Die neue Duo Combi M Spritzgießmaschine im Technikum des bayerischen Familienunternehmens Zechmayer. (v.l.): Jörg Zechmayer, Nicole Zechmayer, Dominik Will von Zechmayer und Mario Oppelt von Engel Deutschland. (Bild: Engel)
Insbesondere Sicht- und Dekorteile für das Autointerieur- und –exterieur stellen hohe Anforderungen an die Maschine. Diese muss sehr große, aber auch sehr kleine Schussgewichte, das Hinterspritzen, Überfluten, Spritzprägen, Schäumen und mehr beherrschen. Ein spezielles Anforderungsprofil, das Engel mit seiner Anlage, ausfüllt. „Nur fliegen kann sie nicht“, sagt Jörg Zechmayer, Geschäftsführer von Zechmayer, mit einem Augenzwinkern, „aber sonst fast alles, denn mit dieser Spritzgießmaschine haben wir große Pläne.“ Einzigartigkeit, Ideenvielfalt und Innovation: das alles sind Werte, die das Familienunternehmen aus Bayern, in seiner täglichen Arbeit lebt. Den Einzug der 120 t schweren Maschine in das neue Technikum am Firmensitz Grafenwöhr hielt das Familienunternehmen aus Bayern auch auf Bewegtbild fest.
Die Anfrage beim Spritzgießmaschinenbauer aus Österreich, neun Monate zuvor, hatte es in sich: ursprünglich sollten die umfangreichen technischen Anforderungen auf zwei Spritzgießmaschinen verteilt werden. Schwierig wurde jedoch die Entscheidung, wie diese Aufteilung vorzunehmen sei, um sich für künftige Anforderungen nicht einzuschränken. Also warum nicht alles in einer Maschine vereinen? Das in Schwertberg beheimatete Unternehmen nahm sich der Herausforderung an und konnte am Ende alle Wünsche erfüllen. Sogar die um fast zwei Meter verkürzte Aufbaulänge, die aufgrund der zur Verfügung stehenden Stellfläche notwendig war. So gibt es die nun 15 m kurze hydraulische Engel Spritzgießmaschine der Duo Combi M Baureihe mit 1.500 t Schließkraft und vielen zusätzlichen Funktionen auf der Welt kein zweites Mal.
2K-Technologie für Sicht- und Dekorbauteile haben hohe Anforderungen
Da die Zweiplatten-Spritzgießmaschinen der Engel Duo Baureihe bereits in der Standardausführung recht kompakt in den Abmaßen sind und für die sehr flexible Fertigung großflächiger Teile – wie der Sicht- und Dekorteile bei Werkzeug- und Formenbauer – prädestiniert sind, bildete sie den idealen Ausgangspunkt für die geplanten Individualisierungen.
„Für Sicht- und Dekorteile sind 2K-Technologien fast immer erforderlich. Sowohl das Hinterspritzen von Folien als auch das Überfluten mit Polyurethan zum Ausbilden einer hochglänzenden und kratzfesten Schutzschicht muss eine Spritzgießmaschine für unsere Anwendungen können“, beschreibt Dominik Will, Projektleiter Kunststofftechnik von Zechmayer, die Mindestanforderungen.
So fiel die Entscheidung auf eine Duo Spritzgießmaschine in der Combi M Ausführung mit Wendeplatte. Die Wendeplatte unterteilt den Schließbereich, um zwei Werkzeuge parallel aufnehmen zu können, entweder für den Mehrkomponentenspritzguss in einem Arbeitsgang oder um mit zwei baugleichen Werkzeugen den Output zu verdoppeln. Die Duo Combi M ist dafür mit zwei Spritzeinheiten ausgerüstet. Eines befindet sich auf der festen Werkzeugaufspannplatte, ein zweites, „mitfahrendes“ auf der beweglichen. An sich schon etwas Besonderes, war die Combi M Ausführung für Zechmayer noch nicht genug. Die bewegliche Aufspannplatte erhielt zusätzlich einen Drehteller und in Huckepackposition des Hauptspritzaggregats wurde ein drittes Spritzaggregat installiert.
Beim gleichzeitigen Hinter- und Überspritzen einer IMD-Folie spielt die Combi M Bauweise ihre Stärken voll aus. „Dieses Projekt hätten wir ohne die Investition in die neue Maschine nicht bekommen“, so Zechmayer. Zumal die Anwendung mit der variothermen Werkzeugtemperierung auch prozesstechnisch anspruchsvoll ist. „Die Komplexität der Anwendungen steigt immer weiter an“, ergänzt dieser. „Darüber hinaus wollen wir zukünftig auch Forschungsarbeiten begleiten. Deshalb haben wir mit Weitblick investiert. Unsere Maschine ist in ihrer Vielseitigkeit wirklich einzigartig.“
Spritzgießtechnologie und Technikum gehen Hand in Hand
Um für die Zukunft gerüstet zu sein, wurden zahlreiche Optionen direkt mitbestellt, beim begrenzten Platzangebot vielfach eine Herausforderung. Doch da der Maschinenbauer aus Österreich die Nähe zum Kunden lebt, galt auch für dieses Projekt: geht nicht, gibt’s nicht.
Die individuelle Ausstattung der Maschine folgt konsequent der Strategie des Zechmayer-Geschäftsbereichs Kunststofftechnik, denn mit der Eröffnung des Technikums im Frühjahr wurde das Angebot für die Kunden deutlich erweitert. Dominik Will hat mehrere Aufgabenfelder im Blick, für die sich die Investition in die Duo Combi M Maschine auszahlen wird: „Unseren Kunden aus dem Automobilsektor werden wir einen verbesserten Fullservice in der Vorserie anbieten. Das beginnt beim CAD-Engineering und der Moldflow-Analyse und erstreckt sich auf den Werkzeugbau, die ersten Funktionstests im Technikum und eine Musterung nach VDA oder PPAP.“
So werden zukünftig auch Prozessanalysen Teil des Angebots sein. Dazu wird die Fertigung durchgängig protokolliert und Bauteilvermessungen auf einer 3D-Koordinatenmessmaschine durchgeführt. Außerdem sollen sich weitere Entwicklungsschritte zu Handling und Prozessoptimierung anschließen, so dass der Spritzgießprozess bis ins Detail für den Auftraggeber eingerichtet und auch eine Kleinserie produziert werden kann. Aus diesem Grund besitzt die Technikumsmaschine ein komplettes Roboter-Handling, einen Engel Viper 40 Linearroboter mit Entnahme- und Ablagefunktion, der vollumfänglich in die CC300 Maschinensteuerung integriert ist. Neben der Automobilbranche sollen weitere Märkte erschlossen werden: die Expertise des Familienunternehmens im Bereich Dekor- und Sichtteile ist zum Beispiel auch für Hersteller von weißer Ware interessant.
Der Weg vom Bürotrakt ins Technikum ist nicht weit. Quer hindurch, durch eine luftig große Halle, in der sich auch der Kern des Unternehmens, der Bereich für den Formenbau befindet - hinter einer halbhohen Trennwand - steht die Engel Duo Combi M. Gerade die direkte Anbindung des Technikums an den Formenbau macht das Unternehmen so flexibel. Da der Kran die Werkzeuge zwischen Technikum und Formenbau einfach hin- und herfahren kann, dauert ein Werkzeugwechsel selten länger als 25 min.
Filigranere Strukturen und hinterspritzte Lichttechnik liegen im Trend
Beim Umrunden der Trennwand fallen die Besonderheiten der neuen Spritzgießmaschine sofort ins Auge. Neben dem Hauptaggregat, einer 70-mm-Schnecke, ist vor allem das höhenverstellbare Huckepackaggregat mit einer 50-mm-Schnecke nicht zu übersehen. Auch das dritte Aggregat hat einen Schneckendurchmesser von 50 mm. Für die Größe der Maschine sind das auffallend kleine Schneckendurchmesser, die die große Flexibilität im Mehrkomponentenspritzguss begründen. Schussgewichte zwischen 70 g und 2,2 kg werden verarbeitet.
„Das Design ist in der Fahrzeugbranche – sowohl auf zwei als auch vier Rädern – ein wichtiges Unterscheidungsmerkmal. Wir beobachten einen Trend hin zu filigraneren Strukturen und hinterspritzter Lichttechnik. Dementsprechend werden die Schussgewichte kleiner, bei gleichbleibender oder sogar zunehmender Werkzeuggröße“, weiß Mario Oppelt, Vertriebsingenieur bei Engel Deutschland, der das Projekt von Beginn an begleitet hat. „Die verfahrenstechnischen Möglichkeiten dieser individuellen Duo Combi M sind aufgrund der unterschiedlichen Kombinationen der installierten Technologiepakete fast endlos.“
Ausgerüstet ist die Maschine unter anderem für das Hinterspritzen von Folie, Holz, Metall und Stoff, für das Spritzprägen und das Überfluten mit Polyurethan. Für die Reduktion des Bauteilgewichts stehen die Gas- und Wasserinjektionstechnik ebenso zur Verfügung wie Mucell zum Schaumspritzgießen. Für die Mehrkomponententechnik bis 3K kommen der Drehteller und die Wendeplatte zum Einsatz.
Das maximal mögliche Werkzeuggewicht liegt bei 30 t. Die lichte Holmweite beträgt 1.530 mm, Werkzeuge bis zu einer Höhe von 1.800 mm können eingebaut werden, wobei die Einbauhöhen in Auf-Zu-Richtung von 375 bis 2.275 mm variabel sind. Möglich ist diese enorme Spannbreite, weil sich die Wendeplatte demontieren lässt, eine weitere Besonderheit der Maschine. Zum Aufspannen kleiner Werkzeuge auf nur einer Seite der Wendeplatte steht ein Auswerferdummy bereit.
Neun hydraulische Kernzüge, Pneumatikbetätigung und Vakuumtechnik lassen sich flexibel zuschalten. Die Heißkanaltechnik ist mit 24 hydraulischen und 20 pneumatischen Nadelverschlussdüsen bestückt. 56 Regelkreise befinden sich auf der festen Seite, 24 davon können auf die bewegliche Seite gebrückt werden.
Intelligente Assistenzsysteme optimieren den Prozess
Sowohl für die Abmusterung als auch für künftige Prozessoptimierungen oder Entwicklungsaufgaben sind eine exakte und intelligente Maschinensteuerung sowie eine genaue Dokumentation aller Parameter unabdingbar. Die neue Spritzgießmaschine im Technikum ist auch dafür vorbereitet: die intelligenten Assistenzsysteme IQ Weight Control und iQ Flow Control sind Helfer für stabile Prozesse und die Dokumentation aller Einstellungen. „Wir können dem Kunden alle Details für den Serienprozess mitgeben. Damit kann er zum Beispiel bei minimalem Energieeinsatz temperieren und den CO2-Footprint seines Bauteils dokumentieren“, beschreibt Will.
Basierend auf den Messergebnissen des E-Flomo-Temperierwasserverteilers optimiert IQ Flow Control den Temperierprozess. Die Software regelt selbstständig Temperaturdifferenzen in jedem einzelnen Verteilerkreis aus und schafft dadurch konstante Temperierverhältnisse. IQ Weight Control passt Schuss für Schuss Umschaltpunkt, Einspritzprofil und Nachdruck an die aktuellen Bedingungen an. Die Auswirkungen äußerer Einflüsse sowie Schwankungen im Rohmaterial werden dadurch vollautomatisch ausgeglichen.
Für alle Optionen, die nicht direkt eingebaut wurden, sind Vorrüstungen berücksichtigt, so dass der Werkzeug- und Formenbauer die Anlage auch später noch an neue Anforderungen seiner Kunden oder Entwicklungspartner anpassen kann. „Schon heute eröffnet uns unsere ganz besondere Spritzgießmaschine viele neue Optionen in der Produkt‑, Werkzeug- und Prozessentwicklung“, blickt Zechmayer auf kommenden Herausforderungen voraus. „Ich bin gespannt auf die ersten Prototypen für Bedienblenden von Kaffeemaschinen und Haushaltsgeräten oder Lichtschienen für den Automobilbereich.“
