Qualität erhöhen - Arbeitsaufwand senken

TPE und PVC - Formenreinigung mit Ultraschall

Weiche Werkstoffe wie Weich-PVC und TPE sind das Metier des Formenbauers und Spritzgießers Breidenbach. Komplexe Technische Teile, Sanitärprodukte und Spielzeuge benötigen teils komplexe Formen, für deren regelmäßige Reinigung das Unternehmen eine hocheffiziente Ultraschalltechnik einsetzt.

Thermoplastische Elastomere bieten gegenüber Gummi erhebliche anwendungstechnische und wirtschaftliche Vorteile.

Neue Lösungen zu entwickeln, um traditionelle Produkte abzulösen, verlangt Know-how und Stehvermögen. So hat Breidenbach eine alternative aus Thermoplastischem Elastomer (TPE) zu den bisher verwendeten Gummidichtungen in Toilettenanschlussrohren entwickelt, die aktuell in das Normenwerk der Branche aufgenommen wird. "Die hohen Kosteneinsparungen aufgrund der Werkstoffsubstitution sind ebenso in anderen Anwendungen dynamisch und/oder statisch belasteter Dichtungen, aber auch in vielen weiteren Produktgruppen möglich", erklärt Geschäftsführer René de Beer und verweist auf weitere Produkte wie einen Luftverteiler für die Klimatechnik. "Die Umstellung von Gummi auf TPE ermöglichte nicht nur ein anspruchsvolleres Design und nahezu beliebige Einfärbbarkeit, die Produktion im Spritzguss ohne Nachbearbeitung oder Vulkanisierung ist sauber, schnell und effizient."

Darüber hinaus sind TPE hochreine Werkstoffe, die Compounds sind einschließlich der Weichmacher exakt kontrollierbar. Somit können beispielsweise die Anforderungen der PAK- und anderer Richtlinien erüllt werden. So werden - bei der Möglichkeit einer deutlichen Kostensenkung - auch ganz neue, anspruchsvolle Anwendungen erschlossen.

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Um komplexe Teile in dauerhaft gesicherter Qualität effizient produzieren zu können, setzt Breidenbach auf konsequente Werkzeugwartung und -pflege. Eine wichtige Rolle dabei spielt deren regelmäßige Reinigung - viele der weichen Werkstoffe erweisen sich im Betrieb als durchaus "anhänglich". Bereits 2006 investierte das Unternehmen in eine Ultraschall-Reinigungsanlage zur Unterstützung der Werkzeugwartung. Von Beginn an wurden keine brauchbaren Reinigungsergebnisse erreicht. Trotz mehrfacher Nachbesserungen bis hin zum Einsatz aggressiver Reinigungsmittel bleibt die Reinigungsleistung unbefriedigend, die Anlage wurde schließlich zurückgegeben. "Umso kritischer sind wir vorgegangen bei der Neubewertung dieser Technologie für unsere Anwendungen", erklärt Rene de Beer. "Wir entwickeln und fertigen zum Teil High-tech-Produkte mit hohen Oberflächenqualitäten, da ist Reinigung ein wichtiges Werkzeug der Qualitätssicherung." Zudem sind die Formen teilweise sehr lange im Einsatz, viele laufen seit mehr als 20 Jahren. Reinigungssysteme, die die formgebenden Oberflächen der Werkzeuge angreifen kommen deshalb nicht in Frage. Andererseits darf die Reinigung - in den meisten Fällen nach jedem Produktionslos von durchschnittlich 10.000 bis 100.000 Stück - keinen übermäßigen Aufwand verursachen und die Abläufe nicht stören.

Trotz der bisher negativen Erfahrungen, wagte man infolge eines Messesbesuchs und den positiven Referenzen einen neuen Versuch, diesmal mit Anlagenbauer Fisa. Gestartet wurde mit einer Versuchsreihe im Technikum des Unternehmens in Kandel. Die Reinigungsaufgabe bestand darin, aller Schwierigkeitsgrade an Verschmutzungen mit echten Werkzeugen aus der Breidenbach-Produktion zu reinigen und anschließend hinsichtlich Ergebnis und Aufwand zu beurteilen. Das offensichtliche Ergebnis überzeugte René de Beer: "Hier lief der Dreck auf Anhieb auch bei ungünstigen Formen sauber aus den Kühlkanälen."

Rüstpersonal übernimmt die Reinigung
Rund 17 Minuten dauert ein Reinigungsvorgang in der Fisa-Ultraschallanlage. Etwa 10 Minuten davon verbringen die Bauteile in einem alkalisch-wässerigen Reinigungsbad, 2 Minuten im benachbarten Spülbecken und 5 Minuten im Konservierungsbad. Dieser Prozess wird unabhängig von dem im Werkzeug verarbeiteten Material gefahren und verlangt dementsprechend von den Mitarbeitern keine längere Einweisung oder zusätzliche Kenntnisse.

Dank der hohen Ultraschallleistung sind nach dem Prozess alle Anhaftungen zuverlässig beseitigt, die Bauteile der Form sind dank der Konservierung langfristig geschützt. Diese Schicht muss vor dem nächsten Einsatz nicht beseitigt werden, sie verdunstet restlos mit dem nächsten Schuss. "Sollten nach dem Reinigungsvorgang ausnahmsweise noch Restanhaftungen vorhanden sein, kann der Vorgang problemlos weiderholt werden", erklärt René de Beer.

Da hier ein wässeriges Reinigungssystem im Einsatz ist, benötigt die Anlage keine besonderen Maßnahmen, die Mitarbeiter tragen nur Schutzbrille und Handschuhe, sie müssen sich nicht speziell schützen. Am Aufstellort sind lediglich Strom- und Wasseranschluss erforderlich. Deshalb konnte Breidenbach die kompakte Anlage - logistisch günstig - direkt im Werkzeuglager installieren.

Kosten richtig einschätzen
Die Wartungsarbeiten an der Anlage beschränken sich auf das Ergänzen das durch Austragung verloren gehenden Wassers sowie eine Beckenreinigung pro Jahr. Breidenbach betreibt die Anlage nun seit sieben Jahren, ein Austausch der Schalleinheiten war, anders als es bei Piezoschallsystemen notwendig gewesen wäre, trotz der intensiven Nutzung und hohen Auslastung nicht erforderlich.

Die bei Breidenbach installierte Anlagenvariante von Fisa ist für Plattengrößen bis 700 ×  700 Millimeter geeignet, auf Umschlag sind Platten bis 700 ×  1200 Millimeter möglich. Aufgrund der kompakten Abmessungen und der geringen Höhe über dem Boden ist die Anlage nahezu überall aufstellbar und verursacht so geringe Stellplatzkosten und keine besonderen baulichen Vorkehrungen wie Laufbühnen oder ähnliches. Zudem ist die kostengünstige Erweiterung möglich: Mit dem einfachen Anbau eines Reinigungsbeckens verdoppelt sich die Anlagenkapazität.

Die Betriebskosten sind laut Breidenbach gering: Sie liegen nach den langjährigen Erfahrungen überschlägig - für Energie, Reinigungsmittel, Konservierung, Wasser und Wartung - deutlich unter einem Euro je Betriebsstunde. Dagegen stehen erheblichen Einsparungen an Arbeitszeit beim Rüstpersonal, vor allem aber "saubere Formen", die eine Qualitätsproduktion nachhaltig unterstützen.

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