Fast perfekt

PrüfSensoren – Um die hochvolumige Produktion seiner Kunststoffteile nachhaltig zu optimieren, setzt Hersteller Polyfab Prozessüberwachungssysteme von Kistler ein. Dank dieser Sensorik gelang es, die Fehlteile beim Spritzgießen auf ein Teil pro Million zu senken.

12. November 2019
Fast perfekt
Durch Prozessüberwachung von Kistler wurde die Produktion eines Spenderdeckels mit Biegescharnier automatisiert. (© Kistler)

Seit 1971 setzt Polyfab kundenspezifische Thermoplast-Spritzgießverfahren ein. Das US-amerikanische Unternehmen ist in vier Hauptmärkten tätig: Medizin, Verpackung, Industrie und Handel. Aufgrund der sich ständig verändernden Anforderungen in diesen Bereichen müssen Überwachungsprozesse kontinuierlich angepasst werden. Sie bilden die Voraussetzung für die Herstellung von fehlerfreien, qualitätsgesicherten Teilen.

Brian Burhop ist seit über 16 Jahren Projektingenieur bei Polyfab in Sheboygan, Wisconsin. Er ist für die Qualität der produzierten Formteile verantwortlich. Deshalb ist für ihn die Überwachung der Spritzgießprozesse sehr wichtig. Sie ermöglicht die Erkennung von fehlerhaften Teilen bereits vor dem Verpacken oder der Montage. Diese Aufgabe wird seit neun Jahren von Sensoren und Systemen von Kistler erledigt. Sie sind zuverlässig und effizient und bilden somit die Basis für automatisierte Prüfverfahren. Burhop berichtet: »Polyfab produziert hochvolumig für viele Kunden. Das erfordert eine sehr präzise Überwachung unserer Spritzgießprozesse auf Basis wissenschaftlicher Daten. Die Entscheidung fiel auf Prüfsysteme von Kistler, da diese sehr effizient und benutzerfreundlich sind. Mit ihnen werden Daten einfach erfasst und interpretiert. Sie lassen sich mühelos mit unseren Maschinen betreiben, konfigurieren und in das Werkzeug integrieren. Inzwischen sind rund 66 Prozent unseres Maschinenparks mit Sensorik und Prozessüberwachung unseres Partners Kistler ausgestattet.«

Unvollständiges detektieren

Eines der ersten Projekte für Burhop und sein Team war ein Spenderdeckel mit Biegescharnier. Für die Qualitätssicherung ist es wichtig, unvollständige Teilfüllungen zu erkennen. Dazu wird der Druck am Ende der Befüllung mit einem bündig montierten Sensor direkt in der Kavität überwacht. Dies ermöglicht eine genauere Einstellung des erforderlichen Mindestdrucks, der von Prozessgrößen wie Einspritzgeschwindigkeit und Schmelztemperatur beeinflusst wird.

»Vor unserer Zusammenarbeit mit Kistler im Jahr 2009 lag die Kundenrücklaufquote bei über 10.000, im Jahr 2017 bei 98 und 2018 bei nur noch einem PPM (Teile pro Million).« Diese Verbesserung sei vor allem durch die Implementierung der Prozessüberwachungssysteme ComoNeo und CoMo Injection sowie den Werkzeuginnendruck-Sensoren von Kistler erreicht worden.

»Prüfsysteme von Kistler sind mühelos zu betreiben.«

— Brian Burhop, Projektingenieur Polyfab

»Im nächsten Schritt setzen wir die Sensoren bei der automatisierten Montage von Teilen mit einer hohen Wertschöpfung ein«, sagt Burhop. »Sie stellen sicher, dass wir keine Teile mit defekten Kunststoffkomponenten montieren. So wurde die Produktion einer kommerziellen Tintenstrahlkartusche vollständig automatisiert.«

Die Zelle besteht aus zwei Spritzgießmaschinen, sechs Robotern und zwei Vierkavitäten-Werkzeugen. »Wir haben einen Werkzeuginnendruck-Sensor von Kistler in jeder dieser Kavitäten platziert. Wenn nun eine verdächtige oder zweifelhafte Teilfüllung erkannt wird, wird das Produkt ausgesondert. Damit gelangen diese Teile nicht in den Montageprozess. Dies ist sehr wertvoll für unsere automatisierte Montage.«

Weniger Revalidierung

Die Spritzgießlösungen von Kistler führen zu Zeitersparnis, Kostensenkungen und einer Steigerung des Return on Investment (ROI). Aus Burhops Sicht war die Reduzierung von Revalidierungen entscheidend. »Oft mussten wir ein Werkzeug in einer anderen Presse validieren – aus Kapazitätsgründen oder zur Risikominderung bei einem Kunden. Dank der Technologie von Kistler können Prozesse nun wesentlich einfacher dupliziert werden.«

Dabei wurde Polyfab von Bob Hendricks, Vertriebsingenieur bei Kistler, unterstützt. Er war mit seiner Erfahrung und Fachschulungen zur Stelle und erläutert die Vorteile einer Integration der Prozessüberwachungssysteme von Kistler wie folgt: »Wenn Sie eine Referenzkurve der Teilequalität haben, wollen Sie diese möglichst auf allen Maschinen reproduzieren. Mit dem System von Kistler muss der gesamte Prozess nicht jedes Mal neu validiert werden. Durch den Wiederanfahr-Assistenten von ComoNeo bleibt die Referenzkurve auf jeder Maschine gültig.«

Auf einen Blick

Kistler stellt dynamische Messtechnik zur Erfassung von Druck, Kraft, Drehmoment und Beschleunigung her. Spitzentechnologien als Basis der modularen Lösungen sollen Produkte und Prozesse optimieren und nachhaltige Wettbewerbsvorteile schaffen.

Mit einem breiten Anwendungswissen und der Verpflichtung zu Qualität will das inhabergeführte Unternehmen einen wichtigen Beitrag zur Weiterentwicklung aktueller Megatrends leisten.

Rund 2.200 Mitarbeitende an mehr als 60 Standorten weltweit widmen sich der Entwicklung neuer Lösungen und bieten anwendungsspezifische Services vor Ort. Seit der Gründung 1959 wächst die Kistler Gruppe gemeinsam mit ihren Kunden und erzielte 2018 einen Umsatz von 475 Millionen Schweizer Franken. Rund acht Prozent davon fließen zurück in Forschung und Technologie.

Das findet Burhop gut: »Die Systeme unterstützen uns auch bei der Optimierung unserer Produktion im Sinne von Lean Production. Der Einsatz von Kontaktelementen von Kistler hat unseren Demontage- und Wartungsprozess für Werkzeuge erheblich vereinfacht. Die Verwendung der Mehrkanalstecker von Kistler ermöglicht das schnelle Erstellen von Verbindungen. Dadurch wurden die Rüstzeiten signifikant reduziert.«

Die piezoelektrische Sensorik von Kistler sei dabei deutlich unkomplizierter und einfacher zu handhaben als vergleichbare Sensoren am Markt, die Installation der Prozessüberwachungssysteme auf den Spritzgießmaschinen unkompliziert. »Weil die Systeme so gut ausgelegt sind, reicht uns meist ein einzelnes Signal, um mit der Datenerfassung zu beginnen.«

Auch Hendricks ist begeistert von der erfolgreichen Zusammenarbeit. Er betont: »Für uns bei Kistler stehen die Bedürfnisse der Kunden an erster Stelle. Wir wollen, dass unsere Kunden rundum zufrieden sind und unterstützen diese bei der Realisierung einer Null-Fehler-Serienproduktion. Dazu verfügen wir weltweit über kompetente Beratung sowie technische Unterstützung vor Ort, einschließlich Kalibrierdienstleistungen.«

Polyfab ist mit den Leistungen und dem Service von Kistler sehr zufrieden. »Wenn ein Problem auftritt, und das ist nicht oft der Fall, reagiert das Support-Team von Kistler schnell und direkt. Bei der Installation der Werkzeuginnendrucksensoren hatten unsere Werkstätten überhaupt keine Probleme. Auch die Implementierung der Prozessüberwachungssysteme verlief reibungslos und transparent«, resümiert Brian Burhop. mkT

Erschienen in Ausgabe: 08/2019
Seite: 58 bis 59