In-mould-Labeling-Verfahren stellen eine elegante Lösung dar, das Erscheinungsbild von Kunststoffteilen zu variieren, ohne die Maschinenanlage aufwendig umzurüsten. Foto: Wittmann

Kleine Losgrößen aus der Spritzgießmaschine

Kleine Losgrößen

Automation unterstützt die Produktion in kleinen Losgrößen und die schnellen Produktwechsel im Spritzgießprozess.

Kleine Losgrößen in der Spritzgießproduktion, das ist zunächst einmal ein Widerspruch. „Je kleiner die Losgröße, desto größer wird beim Endprodukt der anteilige Kostenbeitrag für das Werkzeug“, erläutert Michael Wittmann, Geschäftsführer der Wittmann Gruppe, die generelle Problematik. Dass es trotzdem gangbare Möglichkeiten zu Individualisierungen, Produktanpassungen oder flexiblen, schnellen Produktwechseln an der Spritzgießmaschine gibt, liegt beispielsweise an Produktfamilien, die sich mit ein und demselben Werkzeug herstellen lassen.

Eins als Losgröße, die voll individualisierte Spritzgießproduktion, ist bislang eher eine Domäne von Messeinstallationen – aber Maschinen- und Steuerungstechnik für schnelle Produktionswechsel und kleine Chargen ist verfügbar.

Michael Wittmann, Wittmann Group Foto: Wittmann
Michael Wittmann, Wittmann Group Foto: Wittmann

„Ein typisches Beispiel für die Individualisierung von Spritzgussprodukten stellt das Einlegen von vorgeformten Folien beziehungsweise De­kor­ober­flä­chen dar, das sogenannte Furnieren“, nennt Wittmann eine Technik. In gleicher Weise diene das In-mould-Labeling-Verfahren, also das Einlegen und Hinterspritzen von flachen Labels, die auf einen Dummy-Core aufgewickelt und somit in Form gebracht werden, einer Individualisierung des Erscheinungsbilds mit praktisch unbegrenzten Designmöglichkeiten. Die mechanischen Abmessungen des Endprodukts bleiben dabei unverändert, es entsteht so aber die Möglichkeit, Beschriftungen und Texte auf den Folien von Schuss zu Schuss zu ändern, wodurch auch ein Sprachenwechsel am Produkt sehr einfach durchgeführt werden kann. „Diese Technologie wird heute vielfach angewandt“, weiß Wittmann. „Des Weiteren findet man Anwendungen am Markt, die durch den Wechsel von Werkzeugeinsätzen auch dimensionale Unterschiede beim Endprodukt erlauben. Dennoch liegen in solchen Fällen die Losgrößen in Bereichen, die man nicht notwendigerweise als klein bezeichnen muss.“

Eine Individualisierung des Erscheinungsbilds kann natürlich auch über andere Methoden erfolgen wie beispielsweise durch einen nachgeschalteten Laseraufdruck- oder einen 3D-Druckvorgang. „Solche Anfragen sind heute aber noch sehr exotisch und treten am ehesten noch bei Messeanwendungen auf“, berichtet Wittmann.

Häufige Produktwechsel für kleine Chargen

„Die Realisierung kleinerer Losgrößen ist ein Thema, auf das wir in Kundenprojekten immer wieder angesprochen werden“, sagt Walter Aumayr, Bereichsleiter Automatisierung bei Engel Austria. Beispielsweise gehe es in der Automobilindustrie oftmals um die Herstellung ähnlicher Bauteile einer Produktfamilie in jeweils geringeren Losgrößen. So werde dann etwa eine Anlage für Stoßfänger für eine ganze Reihe von Ausführungen ausgelegt. Diese Anlagen zeichnen sich dann durch häufige Produktwechsel je nach Anforderung aus. „Über die Gesamtlebenszeit dieser Produkte, möglicherweise fünf bis sieben Jahre, kommen dann wieder erhebliche Losgrößen zusammen, es wird aber bedarfsgerecht jeweils in kleineren Chargen produziert“, schildert Aumayr.

Ein zweiter Fall von Produktionsflexibilisierung trete auf, „wenn ein Hersteller von Teletronics von vornherein nur relativ kurze Produktzyklen erwartet und schon in wenigen Monaten seine Produktion komplett umstellen muss. In solchen Fällen werden Spritzgießanlagen nicht so spezifisch auf ein Produkt ausgelegt, sondern müssen sich in Zukunft flexibel an neue Werkzeuge für neue Bauteile anpassen lassen“, erläutert Aumayr eine typische Problemstellung aus der Welt der Elektronik, beispielsweise aus der Handyproduktion.

Bei der Herstellung technischer Teile für die Automobilindistrie sind rasche Wechsel innterhalb einer Produktfamilie an der Tagesordnung. Foto: Engel
Bei der Herstellung technischer Teile für die Automobilindistrie sind rasche Wechsel innterhalb einer Produktfamilie an der Tagesordnung. Foto: Engel
Steuerungstechnische Integration

Wie aber gelingen gerade die häufigen Produktwechsel an der Spritzgießmaschine? „Das Haupterfordernis ist hier die steuerungstechnische Integration aller eingesetzten Komponenten inklusive gemeinsamer Datenspeicherung“, betont Aumayr. Und daneben komme es auf die technische Unterstützung von Werkzeugwechseln an, von Greiferwechseln, mit entsprechenden Codierungssystemen, und so weiter.

„Speziell auf die steuerungstechnische Integration setzen wir bei Engel bereits seit über 30 Jahren und sehen hier eine wirksame Unterstützung häufiger Produktwechsel, die zudem keine zusätzlichen Investitionskosten für die Kunden erfordert.“ So werde der Anwender zum einen menügeführt unterstützt, Abläufe und auch Parameter einzustellen, ohne dass der Bediener selbst besondere Programmierkenntnisse vorweisen muss. „Wir legen seit vielen Jahren Wert darauf, dass der Bediener hier menügeführt und von Wizards unterstützt Einstellungen vornehmen kann“, betont Aumayr.

Vor allem lassen sich aber bei häufigen Produktwechseln die fertigen, vollständigen Datensätze mit allen erforderlichen Parametern zur Maschine, zum Werkzeug und auch beispielsweise zu eingesetzten Linear- oder Knickarmrobotern kurzfristig hochladen. Das funktioniere insbesondere auch in der Produktion technischer Teile für die Automobilindustrie, die häufig in hochgradig automatisierten Anlagen stattfinde. „Alle Maschinen- und Werkzeugeinstellungen sowie die Einstellungen für die Automatisierung werden gemeinsam auf der Maschine abgespeichert, so dass der Kunde wirklich nur den mechanischen Wechsel von Werkzeug und Greifern zu bewerkstelligen hat, den zugehörigen Datensatz einspielt und sofort ohne weitere Anpassungen produktionsbereit ist.“ So werden Rüstzeiten verkürzt und selbst für das Anlaufverhalten der Maschine müssen die Einstellungen nicht immer neu vorgenommen werden.

Walter Aumayr, Engel Austria Foto: Engel
Walter Aumayr, Engel Austria Foto: Engel

Die Integration von Automationstechnik, aber auch allen weiteren Komponenten der Peripherie in die Maschinensteuerung sieht man bei Engel als eine besondere Stärke an. „Wichtig ist, dass hier nicht einfach Maschinendaten und Peripherie­einstellungen auf einem Bildschirm angezeigt werden, sondern dass in einer Steuerung Onlinezugriff auf alle Daten besteht.“

Eine weitere Hilfestellung zur Vereinfachung von Produktwechseln bieten neben den gespeicherten Datensätzen auch die sogenannten IQ-Produkte von Engel. „Ich denke hier beispielsweise an die Selbstoptimierung von Spritzgießparametern, an automatische Schließkraftoptimierung oder an die Anpassung von Robotergeschwindigkeiten bei veränderten Traglasten, ohne dass der Kunde sich selbst an das Optimum herantasten muss“, schildert Aumayr. So lassen sich Produktwechsel und auch Anlaufzeiten spürbar verkürzen.

Individualisierung von Schuss zu Schuss?

Eine individualisierte Spritzgießproduktion von Schuss zu Schuss, wie man sie ab und an auf Messen verfolgen kann, scheint heute aber noch nicht im Produktionsalltag angekommen zu sein. „Mir sind bislang keine Geschäftsmodelle begegnet, die sich in merkbarer Weise auf die Individualisierung von Spritzgussprodukten spezialisiert haben. Vielleicht auch deshalb, weil die Individualisierung von Spritzgussteilen eine ganz andere Verkaufs- und Marketingstruktur verlangen würde, als wir das momentan bei klassischen Spritzgießbetrieben vorfinden“, sinniert Michael Wittmann. Das Akquirieren von individualisierten Produkten ist wesentlich aufwendiger, da der Kundenkreis möglicherweise breiter gestreut ist. „Ich denke, dass die Hürde für die Individualisierung deshalb eher im Bereich eines neuen Verkaufs- und Marketingmodells liegt und erst im zweiten Schritt über Lösungen in der Produktion nachgedacht werden muss.“

Arne Grävemeyer

 

Aufmacherbild: Wittmann