Der Kostendruck in allen Produktsegmenten veranlasst Lieferanten, laufend ihre Prozessketten konsequent zu analysieren und wirtschaftlicher zu gestalten. Durch Einsatz innovativer Technologien und intelligenter Prozesse gilt es, Kosten zu reduzieren und der asiatischen Konkurrenz Paroli zu bieten. Kompetenz und Produktion am Standort Deutschland wird dadurch abgesichert. Betrachtet man den logistischen Aufwand zur Herstellung eines Produkts mit dem Produktveredelungsschritt Lackieren, so werden durch Ablegen der Teile nach dem Spritzgießen, Lagern, Reinigen und Einsetzen der Teile in die Lackierstraße bedeutende Kosten generiert. Die Entwickler bei Varioplast haben diesen Kostenblock durch die Inline-Lackierung direkt nach dem Spritzen und durch Abwicklung der gesamten Logistik in einer Linie erheblich reduziert.

Die Lackiertechnik hat sich bei Varioplast in den letzten zehn Jahren durch den Einsatz einer vollautomatischen Lackierstraße mit vorgeschalteter Powerwash-Anlage etabliert. Die Defizite dieser Lackiertechniken waren schnell erkannt in Betrachtung der wirtschaftlichen Prozessdarstellung bei Lackeinsatz pro Teil, Zeit- und Personalaufwand für die Transport- und Beschickungsaufgaben und bezogen auf den logistischen Aufwand im gesamten Betriebsablauf.

Prozessschritte takteinheitlich kombiniert

In gut zwei Jahren wurde daher das Instantcoat-Verfahren zur Serienreife entwickelt und wird heute mit Vollauslastung in der Produktionsanlage für Skalenringe eingesetzt. Dabei lag der größte Aufwand darin, die einzelnen Prozessschritte takteinheitlich zu kombinieren, wie das Entnehmen aus der Spritzgießmaschine, Transportieren, Aufnehmen, Lackieren in einer Zelle mit Lackierroboter, Ablegen, Trocknen und Endverpacken.

Die Eintaktung der Einzelschritte war deshalb wichtig, da große Pufferzonen platz- und ablaufseitig unrealistisch waren und der Vorteil der Qualitätsverbesserung der Lackierung bei kurzen Liegezeiten der Spritzgussteile genutzt werden sollte. Weiterhin wäre bei Taktzeiten von ca. 20 bis 30 s pro Spritztakt und Einsatz von Mehrfachwerkzeugen eine erhebliche Anzahl von Teilen zu puffern.
Eine die Wirtschaftlichkeit mitbestimmende Größe ist ebenfalls die Häufigkeit der Umrüstungsvorgänge in der Anlage. Hier muss in der Auslegung der Komponenten eine größtmögliche Flexibilität eingeplant werden. Die Aufnahmepositionen der Transportgestelle, die Gestelle selbst und auch die Austauschteile an den Robotergreifern sind mechanisch auf Teilefamilien auszulegen. Der Ingenieursaufwand in der planerischen Betrachtung der Prozesse ist erheblich. Er wird oft unterschätzt und führt bei geringerem Detaillierungsgrad zu Einbußen oder aufwendigen Nachbesserungen.
Neben der Verknüpfung der Einzelprozesse lagen die größten Herausforderungen bei der Entwicklung der Sprüheinheit und des Transport-Handlings in der Roboterzelle sowie in der Dosiertechnik für 2-Komponentenlacke mit minimalem Lackdurchsatz und in der optimierten Trocknungstechnik.

Verknüpfung der Düsentechnik mit der Dosierung

Bei der Ausführung der Sprühtechnik waren für die wichtigen Kriterien Düsenausführung, Abstand zum Objekt, Lackiergeschwindigkeit und Temperatureinstellung Erfahrungswerte aus dem Einsatz der Lackieranlage vorhanden. Auch die Verknüpfung der Düsentechnik mit der Dosierung für den Einsatz von Mehrkomponentenlacken war ein wichtiger Faktor zur Auslegung. Hier konnte man auf vorhandene Daten aus dem Einsatz der Flächen-Lackieranlage zurückgreifen. Diese Basis wurde herangezogen und in der mechanischen Ausführung auf die beengten Platzverhältnisse am Lackierroboter übertragen. Für Transportaufgaben im Gesamtprozess, wie das Entnehmen des Spritzgussteils aus der Maschine, Einlegen in die Transportvorrichtungen und das endgültige Platzieren in die Verpackungstrays, waren mechanische Detaillierungen von Greifer- und Spanneinheiten notwendig. Diese Baugruppen werden auch innerbetrieblich benötigt, da seit zwei Jahren viele Maschinen in der Produktion mit einem Roboterhandling zur Be- und Entladung ausgerüstet werden. Auch die Verpackung in einem Tray, das aus der eigenen Produktion kommt, ist von Varioplast entwickelt worden. Innerhalb des Betriebs werden diese Trays bereits als Transportgestelle und auch für den Versand von Produkten eingesetzt.
In Betrachtung des gesamten Prozesses sind folgende Einsparungen realisiert worden:

  • Lackeinsparung bis 96 Prozent durch Reduzierung des Oversprays,
  • Reduzierung des Teileausschusses um bis zu 90 Prozent,
  • Energieeinsparung durch deutlich reduzierte Zu- und Abluft sowie Abluftreinigung,
  • Abfalleinsparung durch weniger Sondermüll und
  • Personaleinsparung durch Reduzierung von Anlagenbedienung und Logistikaufwand.

 

Weitere wichtige Gesichtspunkte sind die Verbesserung der Teilequalität, die Prozessreproduzierbarkeit und die Flexi-bilität:

  • Gleichmäßigere Schichtdicken; bis zu 50 Prozent weniger Dickenschwankung,
  • besseres Oberflächenbild,
  • bessere Lackhaftung durch garantiert schmutzfreie Teile,
  • Teilefehler direkt im Prozess erkennbar, zum Beispiel Risse,
  • kürzere Reaktionszeit bei Störungen und
  • Prozessparameter reproduzierbar und aufeinander abgestimmt.

 

Zurzeit werden in der Hauptanwendung Werkstücke aus dem Automotive-Interieur über den neuen Instantcoat-Inline-Prozess gefahren, bei denen die Vorteile des Verfahrens am stärksten zum Tragen kommen. Auch der Einsatz von Mehrkomponentenlacken auf der Anlage ist serienreif entwickelt. Die Entwicklungen gehen nun dahin, weitere Anlagen für größere Teile, wie Gehäuseteile für Anzeigebaugruppen für Automotive-Interieur, auf den neuen Prozess auszulegen und die Maschinen zu integrieren. Sukzessive sollen alle Werkstückgrößen, die mit entsprechender Stückzahl produziert werden und die Lackierung durchlaufen, im Inline-Instantcoat-Prozess hergestellt werden.

Erhöhte Marktchancen
Weniger Prozessschritte

Mit dem Instantcoat-Inline-Lackierverfahren hat Varioplast eine Fertigungszelle entwickelt, die alle Prozessschritte vom Kunststoffgranulat bis zum spritzgegossenen, lackierten und fertigverpackten Produkt integriert. Damit hat sich das Unternehmen ein Potenzial geschaffen, bei der Preisgestaltung auch künftig wettbewerbsfähig zu bleiben und seine Kunden am Kostenvorteil zu beteiligen.

Autor

Über den Autor

Edwin Neugebauer, Freier Fachjournalist, Mühlacker