Barriereschnecken prüfen

LSR: Klein und präzise produzieren

Üblicherweise zur Fakuma stellen Unternehmen einen großen Teil ihrer Innovationen vor. Das entfällt in diesem Jahr. Zwei Neuvorstellungen als Nachrüstlösungen für bestehende Maschinen zeigt dieser Beitrag.

LSR-Bauteile mit 1,7 Millimeter Länge bei 0,9 Millimeter Durchmesser und nur 0,0013 Gramm. © Engel

Die kleinen Dinge des Lebens sind häufig eine genauere Betrachtung wert: Sehr kleine Silikon-Bauteile verlangen überproportional hohe Aufmerksamkeit, wenn es um geringe Toleranzen geht. Für solche Anwendungen hat Engel den Einsatzbereich seiner Spritzgießmaschinen mit einem neuen LSR-Mikrospritzaggregat in Richtung kleinerer Schussgewichte erweitert. Entwickelt wurde es in Zusammenarbeit mit dem Unternehmen ACH Solution. Damit lassen sich Präzisionsbauteilen aus Flüssigsilikon (LSR) mit Schussgewichten von deutlich unter 0,1 Gramm produzieren.

Zur Markteinführung werden in einem Kaltkanal-Nadelverschlusswerkzeug mit 32 Kavitäten Verbindungselemente für Instrumente der Augendiagnostik produziert. Die Teile sind 1,7 Millimeterlang bei 0,9 Millimeter Durchmesser und 0,0013 Gramm. Die vollelektrische und holmlose Engel Spritzgießmaschine ist mit einer LSR-Dosierpumpe von ACH Solution, einem Linearroboter zur Entnahme und Ablage der Mikroteile auf einem Förderband und einem Kamerasystem zur Qualitätsüberwachung ausgestattet.

Hohe Flexibilität habe bei der Entwicklung des Mikrospritzaggregats im Fokus gestanden. Dank Schnellkupplungssystem lasse es sich in weniger als 30 Minuten gegen ein herkömmliches Schneckenspritzaggregat tauschen, um die Produktivzeit der Spritzgießmaschine maximal auszuschöpfen.

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Holmlos für niedrigste Stückkosten
Ein weiteres Alleinstellungsmerkmal der Lösung sind die großen Aufspannflächen der holmlosen E-Motion TL Spritzgießmaschine. Da keine Holme stören, lassen sich die Aufspannflächen bis an den Rand vollständig ausnutzen. Auf diese Weise passen große Mehrkavitätenwerkzeuge auf vergleichsweise kleine Spritzgießmaschinen, was den Anlagenfootprint reduziert und die Flächenproduktivität steigert.

Als Zielbranche für die holmlose und vollelektrische Maschine in Kombination mit dem neuen Mikrospritzaggregat sieht Engel neben der Medizintechnik die Consumer-Electronics-Industrie, die unter anderem für Smartphones sehr kleine elektronische Präzisionsbauteile und hochwertige Optikkomponenten produziert. Durch die Trends zur Elektromobilität und zum autonomen Fahren benötige darüber hinaus der Automobilbau künftig eine größere Zahl an Mikroteilen aus LSR. Auch Mehrkomponentenprozesse werden mit dem neuen Aggregat realisiert, zum Beispiel um Dichtungselemente mit sehr kleinen Schussvolumina direkt an einen Grundkörper anzuspritzen.

Barriereschnecken effizient instandhalten
Nicht aus dem Bereich LSR und nicht aus der Mikro-Technik, sondern aus der klassischen Thermoplastverarbeitung, kommt eine weitere Innovation der Spritzgießtechnik. Eine Condition Monitoring Lösung für die zustandsbasierte, vorausschauende Instandhaltung kann den Zustand von Barriereschnecken analysieren und Aussagen über deren Zustand treffen. Die Messung geschieht, ohne dass die Schnecke ausgebaut werden muss.

Der Massezylinder ist in der klassischen Instandhaltung eine Black Box. Nur wenn die Produktion unterbrochen und die Plastifizierschnecke ausgebaut wird, lässt sich ihr Zustand beurteilen. Ein zeit- und ressourcenintensiver Prozess, der deshalb in vielen Betrieben zu selten vorgenommen wird, sodass es immer wieder zu Qualitätsproblemen und in Folge ungeplanten Anlagenstillständen kommt. laut Engel bietet E-Connectmonitor als einziges System am Markt die Möglichkeit, den Schneckenzustand ohne Demontage der Plastifiziereinheit zu beurteilen.

Installiert wird das System außen am Massezylinder. Es arbeitet mit Ultraschall, um den Zustand der Plastifizierschnecke durch Zylinderwand und Kunststoffschmelze hindurch zu beurteilen. Gemessen wird der Abstand zwischen Schneckensteg und Massezylinder-Innenwand, der mit zunehmender Produktionsdauer größer wird. Wird der Spalt zu groß, kommt es zu Prozessschwankungen, die zu Qualitätsproblemen am Bauteil führen können.

Die Messung übernimmt ein Servicetechniker, die Messung dauert nur wenige Minuten. Die Messergebnisse werden über eine sichere Datenverbindung zu Engel übertragen und dort automatisch ausgewertet und interpretiert. Über das Kundenportal E-Connect kann sich der Verarbeiter jederzeit über das Ergebnis der Auswertung informieren. Wird der Zustand der Schnecke regelmäßig geprüft, kann die Instandhaltung den Verschleißtrend bewerten, um den nächsten Schneckentausch punktgenau planen zu können. Auf diese Weise lassen sich bei einer optimalen Ausnutzung der Schneckenlebensdauer die Anlagenstillstandzeiten minimieren.

Kritische Einstellungen vermeiden
Barriereschnecken werden vor allem auf Großmaschinen sowie in Anwendungen mit einem hohen Materialdurchsatz im 24/7-Betrieb eingesetzt. Ungeplante Anlagenstillstände sind hier besonders kritisch, zumal eine Betriebsunterbrechung zum Ausbau und zur Beurteilung der Plastifizierschnecke bei Großmaschinen mitunter zwei komplette Arbeitstage erfordern kann. E-Connectmonitor kann hier eine deutlich schnellere Lösung sein. Langfristig unterstützt die regelmäßige Zustandsüberwachung die Prozessoptimierung. Über die Auswertung der Verschleißparameter können kritische Prozesseinstellungen, die den Verschleiß beschleunigen, erkannt und mit Prozessanpassungen vermieden werden.

Zusätzlich zum Modul für Plastifizierschnecken stehen Überwachungsmodule auch für drei weitere kritische Maschinenkomponenten zur Verfügung: für Hydraulikpumpen, für das Hydrauliköl und für Kugelgewindetriebe in elektrischen Hochleistungsmaschinen.

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