Seit einem Jahr produziert die vollelektrische Intelect 450/870-3000 bei Hass Hygieneverpackungen. Durch den Einsatz der Inline-Prozess-Tools Active Flow Balance und Active Mould Water gibt es so gut wie keinen Ausschuss auf der Maschine. Foto: Sumitomo (SHI) Demag

Das Fundament der Qualitätssicherung

Industrie 4.0

Inline-Prozess-Tools unterstützen Spritzgießer dabei, höhere Qualität und weniger Ausschuss zu produzieren. Hass Kunststofftechnik nutzt auf einer Maschine von Sumitomo (SHI) Demag zwei Active-Features.

Die Hygieneverpackung wird direkt nach dem Spritzgießen über das End-of-Arm-Tool noch warm montiert. Foto: Sumitomo (SHI) Demag
Die Hygieneverpackung wird direkt nach dem Spritzgießen über das End-of-Arm-Tool noch warm montiert. Foto: Sumitomo (SHI) Demag

Rund um die Uhr arbeiten 14 Spritzgießmaschinen bei Jürgen Hass Kunststofftechnik. Neu ist die vollelektrische Intelect 450/870-3000 mit 4.500 kN Schließkraft der Sumitomo (SHI) Demag. Vor einem Jahr hat die neue Maschine Einzug in die Hallen des Kunststoffverarbeiters in Hamburg-Oststeinbek gehalten. Dafür wurde ein eigener Bereich, abgetrennt vom Rest der Produktion, eingerichtet: „Wir produzieren auf der Maschine Hygieneverpackungen aus Polypropylen. Dafür müssen wir eine Bisphenol-A-freie Produktion garantieren“, erklärt Geschäftsführer Michael Hass. „Da wir in den anderen Produktionsbereichen auch Polycarbonat verarbeiten, haben wir diesen Bereich komplett neu aufgebaut und eingerichtet.“

Auf einem 8-Kavitäten-Werkzeug entstehen auf der Intelect Verpackungen mit einer Zykluszeit von weniger als 15 s und einem Teilegewicht von 14 g. Die Qualität ist bei den wiederverschließbaren Verpackungen das A und O. Aus diesem Grund hat sich Hass für die beiden Features Active Flow Balance und Active Mould Water von Sumitomo (SHI) Demag entschieden, die mittels entsprechender Sensorik für Regelungsmechanismen im Spritzgießprozess sorgen. Diese Inlinetools sorgen für stabile Spritzgießprozesse.

Geschäftsführer Michael Hass Foto: Sumitomo (SHI) Demag
Geschäftsführer Michael Hass Foto: Sumitomo (SHI) Demag

„Die Präzision steigt durch die Activce-Features. Ausschuss haben wir fast keien und ich habe die gesamten Prozessdaten im Blick. Das ist die Basis unserer Qualitätskontrolle. Wir hkönnen die Maschinenparameter für den gesamten Spritzgießprozess ganz genau abbilden und nachverfolgen.“

Alle Kavitäten sind heute 
gleichmäßig gefüllt

Mit dem Start der Active-Flow-Balance-Funktion bleibt die Schnecke der Intelect am Umschaltpunkt für einige Sekunden hochdynamisch stehen, der Spritzdruck erhöht sich nicht weiter. Jetzt setzt in kürzester Zeit ein natürliches Ausgleichen der Schmelzedruckverhältnisse zwischen den einzelnen Kavitäten und dem gesamten Schmelzesystem ein. Bereiche mit hohem Druck wie Düse und Verteiler entspannen sich zugunsten von Bereichen mit geringerem Druck – wie er in teilgefüllten Kavitäten herrscht. Damit werden teilgefüllte Kavitäten mit geringerem Gegendruck während der Zeit, in der Active Flow Balance aktiv ist, stärker aufgefüllt als bereits volle Kavitäten. Da sich die Schnecke während dieser Zeit nicht bewegt, wird dem System kein zusätzlicher Spritzdruck zugeführt. Ein sprunghafter Anstieg der Fließfrontgeschwindigkeit der zuletzt füllenden Kavitäten wird vermieden. Die Folge: Die Kavitäten sind gleichmäßig gefüllt und die Teilegewichte der Verpackungen und deren Oberflächenqualität bleiben konstant. Das hochdynamische Anhalten der Schnecke erfordert Antriebe, die diese Anforderung erfüllt. Deshalb werden die Antriebe von Sumitomo im eigenen Hause entwickelt und für jeden Prozess spezifisch ausgelegt.

Während Active Flow Balance für die gleichmäßige Füllung der Kavitäten sorgt, überwacht Active Mould Water die Werkzeugwassertemperatur und die Durchflussmenge in den einzelnen Temperierkreisen. Das System erfasst die Werkzeugdaten kontinuierlich und temperiert das Werkzeug genau. Veränderungen im Temperierkreislauf werden sofort sichtbar und können schnell korrigiert werden. Das reduziert den Ausschuss und optimiert die Zykluszeiten.

Produktionsmanager Thomas Wenzel wirft einen Blick auf seine Produkte. Kavitätenabhängig fördert die Automatisierung die Verpackungen in den korrespndierenden Behälter. Foto: Sumitomo (SHI) Demag
Produktionsmanager Thomas Wenzel wirft einen Blick auf seine Produkte. Kavitätenabhängig fördert die Automatisierung die Verpackungen in den korrespndierenden Behälter. Foto: Sumitomo (SHI) Demag
Alle Prozessdaten im Blick

Von den beiden „Actives“ ist Michael Hass ganz begeistert: „In der Vergangenheit habe ich mich nie von den Zusatzfeatures überzeugen lassen. Jetzt möchte ich sie nicht mehr missen und werde sie auch bei der nächsten Maschine wieder mit ordern. Die Präzision steigt, Ausschuss haben wir fast keinen und ich habe die gesamten Prozessdaten im Blick. Das ist die Basis unserer Qualitätskontrolle. Wir können die Maschinenparameter für den gesamten Spritzgießprozess ganz genau abbilden und nachverfolgen. Das ist das Fundament der Qualitätssicherung.“

Auch die Automatisierung einschließlich optischer Inlineprüfung trägt zu einer hohen Qualität bei: Kaum geht das Werkzeug auf, entnimmt ein Vakuumgreifer das Bauteil. Die Montage der Hygieneverpackungen ist direkt in den Greifer – das End-of-Arm-Tool – integriert. Noch warm schließt er die Verpackungen über ein Filmscharnier und legt sie kavitätenabhängig auf einem Förderband ab. Dort erwartet die Verpackungen ein Labyrinth, das die Kavitätenseparierung übernimmt. Es sorgt dafür, dass jede Verpackung in den korrespondierenden Behälter gefördert wird. Leonhard Fischer, Bad Oldesloe, hat als langjähriger Kooperationspartner von Sumitomo (SHI) Demag die Automatisierung übernommen.

Automatisierung unterstützt 
die Qualitätssicherung

„Durch diese Automatisierungslösung kann Hass jeden Artikel einer definierten Kavität zuordnen. Sollte ein Fehler auftreten, lässt sich sofort feststellen, aus welcher Kavität das Teil stammt. Die Produktion kann über die anderen Kavitäten weiterlaufen und die Mitarbeiter von Hass müssen nicht aus der Gesamtproduktion die fehlerhaften Teile heraussuchen“, sagt Felix Oeser, Leiter Projektmanagement & technischer Service bei Leonhard Fischer. Thomas Wenzel, Produktionsmanager bei Hass, ergänzt: „So gewährleisten wir auch gegenüber unserem Kunden die vollständige Rückverfolgbarkeit der Hygieneverpackungen.“

Wurzeln im Werkzeugbau
Seine Wurzeln hat der norddeutsche Kunststoffverarbeiter im Werkzeugbau. Damit fing Jürgen Hass, Vater des heutigen Eigentümers und Geschäftsführers, 1968 an. Seit Mitte der 1970er-Jahre kam dann allmählich der Spritzguss hinzu. Michael Hass erinnert sich: „Der Impuls dazu ging von unseren Kunden aus. Die haben immer häufiger gefragt, ob wir die Teile nicht auch gleich bei uns spritzen könnten.“ So entstand aus dem ehemaligen Werkzeugbauer ein immer weiterwachsendes kunststoffverarbeitendes Unternehmen. Derzeit erzielt das Unternehmen einen Jahresumsatz von 3,5 Mio. EUR. Technische Teile für die Automobilindustrie, Sicherheits- und Elektrotechnik sowie technische Verpackungen machen den Löwenanteil des Umsatzes aus. In den letzten Jahren hat die Nachfrage nach Steckerteilen für die Elektromobilität massiv zugenommen.

Der Greifer ist auf einem SDR Linearroboter mit fünf Servoachsen montiert. So lässt er sich besonders genau und individuell in jeder Linearachsen- und Drehachsen-Koordinate positionieren; das erleichtert auch seinen Wechsel. Die gesamte Automatisierung hat Leonhard Fischer auf die Bedürfnisse des Kunden zugeschnitten. Die Fertigungstiefe des Unternehmens ist sehr hoch, wodurch eine ständig hohe Qualität sowie gute Liefertreue realisiert werden können. Deswegen kommen die Steuerung und der Greifer für die Automation aus dem eigenen Haus.

Der Greifer schließt die Verpackungen noch heiß über ein Filmscharnier und legt sie kavitätenabhängig auf einem Förderband mit einem Labyrinth ab, das die Separierung nach Kavitäten übernimmt. Foto: Sumitomo (SHI) Demag
Der Greifer schließt die Verpackungen noch heiß über ein Filmscharnier und legt sie kavitätenabhängig auf einem Förderband mit einem Labyrinth ab, das die Separierung nach Kavitäten übernimmt. Foto: Sumitomo (SHI) Demag

Da das End-of-Arm-Tool unter Krafteinwirkung die Hygieneverpackung über das Filmscharnier in warmem Zustand schließt, muss die Automatisierung sensibel mit dem Produkt umgehen. Kratzer oder gar Verformungen sind ein K.o.-Kriterium für die Verpackung. „Es gab überhaupt keine Schwierigkeiten bei der Inbetriebnahme der Gesamtanlage. Sumitomo und Fischer haben sich blind verstanden, es gab keinerlei Schnittstellenprobleme zwischen Spritzgießmaschine und Automatisierung – und auch keine zwischen den verantwortlichen Mitarbeitern beider Unternehmen“, erinnert sich Wenzel. Aus seiner Erfahrung ist das durchaus nicht selbstverständlich, denn nicht selten kommt es zu Kommunikationsproblemen zwischen Maschinensteuerungen und Automatisierungskomponenten.

Visuelle Endkontrolle soll künftig 
ebenfalls inline erfolgen

Bislang macht Hass rund 20 % seines Umsatzes mit Verpackungen. Die visuelle Qualitätsendkontrolle der Produktion der Hygieneverpackungen übernehmen noch die Mitarbeiter. Doch Hass plant, bei einer Produktionserhöhung die Qualitätskontrolle in die Automatisierung zu integrieren. Dann wird nicht mehr das End-of-Arm-Tool die noch warme Verpackung montieren, sondern diese zunächst auf einem Montagetisch ablegen. Hier wird dann innerhalb weniger Sekunden die Höhe des Produkts überprüft und es wird auf mögliche Spritzgießfehler mittels optischer Sensorik untersucht. Gutteile werden anschließend montiert, Schlechtteile ausgeschleust. „Wir haben in Absprache mit Hass bei der Projektierung der Automatisierungslösung bereits die mögliche modulare Erweiterung eingeplant und den Platz dafür vorgehalten. Dadurch können wir diese bei Bedarf schnell und unkompliziert umsetzen“, betont Rainer Johnsen, Betriebsleiter von Leonhard Fischer.

Verlängerte Werkbank China
So wie die Kunden in den 70er-Jahren den Anstoß zum Spritzguss gaben, kamen im Laufe der 1990er-Jahre immer häufiger Nachfragen, warum Hass seine Werkzeuge nicht in China fertigen lässt. „Die Fertigung in China ist schneller und preiswerter. Die Anzahl der zu fertigenden Werkzeuge ist bei uns so rasant gestiegen, dass wir das allein in Deutschland gar nicht mehr schaffen könnten“, erklärt Geschäftsführer Hass. Mit zwei festen Partnern und einer eigenen Tochtergesellschaft vor Ort arbeitet der Unternehmer seit dieser Zeit mit China als verlängerter Werkbank zusammen. Die Werkzeuge mustert Hass in Oststeinbek ab und arbeitet sie bei Bedarf nach. Sonderprojekte, bei denen es die Lieferzeiten erlauben, übernehmen nach wie vor die Spezialisten in Deutschland. Fünf Werkzeugmacher beschäftigt der Betrieb, die mit vier CNC-Bearbeitungsstationen und je einer Draht- und Senkerodiermaschine die Formen bauen.

Amelie Groner

Aufmacherbild: Sumitomo (SHI) Demag