Schweizer Qualität garantiert mit fortschrittlichem Mehrkomponentensystem vom Spezialisten für vollelektrische Formgebung

Schwaig, Juli 2024 – Der renommierte Schweizer Handwerkzeughersteller PB Swiss Tools AG hat kürzlich in seinem Produktionswerk in der Schweiz eine der innovativsten Spritzgusslösungen installiert. Das vollautomatische System wurde entwickelt, um die Produktivität zu steigern und die Fertigungspräzision zu maximieren. Es unterstreicht die Kompetenz von Sumitomo (SHI) Demag in der Entwicklung hochkomplexer Mehrkomponenten-Spritzgusszellen.

Die vollständig kollaborative Zelle besteht aus einer effizienten, energiesparenden 350-Tonnen-Spritzgussmaschine vom Typ IntElect. Ausgestattet mit der neuesten Mehrkomponenten-Spritzgusstechnologie des Unternehmens kann sie drei verschiedene Materialien formen, darunter MuCell für den inneren Teil des Werkzeuggriffs. Nach einem vierstufigen Prozess verwendet die Zelle einen 6-Achs-Roboter von ABB, der mit einem Indexplattenantrieb gekoppelt ist, um das Bauteil nach Abschluss jeder Umformungsphase nahtlos zu drehen, zu präsentieren und zu entfernen. Die Abnahme der Anlage in Schwaig erfolgte Ende Mai 2024, gefolgt von der Lieferung in die Schweiz im Juli. Die Inbetriebnahme ist für Ende August geplant.

Frühe Technologieanwender

PB Swiss Tools gilt in der Schweiz als „Leuchtturmkunde“, berichtet Urs Kocher, Projektleiter der MAPAG Maschinen AG, Bern, die Sumitomo (SHI) Demag in der Schweiz vertritt. „Wir sind ungemein stolz, einen so renommierten Kunden unterstützen zu dürfen. Dies war nur dank der harten Arbeit und Sorgfalt aller Beteiligten möglich – von der Projektplanung über die Umsetzung bis hin zur Auslieferung an den Kunden. Sumitomo (SHI) Demag konnte dabei sein Know-how als führender Anbieter von vollelektrischen Spritzgussmaschinen, Mehrkomponententechnik, Sonderanwendungen und Automatisierung einbringen“, ergänzt Kocher.

Die Produktionslinie verkörpert Flexibilität. Sie kann nicht nur neue, ergonomisch geformte Griffe für neue Produkte herstellen, sondern auch eine Vielzahl von Griffgrößen aus dem bestehenden Produktportfolio von PB Swiss Tools. Bei den meisten Produkten wird der innere Teil des Griffs mithilfe der MuCell-Schaumtechnologie geformt, um das Gewicht zu reduzieren und die Formstabilität zu erhöhen. Der Griffkern wird dann mit einem starren Material umspritzt, um Stabilität und Festigkeit zu erhöhen. Der Prozess endet mit dem Auftragen einer TPE-Umspritzung, um dem Benutzer einen weicheren, ergonomischeren Griff zu bieten. Mithilfe der Greifererkennung wählt jede Phase des Umspritzprozesses die richtigen Werkzeugdatenanweisungen und das richtige Schussgewicht des Materials aus. Dies allein war aufgrund des Aufbaus des Formwerkzeugs und der Vielzahl der verwendeten Polymere eine komplexe Herausforderung.

Herzstück der vollumschlossenen Produktionszelle ist eine Maschine vom Typ IntElect 350/830-1100H-450L-450Y. Der große Werkzeugraum in Kombination mit dem großen Holmabstand sorgt für höchste Präzision bei parallelen, dynamischen Bewegungen und optimiert den Arbeitsbereich. „Grundsätzlich gibt es vier Form- und Umformstationen“, erklärt Klaus Rahnhöfer, Senior Business Development Engineer für Automation & Robotics bei Sumitomo (SHI) Demag. Herr Rahnhöfer ist ein ausgewiesener Experte für Mehrkomponententechnik und verfügt über umfangreiche Erfahrung im Werkzeug- und Maschinenbau sowie in integrierten Automatisierungslösungen. Sowohl Kocher als auch Rahnhöfer haben das Projekt von Anfang bis Ende konzipiert und umgesetzt.

Der mehrstufige Prozess

An Station eins auf der Bedienseite der Fertigungszelle wird im MuCell-Schäumverfahren der Mittelkern des Werkzeuggriffs hergestellt. Beim Öffnen des Werkzeugs fährt der Auswerfer nach vorne, hebt die Platte an und dreht sie um 90 Grad gegen den Uhrzeigersinn. Der Auswerfer fährt zurück und das Werkzeug schließt sich. „Durch Zurückziehen der Indexplatte werden die Teile in die nächste Station eingelegt“, erklärt Rahnhöfer.

Station zwei ist die L-Spritzeinheit. Diese befindet sich im unteren Teil des Werkzeugs. Hier werden die inneren Griffkerne mit einem härteren Material umspritzt, um Stabilität und Festigkeit zu erhöhen. Nach dem Öffnen fährt der Auswerfer vor, hebt die Platte an, dreht sie noch einmal um 90 Grad gegen den Uhrzeigersinn, fährt zurück und schließt das Werkzeug wieder.

Station drei ist die Y-Spritzeinheit. Hier wird eine Weichkomponente aus TPE für hohe Haltemomente auf den Griff des Produkts aufgebracht. Abschließend wird in der vierten Station jedes Teil durch einen hydraulischen Kernzug ​​und Abstreifer abgestreift. Diese Stufe befindet sich oben im Werkzeug, wo sich keine konturierten Einsätze befinden. Dadurch kann das Werkzeug geschlossen bleiben und die drei Spritzvorgänge können ohne Unterbrechung weiterlaufen. „Die Griffe sind beidseitig am Rücken befestigt, sodass sie vom Roboter abgestreift und entnommen werden können“, verdeutlicht Rahnhöfer.

Einzigartiges Design für reduzierte Zykluszeit

Durch die effiziente Konstruktion, bei der die Produktentnahme zeitgleich mit dem Umspritzen erfolgt, verkürzt sich die Gesamtzykluszeit um etwa fünf Sekunden. „Das ist ziemlich spektakulär“, bemerkt Rahnhöfer.

Als weitere Besonderheit des Projektes verweist Rahnhöfer auf die individuelle Positionierung der einzelnen Spritzstufen und erläutert: „Um den Schneckenwechsel zu vereinfachen, haben wir uns bewusst dafür entschieden, alle drei Spritzeinheiten horizontal anzuordnen, die zweite (L) im 90-Grad-Winkel und die dritte (Y) im 40-Grad-Winkel.“

Um eine weitere potenzielle Herausforderung zu bewältigen – die 3.3 Meter hohe Decke in der Produktionshalle – entschied man sich für einen 6-achsigen ABB-Roboter von SAR. Dadurch konnte das Designteam den Roboter auf einer höheren Basis platzieren, sodass er über die Stangen der Spritzgussmaschine greifen, das Produkt von oben entnehmen und die fertigen Teile auf ein Förderband legen konnte, bestätigt Rahnhöfer. „Gleichzeitig haben wir das bestehende Produktportfolio des Unternehmens berücksichtigt und sichergestellt, dass das System und der Roboter für die Handhabung und Umspritzung aller Produktreihen kompatibel sind“, fügt der Automatisierungsspezialist hinzu.

Präzisionsarbeit

PB Swiss Tools baut die Greifer für die Werkzeuggriffe selbst und passt sie an die unterschiedlichen SKU-Größen an. „Jede neue Griffgröße erfordert drei Paar neue Einsätze. Der Werkzeugbauer hat hier hervorragende Arbeit geleistet“, betont Klaus Rahnhöfer und weist darauf hin, dass dies in Kombination mit der Formpräzision auf vollelektrischen Maschinen dazu beiträgt, den Materialabfall zu reduzieren. „Da das Projekt viele Produktvarianten umfasst, sind zahlreiche Einsatz- und Greiferwechsel erforderlich. Eine hohe Genauigkeit ist unerlässlich, um den Anlaufausschuss so gering wie möglich zu halten“, fasst er zusammen.

Die IntElect-Serie ist für ihre hohe Präzision und Effizienz bekannt. Dafür sind vor allem die Servomotoren verantwortlich, die Sumitomo (SHI) Demag selbst entwickelt und baut. Die Dosierung erfolgt vollelektrisch, um höchste Genauigkeit zu gewährleisten. Einzigartig im Maschinendesign ist zudem ein automatischer Holmzug auf der Bedienseite. „Die Holmzüge werden normalerweise nur bei hydraulischen Maschinen eingesetzt, wir haben sie jedoch an unsere vollelektrischen Maschinen angepasst“, berichtet Rahnhöfer. Zudem wurde der Servomotor des Indexantriebs in die Steuerung integriert.

„Die Präzision der vollelektrischen Spritzgießmaschine war ein wichtiges Kriterium“, bestätigt Mathias Gerber, Leiter Kunststofftechnik bei PB Swiss Tools. Guter Service und innovative Technologien, die alle Anforderungen des Unternehmens abdeckten, waren jedoch ausschlaggebende Faktoren für die Entscheidung für Sumitomo (SHI) Demag. „Wir haben mehrere Maschinenhersteller kontaktiert, aber die Lösung von Schwaig war mit Abstand die beste“, bestätigt er. „Durch den Wegfall der vierten Position im geschlossenen Werkzeug sparen wir Zykluszeit, was uns letztlich einen schnelleren ROI beschert. Auch der Einsatz eines Indexantriebs anstelle von Robotern war ein überzeugender Vorteil, der unser Managementteam davon überzeugt hat, diese Investition zu unterstützen“, ergänzt Gerber.

Die Begeisterung für dieses Projekt war im gesamten Werk spürbar. Urs Wespi, Produktionsleiter im Spritzgusswerk von PB Swiss Tools, berichtet: „Jahrzehntelange Erfahrung mit der von Sumitomo (SHI) Demag und der Vertretung MAPAG installierten Technologie erfüllt mich mit Zuversicht. Die Maschinen sind nicht störungsanfällig. Und wenn man dennoch Unterstützung braucht, ist der Service des Teams immer hervorragend. Wenn ein Fehler nicht per Telefonsupport behoben werden kann, kommt innerhalb von 24 Stunden ein Servicetechniker. Nur wenige Maschinenhersteller sind so reaktionsschnell.“

Passend zu diesem kompromisslosen Qualitätsanspruch behauptet der Schweizer Werkzeughersteller, es sei kein Zufall, dass er „mit den Besten zusammenarbeitet“. Wie Sumitomo (SHI) Demag ist es diese ständige Weiterentwicklung, um den höchsten Anforderungen seiner Anwender gerecht zu werden, die ihn antreibt. PB Swiss Tools produziert jährlich rund 13 Millionen professionelle Handwerkzeuge und medizinische Geräte, die alle in der Schweiz entwickelt und hergestellt werden. Viele der 3,000 ergonomisch gestalteten Produkte verfügen über eine lebenslange Garantie.

www.pbswisstools.com

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