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Präzisionsteile für die Automobilindustrie - Null-Fehler-Produktion in der Elastomerverarbeitung

Präzisionsteile für die AutomobilindustrieNull-Fehler-Produktion in der Elastomerverarbeitung

Automation und Inspektions-Sensorik sollen bei der Produktion von Elastomerteilen Ausschuss vermeiden und den Weg zur „Null-Fehler-Produktion“ ebnen.

Fertigungszelle für Elastomerverarbeitung

Null-Fehler-Produktion ist auch in der Elastomerverbeitung ein hehres Ziel. In diesem Zusammenhang erlangt die Automatisierung noch größere Bedeutung. Basis dieser Strategie ist der Einsatz einer integrierten Prozessüberwachung mithilfe angepasster Sensorik und Auswertung. Mehr Leistung und optimale Stückkosten oder erhöhte Liefersicherheit, geringeres Prozessrisiko oder allgemein: Kosten drücken und Kundenzufriedenheit steigern. Gerade bei Elastomerteilen mit hohen Stückzahlen kann die Automatisierung gute Möglichkeiten der Prozessgestaltung und gleichzeitig, durch den Einsatz von Sensorik zur Absicherung von Vulkanisierprozessen, ein neues Qualitätsniveau bieten. Das Vulkanisieren könnte zu einem industriellen Prozess mit „Null-Fehler“-Produktion werden.

Um diese Ziele in der Praxis umzusetzen wurde für einen Zulieferer von Präzisionsformteilen der Automobilindustrie eine spezielle Anlage realisiert. Diese Teile stellen hohe Anforderungen an Temperatur- und Medienbeständigkeit, sowie ein lebenslanges Rückstellverhalten mit geringen Toleranzen. Bei dieser Sonderentwicklung enthielt das Lastenheft des Kunden einige besondere Herausforderungen.

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Kernstück der Fertigungszelle ist eine Elastomermaschine der MTF-Serie von Maplan. Die Maschinenkomponenten ermöglichen nach Unternehmensangaben in Bezug auf Prozessgestaltung, Energieeffizienz und Prozesssicherheit in Verbindung mit der Steuerung ein hohes Sicherheitsniveau im Prozess. Zur automatischen Herstellung von Präzisionsformteilen mit Metalleinlegern war eine Automatisierung zur Metallteileseparierung, Vereinzelung und Zuführung gefordert. Die Automatisierungslösung besteht aus vier Hauptbaugruppen:

  • Zuführeinheit für Metallringe
  • Vereinzelungs- und Bereitstellungseinheit für Metallringe
  • Übergabe- und Bestückungsvorrichtung
  • Angussentnahmevorrichtung

Die Inspektionsmodule der Anlage bestehen aus einem Lasersensor zur Angussabfrage und Kameras zur Prüfung der Formteile an einem Mehrkavitätenwerkzeug. In Bezug auf Werkzeugtechnik und Ergonomie wurde eine verbreiterte und bedienhöhenoptimierte Schließeinheit gewünscht. In der verbreiterten Schließeinheit finden große Mehrkavitätenwerkzeuge den entsprechenden Raum. Die bedienoptimierte Höhe gewährleistet dem Bediener eine bessere Zugänglichkeit für Kontrolle und Wartung, sowie bei Werkzeugwechseln.

Die Präzisionsformteile bestehen aus Gummi, sowie einem oder mehreren Metallringen, die über die Automatisierung einer ausfahrbaren Heizplattenverschiebung im Werkzeug platziert werden. Zur Steigerung der Wirtschaftlichkeit verwendet der Kunde Mehrkavitätenwerkzeuge.

Prozesssicherheit durch Lasersensor
An der Maschinenvorderseite wurde ein Lasersensor auf der Angussentnahmevorrichtung installiert. Sie fährt bei jedem Zyklus in die Schließeinheit der Maschine ein, um die Angüsse zu entnehmen. Beim Ausfahren tastet der Lasersensor die Angussplatte ab, um zu prüfen, ob beispielweise ein Anguss nicht entformt wurde. Die Metallringe werden aus einem Vibrationsbunker sequentiell zugeführt und bereitgestellt. Dabei wird die korrekte Lage der Ringe geprüft.

Die Werkzeugplatte mit den fertigen Präzisionsformteilen wird elektrisch zur Maschinenrückseite verschoben. Zwischen hinterem Shuttle und Maschine sind hochauflösende Kameras installiert. Sie prüfen die Positionierung aller Formteile auf der Werkzeugplatte beim Einfahren. Überwacht wird, ob die Formteile sauber ausgedrückt wurden. Das Bauteil erfordert eine „sensible Behandlung“: Aufgrund der Formteilgeometrie ist ein schräges Ausdrücken von oben erforderlich. Die Teile fallen auf ein darunter liegendes Förderband, das sie in die Fertigteilebox befördert. Derartige Konzeptionen sind ein Schritt in Richtung „Null-Fehler-Produktion“.

Der Trend zur Automation mit verknüpfter Sensorik zur Absicherung des Prozesses nehme auch in der Elastomertechnik zu. In Abhängigkeit der erforderlichen Ausstattung sei ein durchschnittlicher Mehraufwand bis 50 Prozent der üblichen Anlageninvestition zu erwarten. Gerade für Werkzeuge mit hohen Stückzahlen und vielen Kavitäten ergeben sich jedoch ein signifikant höheres Qualitätsniveau bei sehr schneller Amortisation.

Warum Automation sich rechnet
Die Integration von Automation und Sensorik in eine neue Elastomeranlage hat nachhaltige Auswirkungen auf die Wirtschaftlichkeit. Dies natürlich und vor allem auch über den gesamten Lebenszyklus einer Produktionsanlage. Bedienfehler werden vermieden oder Prozessabweichungen frühzeitig erkannt. Die Störgrößen werden in Richtung „Null-Fehler-Produktion“ beherrschbar. Während bei konventionellen Anlagen die Qualität nach dem Produktionsprozess geprüft werden muss, also „offline“, kann eine automatische Anlage während der laufenden Produktion qualitätssichernd wirken. Das reduzierte Risiko von Ausschuss im Teilefluss bedeutet somit ein hohes Maß an Sicherheit und möglichen Kosteneinsparungen.


Stichwort „Null-Fehler-Produktion“
Die Strategie strebt eine fehlerfreie Produktion ohne Ausschuss und Nacharbeit an, denn nicht die Produktion von Qualität verursacht vermeidbare Kosten, sondern die Behebung von Fehlern. Fehlervermeidung setzt daher bereits in der Entwicklungs- und Konstruktionsphase an und wird über die gesamte Prozesskette vorangetrieben. In der Anlagentechnik werden relevante Daten in automatisierten Prozessen erfasst und zur Online-Korrektur von Verarbeitungsparametern über die Steuerung genutzt. Statt Stichproben oder ganze Chargen nach der Produktion zu prüfen, wird die Qualität während der Produktion sichergestellt und, sollten Ausschussteile entstehen, diese ausgeschleust.

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