Jeder Werkstückträger durchläuft eine automatische Vision-Control-Station (im Bild Mitte links) zur Qualitätskontrolle. (Bildquelle: Reinhard Bauer)

Jeder Werkstückträger durchläuft eine automatische Vision-Control-Station (im Bild Mitte links) zur Qualitätskontrolle. (Bildquelle: Reinhard Bauer)

Produktionsvolumen verdreifacht, Ausschussrate gesenkt

So hatten es die Beteiligten geschafft, innerhalb von drei Jahren nach Produktionsstart, das Produktionsvolumen zu verdreifachen und dabei den Ausschuss von rund 15 auf 9 Prozent zu senken. Diese Ausstoßmengen zwangen allerdings zum Umdenken bei der Qualitätskontrolle. Manuell war sie nicht mehr durchführbar – weder wirtschaftlich noch personell. Als Lösung installierte Buzek ein Vision-Inspektionssystem mit automatischer Schlechtteile-Ausschleusung. Es prüfte die Fertigteile auf einfache Vollständigkeit, erkannte jedoch keine Detailfehler.

Das Produktionswerk der Buzek Plastic Poland in Plonsk, das nach den Prinzipien der Datenvernetzung nach einen Internet 4.0-Konzept realisiert wurde. (Bildquelle: Reinhard Bauer)

Das Produktionswerk der Buzek Plastic Poland in Plonsk, Polen, das nach den Prinzipien der Datenvernetzung nach einem Internet 4.0-Konzept realisiert wurde. (Bildquelle: Reinhard Bauer)

Selbststeuerung der Spritzgießmaschine soll Null-Fehler-Produktion ermöglichen

Als im Jahr 2012 die räumlichen Kapazitäten in der Produktionshalle durch 19 Spritzgießanlagen belegt waren und weiterem Zuwachs im Wege stehen würden, entschied sich das Unternehmen für einen Hallenneubau außerhalb des Kundenwerks. Frei von Begrenzungen durch vorgegebene Strukturen planten die Verantwortlichen, neue Produktionsmethoden einzusetzen. Leitidee dabei war der Wunsch nach einer Datenvernetzung aller Produktionsschritte mit der zusätzlichen Möglichkeit zur Selbststeuerung innerhalb vorgegebener Qualitätstoleranzen, wie sie in Industrie 4.0-Konzepten beschrieben werden. Die Zentrale Idee bestand darin, durch das selbststeuernde Ineinandergreifen von Produktionsschritten ein automatisiertes Null-Fehler-System zu erreichen. Huber erläutert die Zusammenarbeit mit dem Spritzgießmaschinen-Hersteller Wittmann Battenfeld: „Durch deren Produktprogramm rund um die Spritzgießmaschine und die Schnittstellentechnik Wittmann 4.0 wurden unsere Vorstellungen von einem sich in gewissen Grenzen selbst regelnden Betrieb nicht als Utopie abgetan, sondern Schritt für Schritt realisiert.“

Parallel zur Anlagenkonzeption startete in enger Kooperation mit dem Behälterkunden ein Re-Design-Prozess, auf dessen Agenda geringere Produktkosten durch ein nochmal geringeres Gewicht sowie eine kürzere Zykluszeit standen. Diese Ziele wurden tatsächlich erreicht: Das Gewicht sank bei gleichen Außenmaßen um 10 Prozent, die Zykluszeit um 25 Prozent. Damit kamen die hydraulischen Maschinen allerdings an ihre Leistungsgrenzen. Somit war der Wechsel zu hybriden Spritzgießmaschinen mit servo-elektrischem Spritzaggregat und hydraulischer Schließeinheit die einzig sinnvolle Alternative. Allerdings waren Spritzaggregate in der benötigten Größe noch nicht verfügbar. Deshalb mussten die Beteiligten dafür noch Entwicklungsarbeit leisten. Huber und die Wittmann-Battenfeld-Techniker erarbeiteten in einem lebhaften Dialog die Spezifikationen, die in Form der Hybridmaschine Macropower E 450/2100 mit hydraulischer Zweiplatten-Schließeinheit mit 450 Tonnen Schließkraft und servo-elektrischem Spritzaggregat der Größe 2100 umgesetzt wurde.

Fehlerhafte Teile werden nach der Qualitätssicherungsstation von einem Pick-und-Place-Roboter aussortiert und durch Gutteile aus einem Pufferspeicher ersetzt. (Bildquelle: Reinhard Bauer)

Fehlerhafte Teile werden nach der Qualitätssicherungsstation von einem Pick-and-Place-Roboter aussortiert und durch Gutteile aus einem Pufferspeicher ersetzt. (Bildquelle: Reinhard Bauer)

Automatische Qualitätskontrolle senkt Ausschussquote um 80 Prozent

Jede Spritzgießmaschine wurde durch einen Linear-Roboter und einen Umlauf-Palettentransfer für Formteilaufnahmen mit angebauten Formteil-Prüf- und Manipulations-Stationen zu einer Produktionszelle. Besonderes Augenmerk legten die Beteiligten auf das Vision-System zur Qualitätskontrolle, das sie an die gestiegenen Produktionsmengen und Qualitätsanforderungen anpassten. Zwölf Kameras und ein Spiegelsystem nehmen von jedem der 64 Formteile zyklussynchron Fotos aus fünf Perspektiven auf und reichen diese an das nachgelagerte Analysesystem weiter. Dessen Software erkennt 23 Fehler-Möglichkeiten. Fehlerhafte Teile werden nach der Qualitätssicherungsstation von einem Pick-and-Place-Roboter aussortiert und durch Gutteile aus einem Pufferspeicher ersetzt. Dadurch werden 100 Prozent Gutteile zur automatischen Verpackungsstation weitergeleitet.

Innerhalb der Teileperipherie kommunizieren alle Bearbeitungsstationen nach einem eigens entwickelten Logistik-Algorithmus miteinander, um Kapazitätsschwankungen auszugleichen. Unterm Strich stieg die Produktionsmenge pro Spritzgießzelle innerhalb von acht Jahren um über 400 Prozent. Zugleich sank der Ausschussanteil von rund 15 Prozent auf weniger als drei Prozent.

Insgesamt sind alle Vollautomatik-Produktionszellen im neuen Werk schon wieder voll ausgelastet. Der nächste Evolutionsschritt ist der Ersatz der Altanlagen der Inhouse-Produktion durch modernere Produktionszellen im neuen Werk. Wieder geht es nicht ausschließlich um eine Kapazitätserhöhung, sondern zusätzlich um eine Effizienzsteigerung. Durch Design-Anpassungen, die das Produktgewicht weiter senken, besteht die konkrete Aussicht, diese nochmals um 300 Prozent zu erhöhen.

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Über den Autor

Reinhard Bauer

Technokomm, ist freier Redakteur für kunststofftechnische Berichte.