Immer einen Schritt voraus

Unter steigendem Marktdruck fordern Kunden immer häufiger, Teilekosten zu senken und dabei die Qualität zu steigern – ein schwieriger Balanceakt zwischen Produktivitätssteigerung und erstrebter Null-Fehler-Qualität. Immer mehr setzen sich neue Maßstäbe und Normen in Bezug auf Rückverfolgbarkeit und die Dokumentation der „Good Manufacturing Practice“ (GMP) durch. Wie auch andere zahlreiche Regularien, finden diese Anforderungen ihren Ursprung in der anspruchsvollen Medizinbranche.

In einem immer stärker zunehmenden Maße fordern die Anwender dieser Präzisionsteile nicht nur die Fehlerfreiheit ihrer Warenlieferungen, sondern auch die Einhaltung neuer Normen und Standards bei der Verpackung und Kennzeichnung, um eine vollständige Rückverfolgbarkeit zu gewährleisten. Dazu zählt beispielsweise die deutliche Kennzeichnung des Herstellungsdatums und die Dokumentation der verfahrenstechnischen Bedingungen – rückverfolgbar bis zur einzelnen Kavität. Im Falle eines „unentdeckten Fehlers“ in einer bestimmten Kavität können das Los in kurzer Zeit lokalisiert und die Schlechtteile aus der Lieferkette entfernt werden. Mittlerweile ist auch die lückenlose Dokumentation der Produktionshistorie ein Muss. Es ist daher sehr wichtig, einen Satz von „Mustern“ einzubehalten, die repräsentativ für die Produktion sind und im Bedarfsfall eine rückwirkende Nachverfolgung ermöglichen.

Hekuma räumt das Vorurteil ein für allemal aus, Automation bei Fallteilen sei lediglich ein „Zykluszeit-Killer“. Tatsächlich kann eine geregelte Entnahme die Zykluszeit durch eine gezielte und schnellere Schließbewegung reduzieren – ohne die Gefahr einer Werkzeugbeschädigung. Bei freifallender Entformung hingegen muss eine gewisse „Sicherheitszeit“ berücksichtigt werden, bevor das Werkzeug wieder geschlossen wird.

Bei der Entnahme wird der Greifer auf Vollständigkeit der Teile abgefragt, um einerseits eine umfassende Kontrolle zu ermöglichen und andererseits auch zu gewährleisten, dass keine Teile im Werkzeug zurückbleiben. Das hätte möglicherweise kostspielige Reparaturen und Ausfallzeiten zur Folge. Ab hier beginnt die eigentliche Arbeit von Sigma Inside.

Alle umfassenden Qualitätskontrollprogramme beinhalten die Prozesskontrolle und die mit der Qualität des Produktes verbundenen Parameter. Jeder Anwendungsexperte weiß ein Lied darüber zu singen, dass bereits geringe Schwankungen in der Werkzeugtemperatur oder Schmelze die Formteilqualität beeinträchtigen können. Die Ermittlung korrekter Toleranzen ist sowohl zeitaufwendig als auch arbeitsintensiv. Je einfacher und effizienter der DOE-Prozess (Design of Experiments) gestaltet wird, umso besser und genauer wird das Ergebnis sein. Zu enge Toleranzen sind fast ebenso schlecht wie zu großzügig angelegte. Die Auslieferung mangelhafter Präzisionsteile an den Kunden ist nicht akzeptabel, die Zurückweisung von fehlerfreien Produkten ist jedoch geschäftsschädigend.

Die Ermittlung der korrekten Toleranzen in einer DOE beginnt meist auf wissenschaftlicher Ebene und sollte mit einer Formfüllstudie starten. Häufig eignen sich jedoch gerade Mehrfachwerkzeuge nicht für einen “Kurzschuss”; demzufolge sind physikalische Größen wie Gewicht und Abmessungen für die Korrelation erforderlich. Jedes Werkzeug hat seine eigene einzigartige Signatur, und zwar unabhängig von Werkzeugqualität und der Heißkanal-Balance.

Mit Sigma Inside können die Formteile für die Qualitätskontrolle im vollständigen Schuss mit den Prozessparametern der Spritzgießmaschine, mit Uhrzeit und Datum genau markiert werden – und ohne jegliche Verunreinigung. Dies gewährleistet eine uneingeschränkte Rückverfolgbarkeit der Prozessbedingungen – in einem Bruchteil der üblichen Zeit.

Die Effizienz der Qualitätskontrolle hört an dieser Stelle jedoch nicht auf. Das gleiche Verfahren wird danach für die erweiterte Dokumentation verwendet, die im Rahmen der Good Manufacturing Practice (GMP) für die Qualifizierung von technischen und insbesondere von medizintechnischen Teilen erforderlich ist. Die Teile können nach einem vordefinierten Verfahren für Prüfzwecke erfasst werden sowie als Rückstellmuster für die Historie in Bezug auf Probleme und die Werkzeugqualität.

Sigma Inside arbeitet hoch flexibel und kann für verschiedene Anwendungen verwendet werden. Hier kommen Wechselsätze zum Einsatz, die auf das jeweilige Produkt abgestimmt sind. Das kavitätenreine Verteilersystem im Behälter bleibt dabei bestehen. Das modulare Konzept von Bedienung und Werkzeugbestückung erlaubt extrem schnelle und effiziente Umrüstzeiten. Aufgrund der Sortierung ist es durchaus denkbar, verschiedene Teile in ein und demselben Werkzeug zu produzieren und gleichzeitig ihre Integrität bei Verpackung und Lieferung zu wahren.

Freifallende Teile, insbesondere kleine Teile, haben die unangenehme Eigenschaft, im Werkzeugbereich unkontrolliert umher zu fliegen. Werkzeuge werden beschädigt, Material wird unnötig vergeudet, und die Produktivität fährt in den Keller. Der Nutzen von Sigma Inside liegt schlicht darin, fehlerhafte Kavität abzuschalten und die Produktion weiter laufen zu lassen.

Beobachtet man zudem die in der DOE ermittelten grenzwertigen Kavitäten, so kann man ziemlich genau die Anzahl der Zyklen vorhersagen, bevor die Toleranz überschritten wird. Wartungs- und Instandhaltungspläne können somit optimal koordiniert werden, um den Feind Nummer Eins zu bekämpfen: außerplanmäßige Stillstandzeiten.

Sonja Troche Journalistin in Lauf a.d. Pegnitz

Die Grafik zeigt eine sogenannte Mold Map für ein 96-fach Präzisions-Werkzeug. Im Test-Verlauf wurde eine Änderung vorgenommen, um die Schmelztemperatur und somit das Gewicht zu erhöhen (rote Linie). Das „Muster“ bleibt jedoch unverändert, und die Hoch- beziehungsweise Tiefpunkte sind nach wie vor voraussagbar. Wenngleich also eine vollständige Analyse für die Qualifizierung des Werkzeugs erforderlich ist, kann sich das DOE (Design of Experiments) auf die stark abweichenden Kavitäten konzentrieren. Diese werden auch die wichtigsten Kennzahlen für den Werkzeug-Wartungsplan sein. Das Mold-Mapping wäre ohne die Unterstützung von Sigma Inside eine mühsame Aufgabe.