Kunststof spuitgieten met de robotgebaseerde spuitgietmachine

Kunststofverwerking door spuitgieten is de ultieme uitdaging onder de spuitgiettechnieken. Hauff, een familiebedrijf in Zuid-Duitsland, heeft de productie van rollen voor de bovenste rekken van vaatwassers volledig geautomatiseerd. Een KUKA robot en een multifunctionele productiekubus maakten deze prestatie mogelijk.

Spuitgieten met kunststof en uitgebreide knowhow in Pforzheim

Wanneer Jörg Vetter, technisch manager bij het spuitgietbedrijf Hermann Hauff GmbH & Co. KG naar het industrieterrein in Pforzheim in Zuid-Duitsland rijdt, staart hij naar de ramen van het gebouw. "Ik geniet er elke keer weer van om die cel in werking te zien", zegt Vetter. Bij Hauff is de cel in kwestie een Arburg Allrounder Cube 2900 spuitgietmachine die sinds 2019 rollen produceert voor de bovenste rekken van vaatwassers. Deze in een spuitgietmachine gegoten kunststof elementen bestaan uit 2 met elkaar verbonden delen - een vrij beweegbaar wiel en een vaste bus - en zijn essentieel voor het gemakkelijk in -en uitladen van vaatwassers. Het gieten en monteren gebeurt hier in een volledig geautomatiseerd proces dat Haufmann samen met spuitgietmachinefabrikant Arburg heeft opgezet.

Unieke installatie met groot gedimensioneerde spuitgietmachines

"Onze installatie en alle hieraan gekoppelde processen zijn wereldwijd uniek", aldus Jörg Vetter, "we besparen hierdoor op vier tot vijf spuitgietmachines en zorgen er tevens voor dat onze medewerkers geen monotone productiewerkzaamheden hoeven uit te voeren." Jaarlijks produceert Hauff met de "Cube" alleen al voor het bedrijf BSH Hausgeräte GmbH ruim 60 miljoen onderdelen. De komende drie jaar zal de productie zelfs worden verhoogd tot 75 miljoen onderdelen. Het familiebedrijf werd in 1966 door Hermann Hauff in Pforzheim opgericht en produceert tegenwoordig, onder leiding van de dochters Andrea Hauff en Carmen Hauff-Bischoff, hoogwaardige, spuitgietproducten en spuitgietvormen. De klanten van Hauff komen zowel uit de huishoudelijke sector – voornamelijk uit zogenoemde "witgoedsector" – als uit de automobiel sector en de medische technologie.

Verborgen kampioen met de hoogste normen in kunststof spuitgieten

"Wij beginnen in de kunststofverwerking waar anderen het bijltje erbij neergooien", licht Jörg Vetter de bedrijfsfilosofie toe. Na ruim 20 jaar bij Hauff weet hij als geen ander: "IJslepeltjes kunnen eenvoudig en voordelig worden geproduceerd. Als het echter om veeleisende en verfijnde hightech onderdelen met een schotgewicht van 0,0004 tot 400 gram gaat, moet de kwaliteit betrouwbaar en hoog zijn – en dat kan echt niet iedereen." Dat in Pforzheim elke dag probleemloos aan deze eis tegemoet kan worden gekomen, daaraan heeft niet alleen Arburg maar ook robomotion GmbH een belangrijke bijdrage geleverd.

Deze technologieontwikkelaar is gespecialiseerd in het ontwerpen en bouwen van automatiseringsoplossingen op maat, met een bijzondere focus op de kunststofsector. Dat maakt deze robotica-experts tot gewilde, gewaardeerde ontwikkelingspartners voor Hauff bij het creëren van geautomatiseerde productieprocessen.

Autonoom proces op basis van "One Piece Flow"

De taak was om de productie en de montage van de wielen opnieuw vorm te geven om grotere hoeveelheden te kunnen produceren, een hoger rendement te bereiken en tegelijkertijd de beperkte productieruimte optimaal te benutten. Arburg heeft dit mogelijk gemaakt met de geïntegreerde Reverse Cube van Foboha. "Het ging om het afscheid van handmatige werkzaamheden en de opbouw van een autonome productie van de spuitgietmachine naar de pallet – als 'One Piece Flow', dus als een doorlopend, ononderbroken proces", verklaart robomotion bedrijfsleider Andreas Wolf. Samen met Jörg Vetter en zijn team heeft Arburg het hele proces onder de loep genomen om een installatie te ontwikkelen die de machine voor spuitgieten en de Cube van Foboha, de bijbehorende robotcellen en de benodigde grijpers en samen met robomotion de palletiseerder integreert.

Precisie en snelheid bij het spuitgieten van kunststof

Custom made machine voor het spuitgieten van kunststof

""De ontwikkeling van het complete systeem duurde meer dan twee jaar, waarvan één jaar voor de software alleen," meldt Jörg Vetter. "Het was een kwestie van voortdurend dingen afwegen en heroverwegen." Om aan de specifieke eisen van Hauff te voldoen, heeft Foboha de "Cube" geconfigureerd - een gereedschap dat de productie van twee componenten verenigt met hun assemblage. De naam van de spuitgietmachine - "Reverse Cube 2900" - zegt genoeg. De stalen kubus kan in tegengestelde richting om zijn centrale as worden gedraaid, zodat de hier gevormde onderdelen met behulp van een speciale grijper in twee arbeidsgangen kunnen worden geassembleerd voordat ze via een transportband naar de verpakkings- en palletiseercel worden getransporteerd. "Dit is uniek in de wereld en alleen bij ons te vinden", verklaarde Vetter trots.

Van de productie tot de verpakking: de robots doen het werk in een mum van tijd

Kunststof in perfecte vorm brengen met spuitgietrobots

"Om met maximale efficiëntie en bedrijfszekerheid in een beperkte ruimte te kunnen werken, legden machinebouwer Arburg en wij het proces in de 'handen' van KUKA robots. Dat gaf ons veel ontwerpmogelijkheden" aldus Andreas Wolf. De spuitgietmachine werkt bijvoorbeeld samen met een KR QUANTEC robot met zes assen, die een maximale herhalingsnauwkeurigheid en een continue precisie weet te bereiken. Tegelijkertijd met de injectiecyclus neemt de robot de rollen uit het onderste gedeelte van het blok en plaatst deze in de bussen, om vervolgens de afgewerkte kunststof onderdelen eruit te nemen en op de transportband naar de verpakkingseenheid te plaatsen. Elke 9,5 seconden worden hierdoor 24 hoogwaardige wielen geproduceerd.

Met behulp van de KR QUANTEC PA worden de bovenste korfwielen van vaatwasmachines geproduceerd

Kunststof verwerken met de KR QUANTEC PA

De transportband verbindt de productiecel met de verpakkings- en palletiseringscel van robomotion, waar een KR QUANTEC PA, een van de snelste palletiseerders op de markt, het werk voortzet. "De slanke palletiseerrobot is extreem veelzijdig en dynamisch, en dat bij een zeer lage storingscontour", licht Andreas Wolf toe. De robot vouwt bij Hauff de dozen voor verzending en plaatst deze onder de transportband, om deze na het vullen te sluiten en op een europallet te stapelen. Drie pallets met elk 45 dozen en 70.200 kunststof wielen verlaten hierdoor iedere dag de fabriek.

Van het spuitgieten van kunststof tot het palletiseren met robots

"De installatie draait zelfstandig verder, zonder dat iemand toezicht moet houden", aldus Andreas Wolf. "We hebben een buffertijd van acht uur ingepland. Dan moet een medewerker de pallets met afgewerkte onderdelen bij de installatie verwijderen. Dit betekent: de spuitgietmachine kan dus probleemloos een hele dienst alleen draaien."

Fouten vermijden door simulatie tijdens de planning

Om deze complexe productiestap in een lopend productieproces in te voeren, is een nauwkeurige planning van cruciaal belang. Daarom heeft robomotion bij het ontwikkelen van de installatie met KUKA.Sim gekozen voor een intelligente planningssoftware voor de offline programmering van de robots van KUKA. "Met name vanwege de beperkte ruimte in de productiehal was het belangrijk dat de installatie en de functies van de installatie werden getest voordat deze in gebruik werd genomen. Op deze wijze konden we bijvoorbeeld al tijdens de engineering een cyclustijdanalyse uitvoeren en hier bij layout en ontwerp rekening mee houden. Dat was dus 'learning by doing' in een virtuele omgeving", aldus Wolf. "Zonder KUKA.Sim zou de configuratie van de installatie vast en zeker meer tijd en geld hebben gekost. Misschien was het ons zonder KUKA.Sim niet eens gelukt. Voor een middelgroot bedrijf zou dat natuurlijk een ramp zijn."

Met KUKA.Sim werd de KUKA robot met nieuwe spuitgietmachine eenvoudig in het systeem geïntegreerd.

Enthousiast automatiseren in de kunststofverwerking

Het hiermee gepaard gaande begrip voor de "Cube" en de mogelijkheden die de installatie biedt, helpen Jörg Vetter om de medewerkers van Hauff te enthousiasmeren en te overtuigen van de voordelen van de automatisering. "Er is altijd wat overtuiging nodig; de technologie is immers niet tegen de mens gericht, maar dient het werk gemakkelijker en gevarieerder te maken", aldus de technisch manager. Met name in tijden waarin er sprake is van een tekort aan geschoolde arbeidskrachten, is dat een belangrijke factor. "Wij zijn altijd bezig met optimaliseren. In gedachten ben ik al een paar stappen verder en overleg ik met onze directie en onze technische partners hoe we zoveel mogelijk producten met één machine kunnen produceren. Als we nieuwe kansen zien, maken we daar natuurlijk gebruik van."

Met zijn extreme snelheid reduceert de robot de cyclustijden in de productie en wordt de productiekwaliteit verhoogd zonder hierbij uit het ritme te komen.

Andreas Wolf, managing director van robomotion GmbH