Diese Technologien sind beim Open House 2023 der Steinl Group zu sehen

Vor 50 Jahren wurden die ersten LWB-Gummi-Spritzgießmaschinen an ein Münchner Unternehmen ausgeliefert. Es war das Resultat von 10 Jahre Aufbauarbeit durch Alfred Steinl, den Firmengründer. Er hatte sich 1962 mit Werkzeugbauarbeiten und Lohnfertigung als „Landshuter Werkzeugbau Steinl“ selbständig gemacht. Mit Gummi und Elastomeren war er schon davor, während seiner Lehr- und Arbeitsjahre bei dem oben erwähnten Reifen- und Gummikomponenten-Hersteller in Kontakt gekommen. Dabei hatte er kontinuierlich Know-how angesammelt, sodass er schließlich eigene Maschinentypen vorstellen konnte, die eine Reihe von verfahrenstechnischen Verbesserungen anboten. Dabei folgt die LWB-Maschinentechnik durchgehend einem Prinzip: der Vertikalmaschine in allen Varianten und Größen. Dieses Prinzip steht im Mittelpunkt der Hausmesse der Steinl Gruppe, die über die Jahre über den Spritzgießmaschinenbau hinaus um Unternehmen für Automationstechnik, sowie die Produktion von gestanzten Stützstrukturen für Türdichtungen von Fahrzeugen, den Bau von Kühl- und Konfektionieranlagen für Gummimischwerke, die Entwicklung von Industrieklebstoffen und darauf abgestimmte Applikationstechnik sowie das Herstellen von Biokunststoff-Compounds gewachsen ist.

Auf der Hausmesse wird die neu konzipierte VC-Thermo Class-Maschinenreihe vorgestellt. Die Bezeichnung „Thermo Class“ steht für Spritzgießmaschinen zur Thermoplast-Verarbeitung und VC für Vertikalmaschinen mit von oben schließender C-Rahmen-Schließeinheit. Sie sind in drei Größen mit 500, 1.000 und 1.600 kN Schließkraft verfügbar. Da keine Holme den Werkzeugeinbauraum einschränken, bietet schon die Standardausführung Großzügigkeit in allen drei Dimensionen, konkret Standardaufspannplatten mit 750 x 550 mm, eine maximale lichte Weite von 697 mm (500 und 1.000 kN) beziehungsweise 857 mm (1.600 kN) und einen Öffnungs-/Schließhub von 395 beziehungsweise 460 mm. Das Konzept der von oben schließenden C-Rahmen-Schließeinheit bietet nicht nur sehr gute Bedingungen für eine niedrige Bedienhöhe, sondern in Kombination mit einem horizontal orientierten Rundtisch auch für Mehrkomponenten- oder Montagespritzguss-Anwendungen. Neu sind auch die RS-Plastifizier- und Spritzaggregate der LWB-Thermoplast-Spritzgießmaschinen (RS steht für
Reziprocating Screw). Diese sind in vier Größen SP 100, 180, 380, 750 mit Schneckendurchmessern von 20 bis 55 mm und überwiegend großen L/D-Verhältnissen für eine schonende Plastifizierung und optimale Homogenisierung verfügbar. Die Bandbreite der Spritzvolumina reicht von 31 bis 475 cm³. Die Spritzaggregate sind horizontal und vertikal, sowie mehrfach in Kombination anordenbar und auf einen schnellen Material- und Aggregatwechsel ausgelegt. Die modulare Bauweise erlaubt auch eine flexible Umrüstung zur LSR-Verarbeitung. Auf der Hausmesse präsentiert LWB die neue VC Thermo Class zusammen mit einem Werkzeug und einer Dosieranlage von Elmet, Oftering, Österreich und LSR-Material von Wacker Chemie, München.

Die Thermo Class Maschinen sind nicht nur im unteren Schließkraftsegment verfügbar, sondern auch mit mittlerer Schließkraft von 1.600 bis 4.000 kN. Weiterhin können sie mit einem 3-Holm-Drehtisch oder einer 4-Holm-Schiebetisch-Schließenheit ausgestattet werden, wodurch größtmögliche freie Zugänglichkeit für Manipulationen rund um das Spritzgießwerkzeug gegeben ist. Im obersten Schließkraftbereich bis 18.000 kN bietet das Unternehmen Maschinen mit einer spezifischen Portalrahmen-Schließeinheit an.
Aus diesem obersten Schließkraftsegment wird in Altdorf eine Maschine mit der konkreten Typenbezeichnung VR 9000/813/582 b Dual zu sehen sein (Bild 1). Hierbei steht VR für die Vertikal-Rahmen-Baureihe. Sie nimmt eine Sonderstellung neben den holmlosen C-Rahmenmaschinen und den konventionellen Holmmaschinen ein. Deren zentrale Komponenten sind Portalrahmenelemente, die aus Dickblechhalbzeug gefertigt sind, was ein hohes Maß an Flexibilität bei der Größendimensionierung bietet, da auf keine Gussteilegrößen Rücksicht genommen werden muss. Außerdem bietet das Rahmenkonzept durch die Möglichkeit der modularen Nebeneinanderreihung einzelner Portalrahmen die Möglichkeit zur Schließkraft- und Aufspannplattenvergrößerung. Dazu können zwei oder mehr von unten schließende Druckkissenmodule als Träger der Werkzeugträgerplatten, beziehungsweise eines Rundtisches vorgesehen werden. Im gezeigten Fall wurde die Portalöffnung in Abstimmung mit dem Verarbeiter und dem Formenbauer so gewählt, dass ein Rundtisch mit einem Drehdurchmesser von 2.100 mm Platz hat, auf dem Werkzeuge mit der Plattengröße 1.700 x 1.500 mm und einem Gewicht bis zu 20 t aufgespannt werden können. Durch die horizontale Orientierung der Drehebene werden anders als bei Horizontalmaschinen die Drehlagerung sowie die Drehdurchführungen für die Betriebsmedien nicht einseitig gewichts-induziert belastet. Daher kommt es zu keinen verschleißbedingen Nutzungseinschränkungen.

Personal ist eine zunehmend knappe Ressource in der Produktion. Insbesondere Bedienpersonal, das willens und in der Lage ist, fordernde Bedingungen manueller Arbeit im Umfeld meist heißer Werkzeugoberflächen in Kauf zu nehmen. Die Alternative dazu ist die automatisierte Manipulation. In der Kunststoffteilefertigung mittlerweile durchgängig üblich, sehen zunehmend auch die Hersteller von Elastomerteilen die Vorteile von Automatisierungslösungen. Das zur Steinl Gruppe gehörende Unternehmen LWB-Automation hat eine „Plug and Produce“-Lösung für die Mehrzahl der Handhabungs- und Bearbeitungsaufgaben an Spritzgießmaschinen entwickelt, und dabei den Fokus auf die Bedingungen in kleinen und mittelgroßen Produktionen gelegt. Bei der Erstellung lag der Fokus sowohl auf der Flexibilität als auch der intuitiven Programmierbarkeit. Das System besteht aus einer zentralen Manipulationszelle inklusive Knickarmroboter als Grundmodul und Bearbeitungsstationen, die je nach Bearbeitungsaufgabe an drei Seiten des Grundmoduls über Schnellverschlüsse angedockt werden können (Bild 2). Jede Bearbeitungsstation verfügt über eine lokale Intelligenz, die über das Grundmodul mit der Maschinensteuerung verknüpft wird. So kann über einen gemeinsamen Einstelldatensatz die gesamte Zelle gefahren werden. Jedes Einzelmodul ist auf Rollen montiert und dadurch an unterschiedlichen Maschinen einsetzbar. Die einzelnen Bearbeitungsstationen sind lokal programmiert, sodass nur noch die mechanischen Teileaufnahmen adaptiert werden müssen.
Bei Bedarf können mehrere Grundmodule samt Bearbeitungsstationen zu einer Bearbeitungsstraße gekoppelt werden. Während der Hausmesse werden mit vier kombinierten Modulen Trinkbecher flexibel gehandhabt und individuell bedruckt.

Energie einzusparen ist aus vielerlei Gründen ein Gebot der Zeit. Im Zuge der Suche von Energiesparpotenzialen, hat das vom Maschinenbauer entwickelte EFE-Einspritzaggregat eine neue Bedeutung erlangt. Dessen systematische Eigenschaft ist die Möglichkeit zur Intensivierung des Energieeintrags in die plastifizierte Gummimischung durch ein variabel einstellbares Drosselelement im Einspritzkanal. Damit kann das Durchwärmen der Gummimischung gesteigert und homogenisiert sowie in weiterer Folge die Heizzeiten verkürzt und die Vernetzungsqualität erhöht werden. Untersuchungen zeigen, dass sich mit dem EFE-System auch Energie sparen lässt. Denn die Gummimischung wird durch das Umwandeln von mechanischer Vorschubenergie in Scherwärme beim Durchströmen des Drosselelements effizient in Richtung des Vulkanisationsniveaus angehoben.
Eine weitere Möglichkeit Maschinenenergie zu sparen, bietet das Multistationensystem. Es löst den üblicherweise sequenziellen Spritzgießprozess in individuelle Teilprozesse auf, die weitgehend unabhängig voneinander parallel oder sequenziell überlappend ablaufen können. In diesem System ist die Spritzgießmaschine nur noch für das Einspritzen, sowie den Schließkraftaufbau zuständig. Nach der Formfüllung werden jeweils Kavitätenplattensets mittels Roboter aus der in der Maschine verbleibenden Stammform entnommen und in separate Heizstationen umgesetzt, wo sie unter geringerer Schließkraft (= weniger Energieaufwand) die Heizzeit verbringen (Bild 3). Die Kapazitätsgrenze des Systems ist die Plastifizier- und Einspritzkapazität der Maschine. Es können so viele Kavitätensets im Kreislauf sein, bis sich die Heiz- und die Einspritzzeiten die Waage halten. Dies erhöht den Ausstoß über den einer Einzelmaschine. Die Praxis zeigt, dass das plastifizierte Elastomer wegen der schnelleren Prozessfolge mit vergleichsweise höheren Temperaturen eingespritzt werden kann. Dies führt zu kürzeren Heizzeiten, was wiederum den Energiebedarf senkt. Das neu entwickelte Energiemonitoringsystem macht den Bedarf an Luft, Wasser und Strom transparent. Es ist als Option für alle Maschinen mit Flex-Evo-Steuerung verfügbar und vollständig in diese integriert. Eine Besonderheit des Energiemonitorings ist, dass innerhalb der Messung auch die Verbrauchsmengen der Einzelverbraucher, wie Einspritzeinheit, die Schließeinheit oder die Heizung, dargestellt werden können. Dies erlaubt gezielte Optimierungen, um beispielsweise den Aufheizvorgang zu verbessern. Ein weiterer Vorteil des Energiemonitorings besteht darin, dass der Bedarf an Strom, Wasser und Luftzyklus- oder artikelbezogen gemessen werden kann, wodurch Prozesse optimiert und Kosten gespart werden können. Darüber hinaus kann über das Energiemonitoring ein CO2-Äquivalent für die Fertigung berechnet werden. Die Messungen und Berechnungen können nicht nur an der Maschine angezeigt werden, sondern auch per OPC-UA an Folgesysteme, wie ein MES (Manufacturing Execution System) übergeben werden. Über ein Zwischenelement, die „Databox“ können auch ältere Maschinen an ein MES-System angebunden und so ebenfalls in die Energieüberwachung eingebunden werden (Bild 4).

Besucher vor Ort haben die Gelegenheit die vielfältigen Assistenz- und Beratungsleistungen der Anwendungstechnik zum Senken des Ressourcenverbrauchs, insbesondere beim Verarbeiten von Elastomeren, kennenzulernen. Neben der hard- und softwareseitigen Optimierung von Standardmaschinen setzt der Maschinenbauer vor allem auf die Prozessoptimierung. Elastomerverarbeiter können diese Technologien im neugestalteten Technikum erleben und bewerten, in Folge auch mit ihren eigenen Werkzeugen und Mischungen. Beim Open House am 11. und 12. Mai 2023 in Altdorf bei Landshut feiert die Steinl Gruppe 60 Jahre LWB Steinl als Unternehmen und 50 Jahre
Elastomermaschinenbau. Bereits in der Februar-Ausgabe von KGK gab die LWB-Geschäftsführung einen Überblick über die Unternehmensgeschichte und einen Ausblick auf die Zukunft. Das Interview können Sie in KGK 1/23, Seite 24 ff und online auf
www.kgk-rubberpoint.de lesen.

Quelle: LWB Steinl