Vorbeugende Instandhaltung schafft Prozesssicherheit

Eine grundlegende Voraussetzung für eine ökonomische Fertigung sind einwandfrei gewartete Werkzeuge. Die Verantwortung hierfür beginnt in der Konstruktionsphase. Ziel muss es sein, möglichst leicht zerleg- und montierbare, aber auch rüstfreundliche Werkzeuge zu konstruieren. Weitere Grundelemente einer standardisierten Fertigungsvorbereitung sind vorgegebene Rüstabläufe sowie Werkzeugpatenschaften. Aber leider ist das Prinzip der Betreiberverantwortung, also die Patentschaft zum Werkzeug, nur in wenigen Kunststoff verarbeitenden Betrieben verankert. Dabei tragen solche Patenschaften maßgeblich zur Bereitstellung reproduzierbarer, produktionsbereiter Werkzeuge bei, was die Werkzeug-Instandhaltung wesentlich vereinfacht.

Der Konstrukteur als Pate des Werkzeuges

Immer wieder ist festzustellen, dass Mitarbeiter der Konstruktionsabteilung  nicht oder zu selten mit ihren Produktions- und Instandhaltungskollegen kommunizieren. Rückmeldungen über nicht praxisgerechte Auslegungen der Werkzeuge bleiben somit auf der Strecke, wodurch die Kosten für Produktion, Maschinen – und Anlagenverfügbarkeit auf ein nicht mehr akzeptables Niveau steigen können. Dabei ließe sich dieses Defizit sehr einfach beseitigen, indem der Konstrukteur zum Paten des von ihm konstruierten Werkzeuges erklärt wird. In der Anlaufphase können so die Spezialisten der Fertigung, Verfahrenstechnik und Instandhaltung gemeinsam mit dem Konstrukteur während den Abmusterungen bewerten, welche Änderungen oder Optimierungen erforderlich sind, um das Werkzeug problemlos in der Fertigung einzusetzen.

Rüstzeiten verkürzen

Oftmals steht das Werkzeug vor Produktionsbeginn  noch im Lager, das heißt, wertvolle Fertigungszeit wird durch Such- und Transportvorgänge vergeudet. Uneffizient ist es zudem, Schlauch- und Kabelbrücken erst in der Maschine zu suchen und dann ans Werkzeug anzuschließen . Durch Anwendung einfacher Standards lässt sich hier sehr viel Zeit einsparen. Dazu gehört die Vorab-Bereitstellung des funktionsbereiten Werkzeuges direkt an der Maschine. Am Werkzeug fest verschlauchte -oder verrohrte Brücken sowie (wenn nötig) vorgewärmte Werkzeuge tragen ebenfalls zur deutlichen Verkürzung der Rüstzeit bei.

Oft fehlt es den Betrieben auch an Werkstandards für Werkzeuge.  Grundlage für die Konstruktion ist oft nur das Teiledesign. Ob und wie die Werkzeuge in die vorgesehene Maschine eingesetzt werden, ist häufig dem Zufall überlassen.

Folgende Kriterien bilden die Basis einer Werkzeugnorm:

• Horizontal oder Vertikalwechsel
• Festlegung der Werkzeugabmessungen (min./max.)
• Plattendicken
• Zentrierung in der Maschine
• Auswerferanbindung
• Auswerfer (Länge, Kupplungssystem)
• Kupplungssysteme (Wasser, Öl, elektrische Stecker)
• Festlegung der Energieeinspeisung (BS oder BGS)
• definierter Normteilelieferant
• Einbringung thermische Trennung (Wärmedämmplatte)
• standardisierte Einbauhöhen
• standardisierte Materialauswahl
• Härtevorgaben
• standardisierte Verbindungselemente (Schrauben, Stifte)

Zeitgemäße Wartung und Instandhaltung

Fertigungsinformationen, ermittelt vom Datenträger direkt am Werkzeug.

Die autonome und vorbeugende Instandhaltung rückt immer stärker in den Fokus. Grund dafür sind die hohen Ausfallkosten, die durch ungeplante Stillstände bei der Fertigung entstehen. Es ist zwingend erforderlich, dass sich die Betriebsverantwortlichen professionell mit einer geplanten Instandhaltung aller Komponenten befassen, die die Fertigungskapazität beeinflussen. Beispielsweise lassen sich Rüstvorgänge nur mit intakten, gut gewarteten Werkzeugen optimieren. Es nützt wenig, alle Maßnahmen an Maschine und Werkzeug zu ergreifen, um den Werkzeugwechsel zu optimieren, wenn nicht parallel dazu die Werkzeugwartung Schritt hält.

Notwendig sind Wartungspläne mit klar definierten, auf das Werkzeug individuell abgestimmten Aufgaben und Wartungsintervallen. Eine aktuelle, von der Instandhaltung gepflegte „Werkzeugvita“ gehört zur Arbeitsgrundlage eines jeden Maschinen-Einrichters und Verantwortlichen der Spritzgießabteilung. Grundsätzlich sollte ein Werkzeughandbuch beziehungsweise eine Werkzeugbegleitkarte dazu dienen, dem Betreiber jederzeit die aktuelle Situation des Werkzeugzustandes (Wartung und Reparaturen)  zu dokumentieren. Erfahrungsgemäß fehlen aber gerade diese Informationen oder sind bei einem Großteil der Angaben im Werkzeughandbuch unvollständig. Auch die Festlegung der Wartungsintervalle, Definition und Anzahl der Verschleißteile sowie die Auflistung der durchgeführten Wartungsarbeiten und Reparaturen wird in der Regel nicht so nachgeführt, wie es für eine saubere Dokumentation erforderlich ist. In der Literatur gibt es zahlreiche Vorschläge zu Gestaltung und Inhalt der Werkzeughandbücher (z. B. VDWF Leitfaden zur CE- Kennzeichnung –  ISBN 978-3-00-037452). Allerdings werden Werkzeugbücher in der Praxis  häufig wenig ordentlich und leserlich geführt und haben somit beschränkte Aussagekraft.  Manche Betreiber setzen stattdessen auf IT Lösungen mittels Maschinen-, Werkzeug- und Betriebsdatenmanagement als effiziente, nachhaltige Lösung.

Autarke Datenspeicherung direkt am Werkzeug

Die eindeutige Identifikation von Werkzeugen sowie die Überwachung der Produktionszyklen mit entsprechender Dokumentation direkt am Werkzeug dienen maßgeblich der effizienten Nutzung der Spritzgießwerkzeuge. Mittels Smartphone-App oder Webbrowser kann jeweils der aktuelle, berührungslos aufgenommene  Zyklenstand zum aktuell eingesetzten Werkzeug abgerufen werden. So wird die Transparenz, für jeden Befugten, direkt an den eingesetzten Werkzeugen verbessert und eine präventive Instandhaltung ermöglicht. Die Anzahl der Zyklen ist die Basis für die vorbestimmten Wartungsintervalle. Diese Parameter wiederum geben Auskunft über die prognostiziere Lebensdauer eines Werkzeuges.  Die neue Art der Datenspeicherung direkt am Werkzeug bietet die Möglichkeit, die gesammelten Daten – individuell für jedes Werkzeug – in einer Datenbank zu erfassen und auszuwerten.  Sie entspricht somit der weithin diskutierten Industrie-4.0-Leitlinie.

Werkzeug – und Maschinenbereitstellung

Inspektionsvorrrichtung für Spritzgießwerkzeuge bis 6 Tonnen (Bildquelle: alle EAS)

Dass jedes Werkzeug, bevor es auf die Spritzgießmaschine gebracht wird, sich in produktionsbereitem also gewartetem Zustand befindet, sollte als selbstverständlich vorausgesetzt werden.  Die Realität jedoch weicht häufig davon ab, wobei die Gründe hierfür oft plausibel dargestellt werden können. Wird eine autonome und vorbeugende Wartung und Instandhaltung gepflegt, werden solche Ausfälle  beim Fertigungsbeginn der Vergangenheit angehören. Dennoch sind auch hier zusätzliche Sicherungsmaßnahmen vor der Bereitstellung empfehlenswert. So sollten alle Heißkanalregelkreise zur Überprüfung der Funktionalität kurzzeitig angeschlossen werden. Schließlich ist nichts ernüchternder, als ein Werkzeug gerüstet zu haben, um es postwendend wegen Ausfalls des Heißkanals wieder abzurüsten. Aber auch das schnelle Auslitern der Kühlkreisläufe (vor allem bei langer Lagerzeit) erspart oftmals Anfahr- und Prozessprobleme.

Die zuvor beschriebenen Voraussetzungen dienen dazu, Produktion und Produktwechsel schnell und prozesssicher durchzuführen. Dazu dienen neben dem Schnellspannen auch das Ankuppeln der Energieversorgungen zum Werkzeug und die Anbindung des Auswerfers, soweit notwendig. Die zuvor angesprochenen Werkzeugstandards dienen dazu, diese sich ständig wiederholenden Arbeiten schnell und sicher auszuführen. Prozesssicherheit, die gleichbedeutend ist mit Maschinenverfügbarkeit, ist der Schlüssel für eine erfolgreiche Fertigung. Alle an der Wertschöpfungskette beteiligten Bereiche sind verpflichtet, sich diesem Ziel unterzuordnen.