Da das IML-Verfahren ein hochdynamischer Prozess ist, ergibt sich die Wirtschaftlichkeit aus dem Niveau der Anlagenkomponenten. Verfahrenstechnisch zählen statische Aufladung und Auslegung der Kerne zu den Schlüsselpunkten im Prozess. Zunächst werden die Labels aus dem Magazin angesaugt, im zweiten Schritt auf die Kerne aufgelegt und mit Vakuum gehalten. Zur Übergabe der Label fahren die Kerne der Automation in die Kavitäten. Die Etiketten werden in dieser Phase gegen das Vakuum abgeblasen, elektrostatisch geladen und somit in der Kavität „konturnah“ angelegt und gehalten. Das Niveau von Prozessgestaltung und die Güte der Labels entscheiden maßgeblich über Prozesssicherheit, Reproduzierbarkeit, Teilequalität und Wirtschaftlichkeit. Auf der K-Messe zeigen die Kooperationspartner zusammen eine Referenz-Fertigungszelle, die die Kompetezen der einzelnen Partner illustrieren und zu Diskussionen anregen soll.
Spezielle Werkzeugtechnik für die Dünnwandtechnik
Die Fertigungszelle ist mit einer schnelllaufende Spritzgießform mit zwei Kavitäten für einen Food-Container der Dimension rund-oval 500 ml von Glaroform ausgestattet. Das Werkzeug verfügt über ein hauseigenes Heißkanalsystem mit pneumatisch betätigtem Nadelverschluss. Das Formteil wird durch IML an der Seitenwand dekoriert. Die Form ist mit einem konturnahen Kühlsystem versehen, um eine schnelle Zykluszeit bei reproduzierbarer Produktqualität zu erreichen. Die konturnahe Kühlung reduziert zudem den Verzug im Teil.
Die Form entspricht konstruktiv dem letzten Stand der Technik und ist aus hochreinen Qualitätswerkzeugstählen hergestellt. Um die lange Einsatzdauer der Form sicherzustellen, ist sie Oberflächen beschichtet sowie auf enge Toleranzen gefertigt. Das dünnwandige Produkt hat eine durchschnittliche Wandstärke von 0,4 mm und ein Teilegewicht von etwa 11 g. Ergänzt ist die modulare Fertigungszelle um ein hochdynamisches IML-System. Dabei setzt sie Maßstäbe in Bezug auf Geschwindigkeit, Verfügbarkeit und Prozesssicherheit bei der IML-Automation. Die Zykluszeit liegt bei dieser Anwendung unter 3 s.
Automatisierung mit QS-Modul
Das System ist mit aktueller Steuerungs- und Antriebstechnik ausgestattet und wird mit Hilfe eines Touchscreen bedient. Über den integrierten Remote-Zugang besteht die Möglichkeit, sich von außerhalb in das System einzuwählen, um den Verarbeiter bei Bedarf zeitnah zu unterstützen. Für die Qualitätskontrolle der produzierten Container wird ein Kamera-Inspektionssystem von Omron eingesetzt. Die als fehlerhaft erkannten Teile werden nach der Inspektion durch den Q-Sort Line aussortiert und in einer Schlechtteilebox gesammelt.
Die Gutteile werden gestapelt und über ein Transportband aus dem System heraus geführt. Dieses System zur Ausschleusung von Schlechtteilen ist nachrüstbar: Bereits installierte Anlagen können mit diesem QS-Modul aufgerüstet werden. Das temperierte Kühlwasser wird mit Hilfe eines Kühlgerätes erzeugt. Optional kann auch eine sogenannte freie Kühlung eingesetzt werden. also eine Kühlung mit kalter Außenluft, solange es eine ausreichende Differenz zur gewünschten Medientemperatur ermöglicht. In dieser Phase ist der Betrieb von Verdichtern nicht nötig. Damit können bis zu 60 Prozent an Stromkosten eingespart werden.
Die Etiketten, die für das Exponat eingesetzt werden sind auf Basis einer 60 µ EUP Orange-Peel-Folie von Treofan hergestellt. Die rund-ovale Form des Containers setzt Etiketten voraus, die präzise gestanzt sind und das Einhalten der kurzen Zykluszeit durch eine gute elektrostatische Aufladung sicherstellen. IML-Etiketten des Herstellers können mit bis zu acht Farben – inklusive Lackbeschichtung – gedruckt werden.
Erstmalig präsentiert wird die Produktions-Datenerfassung einer geschlossenen Zelle (MDE) im Verpackungsbereich für die „IML Competence“. Mit dem Produktionsinformationssystem Pisolutions werden die Prozessdaten, Datensätze, Aufträge, Fehlermeldungen und Statusinformation der gezeigten Messeanwendung gemeinsam erfasst, angezeigt und gespeichert. Dies ist ein zukunftsweisender Schritt in Richtung „Industrie 4.0″ und der kompletten zentralen Datenerfassung unterschiedlicher Komponenten mit verschiedenen Steuerungsarten.
Im Fall der gezeigten Anwendung werden die Daten der Spritzgießmaschine über die standardisierte Euromap-63-Schnittstelle der Maschine mit den, über eine OPC-Schnittstelle erhaltenen Daten der Automation zusammengeführt, zentral auf einer Datenbank abgelegt und visualisiert. Möglich ist dies durch das neu geschaffene Zusammenspiel der Bundle-Lösungen Pi_Inject und Pi_Assembly, die jeweils branchenspezifische Features enthalten und somit den Übergang von Spritzgießen und Automation fließend gestalten.
Diese Art der Datenerfassung macht eine Installation mehrerer unabhängiger BDE/MDE-Systeme innerhalb einer Produktionsumgebung überflüssig und kann somit als einziges, zentrales Modul angewandt und mit einem übergeordneten ERP-System verbunden werden.
Unternehmen im Detail
IML-Competence
IML-Competence – das ist eine enge Kooperation rund um das Thema In-Mould-Labelling von Unternehmen, die die verschiedenen Bestandteile der Prozesskette als ihre Kernkompetenz ansehen:
- Beck Automation, Oberengstringen, Schweiz – Automationslösungen für IML-Label (In-Mold-Labelling) in der Spritzgießtechnik. Das Unternehmen konzentriert sich konsequent auf das Dekorieren und Etikettieren von Deckeln, Bechern, Schalen und Eimern für unterschiedliche Industrien. So entstehen prozesssichere und wirtschaftliche Robotersysteme, die weltweit zum Einsatz kommen. Vom Schweizer Stammsitz werden rund 35 bis 45 Systemanlagen pro Jahr ausgeliefert.
- Glaroform, Näfels, Schweiz – Formenbau für Hochleistungs-Spritzgießformen. Um die rasche Entwicklung im Formenbau zu bewältigen, hat sich das Unternehmen hauptsächlich auf Spritzgießformen für dünnwandige Artikel für die Bereiche Margarine-, Eis-, Feinkost-, Food- und Non-Food-Verpackungen, Trinkbecher, Eimer, Deckel und Pflanzbehälter spezialisiert. Die Produkte können in verschiedenen Ausführungen ausgelegt sein: rund, oval, quadratisch oder rechteckig, mit oder ohne Erstöffnungsverschluss – und sie werden heute hauptsächlich mit IML dekoriert.
- Ernst H. Furrer – Ef cooling, Dällikon, Schweiz – Prozesskühler für die Industrie. Neben standardisierten Geräten zur Kühlung von Wasser, Ölemulsionen und Emulsionen bis 400 kW Kälteleistung werden vor allem auch komplette zentrale Kühlanlagen bis 5 MW Kälteleistung – oft als Turn-Key-Projekte – geplant und ausgeführt. Im Vordergrund stehen umweltfreundliche Konzepte mit energiesparender Technik. Seit Januar 2013 ist Ef cooling in Deutschland mit einer eigenen Tochtergesellschaft vertreten, der Furrer Industriekühlung in Krukow bei Hamburg.
- Viappiani Printing, Segrate, Italien – Hersteller von IML-Etiketten für Spritzguss- und Blasverfahren. Die Italiener setzen einen Schwerpunkt in der Herstellung von IML-Etiketten – basierend auf PP-, PE- und PS-Folien. Das Unternehmen ist Mitglied der CTI Invest, einer in Privatbesitz befindlichen Holding, spezialisiert auf Druck. Die Holding strebt ein globales Netzwerk von Etikettenlieferanten an.
- Bfa solutions, Schwerzenbach, Schweiz –Beratungsunternehmen in der industriellen Automation und für Produktionsabläufe. Das Know-how ist interdisziplinär und umfasst neben der klassischen Automatisierungstechnik auch die Rechnertechnik. Das ermöglicht die Konzeption und Realisierung von Lösungen auf Anlagensteuerungsniveau (PLC, SPS) in der Produktionsebene über die datenzentrierte Erfassung von Produktionsdaten bis hin zur Schnittstelle mit ERP-Systemen und mobilen Applikationen. Lösungen des Unternehmens werden in der Kunststoffverarbeitung, der Verpackungsindustrie sowie der Medizintechnik angewendet.
