Nutzungsgrad im Spritzgießen steigern

Billig ist für die effiziente Spritzteilproduktion keine Option. Basis für Planungssicherheit und einen störungsfreien Betrieb ist vielmehr hochwertige Maschinentechnik. Bei Allroundern umfasst dies unter anderem langlebige und leistungsfähige Planetenrollengewindetriebe. Diese Direktantriebe der Hauptachsen sind weit weniger verschleißanfällig als Riemenantriebe und sparen durchschnittlich 48 Stunden pro Maschine und Jahr an ungeplanten Ausfällen. Flüssigkeitsgekühlte Servomotoren und Schaltschränke stellen sicher, dass Maschinen auch in ungünstiger Produktionsumgebung an ihrem optimalen Betriebspunkten gehalten werden. Das ist wichtig, weil eine Erhöhung der Betriebstemperatur um 10 °C die Lebensdauer in etwa halbiert. Kurz gesagt: Qualitativ hochwertige Komponenten vermeiden Stillstände und gewinnen mit jedem Betriebsjahr an Bedeutung.

Genauso emsig wie ein Eichhörnchen, bei dem jede Nuss zählt, sollte man auch im Spritzgießbetrieb buchstäblich jeden Stein umdrehen und an den richtigen Stellschrauben drehen. Mit dem Ziel, genau die Potenziale auszuschöpfen, die sich im eigenen Unternehmen bezahlt machen und unmittelbar zu einem nachhaltigeren Wirtschaften führen.

Mit einer Spritzgießmaschine verdient man Geld in jeder Sekunde, in der sie qualitativ einwandfreie Teile produziert. Je höher die Nutzzeit ist, desto höher ist auch der Output. Wichtig ist dabei, alle Betriebsphasen ganzheitlich zu betrachten – also auch die unproduktiven Nebenzeiten wie Vorbereitung, Reparatur, Störungsbeseitigung. Positive Faktoren sind optimierte Zykluszeiten, reduzierter Ausschuss, stabile Prozesse, kurze Rüstzeiten sowie geringe und einfache Wartung. Egal, ob der Nutzungsgrad aktuell bei 80 oder 90 % liegt: Eine Steigerung hat immer den gleichen Effekt. Als Faustregel gilt: Wird der Nutzungsgrad einer Maschine um 1 % gesteigert, bedeutet das eine halbe Woche mehr Produktionskapazität im Jahr. Ein um 4 % höherer Nutzungsgrad entspricht folglich einem Plus von rund zwei Wochen Produktionsauslastung. Bei einer mittelgroßen Maschine mit einer mittleren Zykluszeit von 30 Sekunden bedeutet das 8.400 Euro Gewinn pro Jahr. Wenn es darüber hinaus gelingt, zusätzlich die Zykluszeit von 30 auf 29 Sekunden zu reduzieren und die Ausschussquote von 3 auf 2 % zu senken, ist sogar eine Gewinnsteigerung um rund 25.000 Euro möglich. Bei einem Spritzgießbetrieb mit 20 Maschinen entspricht das immerhin 500.000 Euro pro Jahr.

Wie lassen sich also möglichst schnell positive Erfolge oder so genannte „Quick Wins“ erzielen? Um „verlorene“ Zeiten so kurz wie möglich halten, bietet sich beispielsweise an, in der Steuerung die Funktion Ein/Ausschalt-Automatik zu nutzen. Damit wird die Spritzgießmaschinen inklusive Peripherie mannlos angefahren, sodass die Anlagen bereits zu Schichtbeginn produktionsbereit sind. Gleiches gilt für das Abschalten. Allein diese Maßnahme kann wöchentlich rund 0,5 bis 2,0 Stunden Zeitgewinn bringen. Ein weiterer Tipp ist, Robot-System und Peripherie wie Temperier- und Heißkanal-Regelgeräte in die Maschinensteuerung zu integrieren. So steht innerhalb wenigen Minuten ein zentraler Datensatz verfügbar, der die gesamte Anlage managt. Dies kann pro Rüstvorgang rund 15 Minuten sparen. Voraussetzung für effizientes Rüsten ist zudem ein schneller Zugang und einfache Handhabung der Komponenten. Bei allen Allroundern von Arburg ist serienmäßig ein zentraler Stecker für das Zylindermodul und eine Schnecke mit Schnellkupplung enthalten. Dies ermöglicht einen fehlerfreien und schnellen Wechsel der Plastifiziereinheit und ist ein weiterer „Quick Win“: Der Zeitgewinn pro Rüstvorgang kann bis zu vier Stunden betragen. Generell gilt zu überlegen, welche Maschinenfunktionen sich sofort nutzen oder einfach nachrüsten lassen und welche Aspekte bezüglich Nutzungsgrad bei Neuinvestitionen beachtet werden sollten. Bei Arburg werden hierfür Assistenzpakete angeboten, die Arbeitsabläufe smarter und effizienter machen. Beispielsweise kann sich das Personal an der Maschine aktiv und menügeführt beim Einrichten eines Produktionsablaufs unterstützen lassen – schnell, einfach und ohne spezielle Vorkenntnisse haben zu müssen. Bei automatisierten Anlagen lassen sich damit für jedes Rüsten und Einrichten rund 30 bis 60 Minuten herausholen. Ein weiteres Assistenzpaket ermöglicht beim Anfahren einer Maschine einen reibungslosen Produktionsanlauf und gesteigerte Produktionskapazität. Durchschnittlich lassen sich damit pro Anfahren fünf bis sieben Zyklen früher Gutteile herstellen; manuelles Eingreifen oder Nachjustieren ist nicht erforderlich. Besonders sinnvoll ist das für anspruchsvolle Anwendungen, beispielsweise mit Mehrkomponenten- und Heißkanal-Werkzeugen.

Hinsichtlich Zykluszeit zählt jede Zehntelsekunde. Diese lassen sich beispielsweise durch die Integration von Robot-Systemen in die Maschinensteuerungen herausholen. Zusätzliche Zykluszeit-Einsparungen ergeben sich unter anderem durch „fliegendes Einspritzen“ mit dem Werkzeugschließen sowie zyklusübergreifende Fahrbewegungen beim Dosieren, Auswerfen und Entformen. Nicht nur Zeit, sondern auch Material geht verloren, wenn der Ausschuss hoch ist. In vielen Fällen kann die Ausschussquote um bis zu einem Drittel reduziert werden. Dies gelingt mithilfe eines Steuerungsassistenten, der auf Basis von Istwerten oder Bewegungsachsen den Anlagezustand überwacht, frühzeitig Abweichungen von der eingestellten Toleranzkurve erkennt und beim Überschreiten eine Folgefunktion auslöst. Steigt beispielsweise die Auswerferkraft, ist dies ein Hinweis darauf, dass sich der Schmierfilm abbaut. Der Bediener bekommt rechtzeitig einen entsprechenden Hinweis, bevor ein Schaden am Werkzeug entstehen kann. Das ermöglicht zusätzliche Prozessstabilität. Adaptive Regelsysteme in der Steuerung ermöglichen optimales Einspritzen, ein gleichmäßiges Umschalten in den Nachdruck und eine gleichmäßige Formteilfüllung.

Optimierte Wartungsarbeiten können im Jahr ein bis zwei Tage Stillstände sparen. Im Wartungsprotokoll der Maschinensteuerung lassen sich alle Wartungen auch für das Werkzeug und Peripherie einstellen und im Logbuch dokumentieren – ein einfacher „Quick Win“. Mit der zunehmenden digitalen Vernetzung von Maschinen und Komponenten halten auch „smart Services“ Einzug in die Spritzgießproduktion. Damit Störungen und ungeplante Ausfälle erst gar nicht entstehen, bietet sich die Echtzeit-Überwachung von Zuständen verschleißanfälliger Bauteile (Condition Monitoring) und die vorausschauende Instandhaltung (Predictive Maintenance) an. Beim Condition Monitoring kann sich eine Maschine mithilfe entsprechender Druck-, Weg- und Kraft-Sensorik selbst überwachen, Abweichungen erkennen und darauf hinweisen. Ein Beispiel hierfür sind Vakuum-Ventile von Roboter-Greifern. Hier erfasst die Zustandsüberwachung in der Vakuumregelung permanent Kenngrößen wie Betriebsstunden, Evakuierungszeit, Druckabfall und Schalthäufigkeit. Dies ermöglicht Rückschlüsse auf Leckagen und Verschmutzungen. Die Steuerung kann den Bediener rechtzeitig informieren, sobald ein Austausch der verschleißanfälligen Bauteile wie eines Vakuumsaugers an der Roboter-Entnahmehand erforderlich ist. Neben ungeplanten Stillständen reduziert dies auch die Ersatzteilkosten.
Ein weiteres Beispiel ist die lastabhängige Schmierung von Kniehebeln an elektrischen Maschinen je nach Anwendung und Parameter-Einstellungen. Sie erfolgt automatisiert und unterbrechungsfrei während laufender Produktion, was die Verfügbarkeit um bis zu sieben Stunden pro Jahr erhöht und den Arbeitsaufwand um rund neun Stunden reduziert.

In jedem Fall lohnt sich der kostenfreie Einstieg in das Kundenportal „Arburg X-World“ und die Nutzung der digitalen Services von Arburg. In der App „Machinecenter“ sind alle Dokumente direkt im Zugriff, Ersatzteile lassen sich schnell identifizieren und im „Shop“ rund um die Uhr bestellen. In der App „Selfservice“ ist beispielsweise die Wissensdatenbank der Servicetechniker hinterlegt. Bei einem Maschinenfehler gibt dieses Tool Anleitung zur Selbsthilfe. Das ist besonders in Nacht- und Wochenendschichten ideal und vermeidet zeit- und kostenaufwändige Service-Einsätze vor Ort. Ebenfalls zeitsparend ist der Arburg Remote Service (ARS), bei dem sich Hotline-Mitarbeitende in Abstimmung mit dem Kunden über eine geschützte und verschlüsselte Datenverbindung direkt auf die Steuerung der Maschine schalten. Der Maschinen-bediener gibt den VPN-Zugang per Software-Schalter aktiv frei. Mit diesem sicheren Online-Support können die Kunden schnell und unkompliziert die umfangreichen Kompetenzen der Service-Experten zur Analyse sowie Optimierung der Prozesse nutzen. Ein weiteres digitales Produkt im Kundenportal ist die App „Virtual Control“. Diese Funktion ist sozusagen der digitale Steuerungszwilling. Dieser ermöglicht, die Maschinensteuerung am PC oder Tablet zu simulieren, um offline Datensätze zu erstellen und Abläufe zu optimieren – auch standortübergreifend. Über den „Datadecoder“ lassen sich verschiedene Maschinendatensätze lesbar anzeigen, miteinander vergleichen und als scv- oder xlsx-Dateien sichern. Bei einem neuen Werkzeug beträgt die Zeitersparnis rund drei Stunden, in Verbindung mit einem Robot-System noch deutlich mehr.

Quelle: Arburg