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

Wirtschaft

Spritzgießen

Kunststoffverarbeitung: Verfahren

Industrie 4.0 für die Kunststoffverarbeitung

Industrie 4.0

Compoundieren

Kunststoff-Aufbereitung

Umsetzung von Industrie 4.0 beim Spritzgießen und Compoundieren

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.

An ihrem Gemeinschaftsprojekt Gießkanne zeigen Deckerform und Leonhard Kurz, dass Kunststoffprodukte nachhaltig, funktionell und ästhetisch sein können

SpritzgieÃen

SchaumspritzgieÃen

Messe Fakuma

form-werkzeug.de

kunststoffe.de

SpritzgieÃmaschinen

Kunststoffverarbeitung: Maschinen und Komponenten

Kunststoff-Recycling

Kreislaufwirtschaft

Deckerform und Leonhard Kurz auf der Fakuma

Chocoformer, Skischuhrecycling, Schaumspritzgießen: Auf welche Themen sich die Besucher freuen konnten

16:9

Extrusion

Schröder, Susanne

Additive Fertigung

16. Rapperswiler Kunststoff-Forum 2021

Die Messepräsentation der Sumitomo (SHI) Demag Plastics Machinery GmbH auf der Fakuma 2021 wird u. a. getragen von drei vollelektrischen Spritzgießmaschinen der IntElect-Baureihe.

Diese elektronische Überlast-Schutzschaltung ist Teil eines Systems zur Überwachung der 24-V-Steuerspannung der Spritzgießmaschinen 

Sumitomo (SHI) Demag treibt Systemintegration voran

Instandhaltung

Fernwartung / Ferndiagnose

Spritzgießmaschinen

Permanente Überwachung des Maschinenzustands

Beeinflussen statische Mischer die Glasfaserlängenverteilung bem Spritzgießens negativ? Diese Frage ließ Promix in einer Testreihe am SKZ in Zusammenarbeit mit Albis untersuchen.

Inwieweit statische Mischer die Faserlängenverteilung bei Compounds mit Glasfaser- oder Kohlefaserverstärkung beeinflussen, wurde bisher nicht untersucht

Mischer

Besser gemischt ohne Schädigung der Glasfasern

Digitalisierung ist mehr als der Kauf von Softwarelösungen. Es geht um nicht weniger als eine ganzheitliche Transformation. Volume Graphics und Simcon geben praktische Tipps für Konstrukteure, Entwickler und Produzenten von Spritzgießformteilen.

Digitale Transformation

Innovationen und neue Technologie

Spritzgießsimulation

Software

Simulation

Software für Prozessmanagement

Digitalisierung des Spritzgießdesigns

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

Über Planung und Analyse kompletter Spritzgießprozesse mit Virtual Molding wurde schon viel berichtet. Der Einsatz dieses Werkzeugs zur Funktionsoptimierung in der Konstruktionsphase ist allerdings vielen noch unbekannt. Der Magnetexperte MS-Schramberg ist seit langem auch mit Kunststoffpräzisionsteilen in der Automobilbranche etabliert. Das folgende Praxisbeispiel demonstriert die Effizienz der Bauteiloptimierung durch Simulation am Beispiel eines Zahnrads.

Nach der Bauteiloptimierung lag das Zahnrad in der Serienfertigung von Anfang an innerhalb  der gewünschten Toleranz

Optimierung einer diffizilen Bauteilgeometrie mit Sigmasoft Virtual Molding

Magnete

Maschinenelemente

Mechanische Konstruktionselemente

Mit System zum präzisen  Kunststoff-Zahnrad

Welche Spritzgießmaschine ist für welche Anwendung die richtige? Ist schnell auch leistungsfähig – und zu welchem Preis? Wer diese Fragen durch Vergleich von Prospektdaten lösen will, wird enttäuscht. Denn verschiedene Hersteller messen zum Teil unter unterschiedlichen Bedingungen und geben Kenngrößen an, die nicht miteinander vergleichbar sind. Neben Einspritzvolumen und -geschwindigkeit sind zudem Füllzeit und Bauteilgewicht maßgebende Faktoren bei der Maschinenwahl. Im Folgenden wird dargestellt, warum Leistung nicht gleich Leistung ist, aber Physik immer Physik bleibt.

Direktantriebe wie z. B. Planetenrollengewindetriebe sind sehr präzise  und langlebig 

Wie Vorschubgeschwindigkeit, Einspritzvolumen und Füllzeit mit der Leistungsfähigkeit von Spritzeinheiten korrelieren

Kugelgewindetriebe

Getriebe

Schnecken und Plastifiziersysteme

Elektrische Antriebe für Spritzgießmaschinen

Antriebe

Elektrische Antriebe

Elektromechanische Maschinen

Eine Frage der Klasse

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

Fertigungsautomation

Identtechnik

Spritzgießwerkzeuge

Werkzeuge für die Kunststoffverarbeitung

RFID Teileidentifikation

Digitaler Zwilling

Der digitale Werkzeug-Zwilling

iQ weight control setzte vor knapp zehn Jahren den Startpunkt einer inzwischen umfangreichen Produktreihe intelligenter Assistenzsysteme, mit denen der Maschinenhersteller Engel Spritzgießunternehmen bei der Digitalisierung ihrer Produktionsprozesse unterstützt. Zur Fakuma 2021 präsentiert sich die Software mit einer neuen Oberfläche und erweiterten Funktionen.

Das neue Release von iQ weight control basiert auf Feedback von Anwendern. Im nutzerzentrierten Entwicklungsprozess bezieht Engel seine Kunden in allen Stufen eng mit ein

Assistenzsystem iQ weight control mit mehr Übersicht und neuen Funktionen

Steuern, Regeln

Produktentwicklung(sprozess)

Qualitätsmanagement

Der Nutzer im Fokus

Praxisvorführungen, Vorträge und Burger

Sieben Stationen umfasste die Führung im Rahmen des Technologietags. Hier der Blick ins Spritzgieß-Technikum des SKZ.

Messtechnik

SKZ Technologietag 2021

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

Innovatives Spritzgießen in Zeiten der Pandemie

Schaumspritzgießen

Künstliche Intelligenz für die Qualitätssicherung

Industrie 4.0 für die Qualitätssicherung

Mehrkomponenten-Spritzgießen

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

Spritzprägen

Biokunststoffe

Kunststoff Werkstoffe

Spritzgieß-Sonderverfahren

Nachhaltigkeit

Umweltmanagement

Machine Learning

Datenanalyse

Lasermarkieren

Oberflächentechnik

Laserbearbeitungen

Inline- / Online-Messsysteme

Hinterm Horizont geht’s weiter

Der jüngste Trend in Sachen Digitalisierung ist Artificial Intelligence of Things. Gemeint ist die Verbindung der künstlichen Intelligenz mit dem Internet der Dinge. Wie Unternehmen davon konkret profitieren und was Kunststoffhersteller von den Vorreitern aus anderen Branchen lernen können, darüber sprechen Martin Dimmler und Martin Rugfelt im Interview.

In jeder Branche lassen sich mithilfe der Artificial Intelligence of Things (AIoT) wertschöpfende Chancen auf mehr Effizienz, Qualität und damit mehr Umsatz verwirklichen

Artificial Intelligence of Things: Trends und Vorbilder für die Kunststoffindustrie

Vernetzung / Cloudlösung für die Kunststoffverarbeitung

IoT-Plattformen für die Qualitätssicherung

Produkt- / anbieterspezifische Automatisierung

Automatisierungszellen

Energieeffizienz

IoT-Plattformen für die Kunststoffverarbeitung

„Intelligente Automatisierung bringt Anlagen näher an ihr Optimum“

Die Tradition, eine Messe als Plattform für eine Premiere zu wählen, führt Dr. Boy auch bei der diesjährigen Fakuma fort. Dabei setzt das familiengeführte Unternehmen gezielte Schritte zur Digitalisierung des Spritzgießens. Als Besonderheit wartet ein Testfeld zur Sprachsteuerung von Maschinen auf die Standbesucher.

Boy-Maschinensteuerung per WLAN-Stick auf einem mobilen Endgerät

Mehrere Premieren

Möglichkeiten zur Angussvermeidung ausschöpfen

Dem Leitgedanken der Ressourceneffizienz folgend, konzentriert sich der Spritzgießmaschinenhersteller Dr. Boy seit seinen Anfängen vor über 50 Jahren auf die Abfallvermeidung, insbesondere durch eine angusslose Teilefertigung. Deshalb wird diese Technologie laut Unternehmensangaben bis heute kontinuierlich weiterentwickelt.

„Es muss verwundern, wie oft Angüsse heute noch gebräuchlich sind. Die Möglichkeiten zur Eliminierung oder Minimierung des Angusses sind bei weitem noch nicht ausgeschöpft“, so Bernd Fischer, Bereichsleiter Anwendungstechnik und Service bei Boy. Der Maschinenhersteller bietet beispielsweise spezielle Düsen an, mit denen Kunststoffteile direkt angespritzt werden können. Den Einsatz von Heißkanalsystemen unterstützt Boy durch die Integration von Reglern in die Maschinensteuerung, sowohl für beheizte Angussbuchsen als auch für Vielfach-Systeme.

Beim Angusslos-Spritzen entfällt nicht nur der aufwendige Prozess des Anguss-Handlings inklusive etwaiger Nacharbeit am Spritzling, Regranulierung und Wiedereinbringung des Mahlguts. Ein oftmals nicht beachteter oder unterschätzter Aspekt ist die damit verbundene Energieersparnis. Auch die Zykluszeit wird durch die Angusslostechnik erheblich verkürzt. Nicht selten hat der Anguss eine größere Dicke als das zu fertigende Teil.

In Extremfällen hat der Anguss sogar ein höheres Gewicht als die eigentlichen Formteile, das heißt, dass der gesamte Energieaufwand für einen Zyklus gewichtsanteilig auf den Anguss umgelegt werden muss. Entfällt der Anguss, ist die Energieersparnis entsprechend. Darüber hinaus wird Energie zum Mahlen und Aufbereiten der Angüsse sowie der präzisen Zudosierung verbraucht. Die Verarbeitung von Mahlgut ist ebenso wie die Verwendung von biobasierten Kunststoffen und recycelten Materialien mit Boy-Maschinen problemlos möglich. Dabei bleibt die Optimierung der Maschinentechnik für aktuelle und zukünftige Anforderungen einer Kreislaufwirtschaft laut Boy eines der wichtigsten Ziele.

Dr. Boy GmbH & Co. KG  

https://www.dr-boy.de

Hydraulisch betätigte Nadelverschlussdüse des Typs BC.