Innovatieve processtechnologieën voor een hogere concurrentiekracht

Voor de productie van dikke wand LED-lenzen heeft ENGEL op de Chinaplas twee spuitgietmachines van het type duo gekoppeld. (Afbeelding: ENGEL)

Bij de productie van dikke wandlen moet een hoge optische kwaliteit worden gecombineerd met een hoge productiviteit. De meerlagentechnologie van ENGEL met externe koeling maakt deze combinatie mogelijk. (Afbeelding: ENGEL)

iQ weight control compenseert procesvariaties voordat er afkeur ontstaat. Het intelligente assistentiesysteem is beschikbaar voor zowel elektrische als hydraulische spuitgietmachines. (Afbeelding: ENGEL)

De vrije toegang tot de gereedschapsruimte van de e-victory spuitgietmachine maakt het mogelijk om bij de productie van pipetpunten de automatisering bijzonder dicht bij de sluiteenheid te brengen. (Afbeelding: ENGEL)

De vrije toegang tot de gereedschapsruimte van de e-victory spuitgietmachine maakt het mogelijk om bij de productie van pipetpunten de automatisering bijzonder dicht bij de sluiteenheid te brengen. (Afbeelding: ENGEL)

Omdat de pipetspitzen in volledig geautomatiseerde analysesystemen worden gebruikt, krijgt reproduceerbare onderdelenkwaliteit de hoogste prioriteit. (Afbeelding: ENGEL)

Omdat de pipetpunten in volledig geautomatiseerde analysesystemen worden gebruikt, krijgt reproduceerbare deelkwaliteit de hoogste prioriteit. (Afbeelding: ENGEL)

“Innovatie is de sleutel tot de toekomst” – onder dit motto staat Chinaplas 2018 van 24 tot 27 april in Shanghai. Hoe men met innovatieve spuitgiettechnologieën het concurrentievoordeel kan uitbreiden en daarmee de toekomstbestendigheid kan waarborgen, toont ENGEL aan zijn beursstand met talrijke boeiende toepassingen en technologische presentaties. Wanneer het gaat om veeleisende producten, behoort de spuitgietmachinesbouwer en systeemoplossingenleverancier met hoofdkantoor in Oostenrijk tot de voorkeursleveranciers van kunststofverwerkers in Azië.

Chinaplas 2018 staat in het teken van groei “Het investeringsklimaat in China is op een nieuw hoogtepunt,” meldt Gero Willmeroth, managing director sales en service van ENGEL Machinery Shanghai, voorafgaand aan de belangrijkste kunststofbeurs van Azië. “Chinaplas zal deze ontwikkeling verder stimuleren.” Niet in de laatste plaats draagt de toenemende concurrentiedruk onder lokale producenten van kunststofonderdelen bij aan deze positieve ontwikkeling. Er wordt geïnvesteerd in de modernisering van de machineparken en nieuwe technologieën die leiden tot een hogere productie-efficiëntie en productkwaliteit.

Dikwandige lenzen economisch spuitgieten

Het tentoonstellingsgedeelte Automotive op de stand van ENGEL weerspiegelt de trend naar het gebruik van innovatieve procestechnologieën. Het is voor het eerst dat ENGEL op Chinaplas een complex meercomponentenproces met gekoppelde spuitgietmachines presenteert. Op twee duo-spuitgietmachines worden LED-lenzen voor voertuigkoplampen uit PMMA met een dikte van 22 mm geproduceerd.

Steeds vaker worden hoogwaardige optische componenten van kunststoffen vervaardigd. De polymeer materialen zijn lichter dan glas en bieden productontwerpers meer vrijheid. De uitdaging bestaat er echter in om een hoge optische kwaliteit te combineren met een hoge productie-efficiëntie. De door ENGEL ontwikkelde en gepatenteerde meerlaagstechnologie, die met externe koeling werkt, maakt precies deze combinatie mogelijk.

Allereerst wordt een voorlenzing geproduceerd en deze wordt in vervolgfases met verdere lagen van hetzelfde materiaal bedekt. Door het overspuiten kunnen insluitsels op het oppervlak van de eerder gevormde laag worden geëgaliseerd, waardoor een hoge optische kwaliteit wordt bereikt. Lichttechnische onderzoeken hebben aangetoond dat de grensvlakken tussen de lagen de prestaties en functionaliteit van de verlichtingsoptiek niet beïnvloeden.

Aangezien de koeltijd bij spuitgieten kwadratisch toeneemt met de wanddikte, verhoogt de meerlaagstechnologie vooral bij het vervaardigen van dikwandige onderdelen de efficiëntie aanzienlijk. Meerdere dunne lagen koelen in totaal sneller af dan één dikke. Bovendien verkort het uitnemen van de lensbasis uit de matrijs voor koeling de cyclustijd verder. Het afkoelen in de lucht duurt wel langer dan in de matrijs, maar telt niet meer mee in de cyclustijd.
Tijdens Chinaplas worden de lensbasisdelen geproduceerd op een duo 1060/400-spuitgietmachine in een viervoudig gereedschap. De geïntegreerde easix-kunstarmrobot haalt de vier onderdelen uit en geeft ze door aan een externe koelingsstation. Van daaruit neemt de robot tegelijkertijd vier al voldoende gekoelde voorlenzingen op en geeft deze door aan het 4+4-voudige gereedschap van de met een draaischijf uitgeruste duo 600H/600H/500 combi-meercomponentenmachine. Daar worden achtereenvolgens nog twee PMMA-lagen gespoten voordat easix de afgewerkte lenzen verwijdert. De cyclustijd ligt duidelijk onder de 3 minuten, hoewel de voorlenzingen ongeveer 30 minuten moeten afkoelen. De koeltijd kan worden geregeld via het aantal koellocaties in het externe koelingsstation.

De koppeling van een standaard spuitgietmachine met een twee-componentenmachine staat voor een zeer hoge productieflexibiliteit. Beide machines kunnen ook onafhankelijk van elkaar met andere gereedschappen worden ingezet.

ENGEL realiseert het expositieobject samen met systeempartners, waaronder Skymould (Ningbo/China), HRSflow (San Polo di Piave/Italië), Innolite (Aken/Duitsland), Opsira (Weingarten/Duitsland) en Gimatic (Shanghai/China). Om naast robots en procestechnologieën uit eigen ontwikkeling ook andere perifere eenheden en gereedschappen te integreren, heeft ENGEL een wereldwijd netwerk van systeempartners opgebouwd. “We hebben ter plaatse in China zeer sterke partners die, net als wij, de eisen van de lokale verwerkers uitstekend kennen en in optimale oplossingen vertalen,” aldus Willmeroth. “Door samen te werken met lokale aanbieders kunnen we ook voor veeleisende toepassingen een hoge kostenefficiëntie garanderen en de levertijd voor de totale installatie kort houden.”

Innovatieve lichtgewichtconcepten uit één hand

De materiaalsubstitutie met als doel lichtere onderdelen is in de automobielindustrie ook in China een belangrijke trend. Elektrische voertuigen winnen terrein. Verwerkers in Azië richten zich vooral op vier thema’s: LED-lenzen uit PMMA, verschuifdelen uit polycarbonaat, schuimspruitgieten en composietverbindingstechnologieën.

De composiettechnologieën krijgt op de stand van ENGEL een eigen Expert Corner. In het technologiecentrum voor lichtgewicht composieten in Oostenrijk ontwikkelt de machinebouwer samen met partnerbedrijven en universiteiten bijzonder economische samengestelde processen die de invoering van composiettechnologieën in de autoserie versnellen. Van HP-RTM en SMC tot de verwerking van thermoplastische halffabricaten zoals organoblechen en tapes, en reactieve thermoplastische technologieën zoals in-situ-polymerisatie (T-RTM), houden de ENGEL-ontwikkelaars zich bezig met alle momenteel veelbelovende technologieën en hebben al verschillende internationaal belangrijke mijlpalen bereikt. De hoge automatiserings- en systeemoplossingscompetentie van ENGEL blijkt telkens weer een cruciale succesfactor te zijn. Met de v-duo biedt ENGEL bovendien een eigen machinefamilie die specifiek voor de eisen van de composietindustrie is ontwikkeld.

Vloeibaar siliconen vrij van nabewerking verwerken

Elektrisch aangedreven voertuigen vereisen niet alleen nieuwe verwerkingsmethoden, maar ook nieuwe constructieve oplossingen. Om kabels veilig van de motor naar het interieur te leiden, vereisen elektrische voertuigen een grotere variëteit aan kabeldoorvoerdichtingen dan voertuigen met verbrandingsmotor. Tijdens Chinaplas produceert ENGEL uit vloeibaar siliconen (LSR) kabeldoorvoerdichtingen voor individuele kabels, die een bijzonder fijne structuur vertonen. Om het extreem lage-viskeuze LSR zowel hoogprecies als kostenefficiënt te verwerken, wordt een holloze e-victory 50/80-spuitgietmachine met elektrische spuiteenheid ingezet. De gepatenteerde Force-Divider zorgt bij de holloze spuitgietmachines van ENGEL dat de beweegbare bevestigingsplaat tijdens het opbouwen van de sluitkracht exact volgt en de sluitkracht gelijkmatig over het bevestigingsoppervlak wordt verdeeld. Op deze manier worden alle holtes met precies gelijke kracht vastgehouden, wat een gelijkmatige samendrukking van het gereedschap garandeert en leidt tot een constante hoge kwaliteit van de onderdelen. “Alleen de gratarme, nabewerkingsvrije productie maakt het mogelijk om hightech-componenten van vloeibaar siliconen economisch te produceren,” benadrukt Willmeroth. Vloeibaar siliconen wordt in China steeds vaker toegepast. Naast afdichtingen voor uiteenlopende toepassingen worden ook steeds meer microonderdelen, bijvoorbeeld voor gebruik in mobiele telefoons of medische technologie, op holloze ENGEL-machines uit LSR vervaardigd.

ENGEL presenteert de verwerking van vloeibaar siliconen samen met zijn partner Elmet Elastomere Produktions- und Dienstleistungs-GmbH (Oftering, Oostenrijk). Van Elmet komen in deze toepassing het 4-kaviteiten-gereedschap en de in de CC300-besturing van de e-victory-machine geïntegreerde LSR-doseersysteem.

Cleanroom-oplossing op kleinste oppervlakte geïntegreerd

Een andere primeur viert ENGEL op het gebied van Medical. Voor het eerst wordt een hooggeïntegreerde productiezelle voor de productie van pipetpunten in de cleanroom gepresenteerd. Ook dit expositieobject is het resultaat van een Europese-Chinese samenwerking. ENGEL, Waldorf Technik (Engen, Duitsland) en Wellmei Mold (Dongguan, China) bundelen hun knowhow en ervaring met medisch-technische precisieartikelen en hebben de systeemoplossing precies afgestemd op de specifieke eisen van de Chinese verwerkers.

Aangezien pipetpunten in de medische diagnostiek worden gebruikt in volledig geautomatiseerde analysesystemen, staat een reproduceerbare onderdelenkwaliteit voorop. Als massaproduct onderworpen aan een zeer hoge kostendruk. Om een stabiel proces met hoge economische efficiëntie te combineren, integreren de systeempartners een holmloze e-victory-spuitgietmachine van ENGEL met een 32-voudig precisiegereedschap van Wellmei en een hogesnelheidsautomatisering van Waldorf Technik op een uiterst compact oppervlak. De vrije toegang tot de gereedschapsruimte maakt het mogelijk om de automatisering bijzonder dicht bij de sluiteenheid van de e-victory te plaatsen.

De elektrische spuiteenheid van de hybride machine zorgt voor een zeer hoge precisie bij het inspuiten van de kunststofsmelt. Om daarnaast schommelingen in omgevingsomstandigheden en grondstoffen te compenseren, wordt iQ weight control ingezet. Het assistentiesysteem uit het inject 4.0-programma van ENGEL analyseert tijdens het inspuitproces in realtime de drukverloop en vergelijkt de meetwaarden met een referentiecyclus. Voor elke shot worden het inspuitprofiel, het omschakelpunt en het na-drukprofiel automatisch aangepast aan de actuele omstandigheden, zodat het geïnjecteerde smeltvolume gedurende de hele productie constant blijft. Afkeur wordt op deze wijze proactief voorkomen.

De automatisering vormt in deze toepassing een verdere sleutel tot een constant hoge onderdelenkwaliteit. De door Waldorf Technik ontwikkelde automatiseringsoplossing haalt in het ritme van het spuitproces 32 pipetpunten uit het gereedschap en legt groepen van telkens 96 pipetpunten holvrij in rekken. Elke 18 seconden worden 96 pipetpunten uit de in de cleanroom ingekapselde productiezelle uitgeschakeld.

In de praktijk sluiten achterliggende bewerkingsstappen zoals kwaliteitscontrole of verpakking steeds vaker direct aan op de spuitgietfase. Als voorbeeld voor de verschillende downstream-processen neemt tijdens Chinaplas een collaboratieve robot van het type Sawyer van Rethink Robotics (Boston, VS) de gevulde rekken aan het einde van het productieproces weer op. Het bijzondere van collaboratieve robots is dat ze geen beschermkast nodig hebben en veilig hand in hand met medewerkers kunnen werken.

inject 4.0: Constante kwaliteit zonder specialistisch kennisniveau

Met intelligente assistentiesystemen zoals iQ weight control maakt ENGEL het voor haar klanten bijzonder eenvoudig om ook zonder specialistisch kennisniveau een constant hoge onderdelenkwaliteit te waarborgen. De iQ-systemen analyseren continu proceskritische parameters en stellen deze automatisch per shot bij. Het resultaat is een zichzelf optimaliserende spuitgietmachine.

De toenemende intelligentie van de machinebesturing is een wezenlijk kenmerk van de smart factory, die het doel van Industrie 4.0 beschrijft. Daarnaast dragen de netwerken van productiesystemen en het systematisch gebruik van machine-, proces- en productiedata bij aan het verhogen van de productiviteit, kwaliteit en flexibiliteit van de productie. Onder de naam inject 4.0 biedt ENGEL al vandaag een heel scala aan rijpe en in de praktijk veelvuldig bewezen producten en oplossingen voor digitalisering en connectiviteit van de spuitgietproductie, die zowel afzonderlijk als binnen een overkoepelende digitaliseringsstrategie grote meerwaarde bieden. “Stapsgewijs naar de smart factory, dat is de strategie van onze klanten,” zegt Willmeroth.

Met de productie van inject 4.0-logo’s op een holloze, volledig elektrische e-motion 80 TL-spuitgietmachine maakt ENGEL het grote potentieel van de inject 4.0-oplossingen duidelijk zichtbaar. In de CC300-besturing van de machine kunnen schommelingen in procesomstandigheden worden gesimuleerd om de automatische bijsturing door de intelligente assistentiesystemen op het display te volgen. Terwijl iQ weight control het geïnjecteerde smeltvolume gedurende het hele spuitproces constant houdt, berekent iQ clamp control de gereedschapsdruk, om de optimale sluitkracht te bepalen en automatisch aan te passen. “Met de zichzelf optimaliserende spuitgietmachine maken we het voor verwerkers bijzonder eenvoudig om het volledige efficiëntie- en kwaliteitspotentieel dat de machines en technologieën bieden, te benutten,” zegt Gero Willmeroth. “De eerste machines met iQ zijn in China al in gebruik.”

ENGEL op Chinaplas 2018: Hal 5.1, Stand E71