Schaumdichtungen in Sekundenschnelle produzieren
Automatisierte FIPFG-Anlage bietet maximale Flexibilität in der Serienproduktion
Schaumdichtungen aus Polyurethan (PU) schützen Bauteile vor Schmutz, Staub und Feuchtigkeit. Sie kommen sowohl im klassischen Automobilbau als auch im Bereich der mobilen Energie, unter anderem in Elektrofahrzeugen, E-Scootern oder Ladestationen zum Einsatz. PU-Schaumdichtungen werden etwa auf Bauteile für Lautsprecher, Leuchten, Lüftungsgitter oder Tankdeckel mit dem FIPFG-Verfahren (Formed-in-place foam gasket) aufgetragen. Für die Serienfertigung mit hohen Stückzahlen eignet sich eine vollautomatisierte Anlage, wie sie DOPAG für die Unternehmen Gealan Formteile GmbH und Foster entwickelt hat. Dabei galt es, hohe Anforderungen an die Qualitätssicherung zu erfüllen.
In der Automobilindustrie werden hohe Stückzahlen gefertigt. Dabei spielen Reproduzierbarkeit, Prozesssicherheit und Qualitätssicherung eine wichtige Rolle. Für das Auftragen von PU-Schaumdichtungen auf Lautsprechermodule hat DOPAG für die Unternehmen Gealan Formteile (Entwickler und Hersteller von industrialisierten Kunststoffteilen und Komponenten) und Foster (Hersteller von Sound-Systemen) eine Anlage entwickelt, die exakt diese Anforderungen abbildet. Insgesamt ist die Anlage flexibel gestaltet, es können mehrere verschiedene Bauteile an mehreren Stellen mit einer PU-Schaumdichtung versehen werden.
Den Kern der Anlage bildet der dynamische Mischkopf. Er ist Teil der dynamicLine und verarbeitet das hochreaktive mehrkomponentige Polyurethan. Für die Durchführung der einzelnen Arbeitsschritte wurden drei Roboter für das Handling der Bauteile in die Anlage integriert. Bevor sie zum Einsatz kommen, werden die Bauteile zunächst manuell eingelegt und einem Roboter über zwei Förderbänder bereitgestellt. In der Mitte befindet sich eine Düse zur Plasma-Vorbehandlung. Das Plasma „aktiviert“ die Oberfläche, damit die Schaumdichtung an dem Bauteil haftet. Links oder rechts von der Düse nimmt der Roboter das Bauteil vom Förderband, führt es an die Düse heran und fährt die spätere Kontur der Schaumdichtung ab. Anschließend legt er das Bauteil auf einem Werkstückträger ab. Die Werkstückträger haben eine wichtige Zwischen-Funktion und dienen der Ionisierung. Die Bauteile werden statisch entladen und die Oberflächen für den darauffolgenden Materialauftrag neutralisiert. Die Werkstückträger können je nach Bedarf in nur wenigen Minuten getauscht werden. Die unterschiedlichen Dosier- und Applikationsvorgänge wurden zuvor gespeichert und können über das Touch-Panel der Anlage bequem ausgewählt werden. Dies sichert dem Anwender in der Serienproduktion eine maximale Flexibilität. Er kann schnell auf unterschiedliche Bedarfe reagieren und variable Stückzahlen der unterschiedlichen Bauteile herstellen.
Material dynamisch vermischen
Die beiden anderen Roboter nehmen anschließend im Wechsel die Bauteile von den Werkstückträgern auf und übernehmen das Handling unter der Düse für die Applikation des Dichtungsschaums. Im dynamischen Mischkopf, der auf einer Verfahrachse montiert ist, wird das Polyurethan dosiert und gemischt. Für den Materialauftrag kann der Mischkopf die beiden Positionen links und rechts anfahren. Dann übernimmt jeweils der Roboter links oder rechts die Applikationsbewegung und bewegt das Bauteil entsprechend der Kontur. Dies hat im Vergleich zu einem Linearroboter den entscheidenden Vorteil, dass auf ein Bauteil in einem Arbeitsschritt auf mehreren Seiten eine Schaumdichtung aufgetragen werden kann.;
Der dynamische Mischkopf eignet sich für die Verarbeitung von hochreaktiven Materialien. Neben Dichtungsschäumen zählen hierzu auch Klebstoffe und Vergussmassen. Dank einer programmierten gesteuerten Überlappung gehen der Start- und der Endpunkt der Schaumraupe ineinander über und resultieren in einer optimalen Koppelstelle. Zusätzlich sorgt ein Kanülenverschlusssystem (Nozzle Closing System, NCS) für einen nahtlosen Abschluss der Dichtraupe. Es verhindert, dass sich Tropfen am Kanülen-Ausgang bilden, die dann zu einer unsauberen Dichtraupe oder zur Verschmutzung des Bauteils oder des Bandsystems führen könnten.
Nach dem Materialauftrag legen die Roboter das Bauteil auf einem speziell gefertigten Förderband ab. Hier härtet die PU-Schaumdichtung bei Raumtemperatur aus. Das Förderband wurde speziell so konstruiert und getaktet, um die gesamte benötigte Aushärtezeit der Schaumdichtung abzubilden. Ist das Ende der Aushärtezeit und des Förderbands erreicht, können die Bauteile entnommen und weiterverarbeitet werden.
Hohe Prozesssicherheit in der Serienfertigung
Um sämtliche Anforderungen in der Automobilindustrie zu erfüllen und eine hohe, kontinuierliche Qualität sicherzustellen, wurden umfangreichen Systeme zur Prozesssicherung installiert. Gleich zu Beginn, sobald das Bauteil manuell eingelegt wurde, prüfen Kamerasensoren den Bauteiltyp hinsichtlich der Programmvorwahl. Bauteile, die nicht mit dem vorgewählten Typ übereinstimmen, bzw. nicht erkannt werden, werden ausgeschleust. Bei jedem Neustart der Anlage werden die Greifer und die Kanüle des Mischkopfs auf Beschädigungen kontrolliert. Falls keine Beschädigungen erkannt werden, startet die Anlage mit dem regulären Produktionsbetrieb und das Material wird dosiert, gemischt und aufgetragen.
Die Materialversorgung
Die Materialversorgung erfolgt über zwei Materialdruckbehälter für die A- und B-Komponente, in welchen zusätzliche Funktionen wie beispielsweise eine kontrollierte Luftbeladung der A-Komponente oder eine Feinfilterung der B-Komponente integriert sind. Die Dosierung erfolgt über hochpräzise DOPAG Zahnradpumpen. Ergänzt werden sie durch eine Nachfüllstation. Sie sorgt für eine kontinuierliche, automatische Befüllung und gewährleistet eine durchgängige Produktion. Zudem ist ein Temperiergerät verbaut. Mit Hilfe eines Wärmeträgermediums werden die Materialdrucktanks, die Schlauchleitungen und die Mischkammer temperiert, damit das Material zu jeder Zeit die richtige Verarbeitungstemperatur hat. Somit ist auch der letzte Baustein abgedeckt, um eine saubere, prozesssichere und qualitativ hochwertige Fertigung der PU-Schaumdichtungen in der Serienproduktion sicherzustellen.
Weitere Informationen zu den Unternehmen finden Sie hier:
GEALAN Formteile GmbH
Hofer Strasse 70 - 74
95145 Oberkotzau
Germany
Tel.: +49 (0)92 869 460
www.gealan.com
Foster Electric
www.foster-electric.com
