Deutschland, Tschechien, der Slowakei, Nordmazedonien, China und Mexiko und gehört zur amerikanischen Amphenol Corporation – einem führenden Hersteller von Steckverbindern.

Mit der Maßgabe, zwei Stanz-Biege-Einheiten und zwei Arburg-Spritzgießmaschinen so zu automatisieren und zu verketten, dass die resultierende Fertigungsinsel (Bild 2) einen Ausstoß von mehreren Millionen Stecker pro Jahr erreichen kann, wandte sich KE Elektronik an die EGS Automation GmbH aus Donaueschingen. „Wir haben bereits gute Erfahrungen mit EGS gemacht und waren uns sicher, man würde uns auch in diesem Fall eine prozesssichere Lösung anbieten können“, so Gradenegger.

EGS ist spezialisiert auf komplexe Aufgabenstellungen in der Automation. „Wir stellen gerne unser Know-how bei anspruchsvollen Projekten unter Beweis – hier hatten wir tatsächlich reichlich Gelegenheit dazu. In enger Zusammenarbeit mit KE ist es gelungen, auf 15 x 6 Meter eine Fertigungsinsel zu konzipieren, die mit sechs Motoman-Robotern von Yaskawa, jeder Menge Handhabungs- und Prüftechnik und einem Palettiersystem Sumo Ecoplex2 sämtliche Anforderungen erfüllt“, so EGS-Projektleiter Hartmut Pfalzgraf.

Die komplette Linie ist übersichtlich in vier Module gegliedert und durch ein klares Layout gekennzeichnet. Um die Taktzeitvorgaben von unter 10 s pro Stecker sowie eine sehr hohe Verfügbarkeit zu garantieren, kommen nur hochwertige Komponenten zum Einsatz. Ebenso wurde auf eine gute Zugänglichkeit aller Anlagenteile geachtet.

Zwei Stanz-Biege-Einheiten sorgen für die kontinuierliche Bereitstellung der Steckerkontakte. Während auf der einen Linie Signal-Pins hergestellt werden, produziert die andere Power-Pins. An jeder Stanz-Biege-Einheit ist ein Sechsachsroboter (Motoman GP7) mit mechanischem Greifer, ausgestattet mit integrierter Sensorik und um 25° geneigt, installiert. „Mit der Schrägstellung des Roboters ist es uns gelungen, die benötigte Drehung von der Entnahme- zur Einlegeposition komplett über die S-Achse zu realisieren, um so die Taktzeit zu verkürzen“, so Pfalzgraf. Ein technischer Kniff, der die Erfahrung von EGS aus über 2000 Roboterinstallationen widerspiegelt.

Die beiden Sechsachser entnehmen an ihrer Linie jeweils zwei Kontakte und positionieren diese in einem Werkstückträger mit vier Aufnahmen, von der jede wiederum mit vier Kontakten bestückt werden muss. Nach vier Arbeitszyklen haben die beiden Roboter die vier Aufnahmen komplett bestückt und die Werkstückträger erreichen ihre Entladeposition, an der sie ein Handling-Roboter von Modul II in Empfang nimmt.

Modul II: Komplexe Handhabungsprozesse des Zwischenprodukts

Herzstück von Modul II ist eine 2K-Spritzgießmaschine von Arburg, auf der zwei Kunststoffe gleichzeitig verarbeitet werden. Im ersten Schuss werden die Kontakte exakt in der gewünschten Lage fixiert. Die entstandenen Kontaktträger werden dann im zweiten Schuss zu einem Anschlussstecker umspritzt. Dabei werden die Kontaktträger gefertigt aus einem glasfaserverstärkten flammschutzausgerüsteten teilaromatischen Polyamid (PA6T/6-GF25 FR, Typ: Ultramid T KR 4365 G5; Hersteller: BASF), die Anschlussstecker aus einem mit 20 % Glasfasern verstärkten flammgeschützten Polybutylenterephthalat (PBT-GF20 FR, Typ: Pocan BF4222; Hersteller: Lanxess).

Sämtliche Be- und Entladeprozesse an der Spritzgießmaschine fallen in den Aufgabenbereich eines Sechsachsers (Motoman GP50), an dem ein 36 kg schweres Dreifach-Greifsystem montiert ist. Der Roboter ist mit 2061 mm Reichweite und einer Traglast von 50 kg besonders für diese Aufgabe geeignet, denn das Aufgabenspektrum ist an dieser Stelle der Fertigungsinsel sehr komplex (Titelbild).

Zunächst muss der Roboter das Spritzgießwerkzeug entladen, ehe er es mit neuen Kontakten bestücken kann. Dazu muss der Sechsachser die fertig umspritzten Anschlussstecker aus dem unteren Werkzeugteil entnehmen, die Vorspritzlinge aus dem oberen in den unteren umsetzen und abschließend den jetzt leeren oberen Werkzeugteil mit den 4 x 4 Stanzbiegekontakten aus dem Werkstückträger von Modul I bestücken.

„Um die geforderte Präzision beim Greifen erreichen zu können, dockt der Roboter vor dem eigentlichen Handhaben über einen Zentriergreifer an den Werkzeugen an. Um dennoch die Werkzeugoffenzeit möglichst kurz zu halten, reizen wir die Dynamik des GP50 komplett aus“, verrät Jens Gradenegger.

Zuletzt werden die umspritzten Stecker auf einem weiteren Werkstückträger abgelegt. Über ein Transfersystem gelangt dieser mit insgesamt acht Steckern von Modul II zu Modul III.

Modul III: Umspritzen mit LSR zum Endprodukt

Der wesentliche Prozessschritt im Modul III besteht aus dem Umspritzen der Stecker mit einem Flüssigsilikonkautschuk (LSR) und findet ebenfalls auf einer Arburg-Spritzgießmaschine statt. Der Vorteil dabei: Durch das Umspritzen der Stecker mit einer Silikonlippe kann eine separate Dichtung entfallen und somit auf ein zusätzliches Bauteil verzichtet werden, das Probleme bei der Montage verursachen könnte.

Im Modul III kommt ebenfalls ein Motoman GP50 zum Einsatz, dessen Arbeitsinhalt aber nicht ganz so komplex ist wie der seines Kollegen in Modull II. Der Roboter entnimmt die 2 x 4 Stecker aus dem Werkstückträger des vorherigen Moduls und prüft deren Temperatur vor einer Wärmebildkamera. Nur wenn die Temperatur im definierten Fenster liegt, sind die Teile für den nächsten Spritzgießprozess geeignet und der Roboter legt sie in das Werkzeug ein. Auch hier steht vor der Bestückung der Spritzgießmaschine zunächst die Entnahme der acht Fertigteile. Damit bestückt der GP50 ein 2-fach-Shuttle, das dann insgesamt 16 Teile zum letzten Modul bringt.

An Modul IV kommt ein weiterer Sechsachsroboter (Motoman GP7) zum Einsatz. Dessen Aufgabe besteht darin, die Fertigteile aufzunehmen und an einen Rundschalttisch zu übergeben. „Auf diesem Rundschalttisch befinden sich diverse Prüfstationen sowie eine Montagestation, die mit einem Scara-Roboter des Typs Motoman SG650 ausgestattet ist. Hier ist es uns gelungen, auf kompaktem Raum viele Prozesse zu integrieren“, freut sich KE-Teamleiter Jens Gradenegger.

Tatsächlich dreht sich in diesem Modul alles um die Qualitätssicherung (Bild 3). Zu Beginn steht eine Durchgangs- und Hochspannungsprüfung an, daran schließt sich eine Pinpositionskontrolle mit einem Triangulationslaser an, es folgt eine Kamerainspektion der LSR-Umspritzung, ehe das Bauteil über einen Kennzeichnungslaser mit einem Data-Matrix-Code (DMC) versehen wird, der eine 100-%-ige Rückverfolgbarkeit sicherstellt. Anschließend wird auch der DMC geprüft.

Hat das Bauteil den kompletten Prüfungsmarathon als Gutteil bestanden, endet die Prozesskette mit der kraftmomentengeregelten Montage einer Schutzkappe, die der Scara-Roboter übernimmt. „Dass Yaskawa seit geraumer Zeit nun auch Vierachsroboter anbietet, hat sich hier als großer Vorteil erwiesen. So konnten wir die komplette Anlage mit Robotern eines Herstellers ausrüsten und steuerungsseitig in der Yaskawa-Welt bleiben“, so Gradenegger.

Während der Scara-Roboter nicht bis an seine Grenzen gefordert ist, sieht die Sache beim Motoman GP7 (Bild 4) anders aus: „Der Sechsachser ist der taktzeitkritische Roboter, denn er bestückt nicht nur den Rundschalttisch, sondern legt die Fertigteile abschließend in einem Sumo Ecoplex2, dem Topseller unter den EGS-Palettiersystemen, in Trays ab. Hier mussten wir sämtliche Register ziehen, um unsere Taktzeitvorgaben nicht zu gefährden. So ist der Roboter unter anderem mit einem 2+2-fach-Greifsystem ausgestattet, um die Anzahl der Fahrbewegungen reduzieren zu können“, erklärt Hartmut Pfalzgraf.

Die Anlage läuft seit September 2021 im Dreischichtbetrieb und erfüllt die Erwartungen seitens KE Elektronik in vollem Umfang, wie Jens Gradenegger versichert: „EGS hat von der Planung bis zur Inbetriebnahme eine ausgezeichnete Leistung abgeliefert. In vielen Detaillösungen profitieren wir von der Expertise der EGS-Konstrukteure. Hinzu kommt die sprichwörtliche Zuverlässigkeit der Yaskawa-Roboter, die wir hier bei KE besonders schätzen.“

EGS Automatisierungstechnik GmbH  

https://www.egsgmbh.de

Yaskawa Europe GmbH Robotic Division 

https://www.yaskawa.eu.com

Ausgabenartikel KU06-22

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.

Bild 1. Jens Gradenegger (links), Teamleiter Spritzgießautomation bei KE Elektronik, und EGS-Projektleiter Hartmut Pfalzgraf konnten mit dem Projekt alle Vorgaben erfüllen. 

Bild 2. Die Fertigungsinsel mit sechs Motoman-Robotern, mehreren Handhabungs- und Prüfstationen und einem Palettiersystem produziert mehrere Millionen Kunststoff-Hybridstecker  im Jahr.

Bild 3. Blick von oben auf das Modul IV mit den beiden Robotern Motoman SG 650 und Motoman GP7. Hier sind auf kompaktem Raum viele Montage- und Prüfprozesse integriert.

Bild 4. Der Motoman GP7 ist der taktzeitkritische Roboter, denn er bestückt nicht nur den Rundschalttisch, sondern legt die Fertigteile abschließend in Trays ab.

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<b>Dipl.-Ing. Ralf Högel </b>ist Inhaber der Agentur IKH – Industrie Kommunikation Högel mit Sitz in Stadtbergen bei Augsburg und als Autor spezialisiert auf industrielle Hightech-Themen.

Yaskawa Europe GmbH, <a href="mailto:robotics@yaskawa.eu">robotics@yaskawa.eu</a>