Automatisierung im Spritzgießen meistern: Schritt-für-Schritt-Anleitung zur Produktivitätssteigerung

Wie in jeder Branche verändert und wächst die Kunststoffwelt kontinuierlich. Oft bedeutet dies, dass Unternehmen in Automatisierung investieren, um Produktivität zu verbessern und Kapazität sowie Effizienz zu steigern. Wenn Sie noch nicht über Automatisierung für Ihr Unternehmen nachgedacht haben, ist jetzt der perfekte Zeitpunkt. Während Sie zögern, verschaffen sich Wettbewerber einen größeren Vorsprung bei der Maximierung von Gewinnen, Produktqualität und gesamtem Kundennutzen – alles durch Automatisierung.

Bevor wir besprechen, wie Automatisierung optimal implementiert wird, helfen wir Unentschlossenen bei der Entscheidung, ob Automatisierung richtig für Sie ist.

Sollten Sie Automatisierung in Betracht ziehen?

Worauf sollten Sie achten? Beginnen Sie mit Ihrer bestehenden Belegschaft. Wenn Sie Schwierigkeiten haben, qualifizierte Bediener, Prozessingenieure oder Wartungstechniker zu finden, kann Automatisierung Ihre Gesamteffizienz und -qualität fast sicher steigern. Automatisierung arbeitet fast immer schneller und belegt weniger Stellfläche als manueller Betrieb. Automatisierungssysteme benötigen keine Pausen und bieten Konsistenz, die manueller Betrieb nicht leisten kann. Die zusätzliche Konsistenz in der Zykluszeit verbessert nicht nur Produktqualität, sondern hilft auch, präzisere Betriebskosten und Produktionsoutput zu ermitteln. Automatisierung hilft Ihnen, erfolgreicher gegen andere Verarbeiter zu konkurrieren.

Roboter sind besonders kritisch, wenn empfindliche Spritzteile sorgfältig gehandhabt werden müssen.

Auch die Produkte, die Sie fertigen, sind zu betrachten. Automatisierung ist ein wichtiger und notwendiger Schritt, wenn Sie mit Teilen arbeiten, die empfindliche Oberflächenmerkmale haben, aus weicheren Materialien bestehen und/oder kritische Dimensionen aufweisen, die während des Spritzgießprozesses gehalten werden müssen. Jede unkontrollierte Interaktion mit Menschen kann ein Teil beschädigen oder seine Qualität mindern. Viele medizinische oder hochwertige Elektronikteile sind besonders anfällig für Kontamination durch menschliche Interaktion, sodass Automatisierung im Grunde eine Notwendigkeit ist, wenn Sie für diese Bereiche produzieren.

Auch nach dem Spritzgießen kann Automatisierung Gesamteffizienz steigern und Gesamtkosten senken. Automatisierung kann direkt an der Spritzgießmaschine genutzt werden, wo Sie Kontrolle über Teile durch Nachbearbeitung bis zur Endverpackung behalten. Wenn der Prozess direkt an der Presse mittels Automatisierung erfolgen kann, entfällt der Versand von Teilen zu und von Lagern für Weiterverarbeitung. Automatisierung verringert Fehler und Defekte und begrenzt Variablen, sodass sich Ihr Unternehmen auf Aufgabenerfüllung statt Fehlerbehebung konzentrieren kann.

Automatisierung implementieren

Die Entscheidung zur Automatisierung ist der leichte Teil. Der nächste, wichtigere Schritt ist die Bestimmung, wie Automatisierung optimal in Ihrem Prozess und Ihrer Spritzgießzelle implementiert wird. Mehrere Aspekte sind zu prüfen:

• Verfügen Ihre Mitarbeiter über die nötigen Skills für die erforderliche Automatisierung? Wichtig ist, dass das Automatisierungsniveau zu Ihrem menschlichen Talentpool passt. Überlegen Sie, welche Teammitglieder am besten für Roboter und Automatisierungssystem geeignet sind nach Installation. Die meisten Robotersysteme erfordern Ingenieure, Techniker oder Wartungspersonal, die elektromechanische Geräte, Roboter, SPS-Steuerungen und Pneumatik verstehen. Fehlen diese Erfahrungen und Kenntnisse, müssen Sie oft auf Contractors und/oder den Automatisierungs-OEM für zukünftigen Support und Service setzen. Bei Problemen können Sie nicht sofort durch eigenes Personal reagieren, sondern müssen auf externe Hilfe warten.

Erhalten Sie nicht den Eindruck, dass Sie für effektive Automatisierung zusätzliches Personal einstellen müssen (obwohl dies eine Lösung ist und langfristig wahrscheinlich Vorteile bringt). Stattdessen sollten Ihre vorhandenen Bediener den Job erledigen können; sie benötigen nur richtiges Training und Support. Ihr OEM-Lieferant bietet dies wahrscheinlich bei Installation an. Nutzen Sie dies und geben Sie Ihren Bedienern jede Chance, Ihr Automatisierungssystem inside-out zu lernen.

Wenn Ihr Inhouse-Team viele typische Automatisierungsprobleme lösen kann, behält Ihr Unternehmen all dieses erworbene Wissen. Das bedeutet, Sie müssen nicht unnötig externe Hilfe für Routineprobleme einkaufen. Dies ermöglicht auch, Ihre Automatisierung nach Problemen so schnell wie möglich wieder online zu bringen – Kosten minimieren, Effizienz durch erhöhte Verfügbarkeit maximieren. Zudem sollte ein technisches Team, das Ihren Betrieb versteht und sich mit der hausinternen Automatisierung wohlfühlt, in der Lage sein, Ihr Automatisierungssystem kontinuierlich zu verbessern, während Technologie fortschreitet.

• Passt die Automatisierung gut in Ihren Arbeitsraum? Jeder weiß, dass Stellfläche wertvoll ist, aber „Automatisierung in zu kleine oder schlecht geplante Räume zu zwängen“ kann und wird höchstwahrscheinlich direkt die Verfügbarkeit der gesamten Spritzgießzelle beeinträchtigen. Planen Sie den Arbeitsraum wenn möglich basierend auf Automatisierungs- oder Prozessanforderungen, mit ausreichend Fläche für benötigte Bewegungen und Aktionen an und durch die Ausrüstung. Unterdimensionierung des Arbeitsbereichs kann Prozessoptimierung und Automatisierungseffizienz limitieren.

Wichtig: Sie benötigen Zugang zur Ausrüstung für Wartung und Troubleshooting bei Problemen. Ein Austausch von Luftzylinder, Sensor oder Servomotor an unerreichbarer Stelle könnte umfangreiche Demontage anderer Zellenkomponenten oder sogar Entfernung des gesamten Automatisierungsmoduls erfordern. Das kann Stunden oder sogar Schichten kostspieliger Ausfallzeit bedeuten. Automatisierung kann bei richtiger Wartung Jahrzehnte laufen, aber es ist unpraktisch zu denken, dass die Ausrüstung nach Installation keinen Service braucht.

Jeder Autobesitzer akzeptiert, dass regelmäßige Wartung nötig ist, damit das Auto lange hält. Eine robotergestützte Automatisierungszelle ist nicht anders. Überlegen Sie, wo Wartungszugangstüren und Schutztüren platziert sind und sparen Sie nicht an deren Anzahl. Stellen Sie sich vor, Automobilhersteller würden keine Motorhaube für Motorzugang bereitstellen. Beim Zündkerzenwechsel müssten Sie das Auto aufheben, Motor ausbauen, 25 $ Zündkerzen einbauen, Motor wieder einbauen. Eine automatisierte Spritzgießmaschine ist nicht anders. Wenn Wartungsbereiche nicht leicht zugänglich sind, kostet es fast sicher Tage Servicezeit und Produktionsausfall.

• Menschliche Interaktion mit der Automatisierungszelle minimieren. Dieser Tipp mag offensichtlich scheinen, hat aber große Bedeutung. Der Hauptpunkt robotergestützter Automatisierung ist Reduktion menschlicher Interaktion. Der Schlüssel zum erfolgreichen Betrieb jeder Automatisierungszelle ist, sie im Automatikmodus laufen zu lassen und Bediener den Zyklus so wenig wie möglich unterbrechen zu lassen. Je länger eine Zelle im automatischen Produktionsmodus läuft, desto mehr werden Kosten durch Effizienzen und Optimierungen reduziert, die die Automatisierung bietet. Im Automatikbetrieb ist es viel einfacher, tatsächliche Betriebskosten zu erkennen und das stündliche, schichtweise, wöchentliche Produktionsvolumen der Zelle zu bestimmen. Bei Planung einer automatisierten Spritzgießzelle vergessen Sie nicht, mit Ihrem Automatisierungsanbieter Lösungen für Einlegeteil-Staging, Boxen-Queuing für Verpackung, Vision-Systeme für Qualitätsprüfungen und alles Weitere zu erarbeiten, um Bedienerbeteiligung in der Zelle zu minimieren.

• Keine Zeit nach jedem Werkzeugwechsel verlieren. Ausrichtung des Roboters zur Presse und zu nachgelagerten Geräten ist kritisch für erfolgreichen Betrieb. Wenn die Zelle nicht einem dedizierten Werkzeug läuft und lange dieselben Teile produziert, müssen Sie Produktionswechsel bei Systemdesign einplanen. Stellen Sie sicher, dass eine Methode die korrekte Ausrichtung beim Neupositionieren von Werkzeugen und zugehöriger Ausrüstung nach Werkzeugwechsel oder Wartungsentnahme gewährleistet.

Wenn das Werkzeug nicht korrekt positioniert ist, muss der Roboter möglicherweise Positionen neu lernen, und Anpassungen für korrekten Betrieb sind nötig. Dieser Prozess kann zeit- und kostenintensiv sein, daher ist Minimierung ratsam. Eine Servo-Handgelenk-Option am Roboter (statt pneumatischer Handgelenke) hilft dabei. Tatsächlich sollte ein Roboter mit servogetriebenem Handgelenk (auch Fünf-Achs-Roboter genannt) in jeder Zelle für seine zusätzliche Bewegungsflexibilität und Anpassung in Betracht gezogen werden.

ÜBER DIE AUTOREN: Steve Williams ist Application Engineer bei Sepro America LLC. Seit 2014 bei Sepro, entwickelt technische Automatisierungslösungen für Spritzgießer. Kontakt: 412-459-0450; swilliams@sepro-group.com; sepro-group.com.

Rich Lachance serviced Sepro-Roboter seit 1995. Nun North American Service Sales Manager, überwacht Troubleshooting und Reparatur von Sepro-Robotern für reibungslosen, effizienten Betrieb. Kontakt: rlachance@sepro-group.com.