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Schonende Entnahme von Lüftungsdüsen der neuen Mercedes-Benz C-Klasse aus der Spritzgießmaschine

Produktivität, Flexibilität und EffizienzLeichtbauwerkstoffe mit Ultraschall bearbeiten

Prepreg CfK / vorimprägnierte Carbonfasern – Schnittergebnis mit Ultraschallunterstützung.

Spröde Leichtbauwerkstoffe stellen besondere Anforderungen an das Zerspanen und Trennen. Dank optimierter Ultraschallbearbeitung sollen signifikant reduzierte Prozesskräfte kürzere Bearbeitungs- und längere Werkzeugstandzeiten ergeben und geringere Bearbeitungstoleranzen. 

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Spritzgießfertigung automatisierenZarter Zugriff

Für die Entnahme von Lüftungsdüsen der neuen Mercedes-Benz C-Klasse aus der Spritzgießmaschine benötigte Automobilzulieferer Fischer Automotive Systems eine Entnahmeeinheit, die die relativ warm aus der Form kommenden Bauteile sehr schonend behandelt. Realisiert wurde eine Technologie, die ohne Berühren der Außenflächen arbeitet.

Lüftungsdüse

An Interieurteile werden hohe Anforderungen hinsichtlich Optik, Haptik und Funktion gestellt. Trotzdem sind sie nicht so empfindlich, dass eine reine Berührung gleich Kratzer verursacht. Anders verhält sich das aber im 80 bis 90 °C warmen Zustand, in dem sie das Spritzgießwerkzeug verlassen. Hier gilt absolutes Berührungsverbot, denn bereits kleine Fingerabdrücke können Probleme verursachen. Bei der Bewältigung des hohen Entnahme- und Ablagepensums dieser Teile helfen deshalb sieben Greifer von Gimatic. Die Entnahme von jeweils vier Teilen sowie der Angüsse und schließlich das Ablegen in Trays dauert jeweils eine halbe Minute.

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Das 4-Kavitäten-Werkzeug bedient ein Entnahmegreifer, bestehend aus vier Großhubgreifern, fährt ins Werkzeug ein und entnimmt die Teile. Auf der Maschine werden sieben verschiedene Teile mit unterschiedlichen Durchmessern gespritzt. Gefertigt werden Blenden, Rosetten und Kugelvorderteile in Abmessungen zwischen 68 und 74 Millimeter Durchmesser. Sie werden später zu den Lüftungsdüsen montiert, die schließlich alle ihren Platz im Sichtbereich des Fahrzeugs finden. Die Greifer können in dieser Durchmesserdifferenz variieren, zudem seien sie um etwa 25 Prozent kleiner und leichter als andere Greifer. Nach der Entnahme bewegt sich der Greifer zur Ablageposition. Dort warten über ein Förderband zugeführte Trays auf eine nicht ganz einfache Ablageprozedur. Die Trays werden anschließend direkt zur Düsenmontage gebracht, wo die Bauteile vor Ort, ohne weiteren Einflüssen ausgesetzt zu sein, entnommen werden.

Entnahmeeinheit für verschiedene Bauteile
Für die Flexibilität der Entnahmestation sorgen Großhub-Parallelgreifer der Baureihe SZ von Gimatic, die bei flacher Bauweise Hübe von 2 x 6 Millimeter fahren können. So ermöglichen sie, dass das ganze Teilespektrum mit einem Greifer aufgenommen und abgelegt werden kann. Der Mechanismus, der die flache Bauform des Großhubgreifers und seinen großen Hub ermöglicht, ist nach Unternehmensangaben patentiert. Spezielle Formbacken gestatten es, die Teile innen zu greifen. Das funktioniert trotz der komplexen Geometrien mit Störkonturen, die bei der Größe des Teilespektrums beim Aufnehmen und Ablegen ausgeschaltet werden mussten. Trotz der anspruchsvollen Anwendung verging nach Unternehmensangaben vom Erstkontakt des Anwenders Fischer Automotive mit Gimatic bis zur Serienreife nur vier Monate.

Ebenso "ausgeklügelt" ist die Ablageprozedur in die Trays, für die aufgrund der unterschiedlichen Größen und Formen 14 Ablageprogramme erarbeitet wurden. Die Kompliziertheit ergibt sich daraus, dass nicht jeder der vier Greifer jede Stelle im Tray erreicht. Bei der Teileerkennung, ob der Platz schon belegt oder noch frei ist, hilft ein eingebauter Sensor, der auch Alarm schlägt, wenn sich noch ein Teil beim Wiedereinfahren ins Werkzeug auf dem Greifer befinden sollte. So werden Kollisionen verhindert.

Der gefederte Anguss-Greifer zur Entnahme der Angüsse ist mit einem Druckminderventil ausgestattet und damit selbsteinstellend. Alle Greifer sind dabei einzeln ansteuerbar und fest auf der Platte verstiftet.

Glanzvolles Ergebnis aus örtlicher Nähe
"Bei dieser Anwendung kam es besonders darauf an, dass wir die empfindlichen Hochglanzoberflächen am besten kontaktlos aus dem Werkzeug entnehmen und ablegen", beschreibt Waldemar Schander, Mitarbeiter der Arbeitsvorbereitung im Spritzgießcenter das Pflichtenheft. Das wurde und wird durch Aufnehmen der Teile im inneren, nicht sichtbaren Bereich gewährleistet. Dieser Bereich ist zudem durch die Ausführung der Greiferbacken in Kunststoff geschützt.

Die Rundheit der Bauteile während der Entnahme beizubehalten, war eine weitere Schwierigkeit, sprich die Teile dürfen beim Entnehmen nicht verdrückt werden. Zwischen Kugelvorderteil, Rosette und Blende gibt es Spaltbilder, die im montierten Zustand passen müssen. Dafür ist die Rundheitstoleranz mit ±0,2 Millimeter vorgegeben. Diese Anforderung wurde mit eingebautem Druckminderer und spezieller Greiferbacken-Geometrie sichergestellt.

Während der Entwicklungsphase zeigte sich, dass beide Unternehmen flexibel reagieren und agieren können. Aufgrund der kurzen Projektlaufzeit gingen die Entwicklungen von Montage- und Werkzeugkonzept, Greifereinheit und Trays gleichzeitig vonstatten. "Die Abstimmungen mit Gimatic hat hervorragend funktioniert, Optimierungswünsche wurden vor Ort besprochen und rasch umgesetzt", sagt Waldemar Schander. Das ganze Entnahmekonzept habe einen großen Anteil am Gesamterfolg, wenn man bedenkt, dass 15.000 Teile täglich zu produzieren sind.

Projekte in der Pipeline
Gleich zwei weitere solche Greiferlösungen finden im neuen Fischerwerk in Tschechien Einsatz und werden direkt von der dortigen Gimatic-Niederlassung bedient. Außerdem werde gemeinsam an sechs kleineren Projekte mit Greifersystemen, -komponenten sowie ein mittelgroßes Projekt über eine Wendestation erarbeitet.

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