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23.08.2010

Konstruktive Synergien genutzt

Formteil-Produktion für Geschirrspüler profitiert vom Container-Know-how im Werkzeugbau

Große rechteckige Formteile aus Polypropylen sind wesentliche Bauteile der Geschirrspüler von BSH Bosch und Siemens Hausgeräte, die im Spritzguss hergestellt werden. Dazu zählen das vordere Chassis, der Wärmetauscher für das Spülwasser und die Besteckschublade. Die Anforderungen an diese Teile beziehungsweise die zugehörigen Werkzeuge sind hoch: Die Sollstückzahl beträgt bis zu 10000 Stück pro Tag. Zudem besitzen die Kunststoff-teile teilweise anspruchsvolle Sichtflächen.

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Geschirrspüler standen bei den Anschaffungen für einen Haushalt stets im Schatten der Herde, Kühlschränke oder Waschmaschinen, deren Marktsättigung bereits nahezu 100 Prozent erreicht hat, während sie beiden Geschirrspülern erst bei rund55 Prozent liegt. Es besteht daher ein Nachholbedarf, der gedeckt sein will. Der größte Geschirrspülerproduzent Europas ist mit einer Jahresproduktion von rund 4,5 Millionen BSH Bosch und Siemens Hausgeräte (BSH). Die weltweit tätige Unternehmensgruppe, die mit Vertriebs- und Kundendienstgesellschaften rund 40000 Mitarbeiter beschäftigt, erwirtschaftete 2009 einen Jahresumsatz von rund 8,4 Milliarden Euro. Heute produziert das 1967 gegründete Gemeinschaftsunternehmen BSH mit 41 Fabriken in 13 Ländern in Europa, USA, Lateinamerika und Asien. Im Markenportfolio von BSHsind Bosch und Siemens die Hauptmarken, ergänzt um die sechs Spezialmarken Gaggenau, Neff, Thermador, Constructa, Viva und Ufesa; vierRegionalmarken – Balay, Pitsos, Profilo und Coldex –sichern Image und breite Präsenz in ihren jeweiligen Heimatmärkten. Das Produktspektrum von BSH umfasst Groß- und Kleingeräte für den Haushalt, Warmwassererzeuger und Bodenpflegegeräte.

Das BSH-Werk Dillingen an der Donau ist Europas größtes und modernstes Geschirrspülerwerk. Täglich rund 10000 Stück kommen aus der Produktion allein dieses Werkes. Der Rest zu den 4,5 Millionen Geräten jährlich wird in Werken in Spanien, Polen, der Türkei und den USA hergestellt. Innerhalb der BSH ist das Dillinger Werk das weltweit verantwortliche Entwicklungs- und Kompetenzzentrum für Geschirrspülmaschinen. Beispiele für BSH-Innovationen sind der 1987 als Weltneuheit vorge-stellte 45-cm-Spüler oder der weltweit erste Vollautomatik-Geschirrspüler (2000) und der energieeffizienteste Geschirrspüler der Welt mit Zeolith-Trocknungssystem (2008).

Drei Spritzgießteile gehören zu den größten Einzelkomponenten

Drei große Spritzgießteile aus Polypropylen sind neben den Gehäuseteilen aus Blech die größten Einzelkomponenten eines Geschirrspülers. Der mit rund2,3 kg schwerste Teil ist das multifunktionelle Chassis (Bild 1 vorne). In seinem Grundkonzept ein Container, allerdings in stark technischer Ausprägung, enthält es die gesamte Technik, ist Träger der Spülkammer und integriert die einstellbaren Stellfüße.

Die beiden weiteren Großteile sind der plattenförmige Spülwasser-Wärmetauscher – er gewinnt die im Spülwasser enthaltene Wärmeenergie zurück für die Geschirrtrocknung – und die Besteckschublade (Bild 1 hinten rechts und links). Auch diese Teile sind im weitesten Sinn, wenn auch flache, Container mit den typischen Qualitätskriterien, wie Ebenheit, Verzugsfreiheit, Maßpräzision und teilweise optisch anspruchsvolle Sichtflächen, die auch nach langer Laufzeit konstant nacharbeitsfrei hergestellt werden. Dies sind genau die Kriterien, wie sie bei Getränkekisten oder Logistikcontainern übliche Praxis sind.
Somit war es naheliegend, die Spritzgießwerkzeuge für diese technischen „Container“ mit einem Spezialisten für solche Behälterwerkzeuge, der Haidlmair Werkzeugbau mit Hauptsitz im österreichischen Nußbach, zu diskutieren und von deren Erfahrungshintergrund zu profitieren. Dazu der BSH-Gruppenleiter der Kunststoffteilefertigung Bernhard Schilling: „Als wir vor rund zehn Jahren unsere Produktionskapazitäten der steigenden Nachfrage anpassen mussten, haben wir dies zum Anlass genommen, unsere Produktionstechnik zu überdenken. Aus diesem Grund war BSH „offen für die Werkzeugkonzepte, die uns von den Technikern bei Haidlmair für unsere 'Container' präsentiert wurden“, fährt Schilling fort. Denn „letztendlich war für uns schlüssig, dass Prinzipien, die sich in der Großserien-Produktion von Containern bewährt hatten, auch für unsere durchaus ähnlichen Produkte von Nutzen sein sollten“. Wichtigster Aspekt waren aus seiner Sicht „die technischen Synergien aus der Verpackungstechnik, wie die Auslegung auf hohe Produktivität und lange Standzeiten sowie hohe Zuverlässigkeit“.

Container-Know-how sichert hohe Produktivität der Werkzeuge

Besonders effizient konnten die konstruktiven Synergien bei den Basisträgern (das Chassis des Geschirrspülers) genutzt werden. Das Einformungsprinzip, die Dimensionierung und Ausführung von Backenschiebern und Schieberführung oder die Konzeption des Kühlungssystems lehnen sich stark an die Prinzipien für Flaschenbehälter-Werkzeugean, vondenenHaidl-mair mehr als 1000 Stück innerhalb der letzten 20 Jahre gebaut hat. Jeweils zwei Werkzeuge werden in einer Spritzgießmaschine mit Tandem-Schließeinheit synchron betrieben (Bild 2 und Aufmacherfoto).

Ebenso komplex, jedoch mit anderer technischer Priorität sind die Werkzeuge für die beiden Gehäusekomponenten des Spülwasser-Wärmetauschers. Es handelt sich dabei um zwei rund 45 x 60cm große, flächige Gehäusehälften aus PP-natur mit zahlreichen Durchflusskanälen und Anschlussstutzen, die nach dem Spritzgießen in der Montagelinie mit diversen Bauteilen versehen und mittels Spiegelschweißen dicht verbunden werden. Jede Gehäusehälfte wird in einem Etagenwerkzeug mit zwei Kavitätenebenen hergestellt. Zur Unterstützung der „Mittelplatte“ setzt Haidlmair ein Trägersystem aus eigener Entwicklung ein, das integraler Bestandteil des Spritzgießwerkzeugs ist. Es besteht aus zwei großzügig dimensionierten Kragträgern, die sich auf der düsenseitigen Aufspannplatte der Spritzgießmaschine abstützen und mit dem Formaufbau des Spritzgießwerkzeugs verschraubt sind (Bild 3). Auf den Trägern befinden sich Präzisions-Linearführungen, auf denen die Mittelplatte über dauergeschmierte Gleitschuhe abgestützt und geführt wird. Analoge Führungskonzepte sind auch bei großen Backenschieberformen für Behälterwerkzeuge zu finden und in großer Zahl bewährt. Die Synchronisierung der Hubbewegung der Mittelplatte übernehmen Zahnstangen, die Parallelführung erfolgt durch ein Führungssäulensystem. Das in sich selbst tragende System erfordert beim Rüsten keine andere Vorgangsweise bei Installation und Bedienung als bei einem Standardwerkzeug mit einer Öffnungsebene (Bild 4). Der schwere Mittelteil des Werkzeugs muss nicht, wie oft bei Etagenwerkzeugen üblich, auf dem Maschinenbett oder den Holmen der Spritzgießmaschine abgestützt werden.
Wiederum anders liegt die Problematik beim dritten Großteil, der Besteckschublade. Es ist ein typisches Sichtteil, bei dem zusätzlich zur Funktionalität auch die optischen Qualitäten von Bedeutung sind, womit sich Analogien zu den Gitterboxen herstellen lassen, wenn auch zu sehr flachen. Eine hohe Priorität bei diesem Projekt hatte das Kühlungssystem, denn zur einwandfreien Funktion als Lade gehört eine verzugsfreie und ebene Auflagefläche in den Ladenführungen. Mindestens ebenso wichtig ist die „Unsichtbarkeit“ und dauerhafte Gratfreiheit aller Trennebenen, alles Aspekte, wie sie auch bei Container-Werkzeugen üblich sind (Bild 5).

Mehr als 25 Hochleistungswerkzeuge für Geschirrspüler-Großkomponenten hat Haidlmair in den letzten acht Jahren an die BSH-Gruppe geliefert.

Potenziale zur Leistungssteigerung bei anderen Formartikeln

„In dieser Zeit hat sich aus der Zusammenarbeit eine Partnerschaft entwickelt, in die wir unsere Erfahrungen als Werkzeugbauer eingebracht haben, aber auch selbst wieder Erfahrungen mitnehmen konnten“, sagt Peter Zott, Haidlmair-Vertriebspartner für Bayern, und ergänzt, „nämlich die Erkenntnis, dass unsere 'Container-Werkzeuge' mit ihren spezifischen Auslegungsdetails ein bisher wenig genutztes Potenzial zur Leistungssteigerung für eine ganze Reihe von technischen Formartikeln bieten können“. Für den BSH-Gruppenleiter Bernhard Schilling „hat der Blick über den Tellerrand hinaus in ein anderes Spezialgebiet der Kunststoffverarbeitung und die Nutzung der Synergien daraus einen wesentlichen Beitrag zu unserer Produktionseffizienz gebracht“. Als Beispiele nennt er „die für technische Formartikel bisher wenig eingesetzten Etagenwerkzeuge oder die auf lange Einsatzdauer auf hohem Leistungsniveau ausgelegte Werkzeugtechnik aus dem Verpackungsspritzguss“. Dies seien, so Schiling, „gelungene Beispiele für die Nutzung von Synergien eines Werkzeugkonzeptes“.

Kosteneffizienz
Effiziente Werkzeuge für große, viereckige Spritzgießteile

Für die Herstellung von großen, viereckigen Spritzgieß-Formteilen für Geschirrspüler nutzt BSH Bosch und Siemens Hausgeräte Werkzeugkonzepte, die ursprünglich für Container entwickelt wurden. Diese Konzepte sind – wie in der Verpackungstechnik üblich – auf hohe Produktivität, lange Standzeiten und hohe Zuverlässigkeit ausgelegt. Diese Produktionsanforderungen waren auch für BSH besonders wichtig, und sie leisten – wie BSHsagt – „einen wesentlichen Beitrag zur Produktionseffizienz“. Die Vorteile dieser Konzepte zeigen sich aus der Erfahrung mit mehr als 25 Hochleistungswerkzeugen, die Haidlmair Werkzeugbau in den letzten acht Jahren an BSH geliefert hat. Der Werkzeugbauer hat aus den Erfahrungen mit BSH erkannt, dass die Konstruktionsprinzipien von Container-Werkzeugen mit ihren spezifischen Auslegungsdetails ein Potenzial zur Leistungssteigerung für eine ganze Reihe von technischen Formartikeln bieten. In diesen Segmenten werden diese leistungssteigernden Potenziale nach Einschätzung bei Haidlmair bislang wenig genutzt.

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