Automatisieren im Formenbau

Meinolf Droege,

Fräsen, Erodieren und Vermessen in mannlosen Schichten

Erfolgreicher Formenbau fordert das Denken in Prozessketten. In der Umsetzung erfordert das Unterstützung durch entsprechende Softwaresysteme und Maschinentechnologie. Je komplexer die Formen, umso enger müssen die Konstruktion und die einzelnen Fertigungsschritte sowie die Qualitätsprüfung verknüpft werden. Das Lüdenscheider Unternehmen SD Formentechnik investiert zielgerichtet hinsichtlich systematischer Vernetzung.

Sehr speziell: Die Elektroden bei SD Formentechnik spiegeln die speziellen Anforderungen der Werkstücke wider. Häufig sind tiefe, schmale Kavitäten herzustellen. © Zimmer & Kreim

Hochwertige Spritzgießformen, vor allem für Zulieferer der Elektroindustrie, aber auch für Automotive und den Bereich Verpackungen, sind das Metier der SD Formentechnik. „Viele Formen werden für Sichtteile gebaut, aber auch Formen für rein technische Bauteile“, erklärt Jens Weigert, Leitung maschinelle Fertigung. Geboten werden Leistungen von der Beratung beim Produktdesign über Werkzeugkonstruktion, Fertigung und Abmustern bis zum Begleiten in die Serienfertigung.

Komplexere Teile, wachsende Auftragszahlen und ein immer stärkerer Termindruck befeuerten das Wachstum des Unternehmens. Vor sieben Jahren war man mit zwölf Mitarbeitern an den heutigen Standort gezogen, heute sind hier 32 Mitarbeiter aktiv. Damit wuchsen auch maschinelle Kapazitäten und Möglichkeiten. So wurde beispielsweise die Elektrodenfertigung mit einem Handlingsystem Chameleon weitgehend automatisiert. „Unser Hauptanliegen war damals, die mannlosen Zeiten optimal zu nutzen“, erklärt Jens Weigert. „Wir hatten zwar unsere damalige Senkerodiermaschine mit einem 16-fach-Elektrodenwechsler ausgestattet. Aber das reichte nicht einmal, um mannlos durch die Nacht zu kommen, geschweige denn durchs Wochenende. Es blieb also Potenzial der Maschine ungenutzt.“

Anzeige
Die Automatisierung ermöglicht ein mannloses Arbeiten rund um die Uhr, auch übers Wochenende. Im Vordergrund an der Stirnseite der Anlage ist die Messmaschine Zeiss Vista positioniert. © Zimmer & Kreim

Das Team hatte sich mehrere Systeme angeschaut und entschied sich für ein System von Zimmer und Kreim. Ein wichtiger Punkt war dass die Automatisierer dort die Systemverantwortung für die komplette Anlage übernommen haben, also auch für die Einbindung der Fräsmaschine. Ein weiterer positiver Punkt war die Modularität des Systems, die Vorteile bei einem späteren Ausbau versprach. So lag es in der Verantwortung von Zimmer und Kreim, das System insgesamt optimal zu konfigurieren, die notwendigen Schnittstellen zu schaffen und die Anlage zum Laufen zu bringen.

Allerdings beginnt die Automatisierung nicht beim Chameleon. Jens Weigert. „Zuerst müssen die Abläufe passen. Es macht keinen Sinn, zu automatisieren, solange nicht alles optimal ist. Sonst automatisiert man zwangsläufig alle Schwächen der bisherigen Abläufe mit. Und die Maschinen setzen alle Fehler, die in den Prozessen stecken, exakt um. Es ist wichtig, dass man sich im Vorfeld sehr eingehend mit der geplanten Automatisierung auseinandersetzt.“

Die Automatisierungskomponenten Chameleon verbindet zwei Genius-Senkerodieranlagen unterschiedlicher Größe mit einer HSC-Fräsmaschine zur Elektrodenbearbeitung und der Messmaschine Zeiss Vista. Es stehen Plätze für 190 Elektroden und elf Werkstücke zur Verfügung. © Zimmer & Kreim

Es lohnt sich, einige Überlegungen mehr in die Planung und die Vorarbeiten zu investieren. Also kamen bei SD Formentechnik alle Prozesse auf den Prüfstand und wurden aus ganzheitlicher Perspektive optimiert, noch bevor das erste Automatisierungselement in der Halle ankam. Das betraf auch die Elektrodenkonstruktion: So manche Elektrode wird beispielsweise heute anders konstruiert – durchdacht und abgestimmt auf die Stärken der Automation.

Die Automatisierung startete noch am alten Standort mit einer bestehenden Senkerodiermaschine Genius 601, dem Handlingsystem Chameleon, der Röders RXP600DSH, einer Zeiss-Messmaschine und einem Regalelement. Schon diese Konfiguration verlängerte die mannlosen Laufzeiten der Maschinen beträchtlich. Das Einbinden der Fräsmaschine sorgte zudem für einen deutlich höheren Grad an Autonomie im System. Nach dem Umzug machte die ursprüngliche Fräsmaschine einem leistungsfähigeren HSC-Bearbeitungszentrum von Röders Platz. Für das Messen von Elektroden und Werkstücken kam eine Messmaschine Zeiss Vista hinzu. Die übernimmt inzwischen zu 95 Prozent das Voreinstellen und die Geometrievermessung der Elektroden. So kann das System mit den aktuellen Ist-Daten arbeiten.

Komplexe Kühlkanäle konventionell fertigen – Formen mit tiefen und engen Kavitäten sind eine Spezialität von SD Formentechnik. © Zimmer & Kreim

Mit dem Auftragszuwachs ist auch die Anlage weiter gewachsen. So erweitert heute die deutlich größere Senkerodiermaschine Zimmer und Kreim Genius 1000 die Möglichkeiten beim Erodieren in weit umfangreichere Dimensionen. Und auch die Regale wurden erheblich ausgeweitet – sie fassen aktuell 190 Elektroden und elf Werkstücke, die bis zu 80 Kilogramm schwer und bis 350 x 350 Millimeter groß sein dürfen. Gerüstet wird zentral über die Beladestation. Damit kann die Anlage auch am Wochenende rund um die Uhr laufen.

Vorteile sieht Jens Weigert in der Software Alphamoduli, die das System steuert. Auch hier komme alles aus einer Hand und sie sei sehr bedienerfreundlich und intuitiv zu erlernen. Es genügte demnach eine einwöchige Technologieschulung vor Ort, und die Bediener konnten, anfangs mit Unterstützung des Supports von Zimmer und Kreim, mit ihrer Arbeit beginnen.

Jens Weigert: „Wir sind mit der Automatisierung für unsere Kunden letztlich schneller und auch besser geworden.“ © Zimmer & Kreim

Die Arbeit ist anders als vorher – die Arbeitsgänge auf der Maschine sind ja entkoppelt von der Anwesenheit der Bediener. Zudem folgen sie jetzt einem weitgehend standardisierten Schema. Musste der Bediener früher die Rohlinge beim Fräsen etwa von Hand einwechseln, erledigt das jetzt das Chameleon. Es sind vor allem Routinetätigkeiten entfallen. Gerade auch das Heben der Werkstücke – beispielsweise auf die Messmaschine – vermisst niemand. Schon bei Werkstücken mit 30 oder 40 Kilogramm braucht man sonst einen Kollegen. Das läuft nun automatisiert. Das Layout der Automation erlaubt zudem bei Bedarf ein bequemes manuelles Beladen der Maschine, ohne dass es Konflikte mit der Automatisierung gibt. Das ist beispielsweise bei Werkstücken notwendig, die Maximalgewicht oder -größe fürs automatische Handling überschreiten. Während das Chameleon bei den Maschinen in der Regel einen Zugang von der Seite nutzt, kann der Bediener die Werkstücke wie gewohnt von vorn laden.

Die Qualität der Werkstücke habe beim Automatisieren nicht gelitten – eher im Gegenteil: Die kontinuierlich durchgeplanten Abläufe seien auf hohe Bauteilqualität getrimmt. Dabei habe auch die Flexibilität nicht gelitten. So haben die Bediener bei „Feuerwehraufträgen“ die Wahl, ob sie den neuen Auftrag über das System einsteuern oder manuell eingreifen. In beiden Fällen lassen sich laufende Aufträge unterbrechen und die eiligen Teile zwischenschieben, bevor die unterbrochenen Werkstücke erneut eingewechselt und nahtlos weiterbearbeitet werden. Prioritäten bei bestehenden Aufträgen lassen sich mit ein paar Mausklicks ändern, ebenso voreingestellte Werte.

Als CAD-CAM-System ist Visi von Mecadat im Einsatz, um die Elektroden zu ziehen und die Fräsprogramme zu erstellen. © Zimmer & Kreim

„Solche manuellen Eingriffe sind bei uns inzwischen die absolute Ausnahme“, erklärt Jens Weigert. Die Durchlaufzeiten haben sich deutlich verkürzt. Und unsere Termintreue hat sich mit dem System deutlich verbessert. Dazu kommt, dass mit den automatisierten Abläufen der Mensch als Fehlerquelle ausgeschlossen wird.“ Elektroden und Werkstücke verfolgt die Alphamoduli-Software über ihre RFID-Chips, die überall angebracht wurden. Damit ist beispielsweise ausgeschlossen, dass das System eine Elektrode auf dem falschen Magazinplatz ablegt, sie entsprechend falsch einwechselt und das Werkstück damit unbrauchbar wird. Die standardisierten automatischen Abläufe machen die Prozesse also auch noch deutlich sicherer und stabiler.

Der Großteil der Formen von SD Formenbau ist für Produkte im Sichtbereich. © Zimmer & Kreim

Die Anlage ist – auch in Corona-Zeiten – gut ausgelastet. „Ende 2020 hatten wir sogar so etwas wie einen kleinen Boom“, sagt Jens Weigert. „Mit der Automatisierung sind wir jetzt deutlich flexibler, die Schwankungen im Auftragseingang können wir besser ausgleichen. Das hat in unseren Betrieb insgesamt mehr Ruhe hereingebracht. Wir sind mit der Automatisierung für unsere Kunden letztlich schneller und auch besser geworden. Auch wenn der Zeit- und Kostendruck in den kommenden Jahren weiter steigen wird – wir fühlen uns gut aufgestellt.“

SD Formentechnik

Qualitativ hochwertige Spritzgießwerkzeuge hauptsächlich für die Elektroindustrie sind die Domäne der Formenbauer bei SD Formentechnik in Lüdenscheid. Von Artikelaufbereitung über vertiefte Simulationen bis zur produktionsfertig eingefahrenen Spritzgießform reicht das Leistungsspektrum des im Jahr 2003 gegründeten Unternehmens. Vor sieben Jahren zog der Betrieb mit 12 Mitarbeitern an seinen aktuellen Standort, inzwischen beschäftigt das Unternehmen 32 Mitarbeiter. Mit einem Technikum, das unter anderem eine Tuschierpresse sowie Spritzgießkapazitäten umfasst, die ausschließlich fürs Abmustern reserviert sind, können die Formenbauer sicherstellen, dass ihre Spritzgießwerkzeuge ausgereift und bereit für die Serienproduktion auf die Spritzgießmaschine beim Kunden kommen.

Anzeige

Das könnte Sie auch interessieren

Anzeige
Anzeige
Anzeige
Anzeige

Spannen beim Spanen

Fest im Griff

Mechanisch bediente, kompakte Schraubstöcke mit Backenbreiten von 125 oder 160 Millimeter sollen als vielseitig einsetzbare NC-Spanner für die spangebende 3- und 4-Achs-Bearbeitung eingesetzt werden. Mit maximal 60 Kilonewton Spannkraft und...

mehr...

Spanender Fertigung

Fräsen der harten Art

Stähle mit bis zu 70 HRC zu bearbeiten, ist für den Werkzeug- und Formenbau eine Herausforderung. Moderne Hartfräser können das mit ausreichenden Standzeiten und mit nur einer Aufspannung ermöglichen.

mehr...
Anzeige
Anzeige
Anzeige

5-Achsen-Zentrum

Schneller zur Spritzgieß-Form

Qualitative Verbesserungen der Formen standen bei Investition in ein 5-Achsen Bearbeitungszentrum des Werkzeug- und Formenbauer Commercial Tool and Die (CTD) im Fokus. Zusätzlich gelang es, die Bearbeitungszeiten um bis zu zehn Prozent zu senken und...

mehr...

Newsletter bestellen

Immer auf dem Laufenden mit dem Kunststoff Magazin Newsletter

Aktuelle Unternehmensnachrichten, Produktnews und Innovationen kostenfrei in Ihrer Mailbox.

AGB und Datenschutz gelesen und bestätigt.
Zur Startseite