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Präzise Steuerung verbessert die Wirtschaftlichkeit von Boy-Spritzgießmaschinen

19.10.2007
Der Maschinenbauer Boy, Neustadt-Fernthal, sieht in der präzisen Maschinensteuerung einen Lösungsansatz für mehr Wirtschaftlichkeit beim Spritzgießen. Das demonstriert er auf der K 2007 anhand unterschiedlicher Spritzgießanwendungen wie dem Mikro- und Hochleistungs-Spritzgießen, dem Umspritzen und der Silikonverarbeitung (Halle 13, Stand A43). Noch deutlicher wird dieser Ansatz bei der Vorstellung der neuen Steuerung Procan Alpha.

Auf der Spritzgießmaschine Boy 12 A werden mit einem Zweifach-Werkzeug Mikro-Zahnräder mit einem Teilegewicht von nur 0,001 g aus POM hergestellt.

Als besondere Merkmale dieser Präzisionsmaschine werden die Auslegung für den Dauerbetrieb und die laut Boy „weltweit einzige serienmäßige Plastifiziereinheit mit 12 mm Durchmesser hervorgehoben.

Aufgrund dieses Durchmesser sei die Verweilzeit der Schmelze in der Plastifiziereinheit im Vergleich zu konventionellen Maschinen reduziert.Dadurch werde das Verarbeitungsspektrum bei den Standardgranulat-Materialien größer.

Die Spritzgießmaschinen der Baugröße Boy 12 sind so konzipiert, dass sich Peripheriegeräte integrieren lassen.

So werden die Zahnräder von einem Teileentnahmegerät aus dem Werkzeug gesaugt und mittels Druckluft über Leitungen kavitätensortiert in spezielle Behältnisse befördert.

Das komplett unter der Schutzhaube integrierte Entnahmegerät ist auf der fahrbaren Seite des Zwei-Platten-Schließsystems montiert und benötigt so keine zusätzlichen Sicherheitsumhausungen.

Eine optische Kontrolle der Entnahme erfolgt über ein Kamerasystem, dass ein sicheres Entfernen der Mikro-Zahnräder aus dem hochempfindlichen Kavitätenbereich vor dem nächsten Schließvorgang des Werkzeugs gewährleistet.

Verarbeitung von Ein-Komponenten-Silikon auf der Spritzgießmaschine Boy 35 M demonstriert

Auf der Spritzgießmaschine Boy 35 M demonstriert Boy die Verarbeitung von Einkomponenten-Feststoff-Silikon mit einer Stopfvorrichtung. Der Stopfer wird vom Hydrauliksystem der Spritzgießmaschine betrieben.

Dazu ist keine separate Steuerung erforderlich. Beim Spritzgießen von Baby-Saugern auf einem Sechsfach-Werkzeug will der Maschinenbauer „die deutlich einfachere Einkomponenten-Verarbeitung im Vergleich zu einem aufwändigem Zwei-Komponenten-Mischsystem“ verdeutlichen.

Wirtschaftliche Standard-Spritzgießmaschinen

Auf der Spritzgießmaschine BOY 35 A wird die Herstellung eines Wasserstrahlreglers (Wasserhahn) mit einem Vierfach-Werkzeug gezeigt. Bei dieser Anwendung wird auf „das außerordentlich günstige Das Preis-Leistungs-Verhältnis“ der Spritzgießmaschine verwiesen.

Dagegen steht bei der Maschine Boy 55, auf der Produkte für die Medizintechnik spritzgegossen werden, deren hohe Bewegungsdynamik im Vordergrund. Dadurch lassen sich kurze Zykluszeiten erzielen.

Das demonstriert der Maschinenbauer beim Spritzgießen von Pipetten aus Polyproylen. Diese Kunststoffteile sind für Insulinspritzen erforderlich.

Sie werden mit einem 32-fach-Werkzeug auf der Maschine Boy 55 hergestellt, die dazu mit einer Doppelpumpe und einem servoelektrischen Schneckenantrieb ausgestattet ist.

Diese Ausstattungsoption reduziert laut dem Maschinenbauer die simultanen Fahrbewegungen für das Öffnen des Werkzeugs, das Auswerfen der Teile und das Dosieren.Dadurch werde die Zykluszeit um etwa 2 s reduziert. Sie beträgt 6.8 s.

Bei dieser Anwendung kommen – so Boy – die steuerungstechnischen Vorteile besonders eindrucksvoll zur Geltung. Trotz der kruzen Zykluszeit sei ein äußerst harmonischer Schließseitenlauf gewährleistet.

Auf der K 2007 verfügt die Maschine über ein Energieanzeigemodul, das zur optionalen Ausstattung gehört. Dadurch kann am Maschinen-Display jederzeit der aktuelle Stromverbrauch angezeigt werden.

Hochleistungs-Spritzgießen mit Heißkanalwerkzeug

Auf der Spritzgießmaschine Boy 90 A werden mit einem Heißkanal-Werkzeug dünnwandige Kabelbinder aus Polyamid mit 30 Vol.-% Glasfaserverstärkung hergestellt.

Dieses 24-fach-Werkzeug mit neuartigem Heißkanalsystem und eine 18-fach-Heißkanalregelung, die auf ein 12-fach Düsensystem mit 2-fach Kaltkanalverteiler unterverteilt wird, stammt vom Heißkanalhersteller und Formenbauer Hasco.

Dieses Werkzeugkonzept ermögliche eine hohe Abformungsgenauigkeit. Es verbleiben lediglich zwölf Restangüsse minimaler Größe.

Hohe Reproduzierbarkeit, kurze Zykluszeiten und Plastifizierströme bis zu 27 g pro Sekunde kennzeichnen die Leistungsfähigkeit der mit einer Doppelpumpe ausgestatteten Maschine 90 A.

Der Grund dafür wird in einer hohen Übereinstimmung zwischen dem Ist- und eingegebenen Sollwert-Profil sowie in der selbstständigen Prozessregelung der Steuerung gesehen. So würden Temperatur- und Materialchargenschwankungen ausgeglichen.

Eine unter der frei überstehenden Schließeinheit platzierte automatisierte Pufferanlage ist eine Personalkosten reduzierende und kompakte Lösung.

Im Gegensatz zu den am Markt vorhandenen sehr viel Platz benötigenden Systemen fallen die Teile in verschiebbare Aufbewahrungsboxen, die sich im wesentlichen unterhalb der frei überstehenden Schließeinheit befinden.

Sobald eine Box voll ist, wird diese – ausgelöst durch die Maschinensteuerung –verschoben und eine leere Box unter den Ausfallschacht platziert.

Automatisiertes Umspritzen von Einlegeteilen

Die vertikale Spritzgießmaschine Boy 55 VV wird auf der K 2007 das automatisierte Umspritzen von Einlegeteilen zeigen.

Der Maschinenbauer stellt dabei die modulare kompakte Bauweise dieses Automaten heraus, der platzsparend auf dem Maschinengestell positioniert ist.

Die Aufstellfläche beträgt 3,3 m2. Die feststehende untere Schließplatte erweise sich bei dieser Anwendung als äußerst vorteilhaft.

Der Spritzgießautomat stellt pro Schuss einen Satz von vier verschieden großen Sechskantstiften her.

Ein Sechs-Achs-Knickarmroboter transportiert die Teile zwischen den einzelnen Bearbeitungsstationen. Die produktspezifischen Module lassen sich komplett oder teilweise demontieren und austauschen.

Aufgrund der Modulbauweise sei die Maschine bei wechselnden Anwendungen deutlich flexibler.

Das drückt laut Boy einerseits in kürzen Rüstzeiten aus, andererseits ließen sich die Maschinenkomponenten für vielfältige Anwendungen verwenden, was die Investitionskosten verringere.

Reinraum-Spritzgießen auf der Maschine Boy 22 A

Auf der Spritzgießmaschine Boy 22 A wird das Spritzgießen unter Reinraumbedingungen demonstriert.

Dabei komme der Vorteil der frei überstehenden Zwei-Platten-Schließeinheit der 220-kN-Maschine voll zum Tragen. So ist die Reinraumumgebung auf das Werkzeug, die Teile- und Angussentnahme und das Verpacken minimiert.

Dadurch ließen sich Investitions- und Betriebskosten einsparen. Der besondere Clou der kompletten automatischen Fertigungslinie, auf der Katheter für Infusionsflaschen (Medizintechnik) hergestellt werden, ist die sterile Verpackung.

Somit seien keine weiteren Sterilisierungsmaßnahmen der Teile erforderlich. Luftionisierung, Angussentfernung, Verpackung, Versiegelung und Beschriftung sind weitgehend innerhalb der Aufstellfläche der Maschine (1,85 m2) untergebracht.

Spritzgießmaschinen-Steuerung ohne konventionelle Eingabetastatur

Als Messe-Highlight wird Boy erstmals eine Maschinensteuerung mit 15 Zoll großem Full-Touch-Display, bei der die konventionelle Eingabetastatur entfällt: die Steuerung Procan Alpha.

Alle Bedienfunktionen und Eingaben werden über die Touch-Oberfläche ausgelöst. Die Eingabetastatur ist auf dem Monitor eingeblendet. Selbst Maschinenbedienfunktionen und Betriebsart werden über den Touch-Monitor ausgelöst.

Der Anwender identifiziert sich über seinen USB-Stick oder Name und Passwort. Alle vorgenommenen Sollwertänderungen werden mit Vermerk des Benutzernamens automatisch gespeichert.

Die Bildschirmseiten seien mit klar verständlichen Symbolen gestaltet. Die Startseite zeige alle wichtigen Informationen auf einen Blick und biete direkten Zugriff auf alle weiteren Seiten.

Sie enthält ein Notizfeld, in das der Nutzer über die Eingabetastatur oder handschriftlich kurze Informationen eintragen kann.

Für eine noch schnellere und einfachere Eingabe und Veränderung der Sollwertprofile stehe ein Grafikeditor zur Verfügung.

Ein selbst definierbares Toleranzband zur Istwerte-Kurve (Hüllkurve) sichere das Einhalten der gewünschten Toleranzgrenze.

Auf einer frei konfigurierbaren Bildschirmseite kann der Benutzer beliebige Soll- und Istwerte zusammenstellen. So habe er jederzeit schnellen Überblick über alle für ihn wichtigen Parameter.

Zyklusablauf mit allen Nebenfunktionen darstellbar

Auf der Konfiguratorseite ist der Zyklusablauf der Maschine mit allen Nebenfunktionen – zum Beispiel Kernzüge, Ausschrauben, frei programmierbare Ein- und Ausgänge – dargestellt.

Die Ablaufprogramme für die Nebenfunktionen sind direkt anwählbar. Für jeden Datensatz lassen sich Text und Bild auf einem „Notizblock“ speichern.

Im System ist die komplette Bedienungsanleitung der Steuerung hinterlegt, inklusive Alarmcodeerläuterung, Auflistung sämtlicher Alarmursachen und Fehlerbehebung. Bei Bedarf kann der Anwender sie anzeigen lassen und sofort auf die benötigte Information zugreifen.

Als externes Eingabe- und Speichermedium dient ein USB-Memorystick. Optional sind Anschlüsse für Drucker (USB-Schnittstelle), Ethernet und OPC möglich.

Temperiergeräte und Heißkanäle können über eine serielle Schnittstelle gesteuert werden.

Die Hardware basiert auf einem schnellen UTX-PC-System. Kernelement ist ein separater patentierter Hardware-Baustein, der laut Boy auf hohe Leistungsfähigkeit bei der Verarbeitung von analogen Signalen getrimmt wurde.

Er reagiere verzugsfrei und entlaste so den PC von allen zeitkritischen Aufgaben. Dadurch ließen sich noch kürzere Zykluszeiten erreichen.

Für die hohe Genauigkeit der Maschinenbewegungen und Prozessabläufe ist ein „iterativ lernende Regler“ (ILC) verantwortlich.

Diese patentierte Lösung ermöglicht laut dem Maschinenbauer ein schnelles Erreichen des stabilen Ist-Wert-Zustands. Die Vorteile: Anfahrausschuss und Rüstzeiten würden reduziert und beim Dauerbetrieb eintretende Veränderungen schnell und exakt ausgeregelt.

Das Ergebnis: Die Ist-Profile würden den Soll-Profilen weitgehend angenähert und dadurch Überschwingungen minimiert. Vor der Markteinführung auf der K 2007 wurde die Maschinensteuerung Procan Alpha im Langzeitbetrieb bei Pilotkunden getestet.

Jetzt kommt Procan Alpha als voll ausgereifte Serienversion auf den Markt. Mit insgesamt drei patentierten Lösungskomponenten setzt das System richtungweisende Maßstäbe bei Bedienkomfort, Geschwindigkeit und Präzision.

Fünf Boy-Spritzgießmaschinen auf Ständen von Partnerunternehmen

Zusätzlich zu den sieben Maschinen auf dem Boy-Messestand werden fünf weitere auf den Ständen von Partnerunternehmen gezeigt. Auch dort werde es attraktive Anwendungen geben, wie der Maschinenbauer versichert.

So werden am Stand des Heißkanalherstellers Incoie International Inc. (Halle 1, Stand B 9) Frisbee-Scheiben auf der Spritzgießmaschine Boy 90 A hergestellt.

Dazu wird die Maschine mit einem Familienwerkzeug ausgerüstet, das die Scheiben nacheinander in zwei unterschiedlichen Ausführungen fertigt. So wird beim ersten Schuss durch Einleitung von Stickstoff im Inneren in der Frisbee-Scheibe ein Hohlraum erzeugt.

Im nächsten Spritzgießzyklus entstehen durch die Stickstoffzufuhr während des Einspritzprozesses im Inneren eine Schaumstruktur.

„Mit den 12 Exponaten auf der diesjährigen K-Messe zeigen wir eine Vielzahl von attraktiven und innovativen Praxislösungen.

Alle bei uns gezeigten Anwendungen folgen dem Motto: Präziser steuern - wirtschaftlicher produzieren“ so Carl Schiffer, geschäftsführender Gesellschafter der Dr. Boy GmbH & Co. KG, Neustadt-Fernthal.

„Dieser Leitsatz wird auch über die Dauer der Messe hinaus gültig sein. Wir bieten unseren Kunden ein Mehr an Präzision und Wirtschaftlichkeit.“

Josef Kraus | MM MaschinenMarkt
Weitere Informationen:
http://www.maschinenmarkt.vogel.de/themenkanaele/produktion/kunststoffundgummiverarbeitung/spritzgiessen/articles/96208/

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