Für drei Dinge ist die Wilhelm Weber GmbH & Co. KG, Esslingen, branchenweit bekannt: Die Herstellung von hochwertigen Mehrkomponenten-Spritzgießwerkzeugen, die Produktion von anspruchsvollen Mehrkomponenten-Spritzteilen sowie die Entwicklung und Fertigung von […]
Für drei Dinge ist die Wilhelm Weber GmbH & Co. KG, Esslingen, branchenweit bekannt: Die Herstellung von hochwertigen Mehrkomponenten-Spritzgießwerkzeugen, die Produktion von anspruchsvollen Mehrkomponenten-Spritzteilen sowie die Entwicklung und Fertigung von Drehsystemen. Und genau diese Kernkompetenzen werden die Esslinger mit der Produktion eines innovativen Mehrkomponenten-Eiskratzers aus PC/ABS-Blend während der K eindrucksvoll auf dem Stand des Kooperationspartners Fanuc demonstrieren.
Der Eiskratzer entsteht aus einem PC/ABS-Blend (schwarz) und einem haptisch ansprechenden TPE (rot) als zweite Komponente zum Fertigspritzen. (Foto: Weber)
Mit dieser Anwendung bieten Weber und Fanuc den Kunden ein Komplett-Paket mit einer Zwei-Komponenten-Maschine, Indexplattenwerkzeug und darauf exakt abgestimmter Roboterentnahme an. Mit dieser kompletten Produktionszelle werden in einem Produktionszyklus der Vorspritzling aus einem PC-/ABS-Blend und die zweite Komponente aus TPE zu einem Eiskratzer kombiniert. Zentrales Element der komplexen Werkzeuggestaltung durch die Spezialisten von Weber ist dabei die Index-Dreheinheit des modernen Werkzeugs.
Innovativ: Die Index-Dreheinheit
Die Indexplatte ist in die schließseitige Werkzeugplatte integriert und drehbar gelagert. Sie hat die Aufgabe, den Spritzling dynamisch, zielgerichtet und exakt in den Kavitäten zu bewegen. Nach dem Öffnen des Werkzeugs transportiert sie die Vorspritzlinge in die zweite Station des Werkzeugs zum Fertigspritzen der Teile. Bei Indexplattenwerkzeugen ist eine drehbare Formplatte zwischen den beiden Basiswerkzeughälften angeordnet, welche um die zentrale Achse rotiert. Mit einer Indexwelle wird die Indexplatte u?ber die Auswerferfunktion erst von der auswerferseitigen Werkzeughälfte gelöst und dann in die zweite Station gedreht.
Neue Generation Dreheinheit
Dem Anspruch der K als Weltleitmesse und zukunftsgerichteter Technologie-Show folgend bringt Weber in Sachen Index-Dreheinheit in Düsseldorf die neueste Technikgeneration an den Start: Mit der elektrischen Dreheinheit Weber DEI 640 zeigen die Esslinger den neuesten Stand der Werkzeug-Technik: zwei Stationen, mit einer Drehgeschwindigkeit von nur 1,1 s für eine 180-Grad-Drehung, ausgestattet mit einem neuen Dicht- und Lagerungskonzept. Das sorgt für maximale Standzeiten der Dichtungen. Die ebenfalls neue Lagerung besitzt keinen Festanschlag, sondern nimmt die Positionierung über einen Servomotor vor, der jede beliebige Stellung exakt anfahren kann.
Die DEI 640 stellt sich als äußerst robust und wartungsfreundlich dar, nicht zuletzt dadurch bedingt, dass bei dieser neuen Dreheinheiten-Generation Wartung und Rüstvorgang deutlich vereinfacht wurden. Die Anschlüsse für die Temperierung befinden sich bei der Drehtellerausführung an der Bedien- wie auch an der Gegenbedienseite und es gibt zudem noch erheblich mehr verfügbaren Auswerferweg als bei früheren Einheiten.
Die Technologie im Detail
Blick in beide Werkzeughälften zur Herstellung des Eiskratzers. Die Indexplatte wird durch einen Servomotor und ein Zahnrad dynamisch bewegt. (Fotos: Weber)
Durch die drehbare Indexplatte erfolgt der Transport der Spritzlinge in die vorgesehene Station. Der Antrieb der Drehbewegung per Zahnrad erfolgt dabei entweder über einen hydraulischen Motor oder mittels elektrischem Servoantrieb, der auf wenige hundertstel Millimeter genau Positionen anfahren kann. Beim Zurückfahren der Hubfunktion erfolgt die Re-Positionierung des Kerneinsatzes in der beweglichen Werkzeughälfte. Danach schließt das Werkzeug und der nächste Einspritzvorgang beginnt. In der zweiten Station lassen sich die Vorspritzlinge mit einer weiteren Komponente umspritzen.
Die Rotation der Indexplatte kann dabei zweimal 180 Grad oder dreimal je 120 Grad betragen. Sehr häufig wird die dritte Station auch zur Kühlung und Entnahme der Spritzteile verwendet, was einen der entscheidenden Kundennutzen dieser Werkzeug-Technologie ergibt: Extrem kurze Zykluszeiten bezogen auf die Komplexität der Mehrkomponenten-Produkte.
Komplex: Das Werkzeug
Neben der eigentlichen Indexplatten-Technologie kann sich aber auch die gesamte Werkzeugtechnik sehen lassen: Halteschieber sind für die Positionierung des Vorspritzlings beim Drehen in der Kavität integriert, mit Heißkanal und jeweils einer Nadelverschlussdüse wird die erste und zweite Komponente direkt angespritzt und über Auswerfer entformt.
Vielseitig: Das Material
Interessant an dieser Anwendung ist auch das eingesetzte Material: PC/ABS ist ein Blend aus PC und ABS, bekannte Handelsnamen sind Pulse, Bayblend oder Cycoloy. Durch die einzigartige Kombination vereint das Material die gute Verarbeitbarkeit von ABS mit den positiven mechanischen Eigenschaften von PC wie Schlagzähigkeit und Temeraturbeständigkeit.
Einsatzgebiete des Blends
Aufgrund dieser hervorragenden und vielfältigen Materialeigenschaften besitzt PC/ABS ein sehr breites Einsatzspektrum. Es wird im Automotivebereich sowie für die Herstellung elektronischer Bauteile eingesetzt. Im Automobilsektor werden z.B. folgende Produkte aus dieser Materialkombination hergestellt: Mittelkonsolen, Handschuhkästen, untere Instrumententafel, Säulenverkleidungen, Kniefänger/-stützen, Dachkonsolen, blasgeformte Rückenlehnen, Strukturbauteile.
Bei der Herstellung von elektronischen Bauteilen ist das Blend vor allem für folgende Produktgruppen von Interesse: Fernseh-Rahmen, Abdeckungen für Laptop-Monitor, tragbare Bedienelemente, LCS Paneele, Tastaturen, Adapter und Ladegeräte, Mobiltelefon-Gehäuse.
Perfekte Kombination: Maschine und Robot
Die Zwei-Komponenten-Maschine Fanuc Roboshot S130iA-SI-20A-2 stellt auf dem Fanuc-Messestand der K 2019 die Eiskratzer aus PC/ABS und TPE her. Werkzeugtechnik und Index-Dreheinheit kommen von Weber. (Foto: Fanuc)
Auf dem Fanuc Stand in Halle 14 läuft das hochinteressante Werkzeug auf einer Roboshot Alpha S 150 iA mit 1.500 KN und einem Schneckendurchmesser von 32 mm sowie einer zweiten, vertikalen Spritzeinheit SI-20 A mit einem Schneckendurchmesser von 22 mm. Die Gesamtzykluszeit liegt bei rund 54 s. Entnommen wird das Teil mit einem integrierten Fanuc Roboter LR MATE 200 iD/ 7L (Langarm) in einer Entnahmezeit von ca. 2 s. Neben dem schnellen Umgang mit kleinen Traglasten besteht die Stärke dieses kompakten Mehrzweck-Industrieroboters in seiner hohen Reichweite. Das Modell ist mit einer Vielzahl von Optionen erhältlich, die die Serienausstattung ergänzen. Dazu zählen integrierte intelligente Funktionen (Vision & Force), Sonderanwendungspakete und voller IP69K-Schutz.
Der Produktionsablauf
Der programmierte Produktionsablauf des Eiskratzers auf der Fanuc Roboshot sieht folgendermaßen aus: Das Werkzeug wird geschlossen, die erste Komponente wird gespritzt, das Werkzeug wird geöffnet, die Indexplatte wird 100 mm vorgefahren, um 180 Grad gedreht und dann wieder zurückgefahren, das Werkzeug wird wieder geschlossen, die zweite Komponente wird eingespritzt – zeitgleich wird die erste Komponente gefertigt, das Werkzeug wird geöffnet. Die Halteschieber geben das Teil frei, das über Auswerfer entformt und vom Robot entnommen wird.
Für die Kunden ist vor allem wichtig, dass Fanuc als Generalunternehmer solche kompletten Fertigungseinheiten zusammen mit Weber als Paketlösung aus einer Hand anbietet. Damit können alle Kunden ihre Produktion schnell, wirtschaftlich und effektiv gestalten.
