Etagenwerkzeug, All-inclusive-Konzept

Standardbedienung trotz zwei Etagen

Zusätzlichen Bedarf auf Dauer intelligenter decken
Das von Haidlmair konzipierte Etagenwerkzeug unterscheidet sich in geschlossenem Zustand nicht von einem Standard-Spritzgießwerkzeug. Durch die volle Integration aller Funktionselemente für die Etagentechnik in den Werkzeugaufbau, liegt der Aufwand für das Rüsten und Einstellen der Spritzgießmaschine im gleichen Zeitrahmen, wie für ein Standard-Spritzgießwerkzeug.
Doppelte Ausbringung bei gleicher Spritzgießmaschine, überschaubaren Investitionen und erhebliche geringeren Stückkosten – ein Etagenwerkzeug brachte Bosch Siemens Hausgeräte die Lösung eines Kapazitätsengpasses.


Oft ist die Herstellung technischer Formteile gekennzeichnet durch kleine Stückzahlen in großer Vielfalt. Deshalb sind Etagenformen eher Ausnahmen – und wenn sie eingesetzt werden, sollten sich Handhabung und Rüstaufwand nicht zu sehr von Standard-Spritzgießwerkzeugen unterscheiden. Auf dieses Konzept setzte das Werk der Bosch Siemens Hausgeräte GmbH mit dem Werkzeug- und Formenbauer Haidlmaier, um einen drohenden Kapazitätsengpass bei der Produktion eines Bauteils für Elektroherde zu vermeiden. Zeit Bilanz zu ziehen und zu schauen, ob das Konzept Etagenwerkzeug aus technischer und wirtschaftlicher Sicht die richtige Entscheidung war.

Bosch Siemens produziert in Traunreut täglich rund 4500 Elektroherde und Einbaubacköfen. Jedes dieser Geräte enthält einen „Luftschacht“. Er dient zur Ableitung der Stauwärme, die sich während des Betriebs oberhalb des Backofens sammelt. Der weitaus überwiegende Anteil der Produktionsmenge entfällt auf einen universellen Typ. Ursprünglich als Blechteil konzipiert, wurde er vor rund zehn Jahren auf Kunststoff umgestellt und mit einem 1-fach Werkzeug gespritzt. Ausgelöst von den laufenden Produktionsmengensteigerungen war abzusehen, dass dessen Kapazität nicht immer ausreichen würde. Zur Diskussion standen zwei Alternativen: In Frage kam entweder die Anschaffung eines konventionellen 2-Kavitäten-Werkzeugs für eine doppelt so große Spritzgießmaschine – im konkreten Fall mit mindestens 13.000 kN Schließkraft oder die Verdopplung der Kapazität mit einer weiteren 7000-kN-Maschine und einem zusätzlichen 1-fach Spritzgießwerkzeug. Beide Optionen wären nur mit hohem Investitionsaufwand zu realisieren gewesen ohne einen Kostenvorteil zu bieten.

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Einfach-Werkzeug mit zwei Kavitäten

Da konventionelle Denkansätze zu keiner wirtschaftlich vertretbaren Lösung führten, waren bis dahin unübliche Alternativen zu prüfen. Ausgangspunkt war die flache Formteilgeometrie und der nicht voll genutzte Einbauraum der Spritzgießmaschine. Es bot sich der Einsatz eines Etagen-Werkzeugs an. Doch auch hier galt: Wenn schon ein Etagenwerkzeug, sollte es so nah wie möglich am Standard liegen. Die konkreten Forderungen zielten auf die leichte und schnelle Handhabung beim Werkzeugwechsel. Dafür sollte kein speziell geschultes Fachpersonal erforderlich sein. Darüber war hohe Flexibilität gewünscht, beispielsweise die Möglichkeit, mit dem Werkzeug bei Bedarf auch auf eine alternative Maschine ausweichen zu können. Das Werkzeugkonzept sollte ohne spezifisch auf die Spritzgießmaschine abgestimmte Zusatzeinrichtungen, wie externe Abstützungen der Mittelplatte auf dem Maschinenrahmen oder den Holmen, auskommen. Handhabung und Rahmen- bedingungen der Produktion mit dem Etagenwerkzeug waren also auf die eines Standard-Spritzgießwerkzeuges abzustimmen. Standard bedeutete in diesem Fall auch, dass das Werkzeug außer den Aufspannpunkten keine weiteren mechanischen Schnittstellen zur Spritzgießmaschine hat.

Containerform stand Pate

Das Haidlmair-Formenkonzept sah die Integration der Mittelplattenführung in das Werkzeug vor. Sie besteht aus zwei großzügig dimensionierten Kragträgern. Sie tragen Präzisions-Linearführungen, die die Mittelplatte stützen und führen wird. Die Synchronisierung der Hubbewegung der Mittelplatte übernehmen Zahnstangen, Führungssäulen garantieren die Parallelführung. Das in sich geschlossene System erlaubt dem Bediener die gleiche Vorgehensweise bei Installation und Bedienung wie für ein Standardwerkzeug mit einer Öffnungsebene. Beibehalten wurde die Produktionstechnik, eine Kniehebelmaschine von Engel mit 7000 kN Schließkraft. Sowohl die Platzverhältnisse als auch die Plastifizierkapazität erlaubten den einfachen Austausch des Einfach-Werkzeugs gegen das Etagenwerkzeug. Lediglich das Handlinggerät wurde gegen ein Tandem-Y-Achsen-Gerät getauscht. Mit diesem überschaubaren Investitionsaufwand verdoppelte sich der Ausstoß nahezu bei geringeren Herstellkosten.

System mit Langzeitqualität

Rund 2 Millionen Zyklen hat das Etagenwerkzeug auf dem Zähler, also 4 Millionen Luftschächte, bei einer Wartung, die sich auf Reinigen und Schmieren alle 80.000 bis 100.000 Zyklen beschränkt. Die Stabilität der Konstruktion gewährleistet, dass die Belastungen aller Führungselemente im unkritischen Bereich bleiben. Verschleiß wurde bislang nicht festgestellt. Maßgeblich für die Produktionssicherheit und die Kosten war und ist die einfache Handhabung beim Werkzeugwechsel. Damit bleiben die Stillstandszeiten bei der regelmäßigen Werkzeugwartung, zu der das Werkzeug ausgebaut wird, kurz. Es ist mit einem Schnellspannsystem ausgestattet, dass die Vorgabe von 30 Minuten als Rüstzeit unterstützt. Auch in dieser Hinsicht erfüllt das Etagenwerkzeug die Bedingungen für mittelgroße Werkzeuge bei Bosch Siemens Hausgeräte.

Nach fünf Jahren Einsatzdauer kann man die Entscheidung auf ein Etagenwerkzeug für dieses technischen teile zu setzen, als richtig einstufen, Das gilt sowohl unter technischen wie wirtschaftlichen Gesichtspunkten.

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