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Mit Silikon die Komfortzone verlassen

Fertigung
Mit Silikon die Komfortzone verlassen

Silikonverarbeitung | Mit automatisierten Fertigungszellen, eigenem Werkzeugbau und Material-Know-how hat sich GW Silicones im nordamerikanischen Markt Wettbewerbsvorteile gesichert. Gefertigt wird auf holmlosen Spitzgießmaschinen von Engel.

Susanne ZinckgrafEngel, Schwertberg

Seit der Gründung 2008 ist die Silikonsparte von GW Plastics markant gewachsen. 2012 wurde in Royalton, nur etwa drei Meilen vom Stammsitz in Bethel entfernt, ein neues Gebäude mit einem großen Reinraum errichtet. Der Maschinenpark wurde kontinuierlich ausgebaut und zuletzt wurden auch die Konstruktion und der Werkzeugbau deutlich verstärkt. Man hat viel vor, denn „der Werkstoff Silikon bietet ein ungeheures Potenzial und wird sich vor allem in den Bereichen Medizintechnik und Health Care immer stärker etablieren“, wie Mark Hammond, General Manager von GW Silicones, betont. „Wir erleben es immer wieder, dass die Produktdesigner zunächst in TPE oder TPU planen, die Anforderungen des Produkts sie aber letzten Endes auf Silikon bringen. Mit den thermoplastischen Materialien sind die Produktentwickler besser vertraut, doch genau diese Komfortzone gilt es zu verlassen. Silikon bietet für viele Anwendungen große Vorteile und eröffnet darüber hinaus ganz neue Märkte und Produktchancen.“
Zum Beispiel bei der Herstellung eines Fluid-Delivery-Systems in Dünnwandtechnik für die chirurgische Versorgung, das GW Silicones für einen führenden OEM mitentwickelt hat. Die Materialkosten waren ausschlaggebend, dass sich der Anwender in einem frühen Produktentwicklungsstadium zunächst für ein TPU entschieden hatte. Man ging generell davon aus, dass LSR unerschwinglich sei. Erst nachdem sich der Produktlaunch aufgrund von Problemen im Spritzgießprozess mehrfach verzögerte, beauftragte das Medizintechnikunternehmen GW Silicones, eine LSR-basierte Lösung zu entwickeln. Bereits die ersten Tests, für die GW ein 1-Kavitäten-Entwicklungswerkzeug konstruierte, bestätigten die neue Materialwahl. Inzwischen wird das Produkt in einem Vielkavitätenwerkzeug in Serie gefertigt – zu wettbewerbsfähigen Stückkosten.
Für GW ist dieses Beispiel kein Einzelfall. Die Kunden von GW Silicones kommen vor allem aus der Medizintechnik und Health-Care-Branche, und auch das Produktionswerk am Stammsitz Bethel ist auf diese Klientel fokussiert. Zusammen vereinen die beiden Standorte Bethel und Royalton Silikon- und Thermoplast-Kompetenz und entwickeln immer häufiger auch Mehrkomponenten- und Mehr-Material-Prozesse für ihre Kunden.
Kompakte Fertigungszellen und hohe Flexibilität
Gleichermaßen bei Ein- und Mehr-Komponentenprozessen, bei der Silikon- und Thermoplastverarbeitung resultieren viele Trends in der medizintechnischen Fertigung aus dem zunehmenden Kostendruck. Bei GW äußert sich dies in immer höheren Anforderungen an die Produktqualität, Effizienz und Flexibilität, vor allem bei der Herstellung von Disposables in Vielkavitätenwerkzeugen. Diese Faktoren spielen bei der Auswahl neuer Spritzgießmaschinen eine zentrale Rolle und sind ein Grund, weshalb die holmlose Engel E-Victory bei GW Plastics zu den bevorzugten Maschinentypen zählt.
„Die Homlostechnik bietet uns eine enorme Flexibilität“, begründet John J. Silvia, Vice President Manufacturing Engineering und Chief Safety Officer von GW Plastics. Dank der holmlosen Schließeinheit lassen sich die Werkzeugaufspannflächen der Spritzgießmaschine bis an den Rand vollständig ausnutzen. In vielen Anwendungen ermöglicht dies den Einsatz einer kleineren Spritzgießmaschine als es die Werkzeuggröße herkömmlicherweise erfordern würde.
Die Holmlostechnik erleichtert damit auch das Scale-up. Wie im Falle der Fluid-Delivery-Systeme konstruiert GW für viele Kunden zunächst ein 1-Kavitäten-Prototypenwerkzeug für die Prozessentwicklung. „Wenn wir die Kavitätenzahl dann erhöhen, müssen wir nicht sofort auf eine größere Maschine wechseln“, sagt Mark Hammond. „Wir denken schon in einem sehr frühen Entwicklungsstadium an den Serienprozess. Es ist unsere Philosophie, von Anfang an seriennah zu fertigen und zu automatisieren. Die Holmlostechnik kommt uns hier entgegen.“ Die größten Werkzeuge haben aktuell 32 Kavitäten, mit steigender Tendenz.
Eine hohe Produktivität geht für GW einher mit einer hohen Reproduzierbarkeit und geringen Ausschussraten. Für eine hohe Präzision sorgen bei den E-Victory-Hybridmaschinen sowohl die elektrische Spritz- als auch die servohydraulische Schließeinheit. Dank des Biegegelenks Force Divider folgt die bewegliche Aufspannplatte während des Schließkraftaufbaus exakt dem Werkzeug. Zudem wird die eingeleitete Kraft gleichmäßig über die gesamte Werkzeugaufspannplatte verteilt. „Dies stellt sicher, dass die außen- und die innenliegenden Kavitäten mit exakt gleicher Kraft zugehalten werden, was zu äußerst konstanten Wanddicken führt“, erklärt James Moran, Business Unit Manager bei Engel Machinery Inc. in York, Pennsylvania. „So entstehen gratarme Bauteile, die keine Nachbearbeitung erfordern und den Abfall reduzieren. Bei der LSR-Verarbeitung sind das zwei wichtige Kostenfaktoren.“ Da vor allem Produkte mit geringen Schussvolumina das Portfolio bestimmen, arbeitet GW Silicones mit sehr kleinen Schnecken. Viele Maschinen sind Sonderlösungen. Zudem ist ein großes Ausstattungspaket für GW Plastics Standard. „Mit den Engel-Maschinen können wir sowohl Produkte mit geringen Ansprüchen sehr einfach und kosteneffizient fertigen als auch die Anforderungen von High-end-Anwendungen sicher erfüllen“, sagt John Silvia. „Diese Flexibilität ist für uns wichtig.“
Eine Datenbasis für Roboter und Spritzgießmaschine
Spritzgießmaschine und Roboter kauft GW oft als integriertes Gesamtpaket. Der Vorteil einer Systemlösung aus einer Hand ist nicht zuletzt die Steuerungsintegration. Die Robotersteuerung ist als Teilsystem der Maschinensteuerung ausgeführt, was eine durchgängige, einheitliche Bedienlogik sicherstellt und es den Mitarbeitern im Betrieb besonders einfach macht, die Anlagen an immer wieder neue Produkte und Anforderungen anzupassen. Gleichzeitig erhöht die Integration die Gesamteffizienz, denn Roboter und Spritzgießmaschine greifen auf ein und dieselbe Datenbasis zu. Dies bedeutet, dass sie ihre Bewegungsabläufe exakt aufeinander abstimmen können und damit den Energieverbrauch sowie die Gesamtzykluszeit optimieren helfen. Die Automatisierung der Prozesse gewinnt kontinuierlich an Bedeutung. „In der Silikonverarbeitung geht der Trend zur vollautomatisierten Fertigung“, so Hammond. „In Nordamerika gibt es noch nicht viele Verarbeiter, die das können.“ ■
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