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Wie die Digitalisierung das Spritzgießen verändert

Spritzgießmaschinenbauer treiben Industrie 4.0 voran
Die Digitalisierung verändert den Spritzguss

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Die Hersteller von Spritzgießmaschinen und -peripherie rüsten ihre neuen Anlagen mit immer mehr Industrie-4.0-Features hoch. Schon jetzt bringt die Digitalisierung einiges an Mehrwert im Blick auf Effizienz, Qualität, Transparenz und Verfügbarkeit. ❧

Olaf Stauß

Noch sind die digitalen Features sehr heterogen. Die Entwickler lassen kreative Ideen wirklich werden, die früher oder später die Wettbewerber zwingen, nachzuziehen und Ähnliches auf die Beine zu stellen – manchmal auf ganz anderem Wege. Es war spannend, dies auf der Weltleitmesse K 2019 im Oktober zu beobachten.

Die Fertigung erhält ein moderneres Gesicht. Es entsteht ein Bild, wie das digitalisierte Spritzgießen in Zukunft aussehen könnte – und welche Vorteile bereits greifbar sind. Spritzgießmaschinenbauer Arburg zum Beispiel gab bekannt, dass all seine „Allrounder“ genannten Maschinen künftig mit einer „Basis Connectivity“ ausgestattet werden. Das heißt, sie verfügen über ein IIoT-Gateway und können so vernetzt werden mit Plattformen und externen Software-Tools.

Dies wird in absehbarer Zukunft zum Standard werden. Es wird dann keine neue Spritzgießmaschine (SGM) mehr geben, die nicht via Web kommunikations- und venetzungsfähig ist. Denn dies ist die Grundvoraussetzung für Funktionen, an die sich die Betreiber – obgleich teilweise noch sehr neu – bereits gewöhnen: den Sofort-Überblick über alle Anlagen und ihren Wartungszustand, die Überwachung über eine Leitwarte, die Prozessdokumentation durch das lückenlose Sammeln von Daten und nicht zuletzt Fernwartungs-Services. Features, die heute schon die Produktivität steigern.

Jeder Anbieter strukturiert und benennt sie etwas anders. Arburg subsummiert sie unter der Bezeichnung „arburgXworld“ für sein Kundenportal. Sumitomo (SHI) Demag fasst sie im webbasierten Software-Paket „myConnect“ zusammen, das der deutsch-japanische Hersteller zur K 2019 einführte. Auch andere Hersteller haben ihre Portale oder bauen daran.

Digitalisieren – herausfordernd für Verarbeiter

Es ist kaum zwei Jahre her, dass Arburg die Digitalisierung zur „Chefsache“ machte und eine „Road to Digitalisation“ mit Zielrichtung K 2019 definierte. Interdisziplinäre Teams machten sich an die Arbeit. Für die Hersteller ist die Digitalisierung eine riesige Herausforderung, zumal die Branche als Vorreiter gilt. Mindestens ebenso gilt dies für die Betreiber der Anlagen, die Kunden. Dies betonte Dr. Stefan Engleder, CEO des Maschinenherstellers Engel Austria, als er auf der K‘ die nach Jahren erstmals rückläufigen Auftragszahlen der Branche kommentierte. „Wir investieren auch in Zeiten des Abschwungs“, sagte er. „Durch die neuen Anforderungen aus der Digitalisierung steigt der Beratungsbedarf unserer Kunden weiter an. Dieser Entwicklung tragen wir mit Investitionen in unsere Kundentechnika Rechnung.“ Ähnliches gilt für Wettbewerber.

Für Kunststoffverarbeiter, die jetzt investieren wollen oder müssen, empfiehlt sich, zunächst die eigenen Bedarfe anzuschauen und Wünsche zu definieren. ‚Wie könnte die Spritzgießproduktion der Zukunft für uns idealerweise aussehen?‘, hieße die entscheidende Frage. Mit dieser Zielvorstellung im Rücken sollten die Verarbeiter bei den Anbietern anfragen und vergleichen. Oder sich mit entsprechenden Forderungen an die vertrauten Partner auf Herstellerseite wenden. Denn momentan ist alles im Fluss, vieles wird möglich. Die Anbieter sind sogar darauf angewiesen, Zielvorstellungen der Betreiber zu erfahren. „Das Feedback unserer Kunden fließt unmittelbar zurück in die Entwicklung“, sagte Engleder in Düsseldorf. Der Ideenreichtum, den die Maschinenanbieter bisher zeigen, spricht dafür.

Machen wir uns auf die Spur der Neuheiten, die der digitalen Spielwiese entsprungen sind und auf der K‘ gezeigt wurden. So hat Arburg mit dem kleinen Allrounder 270 S compact mit 350 kN Schließkraft eine erste SGM im Angebot, die sich über eine App online konfigurieren und bestellen lässt. Im Vergleich zu anderen hydraulischen Standard-Maschinen sei der Kauf mit 25 % geringeren Investitionen verbunden, heißt es bei Arburg. Für den Betreiber eröffnet die Option die Chance, Kosten zu minimieren. Sie zielt damit in dieselbe Richtung wie die neueren Angebote von KraussMaffei, gebrauchte Maschinen über die Web-Platform Gindumac zu beziehen, oder ältere Maschinen einem „digitalen Retrofit“ zu unterziehen und kommunikationsfähig zu machen.

Arburg gewährt Spritzgießern den Zugang zur Service-Datenbank

Interessant ist auch die neue Arburg-App „Virtual Control“, die die Maschinensteuerung simuliert und dem Bediener eine Offline-Programmierung ermöglicht, und „Self Service“. Diese interaktive App hilft dem Bediener, Abhilfe bei Störungen selbst zu finden. In einer kostenpflichtigen Ausbaustufe bietet sie eine geführte Fehlerbehebung. „Damit machen wir dem Bediener unsere Datenbank zugänglich, die bisher alleine unserem Service-Personal für Problemlösungen vorbehalten war“, sagt Arburg-Experte Oliver Schäfer.

Die Loßburger führten auf ihrem Stand außerdem eine Turnkey-Anlage vor, die vollautomatisch Uvex-Sonnenbrillen produziert, inklusive Qualitätskontrolle. Eine der dabei zu beobachtenden Besonderheiten war der Füllassistent, den Arburg mit Partner Simcon entwickelte. In Relation zur aktuellen Schneckenposition wird der Füllgrad des Bauteils in Echtzeit erfasst und als 3D-Grafik animiert. Da die Offline-Simulation und die Sollgeometrie des Bauteils zuvor eingelesen wurden (die SGM „kennt“ ihr Spritzteil, heißt es bei Arburg), kann der Maschinenbediener leicht den Ist- und Soll-Füllgrad des letzten Zyklus vergleichen.

Interessant ist, welche alternative Idee der Wettbewerber Engel zur K 2019 mitbrachte. Die Österreicher kooperieren fortan mit Autodesk. Noch für 2020 kündigten sie die Lösung „Sim Link“ an, bei der Ergebnisse aus dem Simulationsprogramm Moldflow von Autodesk in die Engel-Spritzgießmaschinensteuerung übertragen werden. „Gemeinsam mit Autodesk schließen wir die Lücke zwischen dem digitalen Zwilling und dem realen Spritzgießprozess“, erklärte Dr. Johannes Kilian in Düsseldorf, Leiter Simulation und Regelungstechnik bei Engel. Reizvoll ist daran auch, dass nicht nur die Simulationsergebnisse für das Einrichten der SGM herangezogen werden können. Auch der umgekehrte Weg ist möglich. Die Prozess- und Messdaten lassen sich in Moldflow importieren und können dazu beitragen, die Simulation zu verbessern.

Engel setzt auf herstellerunabhängige Web-Marktplätze für Industrie 4.0

Für Industrie 4.0 wichtig ist Transparenz im Gesamtprozess. Dafür braucht es übergeordnete Plattformen – diese Sicht hatte Engel-Chef Dr. Engleder bereits auf dem Weg zur Fakuma 2018 engagiert vorgetragen. Auf der K 2019 machte er nun publik, dass sein Unternehmen an dem übergreifenden Marktplatz Adamos teilnimmt, „weil es nicht nur die Maschinen von Engel gibt, sondern auch die von Wettbewerbern sowie Peripheriegeräte von vielen anderen Anbietern“.

Adamos ist eine Allianz vom Maschinenbau für den Maschinenbau für die Zukunftsthemen Industrie 4.0 und Industrial Internet of Things (IIoT). Die Technologie integriert verschiedene digitale Plattformen wie etwa das Engel-Portal „e-connect“. „Nur damit lässt sich eine Datendurchgängigkeit über alle Produkte und Marken erzielen“, betonte Engleder. Die Technologie biete die Voraussetzungen, dass der Verarbeiter auch in digitaler Zukunft „die jeweils bestgeeigneten Anbieter für seine ganz individuellen Anforderungen frei auswählen kann“.

Datendurchgängigkeit ist eine der großen Aufgaben in der digitalen Transformation. Jeder SGM-Hersteller, der schlüsselfertige Anlagen anbietet, löste sie bisher auf andere Weise. Die Wittmann-Gruppe etwa kreiierte als Komplettanbieter eine Speziallösung, bei der eigene Peripheriegeräte de facto plug&play in die „Smart WorkCell“ integriert werden – ein Pluspunkt für die eigene Produktmarke.

MES für die einzelne Spritzgießmaschine als Einstiegstor zu Industrie 4.0

So richtig zur Geltung kommen die Vorzüge von Industrie-4.0-Features erst mit einer MES-Lösung. Bei ihr laufen alle Produktionsdaten in einer Leitwarte zusammen. Doch ein MES ist teuer und die Installation wegen fehlender Schnittstellen oft aufwändig, die Hürde hoch. Um die Vorzüge von Industrie 4.0 auch kleineren Verarbeitern zugänglich zu machen, hat Spritzgießmaschinenbauer Wittmann Battenfeld deswegen die MES-Lösung TemiOne für eine einzelne SGM ins Angebot geholt. Sie ist die Mini-Variante der MES-Software Temi+ des Partners ICE-flex. TemiOne befindet sich auf einem Datenserver im Schaltschrank und ist ohne IT-Abteilung betriebsbereit. Der Touchscreen der SGM ist das Display. Das Beste aber sei: TemiOne ist preiswert bei vollem MES-Funktionsumfang.

Auch KraussMaffei ist für digitale Marktplätze sehr offen. Auf der K‘ haben die Münchner einen weiteren in Betrieb genommen. „Polymore“ soll die Kreislaufwirtschaft puschen. Der Marktplatz organisiert den Handel mit Rezyklaten. Fehlende Transparenz bei Materialeigenschaften und Anbietern ist bisher ein Hindernis für die Circular Economy – der Austausch von Daten nach festen Regeln könnte hier Abhilfe schaffen.

Künstliche Intelligenz prägt die Zukunft des Spritzgießens

Mit „socialProduction“ hat der KraussMaffei-Bereich Digital & Service Solutions (DSS) eine App auf den Markt gebracht, die gleich zwei Trends aufgreift: Sie bietet ein Monitoring der Spritzgießproduktion auf dem Smartphone an und ermöglicht das Kommunizieren darüber nach WhatsApp-Manier. Damit dies funktioniert, haben die DSS-Pioniere eine eigene Künstliche Intelligenz (KI) entwickelt, so die Angaben.

KI – das ist der zweite große Trend, der auch in der Kunststoffverarbeitung greifen wird. Sumitomo Demag (SDG) machte in Düsseldorf das Engagement in einem Verbundforschungsprojekt bekannt, das 2020 offiziell startet. Das IKV untersucht dabei, wie Prozessgrößen und Bauteilqualität korrelieren und wie maschinelles Lernen diese Zusammenhänge aufgreifen kann. „Mit KI werden die Mitarbeiter einen größeren Maschinenpark betreuen können“, erläuterte Dr. Thorsten Thümen die Vision, Chef der Prozessentwicklung bei SDG. Wie sehr uns die Maschinen in einigen Jahren noch brauchen werden? Warten wir künftige K-Messen ab.



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