Schon auf dem ENGEL Symposium im Juni hat das MOLD’n SEAL-Verfahren – die Kombination der Sonderhoff Misch- und Dosieranlage DM 402 mit der Spritzgießmaschine „victory 1350/300 tech“ von ENGEL zu einer hochintegrierten und automatisierten Spritzgießfertigungszelle – eindrucksvoll gezeigt, wie sich durch die individuelle Anpassung der Anlagen an die jeweiligen Aufgabenstellungen einer Spritzgießfertigung Effizienzpotenziale optimal ausschöpfen lassen. Auch auf der Fakuma 2012 in Friedrichshafen stellt Sonderhoff als Systempartner von ENGEL seine MOLD’n SEAL Lösung auf dem Messestand von ENGEL vor.
In Zusammenarbeit mit ENGEL präsentierte Sonderhoff mit MOLD’n SEAL eine besonders anspruchsvolle Integrationslösung, bei der die beiden bisher getrennten Prozesse Spritzgießen und Dichtungsschäumen in einem Fertigungsschritt unter dem Gesichtspunkt der Effizienz und Produktqualität kombiniert werden. Dadurch kann auf vorproduzierte Spritzgießteile und eine teure Zwischenlagerung verzichtet werden. Auf einer hydraulischen Spritzgießmaschine von ENGEL, der Baureihe victory 1350/300 tech, wurden Gehäuse für Feuchtraumleuchten von Zumtobel Lighting gespritzt und diese unmittelbar danach mit einer Sonderhoff Polyurethan-Dichtraupe versehen. Sehr kurze Aushärtezeiten von zwei bis drei Minuten des eingesetzten Dichtungsmaterials von Sonderhoff Chemicals ermöglichen eine schnellere Weiterverarbeitung der Bauteile und damit eine deutlich höhere Zeiteinsparung des gesamten Fertigungszyklus. MOLD’n SEAL ist außerdem kosten- und platzsparend. Durch den hohen Integrationsgrad können Investitions- und Personalkosten eingespart werden. Anstatt bisher zwei wird beim MOLD’n SEAL-Verfahren nur noch ein Roboter für das Teile-Handling beider Abläufe, das Spritzgießen und Dichtungsschäumen, benötigt. Dies resultiert in einen stark verminderten Platzbedarf von nur noch 24 m², – deutlich weniger als bei den bisherigen Fertigungskonzepten.
Dichtungsschäumen im Spritzgießtakt
Im Spritzgießfertigungsprozess wird das Dichtungsschäumen vom Spritzgießtakt, der Zykluszeit, bestimmt. An der Maschinenstation während der Hausmesse von ENGEL konnten in einer achtstündigen Schicht ohne Unterbrechung insgesamt über 523 Leuchtengehäuse gefertigt werden. Innerhalb von 55 Sekunden pro Spritzgießzyklus wurden die Bauteile spritzgegossen, aus der Form entnommen, beschäumt und zur Aushärtung sowie Weiterverarbeitung auf ein Austaktband abgelegt. Im konkreten Einsatzfall ist der MOLD’n SEAL-Prozess entsprechend auf das spritzgegossene Bauteil wie folgt abgestimmt worden: Das Gehäuse der Feuchtraumleuchte wird mittels ENGEL easix Roboter aus der Spritzgießanlage entnommen und in eine Warte- und Abkühlposition abgelegt. Danach greift der Roboterarm ein bereits abgekühltes Bauteil, führt es an der Ionisierungsstation vorbei weiter zum Mischkopf MK 600 der Sonderhoff Misch- und Dosieranlage und positioniert die Nut des Leuchtengehäuses direkt unter die Mischkopfdosiernadel. Der Mehrachsroboter ist so programmiert, dass er die Bauteilnut konturgenau abfährt, wobei die Dosiernadel des MK 600 das Polyurethan Dichtungsmaterial präzise am Grund der nur wenige Millimeter breiten Dichtungsnut aufträgt. Die Austragsleistung ist hierbei nur 0,45 g/s. Nach der Ablage auf dem Austaktband kühlt das Spritzgießteil ab und die Schaumdichtung härtet innerhalb von zwei bis drei Minuten aus. Eine Weiterverarbeitung ist somit bereits nach kurzer Zeit möglich. Das von Sonderhoff für das MOLD’n SEAL-Verfahren speziell entwickelte, schnell reagierende 2-Komponenten Dichtungsmaterial aus der FERMAPOR® K31 Produktfamilie kann eine Mischkopfwartezeit von 25 Sekunden überbrücken. In dieser Zeit greift der Roboterarm ein neues Spritzgießteil aus dem Werkzeug, legt es in die Abkühlposition, entnimmt ein bereits dort abgelegtes Bauteil, führt es an der Ionisierungsstation vorbei und mit seiner Positionierung unter den Mischkopf beginnt der Dichtungsauftrag von neuem.
Die Schwierigkeit bei der Entwicklung des MOLD’n SEAL-Verfahrens bestand für Sonderhoff darin, ein Dichtungsmaterial zu formulieren, bei dem die Reaktion der beiden Werkstoffkomponenten an den jeweils vorgegebenen Spritzgießzyklus angepasst und das Bauteil nach einer kurzen Aushärtezeit der aufgetragenen Dichtung von zwei bis drei Minuten schnell weiterverarbeitet werden kann. Für das MOLD’n SEAL-Verfahren hat der Dichtungsspezialist in der Unternehmensgruppe, die Sonderhoff Chemicals GmbH, neue Rezepturen für schnell ausreagierende Schaum¬dichtungssysteme, die so genannten Fast-Cure Dichtungen aus der FERMAPOR® K31-Produktfamilie, entwickelt, die eine Inline-Verarbeitung im Spritzgusstakt möglich machen. Aufgrund der hohen Reaktivität des Dichtungsmaterials, härten die Fast-Cure Dichtungen von Sonderhoff extrem schnell aus und die beschäumten Bauteile können dadurch schneller weiter verarbeitet werden. Das führt zu einer deutlichen Zeiteinsparung des gesamten Fertigungsprozesses.
Effiziente, kostensparende Fertigung durch Prozessintegration
Sonderhoff als Technologieführer im Bereich FIP(F)G (Formed in-place (foam) gasketing) analysiert die Entwicklungstrends in den unterschiedlichen Abnehmerbranchen und setzt diese in Produktinnovationen um. Beispielsweise haben steigende Energiekosten dazu geführt, dass in allen Wirtschaftsbereichen laufend über effizientere und nachhaltige Fertigungsmethoden nachgedacht wird. Diese Themen sind auch bei den Kunden von Sonderhoff, den Kunststoffverarbeitern und Spritzgießern, von großer Bedeutung, um international wettbewerbsfähiger zu sein. Sonderhoff hat daher das MOLD’n SEAL-Verfahren – die Inline-Verarbeitung von spritzgegossenen Bauteilen mit anschließendem Direktauftrag einer Polyurethandichtung – entwickelt, um den Kunden eine kosten- und zeitsparende Integrationslösung auf kleinem Raum anzubieten. Die im MOLD’n SEAL-Verfahren eingesetzten Maschinen können flexibel auf die jeweilige Fertigungssituation des Kunden, die Konstruktion des zu beschäumenden Bauteils sowie auf das Eigenschaftsprofil der Dichtungsrezeptur eingestellt werden. Durch die Kombination der Spritzgieß- mit der Misch- und Dosieranlagen kann Platz, Zeit, Energie und damit Kosten eingespart werden. Der durch Prozessintegration erzielte geringere Automationsaufwand führt aber nicht nur zu einem reduzierten Flächenbedarf der Produktion, sondern auch zu Investitions- und Personalkosteneinsparungen. Im Ergebnis ist ein höherer Fertigungs-Output bei geringeren Stückkosten möglich.
Maßgeschneiderte Chemie für wachsende Anforderungen
FERMAPOR® K31 ist der Markenname für zweikomponentige Polyurethansysteme von Sonderhoff für die Herstellung von weichelastischen Schaumstoffdichtungen, die mit Hilfe der FIPFG-Technologie (formed in-place foam gasket) direkt auf dem Bauteil aufgeschäumt werden. Die Systeme bestehen aus einem Basis-Harz (A-Komponente) und einem Härter (B-Komponente), die in einem vorgegebenen Mischungsverhältnis miteinander vermischt werden. Dabei bildet sich nach wenigen Minuten ein weicher, gemischt zelliger Dichtungsschaum. Nach dem Ausreagieren ist der Dichtungsschaum klebfrei und kann verbaut werden. Die Dichtfunktion wird bei einer Verpressung von ca. 30 - 60 % der ausreagierten Dichtung erzielt. Die Vorteile der Gemischtzelligkeit sind ein gutes Rückstellverhalten der komprimierten Dichtung (entscheidend bei beschäumten Bauteilen, die zu schließen und wieder zu öffnen sind), eine geringe Wasseraufnahme, geringere Kompressionskräfte beim Verbauen und ein hoher Toleranzausgleich. Die Komponenten können in ihrem Fließverhalten, Reaktivität und Farbe beliebig eingestellt werden.
Schneller reagierende Dichtungsschäume verkürzen die Zykluszeit der Fertigung
Beim Auftrag einer Dichtung auf ein Spritzgussteil sind die Parameter Reaktivität des eingesetzten Dichtungsmaterials sowie die Taktzeit, mit der die Bauteile der Misch- und Dosieranlage zugeführt und mit der sie anschließend weiterverarbeitet werden können, von sehr großer Bedeutung. Mit den schneller reagierenden Fast-Cure System FERMAPOR® K31 A 43 01 FC von Sonderhoff lassen sich der gesamte Fertigungszyklus durch eine kürzere Taktzeit nun noch weiter optimieren. Das Dichtungsmaterial wird direkt auf die noch warmen Spritzgussteile appliziert, so dass die bisher nötigen Abkühlzeiten von Spritzgussteilen vor dem Dichtungsauftrag entfallen. Durch das Fast-Cure Material verkürzt sich die Zeit zwischen dem Dichtungsauftrag und Teilehandling von zuvor ca. 20 Minuten um über 85 %.
Mit den Sonderhoff Niederdruck Misch- und Dosieranlagen kann die Dichtungsschaumraupe in Abhängigkeit von der Bauteilkontur mit hoher Verfahrgeschwindigkeit hochpräzise und prozessgenau aufgetragen werden. Die Anlage kann flexibel auf die jeweilige Fertigungssituation des Kunden, die Konstruktion des zu beschäumenden Bauteils sowie auf das Eigenschaftsprofil der Dichtungsrezeptur eingestellt werden. Eine Spülung der Mischkammer ist nur alle 4 bis 8 Stunden nötig und geschieht dann vollkommen automatisch durch Leitungswasser mit hohem Druck. Für den Kunden ist es ein großer wirtschaftlicher Vorteil, in einer kompletten Schicht ohne Unterbrechung fertigen zu können.
Mit dem Mold’n Seal-Verfahren können Bauteile mit unterschiedlichsten Geometrien und verschiedenen Werkzeugauslegungen (ein- bis vierfach Werkzeuge) im direkten Anschluss an die Spritzgießfertigung beschäumt werden. Die dafür entwickelten sehr schnell reagierenden Fast-Cure Systeme von Sonderhoff können je nach Dichtungslänge des Bauteils für die Überbrückung von Mischkopfwartezeiten bis zu 30 Sekunden eingestellt werden und reagieren trotzdem innerhalb von 120 Sekunden aus. Das zeigt, wie groß die Bandbreite der Bauteile sein kann, die im Mold’n Seal-Verfahren verarbeitet werden können und wie flexibel sich das Verfahren an unterschiedliche Fertigungskonzepte angepasst.
