-

Bei der Herstellung von Spritzguss-Massenteilen, wie Verschlüssen für Flaschen oder Dosen, geht es um hohe Stückzahlen bei möglichst niedrigen Kosten. Die Abnehmer verfügen über große Marktmacht und können daher Preise und Konditionen diktieren. Um in diesem Markt bestehen zu können, setzt ein mittelständischer Spritzgießer auf Servicebereitschaft, Flexibilität – und auf die strategische Partnerschaft mit einem innovativen Formenbauer bei der Entwicklung ausgefeilter Automa-tionskonzepte.

Anzeige
Für Flaschen oder Tuben im Lebensmittel-, Hygiene- und Pharmabereich kommen Verschlüsse in unzähligen Form- und Farbvarianten zum Einsatz. (Bilder: Klaus Vollrath)

Für Flaschen oder Tuben im Lebensmittel-, Hygiene- und Pharmabereich kommen Verschlüsse in unzähligen Form- und Farbvarianten zum Einsatz. (Bilder: Klaus Vollrath)

Im Bereich der Herstellung von Verschlusskappen für Flaschen in den Bereichen Lebensmittel, Pharmazeutika sowie Kosmetikartikel ist der Wettbewerb beinhart, erläutert Peter Gramß, Geschäftsführender Gesellschafter der Gramß GmbH in Spechtsbrunn. Das familiengeführte mittelständische Unternehmen stellt mit derzeit mehr als 70 Spritzgießmaschinen mit Formzuhaltekräften von 25 bis 320 t vor allem Verschlusskappen sowie Schraubverschlüsse für flüssigkeitsgefüllte Flaschen oder Dosen in vielfältigen Farben und Formen her. Auftrag­geber sind zumeist große bis sehr große Hersteller oder Handelsketten, die auf ihre Zulieferer erheblichen Druck ausüben können. Entsprechend gering sind die erzielbaren Margen. Es handelt sich um Cent-Artikel, bei denen oft selbst um die dritte Nachkommastelle gerungen werden muss. Dies ungeachtet der Tatsache, dass die Anforderungen vor allem im Bereich Lebensmittel oder Medizintechnik sehr hoch sind. So verfügt Gramß beispielsweise über einen Reinraum der Klasse 7, in dem Produkte für die Lebensmittel-, Pharma- und Kosmetikindustrie hergestellt werden. 

 

In der Produktionshalle herrscht peinliche Sauberkeit.

In der Produktionshalle herrscht peinliche Sauberkeit.

Qualität und Flexibilität im Vordergrund

„Um uns in diesem Wettbewerbsumfeld behaupten zu können, setzen wir konsequent auf höchstmöglichen Kundennutzen“, ergänzt Andy Bauer, Technischer Direktor bei Gramß. Firmenphilosophie sei, dem Kunden das zu liefern, was er haben wolle. Deshalb setze man konsequent auf modernste Ausstattung, denn dies sei der beste Garant für störungsarme Produktion und damit gleichbleibend hohe Qualität und Produktivität. Aus dem gleichen Grund achte man in der Produktion sorgsam auf Ordnung und Sauberkeit, da dies Störquellen vermindere. Hinzu komme die Bereitschaft zu höchstmöglicher Flexibilität und Termintreue bei der Reaktion auf Kundenwünsche, zum Beispiel bezüglich Lieferbereitschaft. Die rechtzeitige Belieferung mit dem benötigten Produkt sei angesichts der Vielfalt der Varianten – so verarbeite man beispielsweise bis zu 6.000 unterschiedliche Farbtöne – ein für die Kunden ganz wesentlicher Aspekt. Deshalb müsse man auch bereit sein, einem Kunden einerseits kleinste Mengen bis herab zu lediglich 1.000 oder 2.000 Stück zu liefern, könne aber auf der anderen Seite auch Gesamtstückzahlen bis in den dreistelligen Millionenbereich bewältigen. Ermöglicht werde dies durch konsequente Standardisierung der gesamten Anlagenausstattung. Inzwischen sei man soweit, dass die Formen zu 99 Prozent auf jeder gerade freien Maschine aufgespannt werden können.

„Ein weiterer wesentlicher Pluspunkt für unsere Kunden ist unser umfassendes Know-how bezüglich der Prozesse und Materialien“, sagt Andy Bauer. Dies erweise sich bei der Entwicklung neuer Produkte als wesentlicher Vorteil, da nicht jede Kontur ohne Weiteres so realisiert werden könne, wie sich der Designer das gedacht habe. Beim Spritzgießen müsse man zum Beispiel das Fließ- und Erstarrungsverhalten des Werkstoffs berücksichtigen, da es sonst zur Ausbildung von Fehlern, wie Einfallstellen oder nicht vollständig ausgefüllten Verrippungen, kommen könne. Deshalb stehe man den Kunden schon bei der Entwicklung neuer Produkte mit Ratschlägen und Tipps zur Seite, wie die Teilegeometrie so angepasst werden könne, dass das Teil hinterher im Spritzgießprozess möglichst optimal „laufe“. Auch lasse sich vielfach Material durch bestmögliche Verringerung von Wanddicken einsparen. Das Ergebnis seien geringere Fehlerquoten, schnellere Zykluszeiten und damit höhere Wirtschaftlichkeit.

So sieht eine „klassische“ automatisierte Montage von Außen- und Innendeckel nach separater werkzeugfallender Produktion aus.

So sieht eine „klassische“ automatisierte Montage von Außen- und Innendeckel nach separater werkzeugfallender Produktion aus.

Formenbauer als strategischer Partner

 „Als weiteren Partner ziehen wir bei solchen Entwicklungen häufig den Formenhersteller hinzu“, setzt Peter Gramß hinzu. Dabei gehe es heute um weit mehr als um Geometrietreue und Oberflächenqualität. Zum Gießprozess gehöre zum Beispiel untrennbar auch der Wärmehaushalt der Form, der sorgfältig auf die Teilegeometrie, die Werkstoffcharakteristik sowie die angestrebten Zykluszeiten hin ausgelegt werden muss. In den letzten Jahren seien dann Forderungen nach einer immer umfassenderen Automatisierung der Kontrolle und Entnahme der Bauteile sowie des weiteren Handlings bis hin zur vollautomatischen Verpackung hinzugekommen. Bei der Lösung derartiger Aufgabenstellungen ziehe man die Firma Zahoransky Automation and Molds aus Freiburg hinzu, mit der man seit rund zehn Jahren bereits mehrere anspruchsvolle Automatisierungsprojekte beispielsweise für sogenannte Disc-Verschlüsse für Seifen- oder Shampoospender erfolgreich durchgeführt habe. Hieraus habe sich inzwischen eine strategische Partnerschaft entwickelt, mit der man selbst außergewöhnliche Herausforderungen, wie das Umspritzen von Glasampullen für Asthma-Notfallmittel, gemeistert habe.

Beim liegenden Umspritzen von Glasampullen für Asthmasprays (oben) gab es zuviel Ausschuss. Die stehende Anordnung in einer neuen, vollautomatisierten Form erwies sich als deutlich vorteilhafter.

Beim liegenden Umspritzen von Glasampullen für Asthmasprays (oben) gab es zuviel Ausschuss. Die stehende Anordnung in einer neuen, vollautomatisierten Form erwies sich als deutlich vorteilhafter.

Herausforderung Verschlusskappe für E-Liquids

„Die sogenannten E-Zigaretten haben sich zu einem Massenmarkt mit Millionenstückzahlen entwickelt“, verrät Peter Gramß. Die in verschiedenen Geschmacksrichtungen erhältlichen Nachfüllfläschchen haben spezielle Verschlusskappen, die sehr hohe Ansprüche, wie Kinder- und Originalitätssicherung, erfüllen müssen. Sie sind dreiteilig ausgeführt. Für jede Komponente kommen unterschiedliche Werkstoffe zum Einsatz: Für die Außenkappe ist dies PP, die innere Kappe mit dem Originalitätsring besteht aus eingefärbtem HD-PE, während die Pipettierspitze aus transparentem LD-PE besteht. Die einzelnen Teile weisen sehr aufwendige Geometrien mit äußerst engen Toleranzen auf, um alle gewünschten Funktionen einschließlich der sicheren Abdichtung der flexiblen Kunststofffläschchen sicherzustellen. Hervorzuheben ist in diesem Zusammenhang die Fertigung in vielnestrigen Formen mit jeweils 48 Kavitäten, da die Toleranzvorgaben somit bei allen 483 mathematisch möglichen Kombinationen der Formnester beim Zusammenbau zwingend eingehalten werden müssen. Ursprünglich waren hierfür drei getrennte Formen – eine für jedes Einzelteil – angefragt worden. Das Konzept war davon ausgegangen, dass die Einzelteile separat gespritzt und als Schüttgut abgeführt wurden, um sie erst später zu kontrollieren und zu montieren.

Der Verschluss für E-Liquids besteht aus Außenkappe, Innenteil mit Abreißring zur Originalitätssicherung und Pipette. (Bild: Zahoransky)

Der Verschluss für E-Liquids besteht aus Außenkappe, Innenteil mit Abreißring zur Originalitätssicherung und Pipette. (Bild: Zahoransky)

Die beiden Teile des Disc-Verschlusses für Shampoo-Flaschen werden in einer gemeinsamen Form gespritzt und montiert und fallen als einbaufertiges Produkt. (Bild: Gramß)

Die beiden Teile des Disc-Verschlusses für Shampoo-Flaschen werden in einer gemeinsamen Form gespritzt und montiert und fallen als einbaufertiges Produkt. (Bild: Gramß)

Vollautomatische Fertigung und Montage

„Nach intensiver Diskussion mit Zahoransky wurde dann jedoch ein gänzlich neuer Lösungsansatz gewählt“, erinnert sich Andy Bauer. Statt drei Einzelformen zu verwenden, entschloss man sich, alle drei Komponenten in einem Arbeitsgang mit nur einer Form zu spritzen. Die Form hat demnach insgesamt 3 x 48 = 144 Nester, in denen im gleichen Schuss drei unterschiedliche Kunststoffe verspritzt werden. Der Clou des Ganzen ist eine Entnahmevorrichtung mit drei Greiferplatten, welche seitlich in die geöffnete Form fahren und zunächst alle 144 Spritzlinge in drei verschiedenen Aufnahmen übernehmen. Anschließend verfahren diese zum außen platzierten Montage- und Prüfplatz, wo Außenteil, Innenteil und Einsatz nacheinander zusammengesteckt und auf Dichtheit geprüft werden. Da dies in der Nebenzeit der Anlage erfolgt, kann in der Form inzwischen schon weiterproduziert werden. Bei dieser Automatisierung war eine ganze Reihe von Herausforderungen zu bewältigen. Da angusslos gespritzt werden sollte, mussten in der Form insgesamt 144 Heißkanaldüsen integriert werden. Um trotz des sehr lang bauenden Entnahme- und Montagewerkzeugs möglichst kurze Taktzeiten zu gewährleisten, waren hohe Verfahrgeschwindigkeiten von 1,2 m/s zu gewährleisten. Zugleich mussten hohe Kräfte bei der Teileentnahme beherrscht werden. Ein wichtiger Faktor war auch die abschließende Qualitätsprüfung. Diese stellt sicher, dass nur i.-O.-Teile weitergeleitet werden, während Ausschuss ausgeschleust wird. Das Ergebnis ist eine Anlage, die pro Schuss insgesamt 48 komplett montierte und geprüfte Verschlüsse liefert, und dies mit einer Taktzeit von lediglich 15 Sekunden. Da man bei dieser Lösung nur noch eine Maschine belegen und im Fall der Fälle umrüsten muss, kann man auf geänderte Kundenwünsche schnell und flexibel reagieren. Damit könne man bei den Kunden natürlich punkten. „Derartige Erfolge unterstreichen die Bedeutung der gemeinsam mit Zahoransky durchgeführten Entwicklungen für unsere Zukunftssicherung“, bilanziert Peter Gramß.

Autor

Klaus Vollrath, b2dcomm.ch

Unternehmen

ZAHORANSKY Automation & Molds GmbH

Bebelstraße 11a
79108 Freiburg / Hochdorf
Deutschland

Zum Firmenprofil