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Manufacturing-Execution-SystemeDie selbstregelnde Fabrik

Mobile MES-Anwendungen mit Hydra von MPDV

Begriffe wie Selbstregelung, Selbstoptimierung oder selbstlernende Maschinen tauchten bereits in den Anfängen der Industrie 4.0 auf. Sie halten sich hartnäckig, werden in jüngster Zeit sogar häufiger genannt.

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Technische KunststoffteileKunststoffverarbeitung: Masse plus Klasse

Moderne Maschinen, beste Materialen und hoch qualifizierte Mitarbeiter reichen aus, um Qualitätsprodukte herzustellen. Doch wer das Besondere bieten möchte, der muss immer auf der Suche nach neuen Verfahren sein. So ziehen jetzt im Hause Pöppelmann die Wasserinjektionstechnik, das Vibrationsschweißen, die Reinraumtechnik und das In-Mould-Labelling in die Produktion ein, wie sie auch auf der diesjährigen K-Messe 2004 in Düsseldorf vorgestellt werden.

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ti2: Kunststoffverarbeitung: Masse plus Klasse

Wasserinjektionstechnik (WIT): Die Wasserinjektionstechnik wird als Ergänzung zur herkömmlichen Gasinjektionstechnik (GIT) beim Spritzgießen von thermoplastischen Formteilen mit funktionalen Hohlräumen eingesetzt. Bei der WIT wird der Hohlraum eines Spritzgussbauteils realisiert, indem ein fluides Medium (Wasser) in das Bauteil gespritzt wird, das den Kunststoff an die Werkzeugwand presst. Die Vorteile des fluidunterstützten Spritzgießens sind das Reduzieren des Formteilgewichts (bis zu 45 Prozent) sowie eine geringere Wanddicke der Werkstücke. Zusätzlich reduziert sich die Zykluszeit, vermindert sich die Einfallzeit und grundsätzlich wird weniger Schließkraft der Maschinen benötigt. Unter dem Strich lässt sich die Formteilqualität verbessern und unter kaufmännischen Gesichtspunkten wirtschaftlicher produzieren.

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Die Vorteile der Wasserinjektionstechnik gegenüber der Gasinjektionstechnik bestehen in kürzeren Kühlzeiten, größeren Bauteildimensionen, kleineren und gleichmäßigeren Restwanddicken. Außerdem bietet das preisgünstige Prozessmedium Wasser noch den Vorteil der geringeren Oberflächenrauheit bei ebenfalls geringerer Welligkeit der fluidseitigen Oberfläche.

Vibrationsschweißen: Bei dieser Fügetechnik werden zwei symmetrische oder auch asymmetrische Bauteile mit mechanischer Energieübertragung aneinandergeschweißt, wobei eine gleichzeitige Schweißkontrolle erfolgt. Durch die mechanische Energieübertragung nur auf die zu verbindenden Flächen ergibt sich eine sinnvolle Schweißgeometrie – große Schweißnähte werden vermieden. Da keine Zusatzwerkstoffe benötigt werden, hat die Naht fast die gleichen Festigkeitswerte wie das Grundmaterial. Ein ganz großes Plus – besonders mit Blick auf die Optik – ist die Tatsache, dass beim Vibrationsschweißen keinerlei Verbrennungen des Materials entstehen.

Das Produktbeispiel „Kraftstofftank“ macht deutlich, wie die Verfahrensvorteile genutzt werden können. Die Bauteile werden mit einer Frequenz 208 Hertz bei fünf bar Druck um einen Millimeter zusammengepresst. Die Schwingungsgrenzen liegen im engen Bereich von 0,9 Millimetern (links und rechts des Schweißbereichs), weshalb das Material außerhalb der Schweißzone nicht beeinflusst wird. Die Schweißnaht wird durch außen angebrachte Abdeckrippen verdeckt und innen über Maschinenparameter zu einer fast gleichmäßigen Wulst ausgeformt. Hinzu kommt, dass beim Schweißen durch die hohe Frequenz „Flusen“ entstehen, die aus den Tanks vor der Dichtigkeitsprüfung entfernt werden (Ausblasen). Durch die Ausformung als Wulst innen wird vermieden, dass später noch Schweißaustrieb abbricht und dann den Kraftstoff verunreinigt. Während des Schweißens kann die 100prozentige Dichtheitsprüfung laufen.

Reinraumproduktion: Besonders für den Geschäftsbereich, der sich mit Komponenten und Verpackungen für Lebensmittel, Medizin, Pharma und Kosmetik befasst, ist die Reinraumtechnik interessant. Realisiert wurde die Reinraumproduktion der Klasse 7 nach DIN EN ISO 14644, C nach GMP Standard und 10.000 nach US Fed. Standard 209E. Dazu gehört eine Produktionsstätte mit kontrollierten Umgebungsbedingungen (Temperatur, Luftfeuchte, Druck) damit Kontaminationsrisiken für die Fertigprodukte weitestgehend ausgeschlossen werden können. Auch das Haftungsrisiko für Hersteller minimiert sich.

Rahmenbedingungen der Reinraumproduktion: Schleusenprinzip an allen Schnittstellen zur Außenwelt (QW, Personal, Material, Fertigprodukte). Externe Anbindung der Spritzgießmaschinen mit Reinraumförderband, Filter Fan Unit und Angussweiche. Eigenes kontinuierliches Monitoring der Umgebungsbedingungen, auch in Bezug auf partikuläre und mikrobiologische Kontamination. Definierte Reinigung („Air Wash“) von Produktionsmaterialien vor Verwendung im Reinraum.

In-Mould-Labelling: In diesem Produktionsverfahren wird die Formteil­oberfläche im Spritzgießwerkzeug mit vorgefertigten Etiketten oder Dekors in einem Arbeitsgang versehen. Die passenden Folien werden mit einem Handlingsystem in das Werkzeug eingelegt und hinterspritzt. Die Etiketten haften im Werkzeug durch Vakuum oder statische Aufladung.

Dieses Verfahren bietet eine hervorragende Qualität des Dekors, denn die Folien können vor dem Verarbeiten hochauflösend und fotorealistisch gedruckt werden. Alle Außenflächen eines Formteils können in einem einzigen Arbeitsgang dekoriert werden. Matte oder glänzende Oberflächen sind ebenso möglich wie Metalleffekte oder kratzfeste Schichten. Diese neuen und aufwendigen Gestaltungsmöglichkeiten werden oft für Verpackungen genutzt. Schnelle Sortimentwechsel und kurzfristige Motivwechsel sind möglich. Anwendungsbereiche sind in der Lebensmittelindustrie zu finden.

Das In-Mould-Labelling bietet aber nicht nur optische Möglichkeiten und Vorteile. Es erlaubt das Herstellen von dekorierten und abgepackten Behältern in einem einzigen Arbeitsgang. Dadurch entfällt das interne Transportieren und Zwischenlagern für sonst übliche Arbeiten wie das Bedrucken oder Etikettieren. Hierdurch wird die Verschmutzungsgefahr der Verpackung während des Herstellungsprozesses stark reduziert.Dieter Capelle

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