Technologie-Showcase bei der 10-jährigen Jubiläumsveranstaltung von Wittmann Battenfeld

Im Juni nahmen über 1400 Gäste aus 48 Ländern an der zweitägigen Feier zur Übernahme von Battenfeld durch Wittmann zur Gründung von Wittmann Battenfeld teil, einem Unternehmen mit einem einzigartigen Portfolio, das von Spritzgießmaschinen und Robotern bis hin zu Kühlern, TCUs, Trocknern, Mischern, Trichterladern, und Granulatoren. Die Veranstaltung am Firmensitz in Kottingbrunn, Österreich, bot Gelegenheit, den neu erweiterten und umgebauten Maschinenpark sowie einige der neuesten und teilweise noch in Arbeit befindlichen Entwicklungen des Unternehmens vorzustellen. Darunter ein Überblick über ein laufendes Forschungsprojekt zum „autonomen Spritzgießen der Zukunft“, basierend auf einer Maschine, die eine eigene Inline-Qualitätskontrolle durchführt und sich entsprechend anpasst – alles praxisnah.

In einer Zeit, in der Maschinenbauer und ihre Kunden lange Vorlaufzeiten beklagen, präsentierte Wittmann Battenfeld sein umfangreiches Neu- und Umbauprogramm an seinen Standorten weltweit. Dazu gehörten letztes Jahr zwei Erweiterungen mit einer Gesamtlänge von 23.130 ft ² neuer Produktionsflächen und den Bau eines neuen Entwicklungstechnologiezentrums, das diesen Sommer fertiggestellt werden sollte. Zu den diesjährigen Umbaumaßnahmen zur Straffung der Produktion gehört die Einführung einer getakteten Fließbandfertigung von EcoPower vollelektrischen und SmartPower servohydraulischen Pressen bis 400 Tonnen, die die bisherige Anwendung dieses Ansatzes für Maschinen bis 180 Tonnen ergänzt. Zu den weiteren Umbauten in diesem Jahr zählen die Fließbandfertigung von Spritzeinheiten und die Erweiterung der MacroPower-Großmaschinenfertigung von sieben auf zwölf Montageplätze.

Und seit Anfang 2018 bringt Wittmann Battenfeld auf dem Typenschild jeder Maschine einen QR-Code an, der von Servicetechnikern gescannt werden kann, um alle Daten zu Produktionsprüfung, Inbetriebnahme und Servicearbeiten des Aggregats seit Auslieferung ab Werk abzurufen.

Zukünftige Arbeiten in Kottinbrunn umfassen ein neues dreistöckiges Bürogebäude (28.000 ft ² .) ) für die Abteilungen Technik, Produktionskontrolle, Qualität und Personal, Fertigstellung nächsten Juni; und ein neues Produktionslogistikzentrum (32.275 ft ² .) ) für Vertikal- und Sondermaschinen, Fertigstellung Juni 2020.

MASCHINENLINIEN ERWEITERN

Wie im Juli von Starting Up berichtet, kündigte Wittmann Battenfeld (US-Büro in Torrington, Connecticut) mehrere neue Modelle von Spritzgussmaschinen an, von denen einige auf der Juni-Veranstaltung vorgeführt wurden. Dazu gehören ein größeres 400-m-SmartPower-Modell im Laufe dieses Jahres; und ein zweites, größeres (500 mt) Modell der vollelektrischen Hochgeschwindigkeitspresse EcoPower Xpress für Verpackungen und andere dünnwandige Teile. Es wurde in Kottingbrunn betrieben, um 2,8-Liter-PP-Eimer mit umlaufendem IML in einem Vierfachwerkzeug in 7,95 Sekunden zu formen. Noch in diesem Jahr plant das Unternehmen, auch kleinere Modelle hinzuzufügen – 160, 210 und 300 m – und eine noch größere, 650 m t. Einheit wird folgen.

Als Ergänzung zu seiner großen Maschinenpalette präsentierte das Unternehmen seine erste 2000-mt-Zweikomponenten-MacroPower Combimould-Presse (das erste 2000-mt-Einkomponentenmodell wurde Anfang dieses Jahres gebaut). Die Anlage wurde für BSH Home Appliances in Deutschland gebaut, um eine Kühlschrankinnentür aus PP zu formen, die normalerweise tiefgezogen wird. Das 750-g-Teil (patentiert) ist nur 0,8 mm dick und misst ca. 1120 × 512 mm. Es hat nacheinander einen Nadelverschluss durch 21 Düsen.

Wittmann Battenfeld zeigte auch seinen ersten 2000-mm-Servo-Rundtisch auf einer Zweikomponenten-MacroPower 1300.

Vielleicht war der Star der Show ein 160-m.t. Prototyp einer brandneuen Serie vertikaler, servohydraulischer VPower-Maschinen mit einer Reichweite von 120 bis 300 m. und soll im Oktober in den Handel kommen. Ein wesentliches Merkmal dieser Maschine ist ihre niedrige, ergonomische Arbeitshöhe von knapp 1 Meter gegenüber 1,2 bis 1,3 m bei den Vorgängermodellen. Wichtig ist auch der Wechsel von drei auf zwei Holme, wodurch die Mitte des Drehtellers (servoelektrisch angetrieben, 1300 bis 2000 mm ø) frei bleibt für die zentrale Medienversorgung durch eine Schwing- oder Drehdurchführung.

Weitere Merkmale sind die Umrüstbarkeit der Spritzeinheit von vertikal auf horizontal und umgekehrt; hohe Klemmgeschwindigkeiten (300 mm/sec); und eine Klemme, die für eine gleichmäßige Kraftverteilung im Werkzeug ausgelegt ist.

Wittmann Battenfeld präsentierte auch neue Roboter und Hilfsmittel. Sowohl größere als auch kleinere Modelle wurden zu seiner Primus Economy-Reihe von Servorobotern hinzugefügt (berichtet in Keeping Up vom letzten Monat). Und das Unternehmen führte neue „Feedmax basic“-Trichterbehälter und S-Max-Schneidmühlen ohne Sieb ein (siehe Abschnitt „September Keeping Up“).

SMARTE MASCHINEN &SMART FACTORIES

Erwartungsgemäß war Industrie 4.0 ein häufiges Thema der Jubiläumsveranstaltung. Hauptredner war Prof. Dr.-Ing. Johannes Schilp, Professor am Institut für Fertigungsinformatik der Universität Augsburg und Vorsitzender des Fraunhofer ICGV Forschungsinstituts für Guss-, Verbund- und Verfahrenstechnik in Augsburg. Er sprach von „Daten als Rohstoff des 21. Jahrhunderts“. Er erklärte, dass „intelligente Produkte während der Produktion und Nutzung Daten generieren“ und prognostizierte „die Entwicklung neuer Geschäftsmodelle durch die Analyse der gesammelten Daten zur Optimierung“. Er sagte auch, dass „Predictive Maintenance der nächste Schritt in selbstlernenden Systemen sein wird.“

Wittmann Battenfelds Ansatz zur vorausschauenden Wartung, CMS (Condition Monitoring System) genannt, ist ein zentrales Element des Wittmann 4.0-Programms. CMS wurde auf der Juni-Veranstaltung auf der neuen Maschine EcoPower Xpress 500 demonstriert. Zu den vielen vom System überwachten Parametern gehörten Öltemperatur, Füllstand, Feuchtigkeit und Partikelanzahl; Wasserqualität, Durchfluss und Temperatur; und Hydraulikpumpendruck, Vibration und Ölleckage (mit Farbcodierung der akzeptablen/nicht akzeptablen Bedingungen).

Überwacht wurden auch Hub, Vibration und Dosierdrehmoment der Spritzeinheit (durch Überwachung des Drehmoments und der Vorschubgeschwindigkeit der Schneckenspitze). An der Klemme überwachten Sensoren die Dehnung, den Hub und die Vibration der beweglichen Platte und des Rahmens der Zugstange. Sensoren im Getriebe messen Verschmutzungen in den Zahnrädern, um festzustellen, wann Schmieröl gewechselt werden muss. Und der Schaltschrank verfügte über Sensoren für Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Luftstrom sowie Rauchmelder und eine Bestätigung der ordnungsgemäßen Anschlüsse an die Stromversorgung und den B8-Controller. Der Gesamtenergieverbrauch sowie die Umgebungstemperatur und -feuchtigkeit wurden ebenfalls überwacht.

Für jeden dieser Parameter kann der Benutzer ein Diagramm der Messwerte im Zeitverlauf überprüfen und jeden interessierenden Zeitraum vergrößern. Darüber hinaus können überwachten Variablen Gut/Schlecht-Grenzwerte zugewiesen werden, und diese Grenzwerte können spezifisch für bestimmte Spritzgussaufgaben eingestellt werden.

Die zentrale Steuerung aller Komponenten einer Arbeitszelle ist ein herausragendes Merkmal von Wittmann 4.0. Eine neue Softwarefunktion in der Entwicklung sind digitale Werkzeugdatenblätter, in denen die Einrichtung für einen Spritzgussauftrag eine Liste der genauen Zusatzgeräte – Kühler, Trockner, Mischer usw. – generiert, die für diesen Auftrag erforderlich sind.

Die Koordination der an eine Wittmann Battenfeld B8-Maschinensteuerung angeschlossenen Nebenaggregate sowie die automatische Übermittlung von Produktions-, Prozess- und Qualitätsdaten an ein zentrales MES-Rechnersystem (Wittmann arbeitet mit MPDV in Europa, IQMS in Nordamerika) tragen zum wachsenden Trend zu individualisierten Produktion, „Mass Customization“, wie manche es nennen. Dies zeigte sich auf der Juni-Veranstaltung bei der Herstellung von Kleiderbügeln mit der gasunterstützten Technologie Airmould von Wittmann Battenfeld. Nach der Entformung durch einen W918-Roboter mit neuem Servo-Handgelenk wurde der Polycarbonat-Aufhänger einem digitalen Tintenstrahldrucker präsentiert, der am horizontalen Balken des Roboters montiert war. Während der Roboter das Teil an der Druckerdüse vorbeibewegt, erfolgt der Druck „on the fly“ mit einer auf die Robotergeschwindigkeit abgestimmten Geschwindigkeit. Beim Tag der offenen Tür wurden die Kleiderbügel auf Bestellung mit den Namen der Besucher bedruckt. In der eigentlichen Produktion könnten sie mit Chargen- oder Seriennummern in Form von Barcodes oder QR-Codes bedruckt werden. Dies können fortlaufende Seriennummern oder von Zufallsgeneratoren vergebene sein. Alle relevanten Qualitätsdaten, die mit der Produktion dieses speziellen Kleiderbügels verbunden sind, werden im Zentralcomputer gespeichert und können während der Garantiezeit oder der Lebensdauer des Teils jederzeit verfügbar sein.

Die „intelligenten Fabriken“ der Industrie 4.0 brauchen smarte Maschinen, die mit smarter Software gesteuert werden. Auf der Jubiläumsveranstaltung stellte Wittmann Battenfeld die Weiterentwicklung seiner HiQ-Suite optionaler Steuerungspakete vor, um Maschinen selbstregulierender zu machen. Eines der bestehenden Pakete ist HiQ Melt, das beim Dosieren die erforderliche Antriebsarbeit (Schraubendrehmoment) misst. Es erkennt dadurch Viskositätsänderungen aufgrund der Einbeziehung von Recycling- oder Chargen-zu-Charge-Variationen in Neuharzen.

Ein weiteres bestehendes Paket ist HiQ Flow, das die Materialviskosität anhand der Arbeit beim Einspritzen misst. Es passt das Hochdruckniveau oder den Umschaltpunkt oder beides während des Schusses an, um eine Korrektur im gleichen Zyklus vorzunehmen. Während die Software derzeit noch einige Schüsse benötigt, um den Viskositäts-Korrekturfaktor durch Trial-and-Error zu bestimmen, entwickelt Wittmann Battenfeld eine Weiterentwicklung, um den Korrekturfaktor automatisch zu bestimmen.

Neu in der Baureihe ist HiQ Metering, das durch eine gezielte Schneckenbewegung vor dem Einspritzen ein sicheres Schließen des Rückschlagventils erreicht. Dies dient dazu, eine einheitliche Schussgröße zu gewährleisten.

AUTONOMES SPRITZGUSS

Dr. Gerald R. Berger, Asst. Prof. am Institut für Spritzguss von Polymeren der Montanuniversität Leoben, Österreich; und von Dr. Dieter P. Gruber, Leiter der Forschungsgruppe Robot Vision and Artificial Intelligence am Polymer Competence Center Leoben in derselben Stadt. Die beiden hatten gerade ein dreijähriges Forschungsprojekt zum Thema „Inline Quality Control in Injection Molding“ (InQCIM) gestartet, das mit 1 Million Euro gefördert wird von der Österreichischen Forschungsförderungsgesellschaft (FFG) und Industriepartnern wie Wittmann Battenfeld, die spendet dem Projekt auch eine vollelektrische EcoPower 110-Maschine.

Weitere Partner in diesem Projekt sind das Forschungsinstitut für Produktionstechnik und Hochleistungslasertechnik (IFT) der TU Wien sowie deutsche und österreichische Automobilzulieferer wie Mahle Filtersysteme, der österreichische Möbelbeschlaghersteller Julius Blum , und dem österreichischen Custom/Captive-Former Miraplast.

Das Ziel des autonomen Spritzgießens, so Berger und Gruber, ist es, bei jedem Schuss die Druck-, Temperatur- und Geschwindigkeitsbedingungen der Schmelze relativ zu Zeit und Position im Formzyklus zu reproduzieren. Dies soll durch kontinuierliche Überwachung von Schmelzedruck, Temperatur und Geschwindigkeit in der Kavität sowie der Werkzeugwandtemperatur erfolgen. Grundgedanke des autonomen Spritzguss-Projekts ist es, ein „intelligentes Werkzeug“ durch bidirektionale Kommunikation mit Spritzgießmaschine und Peripherie zum Meister des Prozesses zu machen. Mit anderen Worten, das instrumentierte Werkzeug teilt der Spritzgussmaschine mit, welche Prozesskorrekturen vorzunehmen sind.

Ein Ziel des Projekts ist es, die Oberflächenqualität von Formteilen – Einsenkungen, Bindenähte und Fließmarken („Tiger Stripes“) – zu adressieren und diese Faktoren mit Werkzeugsensordaten zu korrelieren. Die anfängliche Arbeit wird eine Kamera verwenden, um Teile zu prüfen, aber das letztendliche Ziel besteht darin, visuelle Defekte anhand von Werkzeugdaten vorherzusagen.

Eine der Innovationen, die das Projektteam untersucht, besteht darin, das Werkzeug nur mit einer Reihe von akustischen Sensoren an der Außenseite des Werkzeugs zu überwachen. Dies ist laut Berger und Gruber eine kostengünstigere und robustere Lösung als In-Mold-Sensoren. Das ursprüngliche Ziel besteht darin, den Prozess in den nächsten zwei Zyklen korrigieren zu können, nachdem ein Problem erkannt wurde. Später hoffen die Forscher, den Prozess innerhalb desselben Zyklus zu korrigieren und sogar vier oder fünf Zyklen vorauszublicken, um einen drohenden Fehler basierend auf aktuellen Trends vorherzusagen und zu reagieren, bevor ein Qualitätsproblem auftritt.

Um dies zu erreichen, müssen die Forscher ein auf maschinellem Lernen basierendes Softwaresystem zur Fehlererkennung und -klassifizierung (FDC) entwickeln. Dies beinhaltet das Training neuronaler Netzwerksoftware, um zu erkennen, wann und wie der Prozess angepasst werden muss. Der erste Schritt des Forschungsprojekts besteht in Design of Experiments (DOE)-Tests, um Teilegewicht, Abmessungen, Oberflächenqualität und mechanische Leistung mit Werkzeugsensordaten zu korrelieren.