Spritzgießverarbeitung : Effizienzpotenziale optimal ausschöpfen

Die Verarbeitung von Flüssigsilikon (LSR) stellt besonders hohe Anforderungen an die Prozesskonstanz und Präzision und muss dennoch höchstwirtschaftlich realisiert werden können. „Vor allem dann wenn Massenprodukte wie Babyartikel oder Membranen für Industrieanwendungen produziert werden“, weiß Sergiu Sora, Geschäftsführer von Engel Injectie in Bukarest. Wie sich in der LSR-Verarbeitung dank ausgefeilter Maschinentechnik, Automatisierung und Prozessintegration niedrigste Stückkosten mit einer hohen Produktqualität vereinen lassen, macht Engel auf seinem Messestand anschaulich deutlich. “Es ist das erste Mal, dass auf der expoplast eine LSR-Anwendung zu sehen ist“, so Sora.

Auf einer victory 200H/200L/160 combi Spritzgießmaschine mit integriertem viper 40 Linearroboter produziert Engel während der vier Messetage Druckspeichermembranen in Zwei-Komponenten-Ausführung, die in Druckausgleichsbehältern Einsatz finden. Die Maschine verarbeitet in einem Arbeitsschritt in einem Zwei-Komponenten-Werkzeug gleichzeitig PBT und LSR. Erst der integrierte Prozess ermöglicht es, Thermoplast und Silikon lagesicher miteinander zu verbinden.

Die Herstellung der Membranen schöpft das Effizienzpotenzial der holmlosen Schließeinheit der victory Maschine optimal aus. Das voluminöse Werkzeug reicht bis an den Rand der Aufspannplatten und passt damit auf eine vergleichsweise kompakte 160-Tonnen-Maschine, was sowohl die Investitions- als auch die Betriebskosten reduziert. Ein zweiter Effizienzfaktor ist die Automatisierung. Der Linearroboter kann ohne Störkantenumfahrung direkt von der Seite aus die Kavitäten erreichen und dort sicher agieren. Drittens leistet die sehr hohe Prozesskonstanz, die die holmlose Schließeinheit konstruktiv sicherstellt, einen wesentlichen Beitrag zur hohen Gesamteffizienz. Der patentierte Force-Divider sorgt dafür, dass die bewegliche Aufspannplatte während des Schließkraftaufbaus dem Werkzeug exakt folgt und die Schließkraft gleichmäßig über die Aufspannfläche verteilt wird. Auf diese Weise werden sowohl die außen- als auch die innenliegenden Kavitäten mit exakt gleicher Kraft zugehalten, was den Werkzeugverschleiß reduziert und die Produktqualität steigert. “Die gratarme, abfallfreie, nacharbeitsfreie und vollautomatisierte Verarbeitung von LSR ist die Voraussetzung, High-tech-Produkte aus Flüssigsilikon wirtschaftlich herzustellen“, so Sora.

Als Systemanbieter liefert Engel die integrierte Systemlösung turn-key und aus einer Hand und erhöht damit deutlich die Gesamteffizienz der Anwendung. Zu den wesentlichen Merkmalen der Systemlösungen von Engel gehört die Steuerungsintegration. Dies bedeutet, dass sich die Roboter aus dem Engel Automatisierungsprogramm über das Display der Spritzgießmaschine steuern lassen. Die gemeinsame Bedienlogik macht selbst die Bedienung von Mehrachsrobotern sehr einfach. Da Maschine und Roboter auf eine gemeinsame Datenbasis zugreifen, können sie ihre Bewegungsabläufe exakt aufeinander abstimmen, was in vielen Anwendungen die Zykluszeit verkürzt.

Ein weiterer Vorteil der integrierten Systemlösungen ist, dass Engel als Generalunternehmer auch für Anlagenkomponenten, die gemeinsam mit Partnern realisiert werden, die Verantwortung trägt. Der Anwender hat damit von Projektbeginn an nur einen zentralen Ansprechpartner, was sowohl die Projektierung und Inbetriebnahme als auch die laufende Prozessoptimierung beschleunigen kann.

Auch in die auf der expoplast präsentierte Fertigungszelle integriert Engel Produkte von Partnerunternehmen. So kommen das Werkzeug und die LSR-Dosierpumpen von der Elmet Elastomere Produktions- und Dienstleistungs GmbH aus Oftering, Österreich.

Um jeweils maßgeschneidert auf die individuellen Anforderungen eine höchste Gesamteffizienz über die gesamte Lebensdauer der Spritzgießmaschine bzw. Fertigungszelle zu erzielen, schöpft Engel aus einem besonders umfangreichen Angebot an Spritzgießmaschinen, Robotern, Peripherie und Softwarelösungen.

Für die Herstellung von Präzisionsbauteilen zum Beispiel in den Branchen Automobil und Technischer Spritzguss rücken vollelektrische Spritzgießmaschinen zunehmend in den Fokus der Verarbeiter. Mit der e‑motion TL Baureihe ist es Engel gelungen, die vollelektrische Antriebstechnik mit den Effizienzvorteilen der Holmlostechnik zu verbinden. Die e-motion TL Maschinen mit Schließkräften zwischen 300 und 800 kN wurden gezielt für die Anforderungen kleiner Präzisionsbauteile und Optikkomponenten entwickelt. Auf der expo­plast wird eine e-motion 50 TL mit 500 kN Schließkraft die Leistungsstärke dieses Maschinentyps mit der Herstellung von 200-ml-Trinkbechern aus Polypropylen unter Beweis stellen.

Statt eines doppelten Maschinenrahmens besitzt die e-motion TL ein neuartiges intelligentes Rahmenkonzept, das eine besonders hohe Plattenparallelität bei gleichmäßiger Schließkraftverteilung über die gesamte Werkzeugaufspannplatte gewährleistet. Der abgedichtete Drei-Punkt-Kniehebel mit wartungsfreiem Kurbelantrieb arbeitet mit einem Servomotor und erreicht damit besonders kurze Trockenlaufzeiten von deutlich unter einer Sekunde. Sämtliche Hauptbewegungen werden servoelektrisch ausgeführt, was die Synchronisation paralleler Bewegungen erlaubt.

Mit einer Länge von nur drei Metern baut die vollelektrische Holmlosmaschine besonders kompakt und spart wertvolle Hallenfläche ein. Hinzu kommt, dass dank Holmlostechnik in vielen Anwendungen eine kleinere Maschine eingesetzt werden kann, als es die Werkzeuggröße herkömmlich erfordern würde.

Die e-motion 50 TL auf der expoplast ist mit einem e-pic Roboter, dem jüngsten Mitglied der Engel Roboterfamilie ausgerüstet, der ebenfalls einen Beitrag zur hohen Gesamteffizienz leistet. Das Besondere des e-pic Roboters ist, dass er statt einer klassischen x‑Achse einen Schwenkarm in Leichtbauweise besitzt. Diese völlig neuartige Kinematik, mit der Engel ein Alleinstellungsmerkmal hält, ermöglicht eine besonders hohe Dynamik und Energieeffizienz sowie eine sehr kompakte Anordnung auf der Spritzgießmaschine. Sowohl in Richtung der Spritz- als auch der Schließseite benötigt der Schwenkarm weniger Platz als eine Linearachse. Hindernisse, wie Aufbauten am Werkzeug, kann der Schwenkarm besonders einfach und schnell umfahren. Dabei ist die Bedienung des e-pic Roboters nicht komplizierter als die eines Linearroboters. Die Steuerung rechnet die rotatorischen Bewegungen in lineare Bewegungen um. Neben dem auf der Messe präsentierten Pick-and-Place-Roboter wird der e-pic auch als Servo-Angusspicker angeboten.

Außer der Spritzgießmaschine, Automatisierung und weiterer Peripherie gehören immer öfter auch Softwareprodukte für die Digitalisierung und Vernetzung zum Lieferumfang von Engel. „Industrie 4.0 eröffnet große Chancen für eine noch höhere Effizienz und Qualität“, macht Sora deutlich. „Wir laden die Messebesucher ein, die neuen Möglichkeiten bei uns am Stand live zu erleben und selbst auszuprobieren.“

Unter dem Namen inject 4.0 bietet Engel ein umfangreiches Spektrum an Produkten und Lösungen für die smart factory an. Die ersten Produkte erreichten bereits vor vielen Jahren den Markt und haben sich zwischenzeitlich weltweit sehr gut etabliert. Konsequent entwickelt Engel sein inject 4.0 Programm weiter. Auf der expoplast geht es unter anderem um authentig. Das MES (Manufacturing Execution System) vernetzt sämtliche Produktionseinheiten, um den aktuellen Zustand der einzelnen Maschinen, deren Auslastung und Output von einem zentralen Rechner aus einsehen und auswerten zu können. Die in Echtzeit übertragenen Daten lassen sich sowohl mit Qualitäts- als auch betriebswirtschaftlichen Kennzahlen in Beziehung setzen und auf vielfältige Weise auswerten. Zugeschnitten auf die spezifischen Anforderungen der Spritzgießindustrie, bietet authentig eine besonders tiefe vertikale Datenintegration bis auf die Ebene einzelner Kavitäten.

„Energy“ heißt das jüngste der authentig Module, das nicht nur die Energieverbräuche der einzelnen Abnehmer im Spritzgießbetrieb transparent macht, sondern darüber hinaus zuverlässig Leistungsspitzen im Strombedarf kappt. Möglich ist dies, indem für jeden einzelnen Verbraucher situationsbezogene Verbrauchslimits definiert und die vorgegebenen Strommengen dynamisch den Verbrauchern zugeteilt werden. Auf diese Weise trägt inject 4.0 dazu bei, die Energiekosten für den Maschinenpark deutlich zu reduzieren.