Automotive-Kunststoffteile flexibel produzieren

„Nur fliegen kann sie nicht“, sagt Jörg Zechmayer, Geschäftsführer der Zechmayer GmbH in Grafenwöhr, mit einem Augenzwinkern, „aber sonst fast alles, denn mit dieser Spritzgießmaschine haben wir große Pläne.“ Das Lastenheft für die neue Technikumsmaschine des Werkzeug- und Formenbauunternehmens ist äußerst umfangreich: Sehr große, aber auch sehr kleine Schussgewichte, Hinterspritzen, Überfluten, Spritzprägen, Schäumen und Mehr-K – all das soll auf einer einzigen Spritzgießanlage möglich sein. Sicht- und Dekorteile unter anderem für das Autointerieur und -exterieur stellen hohe Anforderungen. Gerüstet wird die Maschine mit verschiedensten Werkzeugen zur Produktion von anspruchsvollen Automotive-Kunststoffteilen. Als Endergebnis steht nun im Technikum von Zechmayer eine Maschine, die weltweit einzigartig ist.

ENGEL nahm die Herausforderung an und konnte am Ende alle Wünsche erfüllen. Umgesetzt wurde eine Gesamtlösung für die Aufnahme von unterschiedlichsten Werkzeugen zur Produktion von Automotive-Kunststoffteilen. Die Entscheidung fiel auf eine duo Spritzgießmaschine in der combi M Ausführung mit 1.500 Tonnen Schließkraft und Wendeplatte. Die Wendeplatte unterteilt den Schließbereich, um zwei Werkzeuge parallel aufnehmen zu können, entweder für den Mehrkomponentenspritzguss in einem Arbeitsgang oder um mit zwei baugleichen Werkzeugen den Output zu verdoppeln. Die duo combi M ist dafür mit zwei Spritzeinheiten ausgerüstet. Eines befindet sich auf der festen Werkzeugaufspannplatte, ein zweites, „mitfahrendes“ auf der beweglichen. An sich schon etwas Besonderes, war die combi M Ausführung für Zechmayer noch nicht genug. Die bewegliche Aufspannplatte erhielt zusätzlich einen Drehteller und in Huckepackposition des Hauptspritzaggregats wurde ein drittes Spritzaggregat installiert.

Neben dem Hauptaggregat, einer 70-mm-Schnecke, ist vor allem das höhenverstellbare Huckepackaggregat mit einer 50-mm-Schnecke nicht zu übersehen. Auch das dritte Aggregat hat einen Schneckendurchmesser von 50 mm. Für die Größe der Maschine sind das auffallend kleine Schneckendurchmesser, die die große Flexibilität im Mehrkomponentenspritzguss begründen. Schussgewichte zwischen 70 Gramm und 2,2 Kilogramm werden verarbeitet. Weiters besitzt die Technikumsmaschine ein komplettes Roboter-Handling, einen ENGEL viper 40 Linearroboter mit Entnahme- und Ablagefunktion, der vollumfänglich in die CC300 Maschinensteuerung integriert ist.

Ausgerüstet ist die Maschine für die Aufnahme von unterschiedlichsten Werkzeugen für die Produktion von Automotive-Kunststoffteilen mit verschiedensten Verfahren: Unter anderem für das Hinterspritzen von Folie, Holz, Metall und Stoff, für das Spritzprägen und das Überfluten mit Polyurethan. Für die Reduktion des Bauteilgewichts stehen die Gas- und Wasserinjektionstechnik ebenso zur Verfügung wie MuCell zum Schaumspritzgießen. Für die Mehrkomponententechnik bis 3K kommen der Drehteller und die Wendeplatte zum Einsatz. Das maximal mögliche Werkzeuggewicht liegt bei 30 Tonnen. Die lichte Holmweite beträgt 1530 mm, Werkzeuge bis zu einer Höhe von 1800 mm können eingebaut werden, wobei die Einbauhöhen in Auf-Zu-Richtung von 375 bis 2275 mm variabel sind. Möglich ist diese enorme Spannbreite, weil sich die Wendeplatte demontieren lässt, eine weitere Besonderheit der duo combi M von Zechmayer. Aufgrund der zur Verfügung stehenden Stellfläche war eine um fast zwei Meter verkürzte Aufbaulänge notwendig – auch diese Anforderung konnte ENGEL erfüllen.

„Für Sicht- und Dekorteile sind 2K-Technologien fast immer erforderlich. Sowohl das Hinterspritzen von Folien als auch das Überfluten mit Polyurethan zum Ausbilden einer hochglänzenden und kratzfesten Schutzschicht muss eine Spritzgießmaschine für unsere Anwendungen können“, beschreibt Dominik Will, Projektleiter Kunststofftechnik von Zechmayer, die Mindestanforderungen. „Das Design ist in der Fahrzeugbranche – sowohl auf zwei als auch vier Rädern – ein wichtiges Unterscheidungsmerkmal. Wir beobachten einen Trend hin zu filigraneren Strukturen und hinterspritzter Lichttechnik. Dementsprechend werden die Schussgewichte kleiner, bei gleichbleibender oder sogar zunehmender Werkzeuggröße“, ergänzt Mario Oppelt, Vertriebsingenieur bei ENGEL Deutschland, der das Projekt von Beginn an begleitet hat. „Die verfahrenstechnischen Möglichkeiten dieser individuellen duo combi M sind aufgrund der unterschiedlichen Kombinationen der installierten Technologiepakete fast endlos.“

Beim gleichzeitigen Hinter- und Überspritzen einer IMD-Folie spielt die combi M Bauweise bei der Produktion von Automotive-Kunststoffteilen ihre Stärken voll aus. „Dieses Projekt hätten wir ohne die Investition in die neue Maschine nicht bekommen“, so Jörg Zechmayer. Zumal die Anwendung mit der variothermen Werkzeugtemperierung auch prozesstechnisch anspruchsvoll ist. „Die Komplexität der Anwendungen steigt immer weiter an“, erklärt Zechmayer. „Darüber hinaus wollen wir zukünftig auch Forschungsarbeiten begleiten. Deshalb haben wir mit Weitblick investiert. Unsere Maschine ist in ihrer Vielseitigkeit wirklich einzigartig.“

Sowohl für die Abmusterung als auch für künftige Prozessoptimierungen oder Entwicklungsaufgaben sind eine exakte und intelligente Maschinensteuerung sowie eine genaue Dokumentation aller Parameter unabdingbar. Die Maschine im Technikum der Firma Zechmayer ist auch dafür vorbereitet: die intelligenten Assistenzsysteme iQ weight control und iQ flow control sind Helfer für stabile Prozesse und die Dokumentation aller Einstellungen. „Wir können dem Kunden alle Details für den Serienprozesse mitgeben. Damit kann er zum Beispiel bei minimalem Energieeinsatz temperieren und den CO2-Footprint seines Bauteils dokumentieren“, beschreibt Dominik Will.

Basierend auf den Messergebnissen des e-flomo Temperierwasserverteilers optimiert iQ flow control den Temperierprozess. Die Software regelt selbstständig Temperaturdifferenzen in jedem einzelnen Verteilerkreis aus und schafft dadurch konstante Temperierverhältnisse. iQ weight control passt Schuss für Schuss Umschaltpunkt, Einspritzprofil und Nachdruck an die aktuellen Bedingungen an. Die Auswirkungen äußerer Einflüsse sowie Schwankungen im Rohmaterial werden dadurch vollautomatisch ausgeglichen.

Für alle Optionen, die nicht direkt eingebaut wurden, sind Vorrüstungen berücksichtigt, so dass der Werkzeug- und Formenbauer Zechmayer die duo combi M auch später noch an neue Anforderungen seiner Kunden oder Entwicklungspartner anpassen kann. „Schon heute eröffnet uns unsere ganz besondere Spritzgießmaschine viele neue Optionen in der Produkt-, Werkzeug- und Prozessentwicklung“, freut sich Jörg Zechmayer auf die kommenden Herausforderungen. „Ich bin gespannt auf die ersten Prototypen für Bedienblenden von Kaffeemaschinen und Haushaltsgeräten oder Lichtschienen für den Automobilbereich.“