Spritzgießmaschine mit Assistenzsystemen in der Kunststoffverarbeitung

Getrieben wurde die Neuanschaffung von Spritzgießmaschinen beim Kunststoffverarbeiter Peka Spritzguss durch fortlaufende Probleme bei der Produktion eines 2-Komponenten-Bauteils – einer Leitungsklemme für die Automobilindustrie. Zuvor gab es mit der Produktion auf den Spritzgießmaschinen anderer Fabrikate, die das Unternehmen aus dem nordrhein-westfälischen Velbert im Bestand hat, regelmäßig Qualitätsprobleme. „Es trat immer wieder – für uns nicht nachvollziehbar – das Problem auf, dass die Weichkomponente nicht komplett gefüllt war. Wir hatten einen Ausschussanteil in der laufenden Produktion von 14 Prozent“, berichtet Hendrik Battling, Production Manager im Hause Peka. Eine Quote, die nicht länger akzeptiert werden sollte und nach Alternativen verlangte. Den entscheidenden Anstoß bekam dann der Operation Manager von seinen Mitarbeitern aus der Produktion, sich doch einmal mit Engel auszutauschen. Udo Riethmüller, Vertriebsingenieur bei Engel Deutschland am Standort Hagen, war in den letzten Jahren immer wieder in Kontakt mit Peka und erarbeitete schließlich ein kundenspezifisches Performance-Paket. Dieses beinhaltete eine Engel Victory 330H/200V/140 Combi Spritzgießmaschine mit einem horizontalen und einem vertikalen Spritzaggregat sowie einem kundenspezifischen Drehtisch und integriertem Linearroboter vom Typ Engel Viper 12. Um die Füllproblematik zu lösen, wurde die Maschine mit den intelligenten Assistenzsystemen IQ Weight Control und IQ Flow Control sowie E-Temp Temperiergeräten ausgestattet.

Das Werkzeug verfügt über acht Kavitäten. Im ersten Schritt wird über das Vertikalaggregat die Hartkomponente gespritzt. Anschließend fährt die Maschine auf und das Werkzeug wird gedreht, um im zweiten Schritt über das horizontale Spritzaggregat die Weichkomponente anzuspritzen. Das Bauteil hat nur ein sehr kleines Schussvolumen, das sich in 5 g für die Hartkomponente (Polypropylen) und 1,7 g für das weiche Material (TPE) aufteilt. Das mit 6,7 g sehr kleine Bauteilgewicht stellte die eigentliche technische Herausforderung dar, es erfordert eine sehr hohe Prozesskonstanz. „Seit wir die neue Maschine von Engel im Einsatz haben, gehören die Reklamationen der Vergangenheit an“, berichtet Betriebsleiter Mirko Schubert und führt dies auf die Assistenzsysteme von Engel zurück. Schwankungen in den Umgebungsbedingungen werden von IQ Weight Control ebenso zuverlässig erkannt und ausgeglichen wie Veränderungen im Rohmaterial. Das Assistenzprogramm überwacht in der laufenden Produktion permanent die Einspritzmenge und regelt sie für jeden einzelnen Zyklus nach. Interessant war für Peka insbesondere die Tatsache, dass auf diese Weise auch nach einem Chargenwechsel unverzüglich wieder Gutteile produziert werden können. Der Temperierprozess wird von IQ Flow Control unterstützt, das jeden einzelnen Temperierwasserverteilerkreis dynamisch ausregelt und somit konstante Temperierverhältnisse ermöglicht. In Kombination mit den E-Temp Temperiergeräten vermag IQ Flow Control darüber hinaus, die Drehzahl in den mit Servopumpen ausgerüsteten Temperiergeräten an den tatsächlichen Bedarf anzupassen. Basis für die Regelung sind die Messwerte der elektronischen E Flomo Temperierwasserverteiler in der Maschine, die über OPC UA mit den E-Temp Temperiergeräten kommunizieren. Weit mehr als ein schöner Nebeneffekt ist die dabei realisierte Energieeinsparung durch die geregelte Pumpensteuerung. „Peka hat mit der intelligenten Temperierung für sich einen Mehrwert geschaffen“, so Riethmüller. Schubert unterstreicht: „Wir haben dank der Performance von Engel den Ausschuss wirklich auf null stellen können.“

Die zweite neue Engel Spritzgießmaschine, eine Victory 1560/300, hat Peka mit IQ Clamp Control, einem weiteren Assistenzsystem ausgestattet. Die Software bestimmt auf Basis der Werkzeugatmung die für das jeweilige Bauteil optimale Schließkraft und stellt sie automatisch ein. Qualitätsmängel, beispielsweise durch Brenner und Gratbildung, wie sie als Folge einer zu hohen Schließkraft auftreten können, werden zuverlässig vermieden. Die Ausschussrate wird durch die gleichbleibend hohe Qualität deutlich gesenkt. Zudem ermöglicht IQ Clamp Control eine ressourcenschonende Produktion und eine bessere Energieeffizienz bei gleichzeitiger Schonung des Werkzeugs. „IQ Clamp Control bietet sich gerade für Peka an, weil in der Produktion sehr häufig die Werkzeuge gewechselt werden“, betont Riethmüller.

Aktuell fertigt der Kunststoffverarbeiter auf 41 Spritzgießmaschinen für die Automobil-, Elektro- und Haushaltswarenindustrie. Derzeit laufen direkt neben dem Hauptgebäude in der Konrad-Zuse-Straße die Bauarbeiten für eine weitere Produktionsstätte, die vor allem für die neue Sparte Medizintechnik genutzt werden soll. Peka hat einen eigenen Werkzeugbau. Das Angebot für die Kunden wird darüber hinaus durch eine eigene Konstruktionsabteilung ergänzt. „In den vergangenen Jahren ging der Trend immer in eine Richtung: Dass die Werkzeuge noch komplexer werden“, erklärt Ralf Peter, Geschäftsführer und Firmengründer von Peka Spritzguss. In dem Zuge wachsen auch die Abmaße der verwendeten Werkzeuge stetig an. „Das hatte für uns zur Folge, dass wir häufiger auf die nächstgrößere Spritzgießmaschine wechseln mussten, weil irgendwie immer die Holme störten“, erklärt Peter. Eine dauerhafte und zukunftsorientierte Lösung musste her, denn in der Produktion stieg damit auch zunehmend der Platzbedarf. Die holmlosen Spritzgießmaschinen der Victory Serie von Engel spielen hier ihre Stärken aus. Neben dem Vorteil, schneller und einfacher rüsten zu können, machen sie es möglich, große Werkzeuge auf vergleichsweise kleine Maschinen aufzuspannen. „Das spart uns effektiv Kosten ein, sorgt für eine erhöhte Flexibilität und ist für uns die richtige Wahl für die Zukunft“, macht Peter deutlich. „Aktuell läuft auf der 140-t-Maschine ein mit umfangreicher Heißkanaltechnologie ausgestattetes zwei Tonnen schweres Werkzeug“, liefert Schubert ein Beispiel. Dieses Werkzeug lief zuvor auf einer 200-t-Spritzgießmaschine.

„Beim Drehtisch haben wir eine Sonderlösung gebraucht, was im engen Zusammenhang mit unseren Werkzeugkonzepten steht“, will Mirko Schubert die gute Zusammenarbeit mit der Entwicklungsabteilung von Engel nicht unerwähnt lassen. Die Engel Victory 330H/200V/140 Combi wurde in Wide-Platen-Ausführung bestellt und kann so einen Drehtisch mit einem Durchmesser von 830 mm aufnehmen. Zudem besitzt die Spritzgießmaschine einen 40 cm längeren Maschinenrahmen, was noch größere Werkzeuge ermöglicht.
Fast alle Werkzeuge, die von Peka konstruiert und hergestellt werden, sehen eine Kühlung durch die Mitte des Drehtischs vor. Um auch beim Einsatz von Kundenwerkzeugen, die eine Kühlung des Werkzeugs von außen vorsehen, flexibel zu sein, wurde gemeinsam mit Engel ein Adapterstück entwickelt. „Die Zusammenarbeit lief wirklich ausgezeichnet“, kommentiert Schubert. „Ich behaupte einmal, dass hier eine Lösung geschaffen wurde, die wirklich einzigartig ist.“

„Der Support von Engel war sehr gut“, erklärt Schubert. Er schildert, dass nachträglich auf Pekas Wunsch eine hydraulische Indexplattensteuerung in die Maschine implementiert wurde. „Angefragt, Angebot erhalten, Steuerung integriert und ein Software-Update gefahren – danach lief die Maschine wieder sofort und ohne Probleme“, betont Schubert. Im After-Sales zählt die schnelle Aktualisierung einer Maschine. Darauf ist ein Kunststoffverarbeiter mit einem getakteten Produktionsprozess angewiesen. Damit die Mitarbeiter in der Produktion schnell den Umgang mit den neuen Engel Maschinen erlernen, hat der Hersteller sie umfangreich geschult.
In Summe konnte Peka mit der Investition in die beiden neuen Spritzgießmaschinen die Wirtschaftlichkeit und Nachhaltigkeit steigern, den Ausschuss reduzieren und damit auch den Energieeinsatz senken. Damit qualifizierte sich das Unternehmen für eine staatliche Förderung. „Es ist gut, dass es diese Fördermodelle zur Steigerung der Energieeffizienz gibt, und als Maschinenhersteller unterstützen wir unsere Kunden an dieser Stelle“, macht Riethmüller deutlich.

Quelle: Engel