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Energieeffizientes Spritzgießen in optimierten Fertigungszellen

03.09.2009
Energieeffizienz heißt das Schlagwort, unter dem sich die Maschinenpräsentation des Loßburger Ausstellers Arburg auf der Fakuma 2009 zusammenfassen lässt. eutlicht wird die energieeffiziente Arbeitsweise anhand von elektrischen und hybriden Spritzgießmaschinen der Baureihen Allrounder Alldrive und Allrounder Hidrive.

Allein fünf der insgesamt neun Maschinenexponate gehören diesen beiden Baureihen an und sind mit dem Arburg-Energieeffizienz-Label „e2“ gekennzeichnet. Auf der Fakuma werden sie als maßgeschneiderte Lösungen präsentiert: insbesondere für Anwendungen in Wachstumsmärkten wie Verpackung, Medizintechnik und Optik. Dazu werden die Maschinen teilweise in komplexen Fertigungszellen integriert sein.

Hybride Spritzgießmaschine als Schnellläufer präsentiert

So wird die Spritzgießmaschine Allrounder 520 H mit Hybridantrieb (1500 kN Schließkraft, Spritzeinheit 800) Schnellläuferqualitäten demonstrieren. Dass die hybride Maschinenreihe diese Anforderung erfüllt, zeigt sie im Anwendungsbereich Medizintechnik. Ausgestattet mit einem 32-fach-Werkzeug mit Vollheißkanal werden Spritzenkörper – sogenannte Barells – aus Polypropylen in einer Zykluszeit von 6 s spritzgegossen. Ausschlaggebend dafür seien, so der Aussteller, mehrere Faktoren: schnelle, dynamische Werkzeugbewegungen der servoelektrischen Kniehebel-Schließeinheit, gleichzeitige Bewegungen voneinander unabhängiger Maschinenachsen, eine hohe Einspritzdynamik und ein großes Einspritzvolumenstrom.

Maschinensteuerung managt auch Roboterbewegungen und alle Prozessabläufe

Auf der hybriden Spritzgießmaschine Allrounder 370 H (600 kN Schließkraft, Spritzeinheit 290) werden Steckereinsätze hergestellt. Anwendungsbereich ist die Automobilindustrie. Das Spritzgießen erfolgt mit einem 4-fach-Werkzeug. Die Zykluszeit beträgt Zykluszeit 14 s. Teileentnahme und Angussselektierung übernimmt ein vertikal eingreifender Linearroboter der Serie Multilift V.

Er legt die Spritzteile kavitätsbezogen ab, um eine detaillierte Qualitätssicherung – wie in der Automobilbranche gefordert – zu ermöglichen. Für die reibungslosen, schnellen Prozessabläufe ist die Maschinensteuerung Selogica verantwortlich, die alle Maschinen-, Roboter- und Prozessvorgänge zentral managt.

Erstmals hat Arburg die hybride Maschinenreihe im Frühjahr 2009 im Rahmen der Technologie-Tage des Loßburger Spritzgießmaschinenherstellers präsentiert. Basis für diese Baureihe ist das modulare Arburg-Baukastensystem. Daraus habe man „das Beste zu einem Hochleistungs-Maschinenkonzept“ zusammengebracht: Bei den hybriden Spritzgießmaschinen von Arburg stammt die servoelektrische Werkzeugschließeinheit von der Baureihe Allrounder A und die hydraulische Spritzeinheit von der Maschinenreihe Allrounder S. In Kombination mit der Hydraulikspeichertechnik und dem servoelektrischem Dosieren erhalte man eine leistungsstarke, zykluszeitoptimierenden Maschinenreihe.

Elektrische Spritzgießmaschinenreihe umfasst mehr Baugrößen

Wesentlich für eine moderne Spritzgießmaschine sind die Kriterien Schnelligkeit, Präzision und Energieeffizienz. Dazu kommt noch die Geräuschemission. Sie alle werden laut Arburg von der elektrische Maschinenreihe Allrounder A erfüllt. Das will man auf der Fakuma mit der Spritzgießmaschine 270 A (350 kN Schließkraft, Spritzeinheit 70) demonstrieren: beim Spritzgießen von Lichtwellenleitern mit mikrostrukturierten Oberflächen spritzgießen.

Zuvor wird das Granulat (Polycarbonat) im Materialtrockner und -förderer Thermolift aufbereitet - und dazu Trockenlufteinheit eingesetzt. Ein Temperiergerät mit Datenschnittstelle zur Spritzgießmaschine regelt die Werkzeugtemperatur. Das sei beim Spritzgießen optischer Teile zwingend notwendig.

Ein vertikal eingreifender Linearroboter der Serie Multilift V entnimmt die fertigen Teile aus der Spritzgießform. Danach fährt er einen Messpunkt an, auf dem die Spritzteile punktuell mit einer Lichtquelle beleuchtet werden. Nach der Funktions- und Qualitätsprüfung der Lichtwellenleiter werden diese geordnet auf einem Förderband abgelegt. Alle Funktionen der Peripheriegeräte werden zentral von der Maschinensteuerung Selogica gemanaget.

Elektrische Großmaschine demonstriert Schnelligkeit bei Verpackungsteilen

In Sachen Schnelligkeit und Produktivität sind die Anforderungen an das Spritzgießen von Verpackungsteilen besonders hoch. Dass die elektrische Baureihe Allrounder A sie erfüllt, zeigt Arburg anhand der Spritzgießmaschine 720 A (720 mm × 720 mm ,Schließkraft 3200 kN). Dazu ist sie erstmals mit der elektrischen Spritzeinheit 1300 ausgestattet, die laut Arburg den dynamischen, präzisen Einspritzprozess mit der Möglichkeit zur Energieeinsparung verbindet. Ein wesentlicher Grund dafür sei der servoelektrische Dosierantrieb. Die unabhängig voneinander betriebenen Antriebe der einzelnen Maschinenachsen ermöglichten zudem eine deutliche Reduzierung der Zykluszeit.

Seit den diesjährigen Technologie-Tagen schließt diese Großmaschine die elektrische Baureihe des Loßburger Spritzgießmaschinenherstellers „nach oben“ ab.

Projektierung von Fertigungszellen setzt hohe Flexibilität voraus.

Außer auf Maschinen lenkt Arburg den Blick der Besucher auf mehrere komplexe Fertigungszellen. So ist die elektrische Spritzgießmaschine Allrounder 570 A (2000 kN Schließkraft, Spritzeinheit 800 mit Barriereschnecke) Bestandteil einer Inmould-Labelling-Anlage zur Herstellung von Verpackungsteilen. Im Dünnwand-Spritzgießverfahren werden in einem 6-fach-Werkzeug Joghurtbecher mit Rundboden aus Polypropylen hergestellt. (125 Gramm Füllinhalt pro Becher). Jeder Becher wiegt 6,3 Gramm. Die Zykluszeit beträgt 3,5 s. Entsprechend hoch ist die Leistungsfähigkeit in Bezug auf die Materialaufbereitung, die bei knapp 40 kg/h liegt.

Die In-Mould-Labelling-Anlage ist mit einem Handlinggerät vor Swiss Robotics zur Teileentnahme ausgestattet. Für die Produktionssicherheit der kompletten Anlage ist die Maschinensteuerung Selogica verantwortlich, die sämtliche Peripherie inklusive Saugförderer und Tagesbehälter für die Granulatzufuhr überwacht. Ein weiteres optionale Aufgabe der Steuerung ist die Energieverbrauchsmessung. Auf dieser Basis lasse sich die Energieeffizienz des Spritzgießprozesses gezielt optimieren.

Über diese Option verfügt auch der größte hydraulische Spritzgießmaschine Allrounder 920 S (5000 kN Schließkraft, Spritzeinheit 4600 und Hydraulikspeichertechnik). Auf dieser Maschine wird auf der Fakuma die von Ifco Systems patentierte Klappbox spritzgegossen. Dabei entnimmt das vertikal eingreifende Linearroboter der Serie Multilift V die fünf Einzelteile mit einem Gesamtgewicht von 900 g aus dem Familienwerkzeug (Heißkanal, Nadelverschlussdüse). Anschließend werden sie auf einer Montage- und Verstemmstation abgelegt und zur fertigen Klappbox zusammengefügt. Die insgesamt 33 Regelkreise des Werkzeugs sind laut Arburg platzsparend in den Maschinenaufbau integriert.

Kompakte Fertigungszelle zum Umspritzen inklusive nachfolgender Montage

Als spektakuläres Highlight wird das Spritzgießen des Arburg-Buggys angekündigt. Spektakulär ist aber auch die äußerst kompakte Anlage, auf der dieses nur 25 g wiegende Spritzgießteil automatisch hergestellt wird – obwohl dazu metallische Einlegeteile umspritzt werden und weitere Montageschritte dem Spritzgießprozess folgen. Die Fertigungszelle umfasst die vertikale Spritzgießmaschine Allrounder 375 V (500 kN Schließkraft, Spritzeinheit 170) und einen 6-Achs-Roboter, dessen komplexen Bewegungsabläufe laut Arburg eine sehr hohe Flexibilität trotz des vergleichsweise geringen Platzbedarfs bieten.

Ein weiteres Highlight dieser Anwendung liegt laut Arburg in der einfachen Programmierung des Sechs-Achs-Roboters, auf dessen Bedienoberfläche der Ablaufeditor der Maschinensteuerung Selogica implementiert wurde. Die Kommunikation mit dieser Steuerung erfolgt über die Roboterschnittstelle sowie eine zusätzliche Feldbus-Erweiterung. Das ermögliche eine Echtzeitanbindung, damit sich die komplexen Eingriffe in die Spritzgießform sehr einfach vornehmen ließen. Das „Anfahren“ der kompletten Anlage nach einer Zyklusunterbrechung könne einfach von einer Bedienstelle aus geschehen.

Der Roboter übernimmt sowohl das Einlegen der Metallachsen als auch die komplette Teileentnahme, die Angussseparierung sowie die vollständige Montage der Einzelteile zum fertigen Produkt. Die Zykluszeit liegt bei 30 s pro Buggy.

Einfache Robot-Programmierung bei Spritzgießmaschine Allrounder 420

Demonstriert wird das Thema einfache Robot-Programmierung auch bei der Spritzgießmaschine Allrounder 420 C Golden Edition mit Linearroboter Multilift V Select. Mit der Teach-in-Funktion lernt der Roboter, welche Positionen er anfahren muss, um Teile punktgenau zu entnehmen und wieder abzulegen. Dazu werden alle Positionen des Roboters nacheinander manuell abgefahren und jeweils mit der Teach-Taste bestätigt. Alle dafür notwendigen Parametereingaben werden von der Steuerung Selogica automatisch geprüft.

Zeitparallel dazu erstellt die Maschinensteuerung selbstständig die Ablaufbewegungen des Roboters und implementiert sie in den Maschinenzyklus. Außerdem lässt sich laut Arburg der zulässige Arbeitsbereich des Linearroboters mit wenig Aufwand konfigurieren und damit die Sicherheit weiter erhöhen. Dass für diese Möglichkeit der Programmierung keine speziellen Programmierkenntnisse notwendig sind, wird den Besuchern auf der Fakuma 2009 live demonstriert.

Arburg auf der Fakuma 2009: Halle A3, Stand 3101

Josef-Martin Kraus | MM MaschinenMarkt
Weitere Informationen:
http://www.maschinenmarkt.vogel.de/themenkanaele/produktion/kunststoffundgummiverarbeitung/articles/228182/

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