Der Trend zu hochwertigen Oberflächen von Kunststoffteilen, gerade im Bereich Automotive-Interieur, ist nicht nur ungebrochen, sondern steigt stetig. Zur Umsetzung der dazu notwendigen technischen Voraussetzungen – höchste Werkzeugpräzision, um abgestimmte Spritzgießprozesse mehrerer Komponenten zueinander erreichen und nachfolgende Veredelungsprozesse wie bspw. das Galvanisieren perfekt durchführen zu können – ist langjährige Erfahrung in Werkzeugbau und Spritzgießen wichtig. Die Teilequalität muss bereits vor der nachfolgenden Veredelung so hoch sein, dass im  Finishing der Oberflächen keine Fehler mehr passieren können. Bei den Bauteilen in diesem Beispiel handelte es sich um galvanisierte Ringe, die im Interieurbereich des neuen Audi A1 die runden Lüftungsgitter optisch aufwerten. Das Werkzeug wurde von Weber Formenbau zusammen mit dem OEM hergestellt. Zudem stellt Weber als Systemdienstleister die Teile auch einbaufertig galvanisiert her. Antonio Trinch-ese, Projektleiter bei Weber, hat die Umsetzung des Werkzeugs in Esslingen begleitet. Die Anforderungen beschreibt er so: „Der Erstkontakt mit dem Kunden kam über eine Anfrage zustande. Unser erstes Angebot lag 22 Wochen vor dem Kundenendtermin. Zehn Wochen später wurde das Projekt dann konkret. Der Kunde vergab das Werkzeug mit Fertigungsauftrag für die oberflächenveredelten Kunststoffteile an uns. Das Zeitfenster für die werkzeugfallenden Teile bis Serienstart war damit auf nur 12 Wochen zusammengeschmolzen!“ Und Wolfgang Kaltenborner, Geschäftsführer Vertrieb und Technik bei Weber, ergänzt: „Die Aufgabe war sehr ambitioniert, da der Endtermin unverrückbar feststand und jeder weiß, dass gerade in der Anfangsphase wertvolle Zeit durch Abklärung der technischen Details zur notwendigen Artikelanpassung verloren geht.“

Auslieferungstermin verkürzt:
Die Zeit wird noch knapper

Die Aufgabe, dieses Werkzeug unter den gegebenen Voraussetzungen umzusetzen, wurde nach Auftragsannahme durch den Wunsch des Automobilherstellers verschärft, die Umsetzungszeit nochmals um zwei Wochen zu verkürzen. Auch das konnte laut Kaltenborner zusätzlich realisiert werden. Umsetzungspriorität hatten notwendige Anpassungen der Kunststoffteile, um die Sicherheit im späteren Spritzgießprozess sowie in der anschließenden Veredelung durch Galvanisierung erreichen zu können. Das Teiledesign des Kunden durfte dabei in keinem Fall verändert werden. Durch die fundierte Zusammenarbeit aller Projektbeteiligten – Automobilhersteller, OEM und Weber – konnte diese Phase entsprechend schnell abgeschlossen werden. Kaltenborner dazu: „Allen Beteiligten war von Anfang an die Brisanz bewusst, die in diesem anspruchsvollen Projekt mit gleichzeitig engster zeitlicher Begrenzung steckte!“
Das Ziel wurde erreicht: Weber stellte seinem Kunden zehn Wochen nach Auftragsvergabe das Produkt in Serienqualität vor. Nach Anlaufen der Produktion wurde das Fertigteil unmittelbar danach auch im Fahrzeug verbaut.

Die Planzahlen verlangten plötzlich
ein Vierfach-Werkzeug ganz schnell

Die vorliegenden Planzahlen und damit die erforderlichen Losgrößen machten ein Werkzeug mit vier Kavitäten unabdingbar. Dabei kamen Weber die umfassenden Erfahrungen zugute, die das Unternehmen in den Bereichen Mehrkomponenten-Werkzeugbau und -Spritzgießen bereits über Jahre hinweg gesammelt hatte. Die Überarbeitung der Artikelstammdaten erfolgte rasch, die notwendigen Optimierungen wurden klar herausgearbeitet und mit dem Auftraggeber abgesprochen. Trinchese dazu: „Diese Verbesserungen, etwa entsprechend kleine Innenschieber und filigrane Durchbrüche sowie die Überarbeitung der Abdichtungen zwischen den Komponenten 1 und 2, waren zwingend notwendig, um in der nachfolgenden Serie den Produktionsprozess entsprechend stabil und hochwertig halten zu können.“
Die Doppelbelastung von Weber bei der Werkzeugherstellung ergab sich einerseits aus der kurzen, zur Verfügung stehenden Bauzeit für das Mehrkomponenten-Werkzeug und andererseits aus dem notwendigen Zeitfenster für einen einwandfreien Abmusterungsprozess. Die Meilensteine in der Werkzeugterminplanung waren demnach strikt einzuhalten, Abweichungen durften sich nur in Richtung Zeiteinsparungen ergeben, damit ein Plus im Bereich der Abmusterung zu erreichen war. Aber auch in diesem Sektor blieb das Zeitpotenzial gering. Kaltenborner erläutert: „Überraschungen wollten und konnten wir uns nicht leisten. Entformungsprobleme, kritisches Angussverhalten, problematische Füllstudien – all dies waren Sachverhalte, die in unserem Wortschatz betreffend dieses Werkzeug nicht vorkommen durften, um das Zeitfenster nicht total zu gefährden. Wobei es eine Binsenweisheit ist, dass in einem Vierfach-Prozess wesentlich mehr Unwägbarkeiten stecken als in einer Zweifach-Fertigung.“ Entsprechend interessant waren die verschiedenen Realisierungsphasen. Schon zu Beginn des Werkzeugbaus wurde auf hochidentische Kavitäten geachtet, die hinsichtlich gleichmäßiger Formfüllung mit speziellen Kunststoffen und aller Spritzgießparameter identisch sein mussten, um eine gleichbleibende Teilequalität sicherzustellen. Bereits der zweite Test-Run musste erfolgreich verlaufen, da sonst der Endtermin zur Auslieferung nicht zu halten sein würde. Die Entnahme der Sichtteile musste ebenfalls optimiert werden, um diese überhaupt im Automatikbetrieb durchführen zu können. Der Grund hier: Kaum geeignete, also den anschließenden Galvanikprozess nicht störende Greif- bzw. Saugflächen an den Kunststoffteilen. In enger Zusammenarbeit mit den Automatisierungsspezialisten entstand eine entsprechend filigrane Entnahmehand, die auf den Teilen keine Markierungen hinterließ und damit für einen störungsarmen Prozess sorgte.

KOSTENEFFIZIENZ
Zeit ist Geld

In der Automobil- und Zuliefererindustrie werden immer kürzere Durchlaufzeiten angestrebt, wobei die Teile immer hochwertiger werden. Dadurch ergeben sich für Werkzeugbauprojekte mehrere Voraussetzungen, um die Projekte erfolgreich abwickeln zu können: Anlaufprobleme werden zum reinsten Gift. Schnelligkeit darf keine Fehlerquelle sein. Eine gute Vorbereitung wird unerlässlich. In diesem Fall, der Werkzeugherstellung eines galvanisierten Lüftungsrings, war zunächst ein Zweifach-Werkzeug geplant, dann musste daraus aufgrund neuer Planzahlen eine Vierfach-Lösung werden; praktisch gleichzeitig wurde das ohnehin knappe Zeitfenster weiter verkürzt – eine doppelte Herausforderung für den Werkzeugbauer. Erstens: knappe Bauzeit. Zweitens: Beim Abmusterungsprozess in der Kunststoffteilefertigung durften keine unangenehmen Überraschungen bei der Entformung, beim Angussverhalten und bei den Füllstudien auftreten. Das hätte das Zeitfenster massiv gefährdet. Doch die Kooperation zwischen dem Auftraggeber und dem Formenbauer war optimal vorbereitet und lief deshalb reibungslos. Umfangreiche FMEA-Analysen haben dazu beigetragen, die Knackpunkte am Werkzeug bereits vor dessen Bau nachhaltig auszuräumen. Zudem verfügte der Formenbauer über lange Erfahrung im Mehrkomponenten-Werkzeugbau und im Mehrkomponenten-Spritzgießen, weil er mit einer eigenen Spritzerei arbeitet. Die gewünschten Optimierungen wurden immer mit dem Auftraggeber abgesprochen; diese waren erforderlich, um die spätere Prozessstabilität zu gewährleisten.

 

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Uwe Becker