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.

Spritzgießen

Kunststoffverarbeitung: Verfahren

Doriat, Clemens, Dr.

Solar / PV

Energieerzeugung

Erneuerbare Energie

Schaumspritzgießen

Temperiertechnik

Mehrkomponenten-Spritzgießen

Condition Monitoring / Prozessüberwachung

Instandhaltung

Spritzgießwerkzeuge

Kunststoffverarbeitung: Maschinen und Komponenten

Werkzeuge für die Kunststoffverarbeitung

Biokunststoffe

Kunststoff Werkstoffe

Handling, Handhabungstechnik

Automatisierungstechnik

Elastomer-Spritzgießen

Oberflächentechnik

Energieeffizienz

Industrie 4.0 für die Kunststoffverarbeitung

Industrie 4.0

Digitalisierung

Spritzgießmaschinen

Kunststoff-Rezyklat

Silikonkautschuk

Kautschuk / Elastomere

Kreislaufwirtschaft

Compoundieren

Kunststoff-Aufbereitung

Geht doch

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.

In die durchgehend 3D-geformte Instrumentenblende sind zwei Displays nahtlos integriert

16:9

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

Spritzprägen

Spritzgieß-Sonderverfahren

Nachhaltigkeit

Umweltmanagement

Spritzgießsimulation

Simulation

Machine Learning

Datenanalyse

Schnecken und Plastifiziersysteme

Kunststoff-Recycling

Lasermarkieren

Laserbearbeitungen

Inline- / Online-Messsysteme

Qualitätssicherung

Qualitätssicherung Kunststoff

Hinterm Horizont geht’s weiter

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.

Die neue Maschine SmartPlus ist mit der Software HiQ Flow und dem Condition Monitoring System CMS-Light ausgestattet

Mikrospritzgießen

Spritzgießmaschinen, allgemein

Messe Fakuma

kunststoffe.de

Servohydraulisch, vollelektrisch, digitalisiert

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

Digitaler Zwilling

Wegbereiter für die Kreislaufwirtschaft

Drei Lösungen zur Steigerung der Produktivität in der Automobil-, Medizin- und Verpackungsindustrie präsentiert Tederic anhand der Spritzgießmaschinenbaureihe Neo series auf der K 2022.

Die Neo·E c kombiniert elektrische und hydraulische Antriebe.

Messe K-Kunststoffmesse

kunststoffe-international.com

Polylactid

Thermoplaste

Medizintechnik

Medizinprodukte

Anwendungen in drei wichtigen Branchen

Mit einem klaren Rezept – durch Einsatz von Rezyklat, Ökoenergie und die Anwendung von Leichtbauweisen – konnte am Kunststoff-Zentrum in Leipzig (KUZ) der CO<sub>2</sub>-Fußabdruck eines Automobilbauteils um 40 Prozent gesenkt werden.

Das optimierte Funktionsträgerbauteil besteht zum Teil aus Rezyklat und beinhaltet eine geschäumte Kernschicht.

Wirksame Maßnahmen zur Senkung des CO<sub>2</sub>-Fußabdrucks von Spritzgussbauteilen

Klimaschutz ernst genommen

Die K 2019 in Düsseldorf wurde ihrem Anspruch, die Leitmesse für Kunststofftechnik zu sein, wieder einmal gerecht. Zumindest im Bereich Spritzgießen gab es Weltneuheiten – wenn man genau hingesehen hat.

Bild 1. Smart Operation – die Maschine wird mit nur noch vier Knöpfen bedient

Spritzgießtrends auf der K 2019

Smart Factory

Fließpressen

Handling, Handhabungstechnik für die spanende Fertigung

Linearroboter für die Kunststoffverarbeitung

Montage-Spritzgießen

Knickarmroboter

Montagetechnik

Industrieroboter

Co-Injektion (Barriere-/Sandwich-Spritzgießen)

Hybrid-Spritzgießen (Metall / Kunststoff)

Ressourcenmanagement

Produktion

Mit digitaler Assistenz  zur technischen Exzellenz

Alle drei Jahre lädt der Spritzgießmaschinenhersteller Engel seine Kunden und Partner zu einem Symposium nach Oberösterreich. Unter dem Eindruck mehrerer Weltpremieren, einer Vielzahl an herausfordernden Anwendungen und zukunftsweisenden Lösungen dürften die mehr als 3000 Besucher aus allen Erdteilen ihr Kommen nicht bereut haben. 

Das Engel Symposium 2015 steht im Zeichen von intelligenten Spritzgießlösungen  und "Industrie 4.0" 

Messdatenerfassung, Software

Messdatenerfassung und -verarbeitung

Metallpulver-Spritzgießen

Prozesse werden sicher – und selbstständig 

Industrie 4.0, Leichtbau und Kombinationstechnologien – so lassen sich die aktuellen Trends und Herausforderungen zusammenfassen, die sich in den letzten Jahren in vielen verfahrenstechnischen Entwicklungen im Spritzgießen widerspiegeln. Die Aussteller zeigen in ihren Ankündigungen für die kommende K-Messe, dass sie auch weiterhin auf diese Themen setzen. 

Spritzgießverfahren zwischen Industrie 4.0, Leichtbau und Kombinationstechnologien 

Verbundwerkstoffe / Werkstoffverbunde

Hybridtechnik

Reinraumsysteme / -technik

Reise mit bekanntem Ziel 

Mit dem Ziel, die Rückwandtürverkleidung eines SUV leichter, kostengünstiger sowie in einer für den weltweiten Einsatz geeigneten Technologie herzustellen, haben der Schweizer Werkzeugbauer Georg Kaufmann und die Daimler AG ein multifunktionales, seriennahes Spritzprägewerkzeug entwickelt. 

Großserientaugliche Prozessentwicklung für die Herstellung großflächiger Interieurbauteile 

Mit Spritzprägen Pfunde und  Kosten senken 

Die Vorankündigungen im Bereich Spritzgießen lassen vermuten, dass sich die Entwicklungen der letzten Jahre fortsetzen. Dazu zählen die zunehmende Digitalisierung der Spritzgießfertigung sowie die Zusammenführung verschiedenster Kompetenzen in hochintegrierten Fertigungszellen. Im Fokus steht nicht mehr nur die Maschine allein, sondern die optimale Systemlösung, die das Werkzeug und eine individuell gestaltete Peripherie in der digitalen und realen Welt integriert. 

Fakuma 2018: Spritzgießen vernetzt und integriert 

Steuerungen (Hardware und Software)

ERP-Systeme

Treibmittel

Die kommunikative Maschine 

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.

Spritzgießen wird grün(er), hier mit einer 2K-Maschine des Typs EcoPower 240/1100H/130L Combimould, die auf der K 2019 einen reinen Naturwerkstoff in zwei Farben verarbeitete

Die K 2019 zeigt: Nachhaltige Lösungen gehen auch ohne Leistungsverzicht

Grüner wird‘s nicht

Schaumspritzgießen ist ein Verarbeitungsverfahren zur Serienproduktion von geschäumten Kunststoffteilen, welches ein zunehmendes Interesse und Verwendung in der Industrie erlangt. Jedoch sind die Anwendungen aufgrund unzureichender Kenntnisse der Prozessführung und der mechanischen Eigenschaften, der begrenzten Nutzung des Leichtbaupotentials sowie eingeschränkter Oberflächenqualitäten begrenzt. Alle diese Nachteile sind mit der Zellstruktur verbunden. Die Strukturmerkmale wie Randschichtdicke, Zellgröße, Dichte und Homogenität werden während des Verfahrens ausgebildet. Daher ist die Kontrolle der Zellbildungsmechanismen der Schlüssel, um den Einschränkungen entgegenzuwirken und die mechanischen Eigenschaften zu optimieren.

Schaumstoffe

Schaumstoffe und Vorprodukte

Schäumen / Reaktive Verarbeitung

Controlling cellular structure in thermoplastic foam injection molding – influence of processing and mold technologies

Die BMB S.p.A., Brescia/Italien, hat sich insbesondere auf Schnellläufer für Verpackungsanwendungen spezialisiert. Die vollelektrischen Maschinen der eKW-Serie, die jetzt bis zu einer Schließkraft von 14 000 kN verfügbar sind, speichern die Energie aus den Bremsvorgängen und besitzen deshalb eine hohe Energieeffizienz. Gleichzeitig sind die Maschinen für sehr dynamische und hochpräzise Bewegungsabläufe ausgelegt, wie sie bei der Herstellung von Verpackungen gefordert werden. So kann die Plastifiziereinheit der Hybrid-Baureihe durch ein doppelt wirkendes Servoventil Einspritzgeschwindigkeiten von bis zu 900 mm/s erreichen. Im Vergleich zu früheren Baureihen setzt BMB verstärkt auf die Integration von Sensorik, um steigenden Anforderungen an die Prozessüberwachung und -sicherheit zu begegnen. Ein Remotesystem ermöglicht darüber hinaus eine direkte Verbindung zum Kundenservice. 

Die präzise dosierende vollelektrische Maschine fertigt biologisch abbaubare Kaffeekapseln (siehe Bild unten) mit einer mikrometerdünnen Barriereschicht (© BMB) 

BMB auf der K 2019 

Energieeffiziente Schnellläufer 

Adaptive Assistenzsysteme greifen in den Prozess ein und sind so in der Lage, Viskositätsschwankungen auszugleichen und den Prozess zu stabilisieren. Dies zeigt die Wittmann Battenfeld GmbH, Kottingbrunn/Österreich, mit ihrem System „HiQ-Flow“ exemplarisch an der Herstellung von Wäscheklammern aus ‧Polycarbonat auf einer Maschine des Typs EcoPower 55/350. Regranulierte Angüsse und ‧zuvor absichtlich hergestellte Ausschussteile bringen dazu Chargenschwankungen in den Prozess ein. Ferner verfügt die vernetzte Produktionszelle über ein digitales Werkzeugdatenblatt. Dieses hilft dem Maschinenbediener einzuschätzen, ob die angeschlossenen und mittels Wittmann-4.0-Router vernetzten Peripheriegeräte für den vorgewählten Produktdatensatz geeignet sind oder weitere Geräte notwendig werden. 

Wittmann Battenfeld auf der K 2019 

Polyethylenterephthalat

Maschinen mit adaptiven Algorithmen 

Grüner Gleichstrom für die Spritzgießmaschine

Wittmann zeigt bei seinem K-Auftritt unter anderem, wie sich mit Solarzellen auf Firmendächern produzierter Gleichstrom für das Betreiben von Spritzgießanlagen nutzen lässt.

Unter dem Motto „It‘s all Wittmann“ präsentiert Wittmann Battenfeld seine Maschinen und Anlagen erstmals im neuen Wittmann-Design – und die Unternehmensgruppe damit noch deutlicher als bisher als Single Source für die gesamte Spritzgießanlage, von der Maschine über die Automatisierung bis hin zur Peripherie mit der Möglichkeit der Vernetzung via Wittmann 4.0. Der Aussteller wartet dabei mit einer Neuheit auf, die genau in die Zeit passt.

Die Fragestellung, wie sich mit Solarzellen auf Firmendächern produzierter Gleichstrom für das Betreiben von Spritzgießanlagen nutzen lässt, direkt und ohne Verluste durch den Umweg über Wechselrichter, Trafo und durch Übertragung über Hochspannungsleitungen, beantwortet Wittmann Battenfeld am Messestand. Anhand einer Konzeptstudie mit einem Modell der vollelektrischen Baureihe EcoPower zeigte der Maschinenhersteller die Lösung auf und meldete gemeinsam mit Wago ein Patent an. Eine mit Gleichstrom betriebene EcoPower 180/750+ produziert mit einem 24-fach-Werkzeug von Wago ein Bauteil ihrer „Ur-Klemme“ aus einem flammgeschützten Polyamid. Die Teile werden mit einem modifizierten Wittmann-Roboter WX142 in DC-Ausführung entnommen, der direkt über den Gleichspannungszwischenkreis der EcoPower versorgt wird und die überschüssige Energie bei Verzögerung der Achsen gleichermaßen in den Zwischenkreis zurückspeist.

Mit diesem Konzept können zum einen die Energiekosten durch die direkte Nutzung des Solarstroms niedrig gehalten werden, zum anderen lässt sich Gleichstrom gut in herkömmlichen Batterien speichern und somit für die Abdeckung von Stromspitzen nutzen. Bei Bedarf kann die Maschine auf Wechselstrombetrieb umgestellt werden.

Die EcoPower 180 ist mit der neuen Steuerung B8X ausgestattet, die im Haus entwickelte Steuerungskomponenten beinhaltet. Diese ermöglichen eine höhere interne Taktfrequenz sowie kürzere Reaktionszeiten auf Sensorsignale und damit eine höhere Reproduzierbarkeit der Teile bei unverändertem Bedienkomfort und gewohnter Visualisierung.

In einer von Wittmann Battenfeld Deutschland konzipierten und gebauten Fertigungszelle rund um eine Maschine der SmartPlus-Reihe (Bild 1) wird mit einem voll automatisierten Prozess eine Wasserwaage produziert. Die neue servohydraulische Baureihe mit B8X-Steuerung, die mit bewährten Technologien und ausgewählten Optionen erhältlich ist, zeichnet sich laut Hersteller durch ein hohes Maß an Wirtschaftlichkeit, Energieeffizienz und Wiederholgenauigkeit aus. Die Spritzgießmaschine, hier eine SmartPlus 90/350, ist mit dem Condition-Monitoring-System „Wittmann CMS Lite“ ausgestattet.

Die Wasserwaage aus ABS entsteht in einem 1+1-fach-Werkzeug von Sola. Dabei werden in einem ersten Schritt das Ober- und Unterteil des Gehäuses gespritzt. Das Oberteil wird in einer Laserstation abgelegt und bedruckt. Das auf einer Ablage deponierte Unterteil wird gleichzeitig mit Libellen von Sola bestückt. Danach wird das Oberteil mit einer vordefinierten Kraft auf das Unterteil gedrückt. Die fertigen Teile werden zu einer Teststation transportiert, wo die Lage der Libellen mit einem Vision-System kontrolliert wird.

Mit zwei Anwendungen, bei denen nachwachsende Rohstoffe zum Einsatz kommen, demonstriert Wittmann Battenfeld die Verarbeitung alternativer Materialien. Beide Anlagen sind mit der Software HiQ Flow ausgestattet, die Viskositätsschwankungen im Material ausgleicht.

Für die Herstellung eines biologisch abbaubaren Eisbechers (Bild 2) mit einem 6-fach-Werkzeug des Präzisionsformenbauers Precupa kommt ein Material von HopeTree (Typ: Baopap) zum Einsatz. Dieses besteht aus Wasser, pflanzlichen Ölen und Fetten, Stärke, pflanzlichen Verdickungs- und Quellmitteln sowie Naturfasern und ist frei von Chemikalien. Die Entsorgung erfolgt laut Hersteller über die haushaltsübliche Biotonne, wobei sich das Material nach spätestens 50 Tagen vollständig und rückstandsfrei abgebaut haben soll. Das Material, das in seinen Eigenschaften Pappe ähnelt, kann dem Spritzprozess, hier durchgeführt mit einer EcoPower 110/750, direkt, ohne vorherige Trocknung zugeführt werden. Auch eine Nachbehandlung ist nicht erforderlich.

In der zweiten Anwendung, zu finden im Circular Economy Forum des VDMA (Freigelände), verarbeitet eine Maschine EcoPower 110/350 mit einem 8-fach-Werkzeug von Bioblo den Werkstoff Fasal zu Bio-Bausteinen (Bild 2). Bei diesem Material handelt es sich um ein von Fasal Wood hergestelltes Compound aus Holzmehl und Post-Industrial-Polypropylen von Borealis. Die Anlage ist als Insiderzelle ausgeführt, das heißt, sowohl der Wittmann-Roboter W918, ein Förderband, eine Wittmann-Zahnwalzenmühle des Typs S-Max 3 als auch das Schutzgehäuse sind in die Produktionszelle integriert. Die gespritzten Teile werden inklusive Anguss entnommen und die Angüsse direkt in die Mühle befördert. Dort werden die Angüsse vermahlen und in den Prozess zurückgeführt. Die fertigen Teile werden zu einer Schlauchbeutelanlage befördert und verpackt. Um die Qualität der Teile sicherzustellen, kommen – neben dem Assistenzsystem HiQ Flow – zwei weitere Softwarepakete zum Einsatz: HiQ Metering zum aktiven Verschließen der Rückströmsperre sowie HiQ Melt, um die Fließfähigkeit des Materials (MFR, Melt Flow Rate) zu bestimmen.

Eine Maschine des Typs MacroPower 1100/12800, ausgestattet mit einem energiesparenden drehzahlgeregelten Servomotor und einer Konstantpumpe, stellt mit einem 1-fach-Werkzeug von Frimo eine Türinnenverkleidung (Bild 3) her, die sich durch ihr geringes Gewicht auszeichnet. Die Baugruppe besteht aus einer besonders leichten Naturfasermatte, an die eine Kartentasche aus einem rezyklierten Polypropylen von Borealis angespritzt wird. Um eine zusätzliche Material- und Gewichtsreduktion zu erreichen, kommt die von Wittmann Battenfeld entwickelte und patentierte (physikalische) Strukturschaumtechnik Cellmould zur Anwendung.

Zu Beginn des Zyklus nimmt ein Wittmann-Roboter WX152 die vorgeschnittenen Naturfasermatten aus einem Pufferstapel auf und legt sie in eine IR-Heizstation ein. Danach werden die aufgeheizten Matten mit einem Kombigreifer (Entnahme- und Einlegegreifer) auf der stationären Formhälfte in das Spritzgießwerkzeug eingebracht, umformt, beschnitten und umspritzt. Der fertige Teil und der Beschnitt werden vor dem Einlegen der Naturfasermatte von der fixen Formhälfte entnommen und anschließend zur Ablageposition gebracht.

Alle Maschinen sind mit der Energiemanagement-Software Imagoxt ausgestattet, eine Eigenentwicklung der Wittmann Digital Srl., vormals ICE-Flex Srl. Diese erlaubt die skalierbare Anzeige und Visualisierung von Energieverbräuchen der angeschlossenen Maschinen und Geräte. Ebenso berechnet das Programm direkt den CO2 -Verbrauch und bereits erzielte Energieeinsparungen. Alle berechneten Werte können in Berichten abgelegt werden und stehen somit für langfristige Analysen zur Verfügung.

Wittmann Battenfeld GmbH  

https://www.wittmann-group.com

Bild 1. Automatisierungszelle mit SmartPlus 90 zur Herstellung einer Wasserwaage.

Bild 2. Biologisch abbaubare Eiscreme-Schale und Biobausteine aus Fasal.

Bild 3. Türinnenverkleidung aus Naturfasermatte und Rezyklat, hergestellt mit dem Cellmould-Verfahren.