Bis zu 4.000.000 Verschlüsse werden in unterschiedlichen Komplexitätsgraden im unterfränkischen Ansbach bei Heinlein Plastik-Technik produziert - pro Tag. (Bild: Heinlein)
Kamerabasierte 100-Prozent-Überwachung ist in der Montagetechnik bei Heinlein Standard, ebenso wie viele andere Maßnahmen, um die Sicherheit und das Qualitätslevel der Produktion zu sichern. Dort herrschen kontrolliert keimarme Bedingungen bis hin zum Reinraum der Reinheitsklasse 7 und erhöhte Reinheitsanforderungen in der gesamten Spritzgießfertigung. Schon das ist Grund genug, auf ein nahezu staubfreie zentrale Materialversorgung zu setzen. Aber auch die Sicherheit vor Verwechselungen der überwiegend direkt aus Silos gezogenen Materialien sowie die Effizienz des automatisierten Systems sind für das Kunststoffverarbeiter wichtige Punkte. „Von den Reinheitsanforderungen einmal ganz abgesehen: Wir verfolgen konsequent das Konzept des Lean-Aufbaus. Rund 70 Prozent der Teile werden bei uns zu kompletten Verschluss- oder Dosiersystemen montiert, zumeist in direkt den Spritzgießmaschinen zugeordneten automatischen Montagestationen. Spritzgießen, Montieren und Verpacken sind jeweils direkt hintereinander angeordnet, Materiallagerflächen innerhalb der Produktion wären da sehr hinderlich“, erklärt Technischer Leiter und Prokurist Klaus-Dieter Schell. Aus Sicherheitsgründen werden sogar die Dosiermodule der Einfärbung bei Farbwechseln oder zum Nachfüllen von den Maschinen entnommen und extern gerüstet.
Beim Einrichten einer neu errichteten Produktionshalle für derzeit 20 Spritzgießmaschinen mit Schließkräften zwischen 250 und 2.000 kN griff das Unternehmen auf die Erfahrungen aus der bereits in der Nachbarhalle betriebenen Materialversorgung zurück. Hier versorgt seit vielen Jahren eine zentrale Materialversorgung von Motan-Colortronic, Friedrichsdorf, 35 Spritzgießmaschinen direkt aus insgesamt 10 Außensilos. Vor diesem Hintergrund und dem geringem Wartungsaufwand der bisherigen Gesamtanlage setzte das Unternehmen bei der Neuinstallation erneut auf das Materials Handling des Friedrichsdorfer Unternehmens.
Redundanz schafft Sicherheit
Die „Machermannschaft“ des Projekts (v.l.): Von Heinlein Klaus-Dieter Schell, Technischer Leiter, und Produktionsleiter Klaus Vogel sowie Karl Heinz Holweg, Motan-Colortronic. (Bildquelle: Motan-Colortronic)
Das Produktspektrum verlangt nach hoher Maschinenauslastung, um zu attraktiven Konditionen fertigen zu können. Dementsprechend zuverlässig muss die Materialversorgung organisiert sein. Die Basis dafür bilden insgesamt 12 Außensilos, die teilweise mit den gleichen Materialien befüllt sind, überwiegend Polypropylene sowie HD- und LD-Polyethylentypen. Es wird mit sogenannten 1 A Pharmagrades, also zertifizierten Materialien, gearbeitet. Da diese über die Produktlebensdauer nicht einfach auf einen anderen Hersteller gewechselt werden können, bietet der hohe Lagervorrat bei möglichen Lieferengpässen am Markt langfristige Reserven. Zudem wurde eine Verbindung zwischen „alter“ und neuer Materialversorgung geschaffen: Über die seit der Erstinstallation im vorhandenen Produktionsteil eingesetzten Drehrohrweiche ist auch die neue Materialverteilung angebunden, sodass im Bedarfsfall vorhandene und neue Silos von beiden Seiten aus genutzt werden können. Aus denen werden mehr als 95 Prozent der verarbeiteten Materialmengen gezogen. Zum Verarbeiten von Kleinmengen, beispielsweise TPE- oder diverse Sondertypen, wurde eine Aufgabestation für Sackware angebunden.
Die Verrohrung von den Silos über die automatische Verteilstation bis an die Maschinen ist komplett in Edelstahl ausgeführt und entspricht den Hygieneanforderungen bei Heinlein. Verlegt wurde sie auf Trassen entlang der Hallenwände, die die gesamte Infrastruktur wie elektrische Energie, Druckluft sowie Kühlwasserver- und –entsorgung aufnehmen.
Leistungsfähige und sichere Verteilung
Der Verteilbahnhof besteht aus zwei Einheiten, die automatisch je zehn Eingänge auf zehn Ziele verteilen können. Die Anlage ist mit geringem Aufwand jederzeit erweiterbar. (Bildquelle: Motan-Colortronic)
Im Mittelpunkt der Anlage steht die „Verteilstation“ Metrolink, die, einmal eingerichtet, jede Verbindung zwischen Materialzufuhr und Maschinen automatisch und verunreinigungsfrei herstellt. Versehentlich falsches Zuordnen von Material zur Maschine sind nicht möglich. Bei sehr geringer Stellplatzgröße sind in der von Heinlein genutzten Variante 2×10 Materialzuführungen und 2×10 Ausgänge an die Maschinen verfügbar.
Aufgrund der durchgängig festen Materialzuordnungen im Metrolink-System sind, anders als bei alternativen Verteilbahnhöfen, während des Förderns keine Schaltungen erforderlich. Es ist außerdem keine gemeinsam genutzte Verbindungsleitung vorhanden, die nach jedem Fördervorgang leergesaugt werden muss. Das erhöht die Kapazität beträchtlich. Erst bei Materialwechseln auf der Maschine wird die Materialzuordnung neu positioniert und die gesamte Leitung automatisch leergesaugt. Gesteuert wird die Technik per Can-Bus, was die Verkabelung deutlich vereinfacht.
Die notwendige Energie für das Fördern liefern zwei frequenzgeregelte Gebläse. Deren Leistung wird je nach Förderweg und -volumen geregelt, was einerseits den Energiebedarf drastisch reduziert und andererseits das Material schont. Die Vakuumpumpen sind über eine automatische Pumpenumschaltung gekoppelt. Eine Pumpe befindet sich immer im Stand-by-Betrieb. Im Fall einer Pumpenstörung wird automatisch und verzögerungsfrei auf die Stand-by-Pumpe umgeschaltet.
Die Dosiergeräte sind serienmäßig mit Wechsel-Dosiermodulen ausgerüstet. Das Dosiergerät im Bild befindet sich gerade in der Umrüstung. Mit wenigen Handgriffen ist das neue Dosiermodul montiert. (Bildquelle: Motan-Colortronic)
Das Thema Dosierung hat Heinlein ebenfalls mit Motan-Colortronic gelöst. Volumetrische Miniblend V Scheibendosiergeräte und Fördergeräte des Typs Metro G mit Entstaubungsmodulen, bilden auf den Maschinen das Ende der Materialförderstrecken. Je nach Durchsatzmengen werden verschiedene Baugrößen eingesetzt. Über Zwei-Komponentenweichen lässt sich eventuell anfallendes Mahlgut einfach in den Produktionsprozess zurückführen. Die Miniblend V-Geräte dosieren Additive und Farben, synchron zum Materialeinzug der Spritzgießmaschine, den Grundmaterialien zu. Dabei wir kein zusätzlicher Mischer benötigt.
„Da sich die Dosiermodule sehr einfach von den Dosiergeräten nehmen lassen, füllen wir sie extern nach“, nennt Produktionsleiter Klaus Vogel eine weitere Vorsichtsmaßnahme gegen mögliche Verunreinigungen durch Staub in der Fertigung. Zudem sind für jede Farbe separate Dosiermodule mit verschieden Dosierscheiben verfügbar. „Auch hier stand der Sicherheitsgedanke an erster Stelle bei der Prozessgestaltung“, ergänzt er.
Läuft wie geplant
Die Entstaubungsmodule auf den Fördergeräten ermöglichen den Einsatz von Mahlgut ohne Qualitätseinbußen. Der anfallende Staub wird automatisch im zentralen Filter in einem separaten Raum abgeschieden. (Bildquelle: Motan-Colortronic)
„Kosten- und terminmäßig entspricht die im Oktober 2019 in Betrieb gegangene Motan-Förder- und Dosiertechnik dem seinerzeit eingereichten Angebot“, berichtet Klaus-Dieter Schell. Sukzessive wird die Halle mit Spritzgießmaschinen, Montage- und Verpackungsanlagen gefüllt. Anschlüsse an die zentrale Materialversorgung sind bereits an jedem Stellplatz vorhanden, sodass die Inbetriebnahmen jeweils zügig ablaufen können. Und auch der perspektivische weitere Ausbau ist bereits vorgedacht: Die Gesamtanlage zur Materialversorgung lässt sich ohne großen Aufwand auf die Versorgung von 40 Spritzgießmaschinen ausbauen.
