Tiefzieh-Technologien für sichere Transporte und Lagerung

Meinolf Droege,

Maßgeschneiderte Transportmittel für die Produktions-Logistik

Designer von Massenprodukten sollten auch Details der Prozessketten berücksichtigen. Abläufe und Logistik müssen ebenso sorgfältig geplant werden wie das Produkt selbst. Die Konzeption der Transporthilfsmittel erfordert mitunter viel Knowhow sowie gemeinsames Engineering von Zulieferer und Kunde.

Robuste, zweiteilige Transportunterlage für den Maschinenbau. Mehrweg-Unterschale aus schlagzähem, chemisch beständigem HDPE sowie bauteilspezifischer Einweg-Transporteinsatz aus ABS. © Vollrath

Zum Design moderner Produkte gehört auch die Auslegung der entsprechenden Prozessketten und Produktions-Hilfsmittel. Hierzu gehören die Lager- und Transporthilfsmittel für den innerbetrieblichen Transport und für den Transport zwischen den Unternehmen. Angesichts hoher Anforderungen an Qualität und Oberflächenzustand selbst einfacher mechanischer oder mechatronischer Komponenten bzw. Baugruppen geschieht das immer seltener als Schüttgut. Stattdessen wird Wert auf Vereinzelung und orientierte Lage der Teile gelegt, um sie vor Schäden durch Stöße, Reibung oder Korrosion zu schützen. Ein wichtiger Faktor ist die weitergehende Automatisierung der Prozesse. Sie erfordert häufig lagerichtige und präzise positionierte Teile im Transportgebinde, um sie mit Handlingsystemen ohne menschliches Zutun und aufwendige Lageerkennung entnommen und für Folgeprozesse abgelegen zu können. Dies erfordert entsprechend spezialisierte und auf die Teileeigenschaften individuell angepasste Behältnisse und Unterlagen.

Erich Schnyder: „Mit der reinen Tiefziehoperation ist es heute immer weniger getan. Die Kunden wollen fertige, direkt bei Lieferung einsetzbare Produkte aus einer Hand.“ © Vollrath

„Dabei sind oft komplexe Aufgaben zu lösen, die eine möglichst frühzeitige Einbindung des Herstellers solcher Transportmittel parallel zur Entwicklung der Teile nahelegen“, erklärt Erich Schnyder, Projektverantwortlicher beim Unternehmen Grütter Kunststoff und Formen. Neben dem Schutz der Bauteile spielen auch Aspekte wie Gewicht, Platzbedarf, Sauberkeit sowie die Lebensdauer der Verpackungen, die oft als Tray aus tiefgezogenem Kunststoff ausgelegt sind, eine wichtige Rolle. Hinzu kommen Fragen bezüglich Abrieb, Reinigungsmöglichkeit, Stapelbarkeit sowie der Platzbedarf beim Leertransport zwischen den jeweiligen Zielpunkten innerhalb der Prozesskette. Die Lösung solcher Aufgaben erfordert Know-how hinsichtlich Werkstoffe, ihren Verarbeitungseigenschaften sowie der Logistik. Heute umfassen diese Leistungen zudem oft weitere Aspekte wie Identifizierung und Statusrückmeldungen beispielsweise durch ID-Tags oder RFID-Etiketten.

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Universell nutzbare Trays für Kleinteile mit Standard-Außenmaßen aus genoppter zweischichtiger Tiefziehfolie. Unterseite aus preisgünstigem PS, Oberseite aus griffigem, rutschfestem TPE mit „Soft-Touch“. © Vollrath

Oft sind zunächst Machbarkeiten und Eigenschaften zu prüfen, wofür beispielsweise Prototypen mit 3D-Druckverfahren als Einzelstücke erstellt werden, um Fragen der Geometrie zu klären. Nächste Stufe sind Prototypformen aus Keramik, mit denen kleinere Serien direkt hergestellt werden können. Bei größeren Serien steht anschließend die Herstellung metallischer Tiefziehformen mit teils aufwendiger Mechanik an. Letzteres ist beispielsweise erforderlich, wenn Hinterschneidungen für Sicken zur Aussteifung tragender Bereiche erzeugt werden müssen. Bei entsprechenden Anforderungen ist gegebenenfalls die Verwendung zwei- oder dreischichtiger Folien oder Platten erforderlich, damit unterschiedliche Bereiche der Trays jeweils angepasste Eigenschaften aufweisen. Weitere Fragen betreffen schließlich auch das Recycling der verwendeten Werkstoffe, ein Gesichtspunkt, der angesichts der zunehmenden Vorbehalte gegenüber Kunststoffen an Bedeutung gewinnt.

Ergänzende Leistungen

Im Fused Deposition Modeling (FDM-Verfahren) hergestellter Prototyp eines Trays zur Abklärung der Machbarkeit von Handlingoperationen © Vollrath

„Mit der reinen Tiefziehoperation ist es heute immer weniger getan. Die Kunden wollen fertige, direkt bei Lieferung einsetzbare Produkte aus einer Hand“, weiß Erich Schnyder. Dazu gehört neben der mechanischen Bearbeitung beispielsweise die Bestückung mit zusätzlichen Komponenten wie Gewindebuchsen, Spreiznieten oder Ankerplatten. Im Falle einer mehrteiligen Verkleidung für die Lenksäule eines Traktors muss das Hauptgehäuse wegen seiner komplexen Geometrie zweiteilig ausgeführt und mit einem ebenfalls thermisch umgeformten Verbindungsteil durch eine Art Laserschweiß-Pressnietverfahren verbunden werden. Die entsprechenden Durchbrüche werden mithilfe einer 5-Achse-Fräse erzeugt. In das separate Gehäuse für das Bedientableau wird eine extern mechanisch bearbeitete Plexiglasscheibe mit Durchbrüchen und Befestigungseinsätzen für eine Elektronikplatine eingesetzt und dicht verklebt. Die Tiefziehkomponenten bestehen aus zwei Schichten, einer genarbten ABS-Lage für die Außenseite und einer stabilisierenden Innenlage aus Recycling-ABS. Bei anderen Anwendungen sind Oberflächenveredelungen wie Lackierungen – teils sogar aufwendig mehrfarbig – gefordert.

Abklärung des Schutzes beim Transport

Zwischenabdeckung aus HDPE für den Transport schwerer, großformatiger Automobilkomponenten, Positiv-Negativ-Geometrie auf Ober- bzw. Unterseite, Farbmarkierung für lagerichtige Verwendung, platzsparend stapelbar für Pendeltransporte. © Vollrath

Ein wichtiger Aspekt bei der Auslegung von Transportmitteln ist die Absicherung des zu transportierenden Guts. Es muss sichergestellt werden, dass die transportierten Bauteile bei allen während des Transports typischerweise auftretenden Beanspruchungen geschützt bleiben. Das umfasst nicht nur den Schutz vor gegenseitiger Berührung, sondern auch den Schutz vor Beschädigung oder Verkratzen beispielsweise bei Bauteilen mit polierten Oberflächen. Die Optimierung von Lösungen für solche Aufgaben kann anspruchsvoll sein. Transportmittel sind letztlich ja auch ein Kostenfaktor, und das betrifft nicht nur den Herstellaufwand, sondern auch den Kostenanteil der Verpackung beim Pendeltransport. Bei langen Versandwegen gehen sowohl das Leergewicht als auch der Platzbedarf beim Rücktransport in die Kalkulation ein. Ebenfalls zu berücksichtigen ist, dass auch die Transportmittel den dabei auftretenden Beanspruchungen über die projektierte Lebensdauer hinweg standhalten müssen. Da es für viele dieser Fragen weder Normen noch Simulationsprogramme gibt, spielen die Erfahrung und das Know-how der Tiefzieh-Fachleute eine wichtige Rolle.

Vielfältige Lösungsansätze

Traktor-Lenkradabdeckung. Aufwendige, mehrteilige Baugruppe aus vier Tiefziehteilen aus zweischichtigem ABS (außen Neuware, innen Recyclat), gefräst, geschweißt, mit Gewindeeinsätzen und eingeklebter Plexiglas-Frontscheibe. © Vollrath

„Da die Aufgabenstellungen vielfältig und oft individuell auf ein bestimmtes Produkt bezogen sind, sind auch die Lösungsmöglichkeiten sehr differenziert“, erklärt Erich Schnyder. Deshalb wird eine ganze Reihe von Tiefziehwerkstoffen mit unterschiedlichen Eigenschaften wie HDPE, PS, ABS PU oder TPE in einer Vielzahl von Wanddicken angeboten. Auf Wunsch sind auch kundenspezifisch maßgeschneiderte Mehrschichtfolien und -platten mit zwei oder drei Schichten verfügbar. Auch werden je nach Anforderung mehrschalige Lösungen erarbeitet, entweder durch die Kombination von Grundkörpern mit Einsätzen und/ oder Zwischenlagen oder durch die Herstellung von Hohlkörpern im Twin-Sheet-Verfahren. Abgerundet wird das Leistungsspektrum durch ein leistungsfähiges, nach ISO 9001: 2015 zertifiziertes Managementsystem und Lieferungen sind nach den VDA-Richtlinien der Automobilindustrie möglich.

Grütter, www.grütterag.ch

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