Wenn kleine Auftragsmengen in großer Variantenvielfalt just-in-time geliefert werden müssen, müssen erstens alle Register in der Produktionsplanung gezogen werden, zweitens muss eine Produktionsausrüstung zur Verfügung stehen, bei der der Umrüstvorgang eine plug-and-play-Angelegenheit ist. Ein Beispiel dafür ist die Produktionsausrüstung beim westfälischen Kunststoffverarbeiter J.D. von Hagen, Iserlohn. Produziert werden unterschiedliche Gepäckkoffer und Verkleidungen für Motorräder und Motorroller. In der Spritzgießproduktion nutzt das Unternehmen Magnet-Plattensysteme von EAS Europe B.V. für den schnellen Werkzeugwechsel.

Standardisierte Schnellverbindungen zwischen den variablen Produktionseinrichtungen und den fixen Maschinen verkürzen die Produktionsstillstände. Konkret lässt sich die Notwendigkeit kurzer Rüstzeiten am Vergleich der Produktionsstückzahlen der Automobil- und der Motorrad-Produktionen fest machen. Automobile sind Großserienprodukte, Motorräder liegen um den Faktor 10 bis 100 unter den Automobilstückzahlen, ohne aber bei den Variantenzahlen darunter zu liegen. Zur Illustration nennt der Vorstandsvorsitzende des Motorrad-Zulieferers Martin von Hagen Zahlen: „Typische Motorrad-Produktionsmengen pro Modell und Jahr liegen bei 12.000, die einer Modellvariante bei jährlich 3.000 bis 5.000 Stück.

Weiterhin haben wir 6.000 Artikel, von denen wir in unregelmäßigen Abständen, aber jeweils immer kurzfristig, Teile oder Baugruppen liefern müssen. Und das in Stückzahlen von 10 bis mehreren 1.000 Stück.“ Um diese hohe Produktions-Flexibilität sicherzustellen, hat sich der Verarbeiter für die Kombination aus bedienfreundlichen Standardmaschinen und Magnet-Spannsystemen entschieden. „Ohne an den vorhandenen Spritzgießwerkzeugen nennenswerte Änderungen vornehmen zu müssen, konnten wir die Rüstzeiten mit den Magnetspannsystemen um durchschnittlich 30 Prozent reduzieren.“

Magnetspannen bietet größtmögliche Flexibilität

Der größte Vorteil von Magnetspannsystemen ist, dass zwischen Werkzeug und Maschine nicht mehr erforderlich ist, als eine saubere, glatte Aufspannplatte am Werkzeug. Die geometrische Ausführung der Werkzeugplatten ist dabei zweitrangig. Werkzeuge mit runden Platten können ebenso gespannt werden, wie Werkzeuge mit rechteckigen oder quadratischen Platten. Obwohl die grundsätzliche Anforderungen – nämlich das Spannen und Halten eines Spritzgießwerkzeuges – identisch sind, kommen aus technischen Gründen zwei unterschiedliche Magnet-Spannplattensysteme zum Einsatz.

Der Grund dafür sind die unterschiedlichen Voraussetzungen zum Aufbau eines wirksamen magnetischen Flusses bei kleinen und mittelgroßen und großen Spritzgießwerkzeugen. Denn die relativ dünnen Platten der kleinen/mittelgroßen Werkzeuge setzen dem Aufbau eines wirksamen Magnetflusses natürliche Grenzen, weil magnetische Feldlinien nicht, oder nur sehr schwach über Plattengrenzen hinweg wirken. Zur Anpassung an diese Gegebenheiten hat EAS zwei unterschiedliche Systeme entwickelt: Das Pressmag SP-System mit Quadratpol-Technologie für Spritzgießmaschinen mit kleiner und mittlerer Schließkraft bis 4.000 kN, und das Pressmag HP-System mit Langpol-Technologie für Großmaschinen und Werkzeuge mit größeren Plattendicken.

Zum Halten von dünnen Aufspannplatten wird eine Ausführung mit nebeneinander positionierten quadratischen 47 x 47 mm Magnetpol-Paaren (Plus- und Minus-Pol nebeneinander) gewählt. Dieses Konzept zeichnet sich durch eine sehr flache Magnetfeldverteilung aus. Damit kommt es auch in Werkzeugplatten mit geringer Dicke zu guter Wirkung. Jedes dieser 47 mm-Pol-Paare entwickelt bei voller Überdeckung eine Haltekraft von 2,2 kN, pro Paar also 4,4 kN und ist für eine Anwendungstemperatur von bis 150°C geeignet. Als Option sind die Magnetpole auch mit rundem Kopf in der Kontaktebene erhältlich. Damit baut sich jedes Magnetfeld rund um die einzelnen Elemente kreisförmig auf und wirkt gleichmäßiger in alle Richtungen. Die Flexibilität mit den kleinen Polen ermöglicht ein Magnetplatten-Layout, das eine stabile mechanische Verbindung zwischen der Magnet- und der Maschinenplatte durch eine ausreichende Anzahl an Schraubverbindungen sicherstellt. Dadurch wird ein Verbiegen der Magnetplatte beim Öffnen der Form durch die Aufreißkraft vermieden.

Bei größeren Spritzgießmaschinen und schweren Spritzgießwerkzeugen sind die Haltekraft und die Betriebssicherheit wichtiger, als Platzaspekte. Deshalb werden bei diesen Anwendungen bevorzugt dickere und größere Langpol-Magnetelemente eingesetzt. Langpolelemente können im Vergleich zu den Quadratpol-Elementen einen hohen Anteil des magnetischen Kraftflusses auch bei nur teilweiser Überdeckung in die Kontaktplatte einleiten. Vergleichsweise benötigen Quadratpolsysteme mit Polpaaren, die in eine neutrale Halteplatte eingelassen sind, zur Feldentwicklung die vollständige Abdeckung von jeweils einem Polpaar.

Das führt dazu, dass Langpol-Systeme im Vergleich mit Quadratpol-Systemen bei gleicher Kontaktfläche durch das Spritzgießwerkzeug eine höhere Haltekraft und größere Strukturstabilität bereit stellen. Das System ist biegesteifer. In Kombination mit einer ausreichenden Anzahl an Schraubverbindungen zur Maschinenplatte wird damit ein Biegen unter der Öffnungskraft, damit die Bildung von Luftspalten und der Verlust von Haltekraft sicher vermieden.

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Reinhard Bauer ist freier Fachjournalist in Gmünd, Österreich. office@technokomm.at