Im Forschungsprojekts ReLei ist es gelungen, neue Werkzeug- und Prozesstechnologien zu entwickeln, um komplex geformte Sandwichbauteile in einem effizienten Kombinationsprozess herzustellen.

Thermoplastische Sandwichstrukturen für Großserienanwendungen

Spritzgießen

Kunststoffverarbeitung: Verfahren

Schaumspritzgießen

Fasern

Halbzeuge und Zwischenprodukte

Kunststoff-Halbzeuge

Faserverarbeitung

Kunststoffverarbeitung: Maschinen und Komponenten

Spritzgießwerkzeuge

Werkzeuge für die Kunststoffverarbeitung

Verbundwerkstoffe / Werkstoffverbunde

Kunststoff Werkstoffe

Spritzgieß-Sonderverfahren

Industrieroboter

Montagetechnik

Faserverbundwerkstoffe

Andere Werkstoffe

Mit kleinen Blasen groß rauskommen

Am 14. und 15. März 2022 lädt das IKV zum 2nd International Symposium on Plastics Technology ein. Bis zum 30. September 2021 können Beiträge eingereicht werden, die sich mit innovativen Themen der Kunststofftechnik beschäftigten.

Kunststoffverarbeitung

Dienstleistungen

Lohnfertigung

Industrie 4.0 für die Kunststoffverarbeitung

Industrie 4.0

Additive Fertigung

Kunststoff-Recycling

Kunststoff-Aufbereitung

Compoundieren

International Symposium on Plastics Technology 2022

Nach einem Jahr erzwungener „Fakuma-Pause“ kündigt Wittmann Battenfeld als Highlight der diesjährigen Messe die neue servohydraulische Maschine SmartPlus an. Sie soll sich durch ein hohes Maß an Wirtschaftlichkeit, Energieeffizienz und Wiederholgenauigkeit auszeichnen.

Mikrospritzgießen

Mehrkomponenten-Spritzgießen

Spritzgießmaschinen, allgemein

Spritzgießmaschinen

Spritzprägen

Messe Fakuma

kunststoffe.de

Elastomer-Spritzgießen

Servohydraulisch, vollelektrisch, digitalisiert

In einem Gemeinschaftsprojekt zeigen beide Unternehmen, dass Produkte aus recyceltem PET nicht nur in ihrer Funktionalität so gut wie keinen Einschränkungen unterliegen, sondern auch ästhetisch ansprechend sein können. Produziert wird zudem äußerst energieeffizient.

form-werkzeug.de

Kreislaufwirtschaft

Deckerform und Leonhard Kurz auf der Fakuma

Während der vergangenen Monate haben sich viele firmeninternen Abläufe und Entwicklungsprozesse verlangsamt und auch verändert. Trotz allem ist die Zeit nicht stehen geblieben, auch nicht in der Spritzgießtechnik. Dabei haben vor allem zwei Themen die Diskussion und Entwicklung geprägt: Digitalisierung und Kreislaufwirtschaft. Nachfolgend einige Beispiele von Entwicklungen und Projekten, die das untermauern.

Innovatives Spritzgießen in Zeiten der Pandemie

Künstliche Intelligenz für die Qualitätssicherung

Industrie 4.0 für die Qualitätssicherung

Steuern, Regeln

Software

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

Digitale Transformation

Wirtschaft

Innovationen und neue Technologie

Biokunststoffe

Nachhaltigkeit

Umweltmanagement

Spritzgießsimulation

Simulation

Machine Learning

Datenanalyse

Schnecken und Plastifiziersysteme

Lasermarkieren

Oberflächentechnik

Laserbearbeitungen

Inline- / Online-Messsysteme

Qualitätssicherung

Qualitätssicherung Kunststoff

Hinterm Horizont geht’s weiter

Zu den Aufgaben auf dem Weg zur Kreislaufwirtschaft gehört es, aufbereiteten Kunststoffabfällen ein breites Einsatzspektrum zu erschließen. Dass dabei höherwertige Produkte und komplexe Prozesse umgesetzt werden können, war auf der K 2019 sichtbar.

Die K 2019 zeigt: Nachhaltige Lösungen gehen auch ohne Leistungsverzicht

Doriat, Clemens, Dr.

Messe K-Kunststoffmesse

Co-Injektion (Barriere-/Sandwich-Spritzgießen)

Kunststoff-Rezyklat

Grüner wird‘s nicht

Gedanklich und in der Wertzuschreibung bilden Verpackungsartikel und High-Tech-Bauteile oft Gegensätze. Außer man betrachtet gebrauchte Verpackungen als wertvolle Rohstoffe. KraussMaffei zeigt auf der K 2019 ein Konzept für einen geschlossenen Materialkreislauf und macht die Kunststoffverarbeitung nachhaltig.

KraussMaffei demonstriert den Kreislauf vom Produkt über das Upcycling zum neuen Produkt

Smart Factory

Energieeffizienz

Laserbeschriftung

Rückverfolgbarkeit, Traceability

Qualitätsmanagement

Handling, Handhabungstechnik

Automatisierungstechnik

Zerkleinerungsmaschinen

Greifer für die Kunststofftechnik

Heute Verpackung, morgen Rohstoff

Klappern gehört zum Handwerk. In der Vergangenheit haben Handwerker auf Märkten mit hölzernen Klappern auf sich aufmerksam gemacht. Auch die Industrie heute versucht ihren Entwicklungen Gehör und Akzeptanz zu verschaffen, z. B. auf Messen und in den Medien. Was hatte die Spritzgießtechnik zuletzt zu bieten, auch abseits von Industrie 4.0? Vor allem Prozessentwicklungen, die den Einsatzbereich von Kunststoffbauteilen erweitern, sowie maschinentechnische Assistenzsysteme, die zuverlässiger eine gleichbleibend hohe Bauteilqualität ermöglichen. Und dann ist da noch das große Themenfeld Temperierung. 

Neue Wege zu besonderen Bauteileigenschaften bringen das Spritzgieß-Handwerk voran 

Temperiertechnik

Klappern für die Kunststofftechnik 

Die Aufmerksamkeit der Besucher will die Negri Bossi S.P.A., Cologno Monzese/Italien, u. a. auf die neue Maschine des Typs Nova s600T (Bild) lenken. Diese komplementiert die Baureihe, die jetzt in Baugrößen zwischen 6000 und 13 000 kN verfügbar ist, im unteren Schließkraftbereich. Die servohydraulische Maschine zeichnet laut Hersteller die besonders kompakte Bauweise der Kniehebel-Schließ‧einheit aus. Am Messestand produziert die Maschine die Einzelteile für eine Faltkiste, die auf einer angeschlossenen Montagestation automatisch zusammengefügt werden. 

Negri Bossi auf der K 2019 

Blasformen

Blasgeformt im Spritzgießwerkzeug 

Die mechanischen Eigenschaften von Kunststoff-Compounds stellen ein wichtiges Qualitätskriterium dar. Sie können derzeit aber nur zeitverzögert durch Labormessungen bestimmt werden. Online-Messverfahren sparen Zeit und verhindern Fehler.

Mechanische Eigenschaften bereits während der Compoundierung erfassen

Compound

Thermoplaste

Industrielle Messtechnik

Messtechnik

Fertigungsmesstechnik

Keine Fehler in der Produktion

ProTec Polymer Processing stellt maßgeschneiderte Anlagen zur Pultrusion hochwertiger langfaserverstärkter Thermoplaste (LFT) her, die sich auch für materialtechnisch schwierige Aufgaben wie die Kombination von Kohlefasern und Polypropylen (PP) eignen. Planung, Bau und Inbetriebnahme der Systeme kommen dabei komplett aus einer Hand. Für anwendungsbezogene, kundenspezifische Entwicklungen stellt ProTec in seinem Technikum in der Bensheimer Zentrale eine umfangreich ausgestattete Pultrusionsanlage zur Verfügung. 

Hochwertige langfaserverstärkte Thermoplaste herstellen 

Extruder

Pultrusion

LFT-Compounds aus Pultrusionsanlagen 

Das Projekt bin-up.AT startete im Herbst 2019 mit dem Ziel, Mülltonnen zu 100 Prozent aus Post-Consumer-Kunststoffrezyklat herzustellen, das überdies regional gesammelt und rezykliert wird.

Recycling

Mülltonne aus 100 Prozent Recyclingkunststoff

Zwei Tage lang erleben Teilnehmer informative und anwendungsorientierte Fachvorträge mit anschließenden Live-Vorführungen bei Wirth Werkzeugbau in Helmbrechts. Eine Fachausstellung begleitet das Event.

Werkzeug- und Formenbau

Werkzeug-, Formen- und Modellbau

Wirth-Innovationstage am 23. und 24. September

Die Herausforderung bei der Digitalisierung besteht darin, den Überblick über mögliche Technologien zu behalten und ihren Nutzen für Anwendungsfälle im eigenen Unternehmen zu identifizieren. Gerade kleine und mittlere Unternehmen tun sich damit schwer. Auf Basis von Interviews in der Industrie beschreibt der vorliegende Beitrag einen Konsens der wichtigsten Use Cases. Die Ergebnisse halten die aktuelle Stoßrichtung in der Kunststoffindustrie fest.

Teil 1 der Serie: Use-Cases nach strategischen Prioritäten in der Kunststoffverarbeitung

Strategie und Organisation

Umsetzung von Industrie 4.0 beim Spritzgießen und Compoundieren

Ein modifiziertes Verfahrenskonzept zur einstufigen Aufbereitung und Formgebung von Jutefasercomposites erzielt herausragende Compositeeigenschaften. Diese resultieren aus einer konsequenten Optimierung des Schneckenkonzepts und insbesondere aus der Realisierung eines Inline-Dampfdruckaufschlussverfahrens zur vollständigen Faservereinzelung. 

Spritzgießcompoundieren: Feuchte vereinzelt Naturfasern 

Neuinvestition und Verfahrenskombination – klares Kalkül der Krug Gruppe

Wer wie die Kunststofftechnik Krug zu großen Teilen auf den Automobilsektor setzt, der kommt an der immer weiter Platz greifenden E-Mobilität und den damit zusammenhängenden Umwälzungen in der Branche nicht vorbei. Das Unternehmen hat deshalb an allen seinen Standorten vorausschauend in neue Verarbeitungsverfahren investiert.

Die Krug Gruppe ist das, was man im Allgemeinen unter einem „Hidden Champion“ versteht. Im mittelhessischen Breidenbach beheimatet, ist der Werkzeugbauer, Teileproduzent und Lieferant komplexer Gesamtbaugruppen eng vor allem mit der Automobilindustrie verbunden. Das Unternehmen verfügt in diesem Sektor über ein fundiertes Know-how, schließlich gilt es, die herausgehobene Stellung von Krug bei seinen Tier-1- und OEM-Kunden nicht nur zu erhalten, sondern weiter auszubauen – gerade in der sich mitten in einem fundamentalen Umbruch befindlichen Automobilbranche. Hier sieht sich die Kunststofftechnik Krug GmbH nach wie vor gut aufgestellt, wie Geschäftsführer Rüdiger Braun hervorhebt: „In vielen Fällen sind unsere Produkte unabhängig vom Antriebsstrang einsetzbar. Das heißt ganz einfach: Unser Unternehmen ist auch dann zukunftsfähig aufgestellt, wenn es um die E-Mobilität geht.“

Kürzlich hat Krug – neben dem physikalischen Schaumspritzgießen (MuCell) und der Gasinnendrucktechnik (GID) – mit dem Faser-Direkt-Compoundieren (FDC) ein weiteres Sonderverfahren in seine Produktion integriert. Für dessen Einführung musste der Standort Meerane in Sachsen baulich erweitert werden, um Platz für zwei neue, große Spritzgießanlagen zur im Endausbau vollautomatischen Großserienfertigung von Lüfterzargen aus Polypropylen (PP) zu schaffen. Es handelt sich hierbei um die beiden weltweit größten automatisierten FDC-Projektanlagen zur Verarbeitung fasergefüllter Kunststoffe (Titelbild); im Zentrum: zwei hybride Spritzgießmaschinen (Typ: Allrounder 1120 H; Hersteller: Arburg) mit 6500 kN Schließkraft.

Handfeste Vorzüge der Inline-Compoundierung

Über die Spritzeinheit mit Zusatzausstattung (FDC-Zylindermodul, zweistufige Schnecke, FDC-Einheit und Roving-Station) werden der Kunststoffschmelze Glasfasern von Rovings zugesetzt und homogen untergemischt (Bild 1). Die Länge der Fasern kann individuell variiert werden. Auf diese Weise lassen sich leichte und doch hoch belastbare Bauteile erzeugen, denn das Hinzufügen von einem genau auf das Bauteil abgestimmten Glasfaseranteil bringt klare Vorteile mit Blick auf das Gewicht und die mechanischen Eigenschaften der Teile. Um ihre einwandfreie Funktion nachzuweisen, wurden Versuche am Institut für Leichtbau und Kunststofftechnik der Technischen Universität Dresden durchgeführt.

Zu den Vorteilen des Verfahrens sagt Rüdiger Braun: „Mit FDC können wir unser Material sehr viel schonender verarbeiten und kommen näher an die notwendigen Faserlängen heran. Außerdem arbeiten wir wirtschaftlicher, da wir den aufwendigen Aufbereitungsprozess für das Material vollständig auf unsere Spritzgießmaschinen verlagern. Damit werden Transportwege verkürzt und entsprechend die CO<sub>2</sub> -Emissionen verringert.“ Ein weiterer Vorteil des FDC-Verfahrens sei, dass durch die Verwendung längerer Glasfasern mit dem Basismaterial PP bei annähernd gleicher Teilefestigkeit ein deutlich teureres Polyamid (PA) ersetzt werden könne. Das von Maschinenhersteller Arburg und dem Kunststoff-Zentrum in Würzburg (SKZ) entwickelte Faser-Direkt-Compoundieren ermöglicht es zudem, neue Materialkombinationen effektiver zu generieren.

Gegenüber marktüblichen Langfasergranulaten lassen sich mit dem FDC um bis zu 45 % geringere Materialkosten erzielen. Diese Vorzüge bringen mit sich, dass Krug im Einsatz dieses Verfahrens bislang nur Vorteile sieht. Zunächst muss eben kein teures Material angekauft oder beim Compoundeur bestellt werden. Kosten, Handling, Automatisierbarkeit, Qualität, Höhe der Festigkeit – alles handfeste Vorzüge der Inline-Compoundierung via FDC, die sich gezielt beeinflussen lassen, unmittelbar positiv auf den gesamten Produktionsprozess auswirken und die Amortisation der Technik beschleunigen.

Wo sonst nur PA in der Fertigung der Lüfterzargen möglich war, klappt jetzt das „Downsizing der Polymere“, sprich der PP-Einsatz unter Beibehaltung sämtlicher ausschlaggebender Bauteileigenschaften. Es geht sogar noch mehr: Auch eine individuelle, flexible Materialzusammensetzung wird hier möglich.

Fertigung und Qualitätssicherung komplett automatisiert

Die beiden baugleichen Anlagen sollen zukünftig die Bauteile nachgeordnet vollautomatisch komplettieren. Dazu werden sie über Kuka-Sechsachsroboter mit Arburg-Bedienoberfläche verbunden. Zunächst werden die Lüfterzargen gespritzt, aus dem Werkzeug entnommen und mit Thermografie-Kameras (Bild 2) sowie integrierten Waagen qualitätsgeprüft. Weitere manuelle Arbeitsschritte zur Komplettierung der Baugruppen lassen sich so einsparen, was sich ebenfalls positiv auf die Fertigungskosten auswirkt.

Der FDC-Prozess ist komplett in die Maschinensteuerung integriert und lässt sich über eigene Symbole einfach und flexibel programmieren. Darüber hinaus können die Signale der FDC-Einheit zur Qualitätsüberwachung genutzt werden. Die ermittelten Werte des Langglasfaser-Anteils sowie das Teilegewicht werden zur Dokumentation und Gut-/Schlechtteil-Separierung in der Maschinensteuerung Gestica protokolliert. Ein weiterer Sechsachsroboter sowie eine Montageeinheit von kiki sorgen für den Anbau der Lüfterklappen.

Zugeführt werden die Klappen über Vibrationsförderer. Es gibt zwei unterschiedliche Klappengrößen und auch je nach Zarge eine unterschiedliche Anzahl von Klappen bzw. Positionen. Diese können allesamt flexibel durch den Montageroboter angefahren werden. Die Freiheitsgrade des Roboters werden dabei genutzt, um die Klappen direkt vom Greifer weg zu montieren und zu prüfen. Weiteres interessantes Detail am Rande: Um zusätzlich Gewicht zu sparen, wird für die Produktion der Klappen das FDC- mit dem MuCell-Verfahren kombiniert. Eine optische Kamera kontrolliert schließlich die Vollständigkeit auch der Baugruppen. Bis zu drei identische Spritzgießwerkzeuge mit Heißkanal und Nadelverschlussdüse werden am Standort Meerane vorgehalten, um just in time auszuliefern sowie Logistik und Lagerkosten einzusparen.

Die in der Automobilbranche geforderte hohe Qualität erreicht Krug durch den Einsatz umfangreicher Mess-, Prüf- und Überwachungstechnik. Eine hohe Präzision stellt auch der Einsatz des Temperiersystems Orca (Hersteller: enesty GmbH) mit exakter Durchflussmessung und -regelung sicher. Mit enesty und dem Temperierspezialisten Jurke Engineering GmbH arbeitet Krug schon seit Jahren zusammen. Die Temperiersysteme Orca und Orca Plus setzen einen vertikal oder horizontal in die Spritzgießmaschinen integrierten Verteilerblock für die einzelnen Temperierkreise ein, wobei alle mit dem Temperiermedium in Berührung kommenden Teile wartungsarm aus Edelstahl oder Messing gefertigt sind.

Gemessen wird wartungsfrei über einen doppelten Ultraschallsensor. Die Zeit, die das Ultraschallsignal für die Strecke von A nach B benötigt, beschleunigt sich bei steigender Durchflussrate, bei einer Verringerung verlangsamt es sich entsprechend. Zeitdauer und Durchflussgeschwindigkeit sind die Basisdaten, aus denen der aktuelle Durchfluss ermittelt wird. Langlebig und robust wird das System durch seine Anordnung außerhalb des Mediums und seine Präzision. Es arbeitet berührungs- und filterlos und erfüllt so auch die Anforderungen an die Prozesskontrolle in der Automobilbranche.

Die umfassende Integration des Systems in die Spritzgießmaschinen macht sowohl die direkte Weitergabe von Messwerten der Temperier- an die Maschinensteuerung als auch die Speicherung der Minima und Maxima von Temperatur und Durchfluss mit den Werkzeugdatensätzen möglich. Das reduziert den täglichen Überwachungsaufwand an den Maschinen erheblich, denn das Ziel bei Krug ist eine Reduktion der Korrekturschleifen sowie eine Verkürzung der Durchlaufzeiten.

Geordneter Materialfluss vom Rohmaterial- bis zum Fertigwarenlager

Um die beiden Anlagen in Meerane auch dem Produktionsablauf entsprechend unterbringen zu können, wurde eigens eine 280 m2 große Lagerhalle zur Rohstoff- und Materialversorgung an den Bestand angebaut. Dadurch wurde nicht nur ein geordneter Materialfluss vom Rohmaterial- bis zum Fertigwarenlager möglich, es wurde auch der notwendige Platz gewonnen. Zwei neue Verladedocks verbessern letztlich auch die Verladesituation in Meerane erheblich. Zusammen mit den übrigen baulichen Maßnahmen und Kosten für Maschinen und Peripherie wurden insgesamt über drei Millionen Euro in den Standort investiert.

Damit wurde aber auch einer anderen Prämisse von Krug Rechnung getragen, die lautet: Wir wählen unsere Produktionsstandorte nach der jeweiligen Nähe zur Automobilindustrie bzw. zu unseren Kunden aus. Das gilt für Meerane genauso wie für Miscolc in Ungarn. Und da ist es wieder, das Gen der „Hidden Champions“: Diejenigen, die eine enge Kooperation mit verlässlichen Partnern suchen, können sich auf deren Arbeit auch verlassen. Der Name des Unternehmens muss da nicht jedem etwas sagen.

ARBURG GmbH + Co KG  

https://www.arburg.com

UBCOM Kommunikationsmanagement UG (haftungsbeschränkt) 

https://www.ubcom.cc

KRUG Gruppe  

https://www.krug-breidenbach.de

Ausgabenartikel KU9-21

Gesamtansicht der Anlage von oben mit nachgeordneter Qualitätsprüfung und Montage. Der Roboter ist mit der gleichen Programmieroberfläche ausgestattet wie die Spritzgießmaschine. Rechts im Bild die Anschlüsse für das aufwendig temperierte und überwachte Werkzeug in der 6500-kN-Maschine 

Bild 1. Maschinenrückseite mit Magazin und Zuführung der Glasfaser-Rovings. Die Faserbündel werden in der Schneideeinrichtung (rechts) auf eine definierte Länge geschnitten und über eine Seitenbeschickung direkt an der Spritzeinheit der Kunststoffschmelze zugesetzt

Bild 2. Alle Lüfterzargen werden nach der Entnahme zu  100 % QS-geprüft 

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<b>Uwe Becker</b> ist Inhaber der Agentur UBcom; <a href="mailto:office@ubcom.cc">office@ubcom.cc</a>