Der Werkstoff des Bauteils ist wärmehärtendes Epoxidharz, dessen Verarbeitung besondere technische Bedingungen erfordert, außerdem müssen goldbeschichtete Inserts mit einem Durchmesser von 1 mm und einer Länge von 4 mm in die Formkavitäten eingelegt werden - je 4 Stück pro Bauteil. Ein Kriterium von großer Bedeutung ist die Prozessstabilität, der wichtigste Leitsatz beim Spritzgießen von epoxidharzbasierten Werkstoffen. Aufgrund der Instabilität des Prozesses steigt die Ausschussrate bei der Produktion mit ungleichmäßigen Zykluszeiten exponentiell an. Dies führt wegen der integrierten Komponenten und des hohen Werkstoffpreises zu immensen Verlusten.

Aufgaben die gelöst werden müssen:

• die Prozessstabilität

• effizientes Einlegen von winzigen Inserts in das 170 Grad heiße Werkzeug.

• wirtschaftliche Nachbearbeitung des Teils

In der aktuellen Marktsituation würde die vollständige Automatisierung der Produktfertigung eine enorme Investition erfordern. Aufgrund des völlig unberechenbaren Marktumfelds und der Volatilität der Energiepreise beschloss unser Unternehmen eine zum Teil automatisierte Fertigung hausintern zu entwickeln.

Realisierung:

Bei der Konstruktion des Werkzeugs haben wir berücksichtigt, dass während des Betriebs der Spritzgussmaschine der Maschinenoperator seine Arbeit fortsetzen und den nächsten Spritzgießvorgang vorbereiten kann, indem er die Inserts in die Werkzeugeinsätze einlegt. Das Problem haben wir gelöst, indem mehrere sogenannten Wechseleinsätze zu dem Werkzeug gefertigt wurden, und während ein Einsatz im Werkzeug die Arbeit verrichtete, wurden die weiteren Einsätze vom Maschinenoperator für die Produktion vorbereitet. Eine weitere Schwierigkeit bestand darin, dass der Einsatz die vorgeschriebene Temperatur von 170 Grad dauerhaft halten musste. Dazu wurde es auch extern beheizt. Außerdem darf der Maschinenoperator mit dem beheizten Einsatz nicht physisch in Berührung kommen, da dies einen Arbeitsunfall zur Folge haben könnte. Die Heizung des Werkzeugeinsatzes haben wir mittels eines Magnetschalters gelöst. Dieser kann vom Maschinenoperator beim Wechsel der Einsätze durch Knopfdruck betätigt werden.

Zum Einlegen der Inserts benutzte der Mitarbeiter eine einfache Handvorrichtung um die Pins von einem Vorpositionierungsbrett aufzugreifen. Diese brachte er mit Hilfe einer einfachen Stiftführung am Wechseleinsatz an und abschließend legte er die Inserts im selben Arbeitsgang in das beheizte Werkzeug ein. Da es sich um ein 4-Kavitäten-Spritzgusswerkzeug handelt, müssen während eines Spritzgießzyklus - der im aktuellen Fall 58 Sekunden beträgt - 16 kleine Pins eingelegt werden. Mit Hilfe des Vorpositionierungsbretts und der Einlegevorrichtung konnte der gesamte Vorgang in 20 bis 25 Sekunden durchgeführt werden.

Nach jedem Fertigungsvorgang von Duroplasten gelangen die Teile mit Graten aus dem Werkzeug. Der nächste Arbeitsgang ist die Nachbearbeitung, das Entgraten der Teile. Wir haben hausintern eine Stanzeinrichtung zum Entgraten entwickelt. Der Mitarbeiter entnahm am Zyklusende das Teil aus dem Werkzeug. Die Teile blieben vorübergehend noch am Anguss hängen. Im nächsten Schritt tauschte er den Wechseleinsatz im Werkzeug und startete den neuen Zyklus. Der Mitarbeiter erledigte die Einlage der Inserts für den nächsten Zyklus. Dann legte er in den noch übrig gebliebenen 30 Sekunden das vorher entfernte halbfertige Teil in die Stanzeinrichtung, wo die Angusstrennung und das Entgraten des Teils in einem Schritt durchgeführt wurden. Mit diesen kosteneffizienten Lösungen waren wir in der Lage unsere kundenseitige Wettbewerbsfähigkeit zu bewahren (die vollständige Automatisierung hätte den Maschinen-Stundensatz wesentlich verteuert) und in einer gleichbleibenden, fehlerfreien Qualität zu liefern, wodurch wir auf die zukünftige, langfristige Zusammenarbeit abgezielt unseren guten Ruf förderten.

Unsere Firma freut sich darauf, auch in Zukunft Produkte mit einer hohen technischen Wertschöpfung herzustellen. Unser technisches Team steht bereit, die effizientesten und stabilsten Fertigungsprozesse zu entwickeln und zu realisieren, die auf das jeweilige Produkt abgestimmt sind.