Tampondruck in Kleinstserien

Leistungsschutzschalter sind ein Kernprodukt des ABB-Werks in Schaffhausen. Mit hoher Fertigungstiefe werden hier neben einer Vielzahl von „Consumer-Produkten“ wie Lichtschaltern und Steckdosen vor allem Systeme für die industrielle Elektroinstallation gefertigt, zum Teil mit hohen Anteilen von Handarbeit. Trotz der Unzahl von Varianten der hochqualitative Leistungsschutzschalter verlangen die Kunden sehr schnelle Lieferung – üblicherweise innerhalb von ein bis zwei Tagen. Das aufwendige elektro-mechanische Innenleben, vor allem aber die Funktion als Sicherheitsbauteil verlangen aufwendige Prüfungen jedes einzelnen Produkts. Nicht zuletzt hängt an deren dauerhaft zuverlässigen Funktion über viele Jahre das Leben der Benutzer. Damit einher geht die notwendige Beschriftung: Exakte Produktbezeichnung, Anschlussbelegungen, umfangreiche Prüfzeichen aus verschiedenen Ländern und von unterschiedlichen Organisationen und andere Kennzeichnungen sind produkt- und auftragsabhängig auf zumeist zwei Gehäuseseiten aufzubringen.

Für das Bedrucken hat sich der Tampondruck bewährt, da die bei der ABB verwendeten Duroplast-Werkstoffe nicht mit einem Laser beschriftet werden können. Typische Losgrößen zwischen 200 und 5000 Stück werden auf automatisierten Linien verarbeitet. Das sehr umfangreiche Produktspektrum, das auch seltener benötigte Gerätegrößen und -konfigurationen umfasst, führt jedoch auch zu Kleinstmengen: „Jährlich durchlaufen etwa 6000 Produktionsaufträge mit kleinen Losgrößen bis herunter zu fünf Stück unsere Produktion“, berichtet Betriebsingenieur Marco Kampmann. „Und auch die müssen typischerweise schnellstmöglich durchgeschleust werden.“

Während die größeren Lose am Ende konventioneller Montagelinien mit üblichen Tampondruckmaschinen gekennzeichnet werden, hat sich ABB bei den kleineren Serien für den Einsatz einer speziellen Technologie von Tampoprint entschieden: Eine Tampondruckmaschine mit zwei Druckwerken und integrierter Klischeefertigung per patentierter Lasergravur, Typ Hybrid 90-2.

Hybrid ersetzt fünf konventionelle Maschinen

Sie ersetzte die bis dato eingesetzten fünf konventionellen Maschinen. Zur Technik: Statt für jedes Druckbild ein klassisches Klischee herzustellen, einzulagern und bei Bedarf auf der Maschine zu rüsten, hält die Hybrid üblicherweise alle Druckbilder als Datensatz in der Steuerung vor. In der ABB-Anwendung wurde davon abweichend die direkte Kopplung zum SAP-System realisiert. Die Auftragspapiere enthalten einen Barcode, den die Steuerung liest und das entsprechende Druckbild über das zentrale ERP abruft. Mehr als 1000 Druckbilder sind hier hinterlegt, auch eine Folge des sehr internationalen Geschäfts. Für jeden Auftrag wird innerhalb der Maschine auf einem Klischeeband ein neues Druckbild gelasert, anschließend startet automatisch der Druckvorgang. Das Lasern – und damit die gesamte Rüstzeit – dauert je nach Komplexität des Druckbildes insgesamt maximal vier Minuten für beide Seiten. Rund 6000 dieser Kleinaufträge pro Jahr hieß bis dato, 6000 Mal Klischee wechseln, Reinigen, Aus- und Einlagern. Dafür waren fünf Maschinen eingesetzt. „Das bedeutete nicht nur hohen Aufwand und entsprechende Kosten, es belastete auch die Mitarbeiter, allein schon wegen des unvermeidlichen Schmutzes. Heute kann die Arbeit im Grunde im weißen Hemd erledigt werden“, konstatiert Marco Kampmann. Konventionelle Maschinen dienen in diesem Bereich nur noch als Backup. Und einen weiteren qualitätsbestimmenden Effekt nennt er: „Fehler durch Einlegen falscher Klischees, bei der enormen Variantenzahl ein nicht zu unterschätzendes Problem, sind hier ausgeschlossen.

Und dank Barcodeleser und direkter Anbindung an das SAP-System sind auch Falscheingaben an der Maschinensteuerung wie Zahlendreher nicht möglich.“

Standardmäßig kann die Hybrid Tampondruckmaschine zweifarbig drucken. ABB nutzt jedoch nur den einfarbigen Druck – den allerdings mit zwei unterschiedlichen Druckbildern auf zwei Gehäuseseiten in einem Durchgang. Der Ablauf: Der Maschinenbediener legt ein Gehäuse in die Drehhalterung ein, das erste Druckwerk bedruckt die eine Seite. Anschließend wird das Gehäuse automatisch um 90 Grad gedreht und auf der zweiten Seite bedruckt. Das Teil wird entnommen und auf einem Förderband abgelegt.

Obwohl nur einfarbig gedruckt wird, weisen die Schalter das leuchtend rote ABB-Logo auf der Vorderseite auf. Das wird in einer weiteren Tampondruckmaschine direkt neben der Hybrid-Maschine aufgebracht. Die Maschine wird vom gleichen Mitarbeiter mitbedient. „Eine automatisierte Verkettung und Beladung der beiden Maschinen ist sicher möglich, das rechnet sich aufgrund der geringen Stückzahlen aber nicht“, erklärt Marco Kampmann. Auch so sind die Effekte beeindruckend: Bislang waren drei bis vier Mitarbeiter unter eher unangenehmen Arbeitsbedingungen beschäftigt, heute arbeitet eine Person an einem sauberen Arbeitsplatz.

Der Trick mit dem Dreh

Während des Projekts Anfang 2009 haben ABB und Tampoprint einige Vorarbeiten geleistet: Zum einen waren die Druckbilder als Vektorgrafiken zu hinterlegen und die Verbindung zum SAP-System zu schaffen. Die Auswahl und Prüfung der Farben nahm einige Zeit in Anspruch. Zudem wurde in die spezielle Drehkinematik einiger Aufwand gesteckt. „Wir benötigen gerade an dieser Stelle eine Maschine, die sicher, stabil und störungsfrei läuft“, benennt Marco Kampmann die Anforderungen. Das sei erreicht worden, die Verfügbarkeit liege inzwischen sehr nahe bei 100 Prozent. Derzeit laufe die Planung zur Installation einer zweiten, ähnlichen Anlage. Trotz des hohen Automatisierungsgrades wurde darauf geachtet, die Anlage mit möglichst wenig Know-how betreiben zu können, denn während des Ein- bis Zwei-Schicht-Betriebs ist kein Einrichter vor Ort. Marco Kampmann: „Typischerweise sind die Maschinenbedienerinnen in weniger als einem Tag eingearbeitet.

Mitarbeiter schnell schulen

Das schwierigste ist hier noch das einmal am Tag anfallende Anrühren der Druckfarbe und das gelegentliche Wechseln des Klischeebandes, auf das die Druckmotive gelasert werden. Der Auftragsablauf mit Einlesen des Barcodes, Befüllen der Maschine mit den zu bedruckenden Produkten und Fertigmelden des Auftrags am BDE-Terminal ist standardisiert und es sind kaum Fehlerquellen vorhanden.

Eine Art Win-Win-Situation hat sich mit Ablösung der traditionellen Tampondrucktechnik für Kleinserien bei ABB ergeben: Erheblich bessere Arbeitsbedingungen für die Mitarbeiter gehen einher mit drastisch gesunkenen Kosten durch Reduzierung der Rüstvorgänge und Wegfall des aufwendigen Reinigens sowie den geringeren Personalbedarf. Zudem benötigt die sehr kompakte Anlage weit weniger Stellfläche als die bisher genutzten fünf Maschinen. Nicht zuletzt dürfte jedoch die systemimmanente Beseitigung von Fehlerquellen in der Produktion ein wichtiger Aspekt der Investition sein.