Engel: Systemlösungen für mehr Übersicht, Sicherheit und Effizienz

Die gewünschten Oberflächeneigenschaften wie Farbe, Struktur, Robustheit und Haptik werden über die Folie realisiert. (Bild: Engel)

Einer Vielzahl spannender Spritzgießanwendungen will Engel während der NPE 2018 zeigen. Für Kunden in den Branchen Automotive, Teletronics, Technical Moulding, Packaging und Medical setzt der Spritzgießmaschinenbauer und Systemlöser auf innovative Technologien, maßgeschneiderte Fertigungskonzepte und leistungsfähige Steuerungen.

Erstmalig in Nordamerika will Engel auf seinem Messestand eine vollständig automatisierte, integrierte Fertigungszelle für den Decoject Prozess zeigen. Die Technologie vereint Spritzguss und IMG (In-Mould Graining). Im Unterschied zu herkömmlichen IMD (In-Mould Decorating)-Verfahren wird nicht einfach der Lack von der Folie aufs Bauteil übertragen, sondern die Folie wird ausgestanzt und verbleibt am Bauteil. Auf diese Weise kommen zusätzlich zu Farbe und Muster auch Oberflächenstruktur und Haptik ins Spiel. Gleichzeitig wird die Kratzfestigkeit der Oberflächen deutlich erhöht. Decoject biete auch für kleine Losgrößen eine wirtschaftliche Möglichkeit, Spritzgießteile optisch aufzuwerten und die Oberflächen im Fahrzeuginnenraum zu harmonisieren.

Während der NPE 2018 wird Engel auf einer Duo 5160/1000 Spritzgießmaschine Türbrüstungen für den Einsatz im Pkw produzieren, die unterschiedliche Oberflächenstrukturen aufweisen: Von einer Ledernarbung inklusive Naht bis zum modernen Carbon-Look. Die Decoject-Dünnfolien wurden von Benecke-Kaliko entwickelt.

Um den Prozess zu starten, wird die Folie von der Rolle ins geöffnete Werkzeug eingezogen, von einem IR-Strahler, der sich am Robotergreifer befindet, aufgeheizt und mit Hilfe von Vakuum direkt im Spritzgießwerkzeug vorgeformt. Unmittelbar darauf wird die Folie mit Polypropylen hinterspritzt und ausgestanzt, bevor der Roboter das Bauteil entnimmt und für den Feinbeschnitt zur integrierten Laserstation transferiert. Alle 60 Sekunden verlässt ein einbaufertiges Bauteil die Fertigungszelle. Ein Designwechsel erfordert nur wenige Minuten für den Austausch der Folienrollen, womit sich die Losgröße kaum in den Stückkosten bemerkbar macht. Um zusätzlich Rohmaterial zu sparen, kommt die Mucell Schaumspritzgießtechnologie zum Einsatz. Weitere am Projekt beteiligte Partnerfirmen sind Georg Kaufmann Formenbau (Schweiz), Galvanoform Gesellschaft für Galvanoplastik (Deutschland), HRSflow (Italien), Ico System International Coating (Deutschland) und Borealis (Österreich).

Mit seiner hohen Automatisierungskompetenz leistet Engel einen wesentlichen Beitrag zur Wirtschaftlichkeit und Flexibilität des Verfahrens. Das Aufheizen der Folien und die Bauteilentnahme aus dem Werkzeug übernimmt ein Engel viper Linearroboter. Zudem ist ein Engel Easix Knickarmroboter gemeinsam mit der Laserstation für den Feinbeschnitt der Folien in einer direkt neben der Schließeinheit der Spritzgießmaschine platzierten easiCell integriert. Dank ihrem standardisierten und modularen Aufbau ermöglicht die von Engel entwickelte Automatisierungszelle die äußerst platzsparende Integration von Robotern sowie dem Spritzguss vor- und nachgelagerten Prozesseinheiten. Hinzu kommt, dass sie die Komplexität der Anwendung deutlich reduziert. Der Gesamtprozess lässt sich über die CC300 Steuerung der Spritzgießmaschine bedienen. Dabei macht es die einheitliche Bedienlogik über alle Komponenten der Fertigungszelle hinweg dem Maschinenbediener besonders einfach, auch ohne spezielle Schulungen den integrierten Prozess sicher zu beherrschen.

Medical: Interdentalbürsten im One-Shot-Prozess

Auf einer vollelektrischen Maschine werden vollautomatisiert Interdentalbürsten gefertigt - (Bild: Engel).

Mit hohem Integrationsgrad punkte auch die in Orlando präsentierte Health-Care-Anwendung. Auf einer vollelektrischen E-Motion 170/110 T Spritzgießmaschine in Reinraumausführung werden von Pheneo (Deutschland) entwickelte Interdentalbürsten produziert. Bis zu 500 Borsten lassen sich direkt im Einkomponenten-Spritzguss gemeinsam mit der Seele und der Grifffläche ausformen. Das im Borstenbereich filigrane Hochleistungs-Präzisionswerkzeug mit acht Kavitäten kommt von Hack Formenbau (Deutschland), und für die Automatisierung zeichnet Hekuma in Deutschland verantwortlich. Präsentiert wird eine vollständig automatisierte Fertigungszelle mit modularem Design. Unmittelbar nach dem Spritzguss werden die Teile kamerageprüft und zu jeweils 16 Stück in Verkaufsbeutel verpackt. Alle vier Sekunden verlässt ein Beutel die Fertigungszelle. In der Regel bestehen Interdentalbürsten aus drei Komponenten – Grifffläche, Drahtgeflecht und Filamenten, die in voneinander unabhängigen Prozessen produziert werden. Die hier gezeigte Lösung spare komplette Arbeitsschritte und reduziere den logistischen Aufwand.

Bei einem Gesamtschussgewicht von 1,93 Gramm acht Kavitäten mit filigranen Strukturen vollständig zu füllen, stellt an Werkzeug und Spritzgießmaschine hohe Anforderungen hinsichtlich Präzision und Konstanz, die mit der E-Motion und mit Inject 4.0 realisiert werden sollen. Unter dem Oberbegriff Inject 4.0 bündelt Engel Softwareprodukte für die Digitalisierung und Vernetzung der Fertigungsprozesse, wie die Assistenzsysteme der IQ-Produktfamilie, die Schwankungen in den Umgebungsbedingungen und im Rohmaterial erkennen und automatisch ausgleichen sollen, bevor Ausschuss entsteht.

Teletronics: Konsequente Prozessintegration steigert Wettbewerbsfähigkeit

Die Herstellung von Thermoschalter-Gehäusen umfasst viele Arbeitsschritte, die Engel in einen übersichtlichen Gesamtprozess integriert - (Bild: MMS).

In der Teletronics-Industrie geht es beim Thema Prozessintegration oft um Kunststoff-Metall-Verbundbauteile. Dass Engel auch für diese Herausforderung passgenaue Lösungen schmiedet, will der Maschinenbauer auf der NPE 2018 mit der Herstellung von Thermoschalter-Gehäusen unter Beweis stellen. Vom Stanzen der Kontakte bis zum Prüfen und Beschriften der einsatzbereiten Elektronikbauteile laufen alle Arbeitsschritte automatisiert ab. Das Rohmaterial für die Messing-Trägerplatten wird direkt von der Rolle zugeführt und inklusive Gewindedurchzug inline vorgestanzt. Das Gewinde wird servoelektrisch geformt, bevor die Trägerplatten – noch am Band – auf einer Engel Insert 60V/35 Single Vertikalspritzgießmaschine mit glasfasergefülltem Polyamid umspritzt werden. Auch die Qualitätsprüfung geschieht inline. Zusätzlich zur Kameraprüfung ist hierfür eine Hochspannungsprüfung in das Folgeverbundwerkzeug integriert, die schon während der Fertigung eine hundertprozentige Kurzschlussprüfung garantiert. Um eine lückenlose Rückverfolgbarkeit sicherzustellen, werden die Teile mit einem Laser beschriftet, bevor die Anguss- und Unterverteiler entfernt und die Fertigteile vom Band getrennt werden. Alle 20 Sekunden verlassen acht einbaufertige Teile die Fertigungszelle.

Die von Engel gemeinsam mit MMS Modular Molding Systems (Österreich) realisierte Fertigungslösung garantiere niedrige Stückkosten und hohe Flexibilität. Je nach Bedarf können weitere Bearbeitungsmodule, zum Beispiel zum Widerstand- oder Laserschweißen, zum Nieten, zur Montage oder zur Reinigung der Bauteile, integriert werden. Unabhängig von der Zahl der Module lässt sich der Gesamtprozess über die CC300 Steuerung der Spritzgießmaschine visualisieren und steuern.

Herkömmlich werden Thermoschalter, wie sie zum Beispiel der Überwachung von Elektromotoren im Automobil oder in Weißware-Geräten Einsatz finden, in einem mehrstufigen Verfahren hergestellt. In der Regel finden das Stanzen und das Umspritzen der Metallkomponenten sogar an unterschiedlichen Standorten statt. Dies erfordert nicht nur einen erheblichen logistischen Aufwand, sondern auch einen hohen Materialeinsatz, da zwei voneinander unabhängige Prozesse angefahren werden müssen. Gerade bei der Verwendung von Buntmetallen ist dies ein wichtiger Kostenfaktor.

Packaging: Produktionseffizienz auf die Spitze getrieben

Ein 96-fach-Werkzeug produziert 26-mm-Verschlüsse inklusive Originalitätsband mit einer Zykluszeit um 2 Sekunden - (Bild: Engel).

Für die Fertigung von 26-mm-Verchlüssen inklusive Originalitätsband aus HDPE präsentiert Engel auf der NPE eine State-of-the-art-Lösung. Unter realen Produktionsbedingungen arbeite die Fertigungszelle mit einer Zykluszeit um zwei Sekunden und punkte zusätzlich mit hoher Energieeffizienz und Prozesskonstanz. Herzstück der hochintegrierten Lösung ist eine vollelektrische E-Cap 2440/420 US Spritzgießmaschine, die mit einem 96-fach-Werkzeug von Z-Moulds (Österreich) ausgerüstet ist. An Peripherie integriert Engel ein Trockenluftsystem von Eisbär Trockentechnik (Österreich) sowie ein optisches Prüfsystem von Intravis (Deutschland) ins Gesamtkonzept.

Mit leistungsstarken Servo-Direktantrieben sollen die E-Cap Maschinen auch bei Einsatz hochfester HDPE-Materialien mit einem MFI deutlich unter 2 oder sogar 1 g/10 min. die erforderliche Plastifizierleistung und einen hohen Anteil an Gutteilen sicherstellen. Trotz ihrer Leistung benötigt die Maschine auch im Schnelllauf nur wenig Energie und Kühlwasser. Die erhöhte Auswerferkraft und der verstärkte Schließantrieb soll für sehr kurze Zykluszeiten sorgen.

Insgesamt ist Engel mit zwei integrierten Fertigungszellen auf der NPE 2018 vertreten. Campetella Robotic Center aus Italien produziert auf seinem Messestand Airline-Becher in Dünnwandtechnik auf einer vollelektrischen Engel Maschine in einem Werkzeug von Fostag (Schweiz). Die Becher werden mit Hilfe einer Hochgeschwindigkeitsautomation aus dem Werkzeug entnommen und unmittelbar nach dem Spritzguss verpackt. Mit Zykluszeiten deutlich unter drei Sekunden und Einspritzgeschwindigkeiten von mehr als 500 mm/s kommen die vollelektrischen Spritzgießmaschinen der E-Motion Baureihe verstärkt für die Herstellung von Dünnwandbehältern zum Einsatz.

Technical Moulding: LED-Linsen aus Flüssigsilikon

Mit seiner komplexen Struktur stellen die LED-Linsen aus Silikon hohe Anforderungen an die Präzision des Spritzgießprozesses - (Bild: ACH Solution).

Auf einer E-Victory 310/120 US Spritzgießmaschine mit integriertem Viper 40 Linearroboter werden in einem Zwei-Kavitätenwerkzeug von ACH Solution (Österreich) Linsen für LED-Scheinwerfer produziert. Die Bauteile stehen stellvertretend für ein sehr breites Anwendungsspektrum. Von Lichtsystemen fürs Automobil über die Gebäude- bis zur Straßenbeleuchtung gewinnt LSR für die Herstellung hochwertiger LED-Lichtsysteme an Bedeutung. Verantwortlich dafür sind seine besonderen Eigenschaften. Hochtransparentes LSR weist einen niedrigeren Vergilbungsindex als herkömmliche Linsenmaterialien auf, es ist UV-resistent und von -20°C bis +150°C über einen breiten Temperaturbereich stabil. Hinzu kommt, dass sich auch komplexe Linsengeometrien im Spritzguss effizient und reproduzierbar abbilden lassen.

Dank der holmlosen Schließeinheit sei die E-Victory Maschine mit elektrischer Spritzeinheit hierfür prädestiniert. Der freie Zugang zum Werkzeugraum vereinfacht das Rüsten und hält die Fertigungszelle kompakt. Da sich die Werkzeugaufspannplatten bis an den Rand vollständig ausnutzen lassen, lässt sich das aufgrund der komplexen Bauteilstruktur voluminöse Linsenwerkzeug auf einer vergleichsweise kleinen 1.200-kN-Spritzgießmaschine betreiben. Hinzu kommt, dass der Roboter ohne Störkantenumfahrung direkt von der Seite aus die Kavität erreichen kann und in der Höhe weniger Platz erfordert. Werkzeug und Dosieranlage wurden von ACH Solution entwickelt und gebaut, wobei im Werkzeug die neue elektrische Düsenregulierung Servoshot zum Einsatz kommt.

Weitere Informationen: www.engelglobal.com

NPE 2018, 07.-11.05.2018, Orlando, Florida, USA, Stand W3303

Engel Austria GmbH, Schwertberg, Österreich

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