Spritzgießen profitiert vom Trend zu Hochtemperatur-Thermoplasten

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Die stetig weiter fortschreitende Fertigungstechnik ermöglicht auch, immer komplexere Bauteile mit höherem Funktionsgrad herzustellen. Als Beispiel dafür kann die Fertigung einer Klappenwelle angesehen werden. Sie fungiert als Schalteinheit in einem zurzeit in Serie befindlichen Dieselmotor (Bild 4). Ausgangsprodukt für diese Einheit bildet ein schlichtes Rundmaterial aus hochlegiertem Chrom-Nickel-Stahl mit 4 mm Durchmesser und knapp 80 mm Länge, auf dem im ersten Arbeitsgang nach der automatischen Zuführung ein Radialwellendichtring aufgefädelt und in die richtige Position gebracht wird.

Automatische Fertigung inklusive Verpackung

Dieses Einlegeteil wird dann in vierfacher Ausführung mit Hilfe eines Sechs-Achs-Roboters in die Unterhälfte einer Spritzgießform gelegt, die sich auf dem Rundtisch einer Spritzgießmaschine befindet (Bild 5). Zuvor hat der Roboter die fertig umspritzten Teile aus dem vorherigen Arbeitsgang entnommen. Während der Rundtisch der Spritzgießmaschine die bestückte Werkzeughälfte durch eine 180°-Drehung in die Einspritzposition schwenkt, werden vom Roboter die Radialwellendichtringe an den entnommenen Bauteilen in die endgültige Position auf dem Rundstahl verschoben und zur Positionssicherung ein zweites Kunststoffteil montiert.

Den fertigen „Schuss“ legt der Roboter dann in eine spezielle Vorrichtung. Darin wird die Angussstange vom Bauteil getrennt. Jedes Teil wird einzeln mit Hilfe eines zweiten, in der Anlage befindlichen Handlingsystems an eine hochauflösende Kamera geführt. Ist die Fertigungsqualität in Ordnung, bringt dieses Handlingsystem die Teile in deren Abkühlposition. Mit Zeitversatz kommen sie dann automatisch in einen Blister, der von einem Tray-Server zur Verfügung gestellt wird. Ist der Blister gefüllt, wird er wiederum automatisch gestapelt.

Das Herzstück dieser überaus komplexen Anlage ist eindeutig die dort befindliche Spritzgießform. Sie besteht aus zwei Formunterteilen sowie einem Oberteil und sorgt dafür, dass die geforderten Maßtoleranzen und Funktionen des Bauteils sichergestellt werden. Der dabei eingesetzte Thermoplast – ein PPS mit Kohlefaserverstärkung und PTFE (Teflon) als Füllstoff sorgt dabei für die notwendige Festigkeit, beispielsweise zur Aufnahme der zu übertragenden Kräfte vom Kunststoffhebel auf die Welle und zur Einhaltung der zulässigen Reibwerte an den präzisen Lagerstellen, die in einem Aluminium-Druckguss-Motoroberteil als Reibpartner fungieren.

Automatisierungsgrad hängt von Losgröße ab

Zusammenfassend ist zu bemerken, dass mit den heutigen Techniken beim Spritzgießen eine ungeheure Lösungsvielfalt möglich ist. Das gilt sowohl für die Herstellung reiner Kunststoffteile als auch für Kunststoff-Metall-Verbindungen. Dabei können die beiden Werkstoffkomponenten beliebig miteinander verbunden sein. Der jeweilige Automationsgrad richtet sich nach den herzustellenden Jahres- oder Gesamt-Stückzahlen.

So ist es bei einfacheren Handlingaufgaben möglich, einen auf der Spritzgießmaschine angebrachten Mehrachsroboter mit variablen Greifmodulen auszurüsten, um mehrere unterschiedliche Einlegeteile für verschiedene Artikel auf der gleichen Anlage kostengünstig automatisch fertigen zu können. Dadurch lassen sich die Investitionskosten für eine produktbezogene Automation im erträglichen Rahmen halten.

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