DE102010051349A1

DE102010051349A1 - Verfahren zur Herstellung von Kunststoff-Formteilen

Info

Publication number: DE102010051349A1
Application number: DE201010051349
Authority: DE
Inventors: Markus Betsche
Original assignee: KraussMaffei Technologies GmbH
Current assignee: KraussMaffei Technologies GmbH
Priority date: 2010-11-13
Filing date: 2010-11-13
Publication date: 2012-05-16

Abstract

Beschrieben wird ein Verfahren zur Herstellung von Kunststoff-Formteilen mittels einer aus mehreren Produktionselementen zusammengesetzten Produktionszelle, wobei Produktionselemente bereitgehalten und zu einer Produktionszelle zusammengesetzt werden, und wobei mit der zusammengesetzten Produktionszelle die Herstellung der Kunststoff-Formteile erfolgt. Zur Flexibilisierung der Produktion, insbesondere im Hinblick auf kleine Losgrößen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die Produktionselemente jeweils auf Plattformen bereitgehalten werden, die über standardisierte Schnittstellen verfügen, dass die für die Herstellung eines bestimmten Kunststoff-Formteils geeigneten Produktionselemente ermittelt werden, dass die mit diesen Produktionselementen ausgestatteten Plattformen zusammengestellt und Schnittstellen untereinander verbunden werden, wobei die Produktionselemente zu wenigstens einer Produktionszelle zusammengesetzt werden und dass die Produktionszelle bzw. die Produktionszellen zum Herstellen der Kunststoff-Formteile betrieben wird bzw. werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Kunststoff-Formteilen gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Für die Herstellung von Kunststoff-Formteilen sind Kunststoff-Verarbeitungsmaschinen, wie insbesondere Spritzgießmaschinen, Extrusionsanlagen und RIM-(Reaction-Injection-Molding)-Anlagen in verschiedenen Ausgestaltungen aus dem Stand der Technik bekannt. Diese Kunststoff-Verarbeitungsmaschinen werden an ihrem Fertigungsstandort wie beispielsweise in einer Fabrikhalle direkt auf den Boden gestellt. Eventuell erfoderliche Peripheriegeräte werden neben der Kunststoff-Verarbeitungsmaschine aufgestellt. Ein Roboter wird zum Beispiel neben einer Spritzgießmaschine auf dem Boden befestigt, wobei der Fuß des Roboters in der Regel mit dem Boden verschraubt wird. Es sind auch Roboter bekannt, die fest mit der Spritzgießmaschine verbunden sind; sie können zum Beispiel an der feststehenden Formaufspannplatte der Schließeinheit der Spritzgießmaschine befestigt sein. Eine bekannte Kunststoff-Verarbeitungsmaschine der vorgenannten Art kann man als eine Produktionszelle bezeichnen, die aus fest installierten und fest vorgegebenen Produktionselementen besteht.
In zunehmendem Maße kommt die Forderung nach geringen Abrufmengen für ein bestimmtes Kunstoff-Formteil auf, d. h. die Mengen für ein Produktionslos werden kleiner. Als Beispiel hierfür sei die Situation genannt, dass bei einem Hersteller von Mobilfunkgeräten (Handys) die Produktionszellen nach dem Fertigungszeitraum für ein bestimmtes Modell demontiert und auf das nächste Modell umgerüstet werden müssen. Um dies bewerkstelligen zu können, sind die jeweiligen Produktionszellen in einer Weise auszustatten, dass sich auch bei einem Modellwechsel noch verwendet werden können. In der Regel sind solche Produktionszellen daher hinsichtlich ihrer einzelnen Produktionselemente wie beispielsweise die Schließeinheit und die Spritzeinheit einer Spritzgießmaschine, überdimensioniert bzw. mit mehr Ausstattung versehen als nötig. Eine einfache und flexible Anpassung an kurzfristige Anforderungen ist nicht gegeben.
Eine einzelne Spritzgießmaschine mit einem modularen Aufbau ist aus der WO2008/031574A1 und der DE202007017184U1 bekannt.
Ausgehend von dem oben genannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Kunststoff-Formteilen anzugeben, das sich durch eine erhöhte Flexibiltät auszeichnet und das insbesondere für die Bearbeitung von Fertigungsaufträgen mit geringen Losgrößen geeignet ist.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt bei einem gattungsgemäßen Verfahren durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterentwicklungen finden sich in den Unteransprüchen.
Dadurch, dass die Produktionselemente für eine Produktionszelle jeweils auf Plattformen bereitgehalten werden, die über standardisierte Schnittstellen verfügen, dass die für die Herstellung eines bestimmten Kunststoff-Formteils geeigneten Produktionselemente ermittelt werden, dass die mit diesen Produktionselementen ausgestatteten Plattformen zusammengestellt und Schnittstellen untereinander verbunden werden, wobei die Produktionselemente zu wenigstens einer Produktionszelle zusammengesetzt werden und dass die Produktionszelle bzw. die Produktionszellen zum Herstellen der Kunststoff-Formteile betrieben wird bzw. werden, kann auf einfache Art und Weise eine flexible Anpassung der Produktionszelle an kurzfristige Anforderungen erfolgen.
In einer ersten Ausführungsform können Produktionszellen für Spritzgießanwendungen zusammengestellt werden. Hierzu können als Produktionselemente jeweils mindestens eine Schließeinheit einer Spritzgießmaschine, mindestens eine Spritzeinheit einer Spritzgießmaschine, und gegebenenfalls mindestens ein Formwerkzeug vorgesehen und für die Zusammensetzung zu einer Produktionszelle bereitgehalten werden. Im Bedarfsfalle können weitere Produktionselemente hinzukommen und es kann eine entsprechend erweiterte Produktionszelle zusammengesetzt werden. Beispielsweise können als weitere Produktionselemente ein oder meherere Roboter vorgesehen und zur Zusammensetzung einer Produktionszelle bereitgehalten werden. Insbesondere kann es sich um Roboter zur Entnahme von fertigen Formteilen, Roboter zum Einlegen von Teilen in das Formwerkzeug und/oder Roboter zum Behandeln oder Bearbeiten von Formteilen, Einlegeteilen oder Oberflächen im Formwerkzeug handeln. Alternativ dazu können auch RIM-Vorrichtungen oder deren Bestandteile Produktionselemente darstellen und auf den vorgenannten Plattformen bereitgehalten werden, um zu einer RIM-Produktionszelle zusammengesetzt zu werden. Gegegebenenfalls können auch RIM-Produktionselemente bzw. deren Bestandteile als Produktionselemente mit Produktionselementen einer Spritzgießmaschine kombiniert werden. Auf diese Weise könnte eine Produktionszelle für das sogenannte SkinForm^®-Verfahren der Anmelderin gebildet und betrieben werden.
In einer weiteren Ausführungsform können Produktionszellen für Extrusionsanwendungen zusammengestellt werden. Hierzu können als Produktionselemente jeweils ein Extruder, ein Extrusionswerkzeug, eine Kalibriereinrichtung, ein Kühlbad und eine Abzugseinrichtung vorgesehen und zur Zusammensetzung einer Extrusions-Produktionszelle bereitgehalten werden.
Mittels geeigneter Positionierhilfen für die Fixierung der Plattformen, inbesondere Anschläge, Steckverbinder, Bolzen oder dergleichen, können die Plattformen mit ihren Produktionszellen auf einfache Art und Weise auf dem Boden beispielsweise einer Fabrikhalle zueinander angeordnet und in Position gehalten werden.
Mittels der standardisierten Schnittstellen können die Plattformen und die auf ihnen befestigten Produktionselemente, die zusammen auch als Modul bezeichnet werden können, miteinander verbunden werden. Über diese standardisierten Schittstellen können Medien wie insbesondere elektrischer Strom und/oder Fluide wie insbesondere Wasser, Luft oder Öl übertragen werden. Desweiteren können über diese standardisierten Schnittstellen auch Signale und/oder Daten übertragen werden. Mit einem derartigen modularen Stecksystem lassen sich schnell die passenden Produktionszellen für die gerade benötigten Aufträge am hierfür am besten geeigneten Ort der Fabrikhalle zusammenstellen. Über einen Datenaustausch untereinander und gegebenenfalls mit einer zentralen Steuerungseinrichtung kann eine Kapazitätsplanung nicht nur auf Basis ganzer Produktionszellen erfolgen, sondern auch auf Basis einzelner Module. Die für einen Auftrag optimalen Module werden ermittelt und zu der optimalen Produktionszelle zusammengesetzt. Wenn mehrere Aufträge für unterschiedliche Formteile gleichzeitigt zu erledigen sind, kann aus einem vorhandenen Pool an Produktionselementen eine Auswahl erfolgen und diejenigen Module ermittelt und zu mehreren Produktionszellen zusammengesetzt werden, deren Gesamtheit am besten zu der Summe der Aufträge passt.
In einer weiteren Ausführungsform kann jede Plattform bzw. jedes Modul eine eigene Dokumentationseinrichtung oder Datenbank aufweisen, in welcher Informationen beispielsweise zu Sicherheitsbereichen, Signalen und/oder Schnittstellen enthalten sind. Damit kann beispielsweise verhindert werden, dass Module, deren Produktionselemente nicht zueinander passen, auch nicht zu einer Produktionszelle zusammengesetzt werden. Es macht beispielsweise wenig Sinn, eine Plastifiziereinrichtung mit großer Leistung bzw. eine derartige Spritzeinheit mit der Schließeinheit einer Mikrospritzgießmaschine zu kombinieren.
Ferner kann eine selbstorganisierende Fertigung vorgesehen werden. Hierbei werden die Plattformen mit den Produktionselementen bzw. die Module mittels eines Shuttle-systems an eine bestimmte Position am Fertigungsstandort, insbesondere an eine bestimmte Position in einer Fertigungshalle, transportiert und dort zu einer Produktionszelle zusammengesetzt.
Wenn eine höhere Anzahl von Produktionselementen bereitgehalten wird, als für die Zusammensetzung zu einer Produktionszelle benötigt werden, kann dies aus mehreren Gründen vorteilhaft sein. Wenn beispielsweise mehrere verschiedene Produktionselemente bereitgehalten werden, die zu unterschiedlichen Produktionszellen zusammengesetzt werden können, können diese unterschiedlichen Produktionszellen zur gleichzeitigen Herstellung unterschiedlicher Kunststoff-Formteile verwendet werden. Es können also mehrere Aufträge gleichzeitig abgearbeitet werden. Im Anschluss daran können die bestehenden Produktionszellen wieder aufgelöst und zu neuen, anderen Produktionszellen zusammengesetzt werden. Dabei kommen die gleichen Module bzw. Produktionselemente zum Einsatz, diesmal jedoch in einer abgewandelten Zusammensetzung. Wenn mehrere gleiche Produktionselemente bereitgehalten werden, die zu gleichen Produktionszellen zusammengesetzt werden können, kann dies beim Ausfall eines einzelnen Moduls von Vorteil sein. In einem solchen Fall braucht nämlich nur das defekte Modul gegen ein bereitstehendes intaktes Modul ausgetauscht zu werden.
Die Plattformen bzw. Module können einzelne Maschinenkomponenten und/oder Maschinenbestandteile aufweisen. Neben der Schließeinheit und der Spritzeinheit können beispielsweise auch Plattformen bzw. Module mit hydraulischen und/oder elektrischen Antriebssystem vorgesehen werden. Damit ergibt sich eine weitere Flexibiltät hinsichtlich der ideal benötigten Produktionszelle, zum Beispiel sehr kleine Schußgewichte bei großen Formwerkzeugen und in einem Folgeauftrag mit hohem Schußgewichten bei gleicher Größe des Formwerkzeug Insgesamt lassen sich die Plattformen bzw. Module eines Verarbeiters besser ausnutzen, da es keine feste Zuordnung der Module zu einer Produktionszelle gibt. Bei Ausfall eines Moduls kann gegebenenfalls kurzfristig ein anderes Modul aus dem vorhandenen Pool eingesetzt werden, ohne dass die gesamte Produktionszelle ausfällt.
Nachfolgend soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben werden.
In einem ersten Ausführungsbeispiel geht es um die Produktion von Kunststoff-Formteilen im Spritzgießverfahren. Es werden drei Plattformen mit unterschiedlichen Produktionselementen bereitgehalten. Eine erste Plattform trägt eine Schließeinheit mit 150 t Schließkraft und bildet ein erstes Modul 1. Daneben werden zwei weitere Plattformen bereitgehalten, auf denen Spritzeinheiten unterschiedlicher Größe montiert sind. Beispielsweise kann ein Modul B mit einer Spritzeinheit SP55 und ein Modul C mit einer Spritzeinheit SP1000 bereitgehalten werden. Mit diesen drei Modulen lassen sich zwei unterschiedliche Produktionszellen bilden, nämlich eine erste Produktionszelle mit der Modulkombination [1 + B] und eine zweite Produktionszelle mit der Modulkombination [1 + C].
In einem weiteren Ausführungsbeispiel sollen Module einer Spritzgießmaschine, einer RIM-Vorrichtung und eines Roboters bereitgehalten werden. Aus diesen Modulen bzw. den zugehörigen Produktionselementen können Produktionszellen zusammengesetzt werden, mittels derer mehrkomponentige Kunststoff-Formteile aus einem Thermoplasten und einem PUR-Material hergestellt werden können.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel betrifft eine Extrusionslinie. In diesem Fall wird eine Produktionszelle aus verschiedenen Produktionselementen einer Extrusionslinie zusammengesetzt, wie Extruder, Extrusionswerkzeug, Kalibriereinrichtung, Kühlbad, Abzugseinrichtung und gegebenenfalls weiteren Folgeeinrichtungen. Jedes dieser Produktionselemente ist auf einer Plattform mit standardisierter Schnitstelle montiert und bildet ein Modul einer Extrusions-Produktionszelle. Diese Module lassen sich einfach in eine Produktionshalle bringen, beispielsweise in der Nähe einer Baustelle für die Verlegung von Wasser- und Gasrohren. Dort können die Module zu der fertigen Produktionszelle zusammengesetzt und zur Herstellung der Rohre vor Ort betrieben werden. Dabei lassen sich mit verschiedenen Modulen verschiedene Kunststoff-Formteile herstellen, beispielsweise Gasrohre einerseits und Wasserrohre andererseits. In besonders günstiger Weise können die Module auf einem Transportfahrzeug zu der fertigen Produktionszelle montiert werden. Die Kunststoff-Formteile wie beispielsweise die vorgenannten Rohre können somit direkt in die Baustelle hinein produziert werden, wobei sich das Transportfahrzeug mit der Produktionszelle weiter bewegt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2008/031574 A1 [0004]
DE 202007017184 U1 [0004]

Claims

Verfahren zur Herstellung von Kunststoff-Formteilen mittels einer aus mehreren Produktionselementen zusammengesetzten Produktionszelle, wobei Produktionselemente bereitgehalten und zu einer Produktionszelle zusammengesetzt werden, und wobei mit der zusammengesetzten Produktionszelle die Herstellung der Kunststoff-Formteile erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass die Produktionselemente jeweils auf Plattformen bereitgehalten werden, die über standardisierte Schnittstellen verfügen, dass die für die Herstellung eines bestimmten Kunststoff-Formteils geeigneten Produktionselemente ermittelt werden, dass die mit diesen Produktionselementen ausgestatteten Plattformen zusammengestellt und Schnittstellen untereinander verbunden werden, wobei die Produktionselemente zu wenigstens einer Produktionszelle zusammengesetzt werden und dass die Produktionszelle bzw. die Produktionszellen zum Herstellen der Kunststoff-Formteile betrieben wird bzw. werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Produktionselemente jeweils mindestens eine Schließeinheit einer Spritzgießmaschine, mindestens eine Spritzeinheit einer Spritzgießmaschine, und gegebenenfalls mindestens ein Formwerkzeug vorgesehen sind und für die Zusammensetzung einer Produktionszelle bereitgehalten werden.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als weitere Produktionselemente ein oder mehrere Roboter vorgesehen sind und zur Zusammensetzung einer Produktionszelle bereitgehalten werden, insbesondere Roboter zur Entnahme von fertigen Formteilen, Roboter zum Einlegen von Teilen in das Formwerkzeug und/oder Roboter zum Behandeln oder Bearbeiten von Formteilen, Einlegeteilen oder Oberflächen im Formwerkzeug.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass als weitere Produktionselemente ein oder mehrere RIM-Vorrichtungen oder Teile von RIM-Vorrichtungen vorgesehen sind und zur Zusammensetzung einer Produktionszelle bereitgehalten werden
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Produktionselemente ein Extruder, ein Extrusionswerkzeug, eine Kalibriereinrichtung, ein Kühlbad und eine Abzugseinrichtung vorgesehen sind und zur Zusammensetzung einer Produktionszelle bereitgehalten werden.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Positionierhilfen für die Fxierung der Plattformen vorgesehen sind, inbesondere Anschläge, Steckverbinder, Bolzen oder dergleichen.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass über die standardisierten Schittstellen Medien wie insbesondere elektrischer Strom und/oder Fluide wie insbesondere Wasser, Luft oder Öl übertragen werden.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass über die standardisierten Schnittstellen Signale und/oder Daten übertragen werden.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede Plattform eine eigene Dokumentationseinrichtung oder Datenbank aufweist.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass in der Dokumentationseinrichtung bzw. der Datenbank Informationen zu Sicherheitsbereichen, Signale und/oder den Schnittstellen enthalten sind.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer zentralen Datenverarbeitungseinrichtung in Abhängigkeit eines bestimmten Produktionsauftrags die hierfür geeignete(n) Produktionszelle(n) zusammengestellt wird bzw. werden.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Produktionselemente mittels eines Shuttle-systems an eine bestimmte Position am Fertigungsstandort, insbesondere an eine bestimmte Position in einer Fertigungshalle, transportiert und dort zu einer Produktionszelle zusammengesetzt werden.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine höhere Anzahl von Produktionselementen bereitgehalten wird, als für die Zusammensetzung zu einer Produktionszelle benötigt werden.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere verschiedene Produktionselemente bereitgehalten werden, die zu unterschiedlichen Produktionszellen zusammengesetzt werden können.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere gleiche Produktionselemente bereitgehalten werden, die zu gleichen Produktionszellen zusammengesetzt werden können.