Kunststoffverarbeitung mit „Nase-vorn-Effekt“

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Prozessintegration nützt Verpackern

Das Spritzblasen erlaubt die wirtschaftliche Herstellung gebrauchsfertiger Kleinbehälter in einem einzigen Arbeitsschritt. Der Kavitätenzahl waren dabei bislang aber Grenzen gesetzt. Gemeinsam mit seinen Systempartnern Foboha (Haslach, Deutschland) und Alpla Werke Alwin Lehner (Hard, Österreich) ist es den Engel-Experten gelungen, den integrierten Prozess für den Einsatz von Vielkavitäten-Werkzeugen weiterzuentwickeln und dabei die Zykluszeiten deutlich zu reduzieren. Auf Basis der Würfeltechnologie ist ohne Kompromisse bei der Zykluszeit und Präzision ein Upscale auf bis zu 96 Kavitäten möglich. Bei hohen Produktionszahlen reduzieren sich dadurch deutlich die Stückkosten. Während der K wird Engel das Potenzial des neuen Spritzblasprozesses am Beispiel einer Packaging-Anwendung verdeutlichen.

In einem 8-fach-Würfelwerkzeug, das für den Proof-of-Principle gebaut wurde, werden auf einer vollelektrischen Engel e-motion 740/220 T WP Spritzgießmaschine Kleinbehälter aus Polypropylen produziert. Die Behälter wurden von Alpla für einen Kunden in Asien entwickelt, der seine Produkte bislang in Glasgefäßen verpackt. Mit der Materialsubstitution reduziert er sowohl die Fertigungskosten als auch das Verpackungsgewicht und erhöht gleichzeitig die Sicherheit für die Konsumenten.

Um kurze Zykluszeiten zu erzielen, werden parallel zum Spritzgießen der Preforms in der gegenüberliegenden Werkzeugposition die zuvor hergestellten Preforms aufgeblasen. Gleichzeitig entnimmt der in die Fertigungszelle integrierte Engel easix Sechsachsroboter aus der vierten Position die fertigen Behälter und stellt sie mit der Öffnung nach oben auf das Förderband. Das komplette Handling findet somit im Takt des Spritzblasprozesses statt und verlängert nicht die Zykluszeit. Eine Wärmeglocke verhindert, dass sich die Preforms in Position 2 abkühlen. Pro Behälter beträgt das Schussgewicht 8 g.

Systempartner für die Blastechnik ist Bauer Kompressoren in Aix-Les-Bains, Frankreich. Als integrierter Prozessbestandteil lässt sich der Gasdruck über die CC300 Steuerung der Engel Spritzgießmaschine regeln.

Schon das Preform muss passen

Ein besonderes Augenmerk bei der Technologieentwicklung galt laut Engel der Prozesskonstanz und Präzision. Sowohl im Bereich der Gewinde als auch des Behälterkörpers werden engste Toleranzen eingehalten. Nur wenn bereits die Preforms äußerst konstante Wanddicken aufweisen, kann der Gesamtprozess eine reproduzierbar hohe Qualität liefern. Die vollelektrische Antriebstechnik der Engel e-motion Spritgießmaschine leistet einen wesentlichen Beitrag zur Nullfehler-Produktion. Wichtig sind bei dieser Anwendung aber vor allem die intelligenten Assistenzsysteme iQ weight control und iQ clamp control. Durch die permanente Analyse kritischer Prozessparameter werden auch kleinste Veränderungen in den Umgebungsbedingungen und im Rohmaterial erkannt und noch im selben Schuss automatisch ausgeglichen.

Zudem hat auch die Temperierung Einfluss auf die Qualität. Sechs Engel e-flomo Wasserverteiler mit jeweils vier Temperierkreisläufen übernehmen die kontinuierliche Überwachung und aktive Regelung der Durchflussmengen.

Die Messepräsentation macht deutlich, wie sich auf Basis einer vollelektrischen High-Performance-Maschine, eines hohen Prozessintegrationsgrads und intelligenter Assistenzsysteme höchste Produktivität mit maximaler Sicherheit vereinen lassen. Dies eröffnet der weiterentwickelten Spritzblastechnologie breite Einsatzchancen. Der Prozess eignet sich unter anderem für Medikamentenbehälter, Babyflaschen, Kosmetiktiegel oder Lebensmittelcontainer. Für den Einsatz in der Pharmazie wird die gesamte Anlage nach den Regeln der cGMP gebaut.

Gespritzt und dekoriert

Mit ihrem innovativen Antriebskonzept garantieren die Spritzgießmaschinen der Baureihe Engel e-speed im Dauer-Schnelllauf hohe Effizienz, und das auch bei hohen Schussgewichten und mit hohen Schließkräften. Zur K 2016 geht der Aussteller jetzt noch einen Schritt weiter. Dank IML-Integration lassen sich lange Dünnwandverpackungen abfüllfertig im Spritzguss produzieren. Diese Effizienzsteigerung präsentiert man auf der K mit der Herstellung von Kartuschen für den Bau- und Heimwerkerbedarf. Eine e‑speed 500/90 Spritzgießmaschine wird dafür mit einer IML-Automatisierung von Beck Automation (Oberengstringen, Schweiz) kombiniert. Das 16-fach-Werkzeug kommt von Otto Hofstetter (Uznach, Schweiz), und Systempartner für die Labels ist Verstraete in mould labels (Maldegern, Belgien). Zum ersten Mal ist es möglich, Kartuschen mittels IML zu dekorieren. Das extreme Durchmesser/Längen-Verhältnis der Kartuschen erfordert spezielle IML-Lösungen.

Die Kartuschenherstellung nutzt die Vorteile der Hybridmaschine, die eine elektrische Schließ- und eine servohydraulische Spritzeinheit hat, optimal aus. Das Ausformen der langen Hohlkörper mit einer Wanddicke von nur 1,2 mm erfordert eine sehr hohe Dynamik und Einspritzleistung. Trotz des vergleichsweise hohen Gesamtschussgewichts von 800 g werden sehr kurze Zykluszeiten erreicht. Eine Grundvoraussetzung für die hohe Effizienz des IML-Verfahrens sind sehr präzise Bewegungen der Werkzeugaufspannplatte, was die Engel e-speed mit ihrer vollelektrischen Schließeinheit sicherstellt.

Premiere für neues Design

Während der K präsentiert sich die mit einer 90-mm-Schnecke ausgestattete 5000-kN-Maschine zum ersten Mal in ihrem neuen Design. Wie auch bei der größeren Ausführung mit 6500 kN Schließkraft und einem Schneckendurchmesser von 120 mm sind die Düsen jetzt leichter zugänglich. Zudem wurde die Maschinenhydraulik weiter optimiert. Die Folge sind eine höhere Dynamik und damit ein noch schnelleres und noch präziseres Einspritzen. Von der K 2016 an wird die gesamte e-speed Baureihe bereits im Standard mit der Engel-Servohydraulik ecodrive angeboten.

Die außerordentliche Energieeffizienz leistet einen wesentlichen Beitrag zum großen Erfolg der Engel e-speed auf den internationalen Verpackungsmärkten. Um im Schnelllauf auch bei hohen Schließkräften Leistungsspitzen zu vermeiden, nimmt ein nach dem Schwungradprinzip funktionierendes System die Bremsenergie der Plattenbewegungen auf und gibt sie bei Bedarf – zum Beispiel zum erneuten Beschleunigen der Platten – wieder an den Motor ab. Dank dieses integrierten Energiespeichers kommt die e-speed mit einer vergleichsweise niedrigen und vor allem konstanten Anschlussleistung aus.

MM

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