Wenn Werkzeuge häufig gewechselt werden und in Form und Größe stark variieren, kann sich der Einsatz von Magnetspannplatten lohnen. Über die vollflächige ferritische Spannfläche lassen sich fast alle Werkzeuggeometrien und -gewichte fixieren, eine Standardisierung ist nicht erforderlich.
Bilder: alle Roemheld Gruppe

Wenn Werkzeuge häufig gewechselt werden und in Form und Größe stark variieren, kann sich der Einsatz von Magnetspannplatten lohnen. Über die vollflächige ferritische Spannfläche lassen sich fast alle Werkzeuggeometrien und -gewichte fixieren, eine Standardisierung ist nicht erforderlich.
Bilder: alle Roemheld Gruppe

Vor allem in der Kleinserienfertigung drängt beim Werkzeugwechsel oft die Zeit: Der Aus- und Einbau der Formen kostet wertvolle Minuten, anschließend müssen sie teilweise langwierig aufgeheizt werden, bis die Produktionstemperatur erreicht ist. „Wenn man als Lohnfertiger diese Stillstandszeiten nicht optimiert, hat man langfristig wenige Chancen auf dem Markt“, sagt Andreas Reich, Produktbereichsleiter Werkzeugspanntechnik bei Roemheld.
Er empfiehlt einen ganzheitlichen Blick auf die eigenen Produktionsabläufe. Wie viel Zeit nehmen das Lösen und der Abtransport einer Form in Anspruch? Wie lange steht die Presse, bis das nächste Werkzeug positioniert und korrekt gespannt ist? Oftmals stelle sich dann der Aufbau eines integrierten Spann- und Wechselsystems als beste Lösung heraus. „Dieses lässt sich mit Schnellspanner, Transportwagen, Kupplungstechnik und Vorwärmstation so gestalten, dass selbst 240 °C heiße Werkzeuge innerhalb von Minuten produktionsfertig getauscht werden können – durch nur eine Person.“
Als Spannsystem kommen hierbei Magnetplatten zum Einsatz, die mehrere Tonnen schwere Werkzeughälften innerhalb von Sekunden sicher fixieren. Sie basieren auf dem Prinzip eines Elektropermanentmagneten: Ein kurzer Stromstoß erzeugt in den Platten ein flaches, hochkonzentriertes Magnetfeld, das wenige Millimeter tief in die Werkzeuggrundplatte eindringt. Nun wird das Gewicht stromlos gehalten, bis ein zweiter Impuls die Form löst. Da die Platten vollflächig spannen, ist eine Standardisierung von Werkzeugen hinsichtlich Spannrändern, Geometrien oder Größen nicht nötig.

Schnelle Werkzeugwechsel bei hohen Temperaturen

Während die Systeme der meisten Hersteller nur bis zu 120 °C zugelassen sind und sich somit nicht für Hochtemperaturprozesse eignen, bietet die Roemheld Gruppe Magnetspannplatten, die für doppelt so hohe Arbeitstemperaturen ausgelegt sind. Diese lassen sich etwa bei anspruchsvollen Vulkanisierungsvorgängen oder der Verarbeitung von Polyetheretherketon (PEEK) und Polyetherimid (PEI) nutzen.
„Gerade bei Hochtemperaturverfahren lässt sich durch die Magnetspanntechnik und ein passendes Wechselsystem viel Zeit einsparen“, berichtet Reich. Da weder die heiße Form noch das Spannmittel berührt werden müssen, kann das Umrüsten ohne Abkühlphase direkt beginnen. Werden Platten mit integriertem Heizsystem genutzt, lassen sich Werkzeuge zudem rasch und gleichmäßig auf Betriebstemperatur bringen. „Bei einem Kunden, der Verschlusskappen von Medikamentenpackungen und Kolben für Spritzen fertigt, konnten wir die Wechselzeit von etwa zweieinhalb Stunden auf zwanzig Minuten reduzieren“, erzählt Reich begeistert. Ein weiteres Unternehmen, das sich auf die Kleinserien-Fertigung technischer Gummiwaren spezialisiert hat, benötigt mit der Magnetspanntechnik zum Formenwechsel im Schnitt fünf Minuten statt einer halben Stunde.

Magnetspannsystem für eine horizontale 1.000 kN Spritzgieß­maschine mit Lang­polen. Die magnetische Haltekraft ist hier auf 100 kN ausgelegt.

Magnetspannsystem für eine horizontale 1.000 kN Spritzgieß­maschine mit Lang­polen. Die magnetische Haltekraft ist hier auf 100 kN ausgelegt.

Werkzeugwechseltechnik für den schnellen Austausch von Formen

Die Entnahme des heißen Werkzeugs erleichtern Tragkonsolen, die an der Wechselseite der Presse eingehängt werden. Über Rollenleisten gleitet die Form auf einen akkubetriebenen Wechselwagen, mit dessen Hilfe sie bequem zum Auskühlregal transportiert werden kann. Ein spezieller Mechanismus mit absenkbaren Rollen- oder Kugelleisten verhindert dabei das Verrutschen. Erst wenn die Werkzeughälfte unverrückbar aufliegt, wird der Wagen abgedockt und der Antrieb freigegeben. Gewichte bis zu 1.600 Kilo können so transportiert werden. Bei besonders schweren oder großen Formen bietet sich alternativ die Nutzung eines Gabelstaplers oder Krans an.
Aus der Vorwärmstation wird anschließend das neue Werkzeug zur Presse gebracht und über die Rollenleisten eingeschoben. Eine Seiten- und eine Mittenzentrierung ermöglichen dabei ein problemloses Ausrichten. Sobald die Form positioniert ist, reicht ein Knopfdruck, und die Haltekraft baut sich innerhalb von ein bis zwei Sekunden auf. Nun wird sie deformationsfrei, positionsgenau und absolut zuverlässig gehalten.

Geringer Verschleiß durch gleichmäßigen Druckaufbau

In den Platten befinden sich standardmäßig für die hohen Temperaturen ausgelegte Langpole, mit denen eine effektive Magnetkraft von etwa fünf bis zwölf kg pro Zentimeter Auflagefläche aufgebaut wird. Dieser Wert ist flexibel den Anforderungen der Produktion anpassbar. Der gleichmäßige Spannkraftaufbau führt im Werkzeug zu einer großen Biegesteifigkeit, gleichzeitig werden Formhälften absolut parallel zusammengeführt. Das verringert den Verschleiß und Instandhaltungskosten im Werkzeug und erhöht die Fertigungspräzision. Da das System selbst keine beweglichen Teile hat, ist es im Prinzip wartungsfrei.
Eine separate Steuerung, die mit den erforderlichen Signalen der Pressennorm EN 289 und EN 201 die Performancelevel „d“ und „e“ erreicht, überwacht permanent die Position des Werkzeugs, die Temperatur und die aufgebrachte Magnetkraft. Bei der geringsten Bewegung einer Formhälfte wird die Maschine zum Stillstand gebracht. Somit werden Schäden am Werkzeug effektiv verhindert und Sicherheit für Mensch und Maschine garantiert.
Die Platten lassen sich horizontal oder vertikal anbringen und werden in Geometrie und Größe kundenindividuell für die jeweilige Fertigungssituation hergestellt. Ihre Dicke beträgt lediglich 55 mm, mit integrierter Heizung sowie Isolierschicht sind es 75 mm. Das System besteht aus wenigen Komponenten, daher ist es rasch an Vulkanisier- und Spritzpressen sowie Spritzgussmaschinen nachrüstbar. Da beim Schnellspannsystem komplett auf Hydraulik verzichtet wird, lässt es sich zudem in der Reinraumfertigung einsetzen, etwa bei der Produktion von Medizintechnik-Bauteilen oder Komponenten für die Lebensmittelindustrie. Auch in Vakuumkammern wird es gerne genutzt. Für die Blechumformung und an Druckgussmaschinen und Formenträgersystemen sind weitere Modelle vorhanden, die seit vielen Jahren weltweit zum Einsatz kommen.

Um die technische Entwicklung voranzutreiben und den Markt der Gummiverarbeitung intensiver zu erschließen, hat Roemheld Anfang des Jahres die Römheld Rivi GmbH als Gemeinschaftsunternehmen mit seinem langjährigen Partner Rivi Magnetics S.r.l. gegründet.

Um die technische Entwicklung voranzutreiben und den Markt der Gummiverarbeitung intensiver zu erschließen, hat Roemheld Anfang des Jahres die Römheld Rivi GmbH als Gemeinschaftsunternehmen mit seinem langjährigen Partner Rivi Magnetics S.r.l. gegründet.

Technische Entwicklung schafft Möglichkeiten

„Möglich ist in der Rüstzeitoptimierung und speziell der Magnetspanntechnik bereits heute schon vieles – und bald sicherlich noch mehr“, meint Reich. Um die technische Entwicklung voranzutreiben und den Markt der Gummiverarbeitung intensiver zu erschließen, hat Roemheld Anfang des Jahres die Römheld Rivi GmbH als Gemeinschaftsunternehmen mit seinem langjährigen Partner Rivi Magnetics S.r.l. gegründet. „Römheld Rivi bündelt die Kompetenzen zweier Technologieführer und konzentriert sich derzeit stark auf Forschung und Entwicklung. Man darf also gespannt sein, was die Magnetspanntechnik demnächst von sich hören lässt“, so der Produktbereichsleiter. Für die Fakuma im Herbst sind bereits die ersten Neuheiten angekündigt.

Über den Autor

F. Stephan Auch

Auchkomm Unternehmenskommunikation, Nürnberg