Nicht nur die Teile, sondern auch die Produktionsanlagen werden in der Kunststoffverarbeitung immer komplexer. Zur Steigerung der Wirtschaftlichkeit werden viele vor- und nachgeschaltete Prozesse in sogenannte Fertigungszellen integriert. Aus Kostengründen steigt auch der Automatisierungsgrad – selbst bei dem in manchen Branchen vorherrschenden Trend zu geringen Stückzahlen und ständig wechselnden Produkttypen. Das Unternehmen FPT Robotik entwickelte den Digitaldruck derart weiter, dass das Verfahren mit der Robotik an einer Spritzgießmaschine kombiniert werden kann. Heraus kam das sogenannte Inkbot-Verfahren.

Das Verfahren kombiniert Digitaldruck und Robotik. Die Idee dahinter: Der Digitaldruck ist ein Druckverfahren, das die zu druckenden Daten direkt von einem Computer auf eine Druckmaschine überträgt, ohne dass eine statische Druckform benötigt wird. Resultat: beliebiger, schneller Motivwechsel ohne Umbau und die Möglichkeit unterschiedliche Materialien zu bedrucken. Kombiniert mit einer präzisen Roboterkinematik und verbesserten Inkjet-Industrie-Druckköpfen mit hoher Geschwindigkeit können mit der Inline-Bedruckungsanlage auch freie Geometrien und Wölbungen bedruckt werden. Die Höhendifferenz kann dabei bis zu sechs Millimeter betragen. Die Druckauflösung liegt bei 600 dpi und die Passgenauigkeit bei zwei Bildpixel pro Inch.

Bei bereitgestellten Druckdaten ist ein schneller Motivwechsel möglich, sodass im laufenden Prozess Individualisierungen mit Losgröße eins realisierbar sind. Diese Technologie eröffnet nicht nur neue Anwendungsfelder, sondern kann auch die Einführungszeit eines Produkts mit neuem Motiv (Time-to-Market) von mehreren Monaten auf wenige Stunden verkürzen.

Auf den Technologie-Tagen bei Arburg wurde eine beispielhafte Fertigungszelle präsentiert (siehe Kasten infoDIRECT). Diese bestand aus einem elektrischen Allrounder 370 E, einem Sechs-Achs-Roboter und der Inline-Bedruckungsanlage. Produziert wurden individuelle Namensschilder in einer Zykluszeit von etwa 20 Sekunden. Zur Produktion der Namensschilder aus Polystyrol auf einer Spritzeinheit der Größe 170 war die Maschine mit einem 2+2-fach Werkzeug ausgestattet und spritzte pro Zyklus jeweils zwei gewölbte Spritzteile und die zugehörigen Befestigungs-Elemente. Das gesamte Spritztei-Handling übernahm ein Sechs-Achs-Roboter. Der Greifer des Roboters war im Beispiel schwimmend gelagert, um die Teile exakt aus dem Werkzeug zu entnehmen und der weiteren Verarbeitung zu übergeben. Damit die Namensschilder der Bedruckungsanlage lagerichtig zugeführt wurden, war eine Wendestation zwischengeschaltet. Anschließend wurden die beiden Spritzteile hintereinander platziert, um jedes individuell zu bedrucken. Die Geschwindigkeit der Druckeinheit liegt bei dieser Anwendung bei 50 m/min, maximal sind 100 m/min zu realisieren.

Um ein sauberes Druckergebnis zu erhalten, wurde im Beispiel das Spritzteil einer Plasma-Vorbehandlung unterzogen, bevor ein sogenannter Primer aufgetragen und durch UV-Licht getrocknet wurde. Anschließend wurde jedes Spritzteil mit 4-Farb-Digitaldruck individuell bedruckt und wiederum durch UV-Licht getrocknet. So entstanden alle 20 Sekunden zwei fertige Namensschilder mit unterschiedlichen Dekors. Weitere nachgeschaltete Produktions-Schritte wie Montage, Verpackung oder Qualitätssicherung sind bei einem solchen Beispiel einfach zu integrieren.

 

Neue Technologie

Dekorwandel mit Losgröße eins

Durch Kombination der Verfahrensmerkmale des Digitaldrucks, der Robotik und einer Spritzgießmaschine konnte eine Fertigungszelle bereitgestellt werden, die individuell bedruckte Spritzteile in kurzer Zykluszeit produziert.

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Christine Koblmiller