Internes Werkzeughandling im Zwei-Komponenten-Spritzguss

Für ein einfaches und effektives Diabetesmanagement sind kleine, direkt am Körper angebrachte Geräte, die durchgehend den Blutzuckerspiegel messen und an das Smartphone übermitteln, eine sinnvolle Lösung. Damit die Patienten diese ohne größeren Aufwand selbst auf der Haut anbringen können, setzt einer der renommiertesten Hersteller solcher Sensoren auf einen speziellen Applikator. Er dient sowohl zur korrekten Anwendung der Geräte als auch zur Aufbewahrung – weswegen er mit einer Schraubkappe verschlossen ist. Diese wird im Zwei-Komponenten-Spritzguss gefertigt, wobei Polypropylen (PP) für die Schale und ein thermoplastisches Elastomer (TPE) für die Dichtung verwendet wird. Der Zwei-Komponenten-Spritzguss ermöglicht, die Dichtung der Kappe direkt einzuspritzen, statt sie nachträglich einzusetzen. Somit lässt sich das Teil nicht nur in einem Arbeitsgang produzieren, sondern überzeugt zudem durch millionenfach gleichbleibende Produktqualität. Um die Toleranz- und Prozessfähigkeitsanforderungen (CPK) am Kunststoffteil zu erfüllen, mussten die Stahlteile am Werkzeug jedoch nach höchsten Präzisions- und Konstanzstandards hergestellt werden. Hierfür setzte das Unternehmen auf Werkzeug- und Automationstechnologie von Zahoransky.

Neben den Herausforderungen, die bereits die Form der Kappe mit sich brachte – aufgrund des Schraubgewindes kann sie etwa nicht einfach aus dem Werkzeug ausgestoßen, sondern muss entspindelt werden – galt es zunächst, das passende Verfahren für den Zwei-Komponenten-Spritzguss auszuwählen. Die üblichen Core-Back- oder Drehteller-Methoden kamen dabei von Anfang an nicht infrage. Der Einsatz einer marktüblichen Indexplatte wäre grundsätzlich möglich gewesen, jedoch hinsichtlich des Platzbedarfs und der Maschineneffizienz nicht ideal, da in der Werkshalle äußerst enge Platzverhältnisse herrschen. Mit dem verwendeten Werkzeug Z.Warp move setzte Zahoransky deshalb auf ein sogenanntes internes Werkzeughandling. Hierbei entnimmt ein Greifarm, welcher auf einer werkzeugintegrierten Handling-Einheit sitzt, die fertig gespritzte Grundkomponente und setzt diese in die Form für die zweite Komponente. Der Clou daran: Bevor das halb fertige Teil eingesetzt und die zweite Komponente gespritzt wird, lässt sich das Stichmaß verdichten. Im Moment des Wechsels werden so automatisch die Abstände zwischen den Kavitäten verringert beziehungsweise den optimalen Anforderungen angepasst. Die anschließende Entnahme der fertigen Kappen erfolgt mittels Sechs-Achs-Roboter parallel zum Spritzgießprozess. Hierdurch kann die Zykluszeit deutlich optimiert werden.
Diese Werkzeugtechnologie bietet verschiedene Vorteile gegenüber den herkömmlichen Methoden. Neben technischen Vorzügen, wie einer minimalen notwendigen Werkzeugöffnung, fallen für den Anwender vor allem die nennenswerten Platz- und Kosteneinsparungen ins Gewicht. Denn nicht nur das Werkzeug selbst benötigt durch das interne Handling weniger Raum. Die zugehörige Spritzgießmaschine kann aufgrund der durchdachten Konstruktion ebenfalls deutlich kleiner ausfallen – und damit selbstverständlich auch kosteneffizienter. Eine initial etwas höhere Investition in das Werkzeug mit integriertem Handling wird so schnell durch verringerte Kosten in die Maschine sowie eine effizientere Nutzung des Shopfloors ausgeglichen.

Das Z.Warp move Spritzgießwerkzeug mit internem Handling ist jedoch nur ein Element, welches das Unternehmen zur hochgradig automatisierten Produktion der Applikator-Kappen beisteuert. Zunächst wollte der Anwender lediglich ein Werkzeug für die Serienfertigung der Kappen, jedoch überzeugten die Vorteile der Gesamtlösung von Zahoransky. Entsprechend kommt nun auch das direkt an die Anlage angeschlossene Automationsmodul Z.Siroc zum Einsatz. Die flexible, modulare Beistelllösung dient der Entnahme, Montage und Zuführung für Spritzgießmaschinen, Verpackungsmaschinen und Automationsanlagen und kann individuell für verschiedenste Anwendungen angepasst werden. In diesem konkreten Fall erfüllt das Modul hauptsächlich Aufgaben der Qualitätskontrolle. Per Kamera werden die gespritzten Teile in der Z.Siroc vermessen und auf etwaige Mängel geprüft, bevor sie über ein Förderband ausgegeben werden. Die hier eingesetzte Software wird ebenfalls von Zahoransky entwickelt und fügt sich dadurch nahtlos in die Gesamtlösung ein. Der Aufwand für die In-Process-Kontrolle wird somit vollständig in die Automationszelle verlagert und für die Mitarbeiter in der Produktion minimiert. Zusätzlich zur eigentlichen Teileausgabe werden dabei die Musterteile entsprechend der AQL-Werte (Acceptable Quality Level) an geeigneter Position ausgeben. Darüber hinaus wird durch das Maschinenkonzept auch sichergestellt, dass es nicht zu einer Vermischung von guten Teilen und sogenannten NiO-Teilen (Nicht in Ordnung) kommt.

Halle/Stand A2/2309

Quelle: Zahoransky