MET-System, Bild: Eaton

Das neue MET-System kann sich problemlos in Sekunden an unterschiedliche Größen anpassen. Das System kann auch zur Kompensation von Fertigungsfehlern bei der Gussformproduktion verwendet werden. Bild: Eaton

Kühlschränke für den Heim- und den gewerblichen Gebrauch werden im PU-Spritzgussverfahren hergestellt. Dabei werden Hohlräume mit einer sowohl isolierend als auch stabilisierend wirkenden Chemikalienmischung gefüllt. Nach dem Spritzguss dehnt sich das Polyurethan innerhalb des Hohlraums aus, wodurch sich ein Druck aufbaut. Aus diesem Grund müssen die Halterungen für die Spritzgussformen der Produkte so konzipiert sein, dass keine visuellen beziehungsweise strukturellen Probleme auftreten.

Bislang sind die meisten Systeme auf ein bestimmtes Produkt ausgelegt, sodass bei Produktänderungen stets auch eine neue Version der Halterungen erforderlich ist. Dies führt zu hohen Investitionskosten, die die einzelnen Systeme bei niedrigen Produktionsmengen in untragbarem Maße verteuern. Außerdem führen mangelnde Effizienz und Flexibilität zu weiteren Problemen. Die abschwenkbaren Schalen und die hydraulischen oberen Platten werden über ungeregelte Positionierungsventile gesteuert. Hydraulikzylinder werden zwischen dem Anfang und dem Ende des Hubwegs bewegt, können aber nicht an einer Zwischenposition angehalten oder numerisch positioniert werden.

Die mangelnde Effizienz dieses herkömmlichen Konzepts wirkt sich auf die Produktivität aus, da bei der Serienproduktion geringe Anpassungen vorgenommen werden müssen. Durch diese Anpassungen werden Deformierungen von Gussformen, Halterungen, Transportvorrichtungen und anderen Teilen vermieden. In den meisten Fällen werden Differenzen zwischen Halterung und Produkt mit Bändern und Gurten ausgeglichen. Diese Vorgehensweise ist jedoch arbeits-, zeit- und kostenintensiv.

Universelles System wird entwickelt

MET hat sich daher an die Entwicklung eines universellen Systems gemacht, das problemlos an Produkte unterschiedlicher Größe angepasst werden kann und den Kunden durch höhere Flexibilität zu Produktivitäts- und Ertragssteigerungen verhilft. Die zentrale Herausforderung bei dieser Aufgabe war die Entwicklung eines Systems mit numerisch gesteuerten Schalen, die innerhalb weniger Sekunden an die verschiedenen Produktgrößen angepasst werden können und dennoch den beim Spritzguss entstehenden Drücken standhalten.

Bei der Konzeption einer hydraulisch betätigten Pressplatte, die bei dem beschränkt zur Verfügung stehenden Platz die notwendige Kraft ausüben kann, wandte sich MET an Eaton. Das System verfügt über vier unabhängige servohydraulische Achsen, die an den seitlichen und an der vorderen Schale positioniert sind. Die obere Platte kann parallel zur Produktplatte positioniert werden.

Die Steuerung erfolgt über einen geschlossenen Regelkreis mit linearen Skalen, wobei alle vier Achsen auf eine virtuelle Achse synchronisiert werden. Das Bewegungssteuerungssystem ermöglicht Geschwindigkeiten von einem Meter pro Sekunde bei einer Positionierungsgenauigkeit von 0,05 Millimeter an jedem Punkt im Hubweg. Die Platte hält dabei einem Druck von 30 Tonnen stand, bei einer Massenträgheit von bis zu drei Tonnen.

Das Herzstück dieses Hydrauliksystems sind die Proportionalventile des Typs K(B)FD/TG4V von Eaton Vickers, die einen kontrollierten Fluss der Hydraulikflüssigkeit in direkt proportionalem Verhältnis zu einem Befehlssignal realisieren. In die Ventile ist eine Steuerelektronik integriert, die mit werkseitigen Anpassungen des Stellfaktors, der Totzonenkompensation des Kolbens und des Versatzes für eine hohe Wiederholpräzision zwischen unterschiedlichen Ventilen sorgt.

Produktionseffizienz und Durchsatz gesteigert

Proportionalventile von Eaton, Bild: Eaton
Das Herzstück des neuen Systems sind die Proportionalventile des Typs K(B)FD/TG4V von Eaton Vickers. In den Ventilen ist eine Steuerelektronik integriert, die werksseitige Anpassungen schnell ermöglicht. Bild: Eaton

Die universelle Lösung von MET steigert die Produktionseffizienz und den Durchsatz in erheblichem Maße. Die Länge, Breite und Tiefe des Systems lassen sich innerhalb von Sekunden einstellen. Damit ist ein Produktionswechsel auf ein anderes Modell eine Frage weniger Minuten. Das flexible System kann auch zur Kompensation von Fertigungsfehlern bei der Gussformproduktion genutzt werden. Kühlschrankgehäuse werden mit verschiedenen Stanz- und Biegeverfahren aus Stahlblech gefertigt.

Bei den Abmessungen der Kühlschrankgehäuse können jedoch Fertigungstoleranzen im Zehntelmillimeterbereich auftreten, das heißt in einigen Fällen sind die Gehäuse minimal, etwa 0,2 Millimeter, tiefer als die verwendete Halterung. Dank der schnellen und präzisen Anpassbarkeit des MET-Systems sind derartige Probleme zügig behoben. Im genannten Fall kann die obere Platte problemlos um 0,5 Millimeter nach oben gefahren werden. MET geht davon aus, dass sich das System bei den Kunden innerhalb von ein oder zwei Jahren amortisiert, wenn eine große Vielzahl von Produkten in kleiner Stückzahl hergestellt wird. Bei geringerer Produktvielfalt dürfte sich das System innerhalb von drei bis vier Jahren amortisiert haben.

„Die Hilfe und Unterstützung sowie die Produkte von Eaton haben einen ganz erheblichen Anteil am Erfolg des Projekts. So sind wir zu einer Gesamtlösung und nicht nur zu einem Satz an punktuellen Lösungen gelangt“, erläutert Murat Merdin, R&D Manager bei MET. hei