Präzision von Anfang an

Schwerpunkt Sensorik

Längenmessung – Ein neuartiges Mikrospritzgießsystem fertigt kleinste Teile mit höchster Präzision. Entscheidend für Prozessqualität und Produktivität ist dabei die konsequente Kontrolle durch Sensorik.

04. Mai 2012

Die Herstellung von miniaturisierten Kunststoff-Bauelementen im Spritzgießverfahren erfordert eine hochpräzise Steuerung und Überwachung der Einspritz- und Plastifizierungsvorgänge. In eindrucksvoller Weise gelöst werden diese Aufgaben zum Beispiel von dem Produktionssystem Micro-Män 50 des Spritzgießtechnikspezialisten Otto Männer Engineering mit Sitz in Bahlingen am Kaiserstuhl. Das modular erweiterbare vollelektrische Mikrospritzgießsystem fertigt aus handelsüblichen Kunststoffgranulaten wirtschaftlich, sparsam und zugleich hochpräzise kleinste Bauteile sowohl in Klein- als auch in Großserie. Im Unterschied zu herkömmlichen Spritzgießmaschinen verlaufen der variotherme Prozess und die Entnahme der Teile dabei außerhalb der Schließeinheit.

Herzstück der Anlage ist eine zweiteilige Werkzeughälfte mit der Bezeichnung »track män«. Die mobile Einheit mit einem Formeinsatz und integriertem Auswerferpaket bewegt sich nach dem Einspritzen, gefördert von einem Transportsystem mit Linearantrieben, zu den einzelnen Funktionsstationen Kühlen, Anguss- und Teilentnahme und Wiederaufheizen. Der gleichzeitige Ablauf mehrerer Prozesse auf der Maschine gewährleistet so eine hohe Taktfrequenz und damit einen hohen Ausstoß.

Hochpräzise Bewegung

Die Plastifizierung und Einspritzung erfolgt durch ein Schnecken/Kolben-Aggregat, das einen Spritzdruck von bis zu 3.000 bar erreicht. Der servoelektrische Antrieb beider Achsen ermöglicht dabei hochpräzise Bewegungen ohne hydraulische Druckpolster und verbessert zudem die Energieeffizienz gegenüber klassischen Systemen. Die Schließkraft beträgt 50 Kilonewton. Die besondere Spritzeinheit ermöglicht eine bisher unerreichte Präzision in der Mikrofertigung. Darüber hinaus ermöglicht dieses Konzept eine hohe Varianz in der Produktion. So lassen sich in der Anlage ohne Umrüstung mehrere verschiedene Geometrien gleichzeitig fahren. Dazu sind die Werkzeughälften mit einem RFID-Chip ausgerüstet, auf dem sämtliche erforderlichen Spritzparameter für das jeweilige Spritzgussteil abgelegt sind.

Maßgeblich für die Produktqualität ist die hysteresefreie Überwachung des Plastifizierungsvorgangs. Bei der Spritzgussmaschine aus Südbaden dient dazu das inkrementale Magnetband-Längenmesssystem BMLSF1 des Sensorspezialisten Balluff aus Neuhausen bei Stuttgart. Das Messsystem besteht aus einem bandförmigen Maßkörper mit wechselnder magnetischer Polarität, der auf der Achse des Einspritzkolbens montiert ist, sowie einem Sensorkopf, der mit einem Abstand von maximal 0,35 Millimeter über den magnetischen Ring gleitet und die Codierung erfasst. Die hohe Genauigkeit und Auflösung des Systems bieten ideale Voraussetzungen, um Einspritzmenge und Druckhaltung präzise zu regulieren.

Alles integriert

Die Sensorlösung von Balluff ist das Magnetbandsystem mit dem derzeit kleinsten Sensorkopf. Selbst die komplette Elektronik ist bereits in das Metallgehäuse integriert. Damit findet das miniaturisierte System auch noch in kleinsten Einbauräumen wie in der Spritzeinheit seinen Platz. Vom Einsatz des BMLS1F profitiert die Produktionseinheit in vielerlei Hinsicht. So gewährleisten die hohe Linearität und eine Auflösung von bis zu 1 Mikrometer bei einer Systemgenauigkeit von maximal 10 Mikrometer in Kombination mit null Hysterese eine sehr hohe Laufruhe im Antrieb. Als direkt angebautes System steigert es gegenüber konventionellen Lösungen deutlich die Regelgüte und damit die Qualität, weil sich so die Einspritzmenge genauestens überwachen und die Druckhaltung präzise regeln lässt.

»Diese Lösung passt genau zu unseren Anforderungen«, sagt deshalb auch Männer-Geschäftsführer Alexander Gehring und erklärt: »Sie ist klein und präzise. Die Zusammenarbeit in der Entwicklungsphase zwischen uns als Systemhersteller und Balluff als Sensorlieferant hat zu einem tollen Ergebnis geführt.«

Balluff stellt auf der Automatica aus: Halle B1, Stand 301.

Auf einen Blick

-Die Balluff GmbH mit Sitz in Neuhausen auf den Fildern bietet ein Komplettangebot an Sensoren, Wegmess- und Identifikationssystemen sowie Networking- und Connectivitylösungen für alle Bereiche der Fabrikautomation.

-Das 1921 gegründete Familienunternehmen mit heute 2.200 Mitarbeitern besitzt insgesamt sieben Produktionsstätten in Deutschland, Ungarn, der Schweiz, den USA, Brasilien, Japan und China.

Erschienen in Ausgabe: 03/2012