Pressenwerkzeuge im Reinraum schnell und sauber spannen

Pressenwerkzeuge im Reinraum schnell und sauber spannen

Beim Wechsel von Werkzeugen auf Pressen im Reinraum ist die Gefahr der Kontaminierung durch Schmutz- und Schmierstoffe groß. Je länger der Austausch dauert, desto größer ist zudem die Gefahr einer versehentlichen Verschmutzung durch den Bediener. Eine wirtschaftliche Alternative sind elektromagnetische Schnellspannsysteme. Diese funktionieren ohne Hydrauliköle und verkürzen den Formenwechsel mitunter erheblich. Weitere Vorteile sind die gleichmäßige, flächige und hohe Spannkraft und die homogene Temperaturverteilung.

Der pfälzische Hersteller hydraulischer Pressen für die Gummi- und Kunststoffindustrie Wickert stattet Maschinen für Kunden, die im Reinraum produzieren, häufig mit Magnetspannplatten aus. „Das Spannmittel verkürzt den Werkzeugtausch auf zwanzig Minuten, ist hochpräzise, automatisierbar und ermöglicht jederzeit ein exakt wiederholbares Spannen“, begründet Thomas Klimpl, Vertriebsingenieur und Marketingleiter bei dem Pressenhersteller aus Landau in der Pfalz, diese Wahl. Beim Einsatz anderer Spannmittel im Reinraum, beispielweise mechanischer Schrauben, kann ein Werkzeugwechsel dagegen leicht bis zu zwei Stunden dauern.

Die Schnellspanntechnologie setzt der Maschinenbauer beispielsweise auf einer Presse vom Typ WKP 10000 S mit 10.000 kN Presskraft ein, auf dem ein Pharmaziekunde Verschlusskappen für Medikamentenpackungen und Kolben für Spritzen herstellt. Produziert wird in einem Reinraum der ISO-Klasse 7. Die verwendeten Werkzeuge sind teilweise nur 5 cm dick und müssen mit einer Toleranz von 0,1 mm absolut eben über die gesamte Pressplattenfläche von 1.000 x 1.000 mm gespannt werden. In einer Vakuumkammer werden vor dem Verarbeiten Lufteinschlüsse eliminiert, die beim Kneten des Elastomers entstehen. Bei Temperaturen zwischen 180° C und 210° C vulkanisiert das Material aus. Auch hier sind enge Toleranzen vorgegeben, denn die Temperatur darf während des Ausformens auf der gesamten Fläche nicht mehr als ± 1° C schwanken.

Für Klimpl steht fest: „ROEMHELD Magnetspannplatten vom Typ HILMA M-TECS 230 erfüllen diese Anforderungen hervorragend.“ Die Systeme des Spanntechnikspezialisten sind für Arbeitstemperatur bis maximal 230° C geeignet und in der Lage, Werkzeuge und Formen jeder Größe und Geometrie und Gewichtsklasse schnell, sicher und exakt zu spannen. Ohne Temperiereinheit sind die Platten 47 mm dick, mit erreichen sie eine Dicke von 85 mm.

Rund 200 Pressen mit Magnetspannsystemen ausgerüstet

Die meisten der mittlerweile rund 200 Magnetspannplatten, mit denen der Landauer Maschinenbauer seine Pressen ausgerüstet hat, besitzen eine integrierte Heizung. Die Größe und Geometrie der Platten werden den jeweiligen Kundenanforderungen entsprechend angepasst. Auch an bereits vorhandenen Gummiform-Pressen, Spritzgießmaschinen, Formenträgersystemen und Spritzpressen lassen sich Magnetspannplatten problemlos nachrüsten –  unabhängig davon, ob sie horizontal oder vertikal betrieben werden.

Da die Werkzeuge über Elektropermanentmagneten gespannt werden, wird die Energie elektrisch aufgebaut, so dass auf Hydraulik oder Pneumatik verzichtet werden kann. Strom fließt lediglich einige Sekunden lang zum Lösen und Spannen des Werkzeugs, daher ist das System auch bei Stromausfällen sicher. Einmal gespannt, hält der Elektropermanentmagnet selbst tonnenschwere Werkzeughälften positionsgenau, deformationsfrei und parallel. Eine stabile und plane Position der Form gewährleistet das gleichmäßig wirkende Magnetfeld. Qualitätseinbußen und der Ausschuss werden so weitestgehend reduziert. Die Magnetkraft sorgt außerdem dafür, dass die Presskräfte gleichmäßig übertragen werden, weshalb das System eine hohe Präzision und Prozesssicherheit bietet.

Steuerung entspricht der neuen DIN EN 289

Mit Hilfe einer eigenen Steuerung der Magnetplatten werden die relevanten Parameter wie Position des Werkzeugs, Temperatur und Magnetkraft laufend überwacht. Die Steuerung entspricht den aktuellen Vorgaben der im September 2014 veröffentlichten neuen Fassung der DIN EN 289 für Formpressen und Spritzpressen zum Herstellen von Formteilen aus Kunststoffen und Gummi. Problemlos lässt sie sich in die Pressensteuerung integrieren.

 

Sicherheitsbedenken kann Andreas Reich, Produktbereichsleiter Werkzeugspanntechnik am Standort Hilchenbach des Spanntechnikspezialisten, schnell ausräumen: „Die Steuerung unserer Magnetspannplatten erfüllt meines Wissens momentan als einzige die Vorschriften der neuen Norm. Sie sind absolut sicher. Sollte eine Störung auftreten, wird die Presse sofort angehalten, damit das Werkzeug nicht beschädigt wird. Wird hingegen mechanisch mit Schrauben gespannt, fährt die Presse weiter, so dass Schrauben reißen und Formen zu Schaden kommen können.“

Werkzeug-Spannen auf Knopfdruck

Im genannten Beispiel ist die Presse so installiert, dass ein Bediener mit Schutzkleidung innerhalb des Reinraums arbeitet. Außerhalb werden die beiden rund 600 kg schweren Werkzeughälften auf der rückwärtigen Seite der Maschine von einem anderen Mitarbeiter gewechselt. Per Knopfdruck an der Steuerung der Magnetspannplatte löst er die Spannkraft. Daraufhin kann er das alte, noch heiße Werkzeug mit einem Haken über integrierte Rollenleisten aus dem Pressenraum hinausfahren. Nach dem Entnehmen wird es zum Auskühlen ins Regal gefahren. Die neue Form holt er dann aus der Vorwärmstation und fährt sie über die Rollenleisten auf die geheizte Magnetspannplatte. Nach dem Positionieren reicht ein erneuter Knopfdruck um das Werkzeug wieder sicher zu spannen. Zum bequemen Bestücken des Werkzeugs innerhalb des Reinraums kann die untere Magnetspannplatte nach vorne ausgezogen werden.

Reinraumtechnologie wurde bereits zwei Mal ausgezeichnet

„Gerade wenn Werkzeuge häufig gewechselt werden müssen, kann die Magnetspanntechnik ihren Zeitvorteil ausspielen“, erklärt Klimpl. Der Pressenhersteller verfügt über umfassende Erfahrungen mit der Reinraumtechnik. „Wir garantieren eine absolut verschmutzungsfreie Produktion.

Hierzu ist zum Beispiel der gesamte Pressraum mit Edelstahl ausgekleidet. Außerdem stellen wir sicher, dass es keine Produkt-Kontamination durch Öle oder Fette gibt. Und in der Aluminium-Vakuumkammer sorgen wir für ein optimales Vakuum: Gelüftet wird nicht unter atmosphärischer und damit verschmutzter Luft, sondern ebenfalls unter Reinraumbedingungen.“ Die innovative Reinraumtechnologie wird nicht nur von Kunden aus der ganzen Welt geschätzt, das Landauer Unternehmen wurde hierfür bereits zwei Mal mit dem Innovationspreis des Landes Rheinland-Pfalz ausgezeichnet.

Automatisierung des Werkzeugwechsels im Reinraum

„Gerade in der Pharmazie- und Medizintechnik sehe ich einen steigenden Bedarf an Reinraumtechnologie für die Gummi- und Kunststoffverarbeitung“, prognostiziert der Marketingleiter. Außerdem würden viele der Unternehmen die Automatisierung vorantreiben. Denn der Mensch ist weiterhin der Hauptverursacher für Kontaminationen, die den Produzenten im Reinraum viel Zeit und Geld kosten. Sein Fazit: „Mit der Automatisierung des Werkzeugwechsels können Verschmutzungen, Rüst- und Ausfallzeiten verringert werden, so dass sich Produktivitätsgewinne erzielen lassen – die zusätzlichen Kosten für die Magnetspannplatten sind dann schnell amortisiert.“
 

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