Die Zielvorgabe des Projektes war es, eine kosteneffiziente Herstellung von sicherheitsrelevanten Automobilkomponenten in ständiger Kommunikation mit dem TRW Linienrechnersystem zu realisieren. Hierzu wurden als erstes die SPS basierenden Komponenten zusammengetragen, die zu einer komplexen Spritzgussverarbeitung notwendig sind. Alle mussten in einer komplexen Steuerung verknüpft werden, um das Gesamtsystem einer 100% überwachten Fertigungslinie innerhalb des Linienkonzeptes bilden zu können.

Das zu produzierende Teil ist ein umspritzter Anzünder, der die Initialzündung des Airbaggasgenerators absolut zuverlässig zur Zündung bringen muss. Ein sicherheitsrelevantes Bauteil, das Leben schützt. Es ist deshalb zwingend notwendig nach der 0-Fehler Methode zu produzieren, innerhalb der Fertigungstiefe zu überwachen und unmittelbar zu dokumentieren.

Produzieren, Überwachen, Dokumentieren

Dies kann in der teilautomatisierten Fertigung jedoch nur durch häufige und kostspielige Kontrollen erreicht werden, die zusätzlich den Produktionsprozess verlängern und somit die Herstellkosten erhöhen. Die Erfahrung zeigte, dass unter diesem Aspekt die Automatisierung der Handfertigung deutlich überlegen ist. Die Überwachung und Dokumentation jedes einzelnen Arbeitsschrittes in der Produktionszelle ist garantiert. Fehler können in Echtzeit der Modulsteuerung gemeldet und die notwendigen Korrekturen eingeleitet werden. Somit ist garantiert, dass jedes als fehlerhaft erkannte Teil während des Produktionsprozesses zu 100% ausgeschleust wird und nur IO-Teile im weiteren Verlauf der Fertigung weiterverarbeitet werden.

Die Arbeitsschritte: Anzünder orientieren, Verschlussstück orientieren, Teile in das Spritzgießwerkzeug (SGW) automatisch einlegen, Umspritzen der Anzündeinheiten, Entladen des SGW und das Kavitäten bezogene Separieren von Gut- und Schlechtteilen, waren die Voraussetzung für die Funktion einer solchen Anlage.

Vorteile durch professionelles Projektmanagement

Die geforderte Zykluszeit der Anlage sollte mit einer sehr schnellen Steuerung und einer umfangreichen, intelligenten Software realisiert werden.Unabhängig von den genannten technischen Voraussetzungen ist es von grundlegender Bedeutung, dass bei der Planung und Durchführung eines solchen Auftrages ein professionelles Projektmanagement vom Auftraggeber gefordert und vom Lieferanten angewendet wird. Dieses trägt durchgehend die Verantwortung von der Angebotserstellung über die Produktion, den Testlauf, die Auslieferung bis hin zur Inbetriebnahme und der Endabnahme. Der hierfür vom Automatisierer benannte Key-Account-Manager, Björn Dünfelder, um wieder zu unserem Beispiel zu kommen, ist auch das Bindeglied zwischen Konstruktion und Produktion des Auftragnehmers und den für den Auftrag verantwortlichen Stellen des Auftraggebers. „Für den Erfolg eines solch komplexen Auftrages ist die klare Zuweisung der Verantwortung an einen zuständigen Projektverantwortlichen und die reibungslose Zusammenarbeit des gesamten Projektteams unabdingbar“, stellt Rainer Watzka, Technischer Leiter bei Wittmann Robot Systeme in Deutschland, fest. Eine leistungsfähige Software ist hier das unbedingt erforderliche Handwerkszeug für Mitarbeiter die als Key-Account-Manager umfangreiche Automatisierungsprojekte betreuen.

Modulrechner fasst Anlagenteile zusammen

Zwei Anlagen, welche die geschilderten technischen Eigenschaften beinhalten hat TRW vom Automatisierer Wittmann Robot Systeme in Schwaig bei Nürnberg mit Exklusivitätsrechten beschafft und Anfang 2011 in Betrieb genommen. Die erste dieser Anlagen produziert die Anzündeinheit für Seitenairbags. Auf der zweiten Anlage wird das Verschlussstück für den Fahrer- und Beifahrerairbag hergestellt. Die Zuführung, Vereinzelung und Ablage der Produkte in Anlage 2 erweitert deren Komplexität. Die Taktzeit insgesamt drei Teile zu montieren, entladen und zu verpacken, konnte innerhalb der geforderten Spezifikation realisiert werden. Gemeinsam ist beiden Anlagen der Grundaufbau als Produktionszelle mit einer Wittmann-Battenfeld Spritzgießmaschine in Vertikalausführung mit Rundtisch und einem Wittmann Tandem Linearrobotersystem der 7er Serie. Gemeinsam ist weiterhin der übergeordnete Modulrechner der alle Steuerungen der einzelnen Anlagenteile zusammenfasst, die Betriebszustände überwacht und dokumentiert, sowie Fehlermeldungen nach Ort und Art im Klartext anzeigt.

Die Produktionsplanung generiert den jeweiligen Produktionsauftrag, gibt ihn an den Linienrechner, der mit den Modulen der Produktionslinie über eine TCP/IP Ethernet Schnittstelle gekoppelt ist. Eine Station ist das Granulatlager, welches das für die Produktion eines bestimmten Teiletyps frei gegebene Material beistellt. Diese Materialdaten werden auf dem Touchpanel des Modulrechners abgebildet, der dann das richtige Material frei gibt und der Bediener kann die Verbindung des Wittmann Drymax mit dem Granulatsilo vornehmen. Dieser gibt durch das Erreichen des für die Materialqualität Ausschlag gebenden Vortrocknungsgrades den Granulatfluss zur Spritzgießmaschine frei.
Nach Rückmeldung der korrekten Qualitätsdaten durch das Prozessüberwachungssystem und dem Erreichen aller der Spritzgießmaschine (SGM) vorgegebenen Sollwerte wird der Automatikzyklus der SGM am Bedienpanel eingegeben.
Die Anlage 1 positioniert die pyrotechnischen Anzünder lagerichtig. Die Scheiben werden vom zweiten Handling orientiert abgelegt. Vor diesem Montageschritt wurde Lage und Orientierung der Anzünder und Scheiben, überprüft. Der Greifer des Roboters übernimmt die beiden Teilesätze von der Teilezentrierung und legt sie in die freie Werkzeugunterhälfte ein, aus der vorher der Entladegreifer die Fertigteile entnommen hatte. Um diese Präzision wiederholsicher zu erreichen, wird der Greifer über eine spezielle Einrichtung kurz vor dem Einlegevorgang schwimmend, das heißt antriebslos geschaltet.
Die zweite Anlage produziert umspritzte Verschlussstücke. Hier werden die zugeführten Teile (Anzünder und Abdeckkappe) auf einem Rundtisch abgelegt, von dem ein Scara-Roboter die Teile entnimmt, lagerichtig ausrichtet und platziert.

Für den bestimmungsgemäßen Einsatz der Anlage in Aschau sind zwei weitere Faktoren unabdingbar. Zum einen befindet sich die Automatisierungszelle im Sicherheitsbereich Klasse 1.4 der Produktion. Deshalb sind zwingend alle das Produkt berührende Anlageteile ESD geschützt. Zum anderen überwacht und dokumentiert die Modulsteuerung den Produktionsverlauf für die Produktionssteuerung.

Nachgehakt

Plastverarbeiter: Gab es eine Bedingung ohne deren Erfüllung die Auftragsvergabe nicht erfolgt wäre?
Thomas Türp Manufacturing Engineer, TRW: Entscheidend für die Auftragsvergabe war die Forderung nach einem Generalunternehmer, der die Produktionsanlage „schlüsselfertig“ in der geforderten Zeit liefert und in unser Linienkonzept softwareseitig einbinden kann. Das wesentliche Kriterium, eine Exclusivitätsgarantie dieser Anlagenkonfiguration zur Produktion von Gasgeneratoren für TRW zu vereinbaren, um sich den Innovationsvorteil am Markt zu sichern, war Basis für den Startschuss.

Plastverarbeiter: Wie werden die Erfahrungen bei der Projektabwicklung und dem Produktionsanlauf beurteilt?
Thomas Türp: Nach der Übergabe der Anlage an die Produktion fand durch den betreffenden Fertigungsplaner ein Project Review mit dem Lieferanten statt. Hier wurden Erfahrungen des abgeschlossenen Projekts mit der Entwicklung und der Produktion ausgetauscht und in einem Workshop festgehalten. Wichtige Änderungen, Positives und auch Negatives wurden fixiert und fließen als Verbesserung in neue Projekte ein.

Erhöhte Marktchancen
Verknüpft für komplexe Steuerung

Sind die Komponenten:

  • Vertikal-Drehtischmaschine mit Schnittstellenanbindung der Werkzeuginnendrucküberwachung
  • Einsatz eines geschlossenen Kaltwassersatzsystems zur Temperierung der Gesamtanlage
  • Hochdrucktemperiergeräte für die Werkzeugtemperierung
  • Materialbereitstellung durch energieoptimierte, SPS basierte Trocknungsanlage
  • verbrauchsreduzierte Heizsysteme in der Materialaufbereitung der Spritzgießmaschine
  • 100% Überwachung durch SPS Kommunikationsschnittstellen
  • Integrierte Automation mit Tandemrobotern zur Be- und Entladung der Anzündeinheiten
  • Nullfehlerproduktion

 

in einer komplexen Steuerung verknüpft, erhält man ein Gesamtsystem für eine 100% überwachte Fertigungslinie.

Autor

Über den Autor

Walter Klaus, wklaus-consulting, Lauf a.d. Pegnitz, wklaus-consulting.de