K 2007 In der Verfahrenskombination stecken für Spritzgießer Rationalisierungseffekte

Autor / Redakteur: Josef Kraus / Josef-Martin Kraus

Aufgrund der Forderung nach mehr Rationalisierung in der Kunststoffindustrie treiben die Maschinenbauer die Komplettfertigung voran. Auf der Kunststoffmesse K 2007 wird daher beim Spritzgießen die Verfahrenskombination auf einer Maschine einen Schwerpunkt bilden. Voraussetzung dafür ist eine hohe Modularität im Maschinen- und Peripherieprogramm. Sie bildet die Basis für Erweiterungen und Anwendungsspezifikationen.

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Von der Substitutionswelle bei Konstruktionswerkstoffen haben Kunststoffe immer wieder profitiert. Ein Grund dafür liegt im niedrigen spezifischen Gewicht im Vergleich zu Metallen. Wesentlichen Anteil daran, dass derzeit bei Kunststoffen die Wachstumsraten weltweit am Höchsten sind, hat jedoch die rationelle Verarbeitung. Darin sehen Rohstofflieferanten, Verarbeiter und Maschinenbauer der Kunststoffindustrie einen Wettbewerbsvorteil, den sie auf der K 2007 herausstellen werden: die Fertigung immer komplexerer Kunststoffteile in einem Schritt.

Dieser Vorteil kommt insbesondere beim Spritzgießen zum Tragen. Er resultiert aus der Zusammenarbeit aller drei Sparten. Vor allem in Deutschland zeigt sich dabei die Kunststoffindustrie sehr innovativ. So steckt deren Maschinenbau laut VDMA „viel Geld in Innovationen“. Die Ergebnisse spiegeln sich am Weltmarkt wider. Dort war Deutschland – zusammen mit China – für fast 60% der Produktionssteigerung bei Kunststoff- und Gummimaschinen im vergangenen Jahr verantwortlich. Etwa jede vierte Maschine ist aus deutscher Produktion. Diese Marktstellung gilt es, auf der weltgrößten Kunststoffmesse sichtbar zu machen, auf der die Mehrheit der über 3000 Aussteller aus dem Ausland kommen und etwa 57% der 169000 m² großen Ausstellungsfläche belegen werden.

Das gelingt am besten, in dem man spektakuläre Anwendungen präsentiert. Sie machen überdeutlich, wie man am Weltmarkt dem schnell wachsenden Anteil Chinas bei Kunststoff- und Gummimaschinen begegnen kann: mit technischem Vorsprung. Gerade in Europa, wo die Maschinenentwicklung anhand von Kriterien wie Schnelligkeit, Automatisierung und Fertigungsqualität gemessen werden, lässt sich damit punkten. Auf der K 2007 wird daher beim Spritzgießen die Komplettfertigung komplexer Teile auf einer Maschine im Rampenlicht stehen: zum Beispiel auf der Spritzgießmaschine K-Tec 450 ETW mit Würfelwerkzeug (Drehdurchmesser 1,8 mm) und Roboter zur Teileentnahme am Stand des Maschinenbauers Ferromatik Milacron, Malterdingen. Damit wird pro „Schuss“ ein bewegliches Kunststoffteil spritzgegossen, dasjedes bei Sanitäreinrichtungen ein Scharnier aus sechs bis acht Einzelteilen ersetzt – und dadurch in der Fertigung die Forderung nach mehr Rationalisierung erfüllt.

Mehrere Verfahren in einem Spritzgießzyklus

Dazu kommen zunehmend unterschiedliche Spritzgießverfahren auf einer Maschine zur Anwendung. Bei der Komplettfertigung der Scharnierteile am Ferromatik-Stand sind es das Mehrkomponenten- und Mehrkavitäten-Spritzgießen. Arburg kombiniert das Mehrkomponenten-Spritzgießen und Umspritzen miteinander, um montagefertige LED-Lichtleisten in einem Schritt zu fertigen, wie der Loßburger Maschinenbauer auf der K 2007 zeigen wird. Beim österreichischen Maschinenbauer Battenfeld, Kottingbrunn, sind die Mehromponenten-, Gasinjektions- und Hinterspritztechnik in einen Spritzgießzyklus integriert.

Damit werden Werkzeugboxen mit Sichtfenster, Tragegriff und Foliendekor spritzgegossen. Andere Maschinenbauer greifen bei der Verfahrenskombination auch auf die Extrusion und Reaktionstechnik zurück. So stellt Krauss-Maffei, München, den Spritzgießcompounder mit Beistell-Einspritzaggregat vor, der alle drei Verarbeitungsverfahren umfasst: zur Fertigung eines Verbundteils mit Dämpfungsfunktionen.

Dieses Bauteil besteht aus glasfaserverstärktem Polyamid und reaktiv ausgehärtetem, thermoplastischem Polyurethan (TPU-X). Es kann Metall-Kautschuk-Teile ersetzen. Der Rationalisierungseffekt wird dabei in einer deutlich reduzierten Zykluszeit gesehen. Das Verbundteil verlässt gratfrei und angusslos die Maschine. Nachfolgeprozesse entfallen. Das wird von Krauss-Maffei auch bei einer integrierten Oberflächenbeschichtung als Vorteil angeführt: beim Clear Coat Molding zur Fertigung von Spritzgießteilen mit transparenten, kratzfesten Oberflächen auf PMMA-Basis sowie bei der Skinform-Technik, die auf einer Maschine im One-Shot-Prozess großflächige Thermoplastteile mit Polyurethanbeschichtung erzeugt. Beide Verfahren werden vom Münchener Maschinenbauer auf der Messe vorgestellt.

Zwang zur Rationalisierung öffnet dem Spritzgießen neue Märkte

Die ständige Forderung nach mehr Rationalisierung hat dem Spritzgießen immer wieder Anwendungen beschert. Daher ist der österreichische Maschinenbauer Engel, Schwertberg, überzeugt, dass sich auch das Verfahren Exjection am Markt etablieren wird. Diese Entwicklung ermöglicht die Fertigung dünnwandiger Kunststoffprofile mit definierter Länge auf einer Maschine. Dabei hält das Verfahren geometrische Optionen bereit, die eine Profilextrusion nicht bieten kann. So lassen sich damit Profile mit unterschiedlichen Querschnitten, herausstehenden Strukturelementen und Oberflächenstrukturierung in einem Schritt fertigen.

Außerdem präsentiert Engel auf der K 2007 das Dolphin-Verfahren: das Spritzgießen von Kunststoffteilen mit rundum geschlossener Soft-Touch-Oberfläche. Dazu wurde ein Schäumprozess in den Spritzgießzyklus integriert. Von Anfang an war das Verfahren auf die Serienfertigung von Automobil-Innenraumteilen ausgerichtet, der man nun – so heißt es – „näher gekommen“ ist. Diese Fokussierung wird inzwischen bei Engel verstärkt in der Anwendungstechnik angegangen. Dabei nahm man fünf Zielbranchen ins Visier: die Automobilindustrie, Verpackungsbranche, Elektronik und IT, Medizintechnik sowie allgemeine technische Teile.

Mehr Modularität bei elektrischen Maschinen

Diese Strategie verfolgen auch andere Maschinenbauer. Basis dafür ist eine hohe Modularität des Maschinen- und Peripherieprogramms. Sie wird immer weiter vorangetrieben. Dadurch bleibt man in der Anwendung flexibel, wie Arburg auf der Messe bei der Komplettfertigung einer Klappbox aus fünf Einzelteilen zeigen wird. Spätestens seit der K 2004 liegt bei der Modularität ein Fokus auf elektrischen Maschinen. So sind von den neun Allrounder-Maschinen, die der Loßburger Maschinenbauer diesmal mitnimmt, gleich vier elektrische Ausführungen (Alldrive) – unter anderem mit größeren Werkzeugeinbaumaßen und automatischer Schließkraftregelung. Auch Engel stellt auf Basis der modularen Maschinenreihe Victory eine elektrische Version zum Reinraum-Spritzgießen vor.

Auf der letzen Messe ist der österreichische Maschinenbauer mit der Baureihe E-Motion in den Markt für elektrische Maschinen eingestiegen. Diesmal präsentiert er die nächste Maschinengeneration: die Baureihe E-Max, die laut Engel ein besonders attraktives Preis-Leistungs-Verhältnis hat. Auch andere Maschinenbauer wie Krauss-Maffei und die Demag Plastics Group, Schwaig, verbessern die Marktattraktivität ihrer elektrischer Maschinen. So will die Demag Plastics Group die Baureihe Intelect künftig auch in China anbieten. Außerdem werden die elektrischen Baureihen weiter ausgebaut. Ab der K 2007 gibt es zum Beispiel bei Ferromatik die Baureihe Elektra Evolutionen in acht Schließkraftgrößen.

„Schnüren“ von Branchenpakten für bestimmte Anwendungen

Ferromatik sieht sich als europäischen Marktführer bei elektrischen Spritzgießmaschinen. Das sei das Ergebnis langjähriger Erfahrung. Auf eine so lange Tradition blickt in Europa nur noch der Maschinenbauer Battenfeld zurück, der seit 15 Jahren die elektrische Baureihe EM immer weiterentwickelte und auf der Messe die jüngste „Stufe“ präsentiert. Dagegen zeigt der Schweizer Maschinenbauer Netstal, Näfels, auf der K 2007 mit der Elion eine elektrische Baureihe, die vor drei Jahren als Ergebnis einer Projektstudie erstmals vorgestellt wurde.

Außerdem hat auf der Messe bei Netstal die Baureihe Evos mit servoelektrischem Schneckenantrieb Premiere. Wie die angekündigten Anwendungen vermuten lassen, steht bei dieser Entwicklung das Spritzgießen von Verpackungsteilen in Mehrkavitäten-Werkzeugen im Visier. Vorteil: Zeit- und Kostenersparnis. Auf solche Anwendungen zielt auch Ferromatik mit der Baureihe Cap-Tec, die „nichts als Verschlusskappen“ produziert: „schneller, zuverlässiger, wirtschaftlicher“. Sie ist aus der modularen Baureihe K-Tec hervorgegangen. Man habe daraus ein Anwendungspaket „geschnürt“.

Modularität als Basis für Erweiterungen und Anwendungsspezifikationen

Dieser Trend zeichnet sich bei vielen Maschinenbauern ab, zum Beispiel bei der Demag Plastics Group anhand der Baureihe Systec, die vier Ausbaustufen in puncto Leistungsfähigkeit umfasst und ab der Messe 13 Schließkraftgrößen haben wird. Funktionspakte ermöglichen eine anwendungsspezifische Erweiterung des Leistungsumfangs. So wird die Baureihe künftig auch das Mehrkomponenten-Spritzgießen abdecken. Dabei soll eine einheitliche Bedienbarkeit sichergestellt sein. Daher werden alle Maschinen der Baureihe Systec mit der Steuerng NC5 ausgestattet. Das gilt ab der K 2007 auch für die komplette Baureihe Intelect.

Dieses Ziel verfolgt auch der Maschinenbauer Boy, Neustadt-Fernthal. Auf der Messe stellt er dazu die Steuerung Procan Alpha vor, die mit einem 15 Zoll großen Touch-Display ausgestattet. Eine herkömmliche Eingagentastatur entfällt. Sie wird auf dem Monitor eingeblendet. Auch Maschinenbedienfunktionen und die Auswahl der Betriebsarten werden über Touch-Screen ausgelöst: sicher, schnell und bequem, wie Pilotkunden des Maschinenbauers testeten, die auch viele Vorschläge zur Verbesserung gaben. Dabei stellt sich immer wieder raus: Trotz der steigenden Prozesskomplexität wünschen sich die Spritzgießer eine weitere Erleichterung der Bedienbarkeit.

Verfahrenskombination: immer ausgereiftere Techniken

Die Nachfrage nach kombinierten Spritzgießverfahren auf einer Maschine steigt. Die Gründe dafür sieht Gerd Liebig, Marketingleiter beim österreichischen Maschinenbauer Engel, Schwertberg, in der hohen Produktivität und Profitabilität für den Kunden. Die Basis dazu wurde mit immer ausgereifteren Verfahrenstechniken geschaffen. In der Anwendung dominiert die Branchenausrichtung der Maschinen-, Prozess- und Peripherietechnik.

„Branchenbezogene Pakete müssen für alle Anwendungsbranchen entwickelt werden“, so Liebig. Das funktioniere jedoch weniger aus maschinentechnischer Sicht. „Man entwickelt Lösungen, die stark von der spezifischen Nachfragestruktur oder den Produktlebenszyklen abhängen“, erläutert der Manager. Dazu bedarf es strategischer Partnerschaften. „Der Systemanspruch muss einem vernünftigen Mix aus Partnern und eigener anwendungs-, verfahrens- und systemtechnischer Kompetenz bestehen“, sagt Liebig.

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