Gießtechnik Robotisches Wachskleben erleichtert Gießprozesse

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Feinguss Blank ist es gelungen, das aufwendige Kleben von Wachsteilen, die man fürs Gießen braucht, durch den Einsatz einer Roboterzelle zu beschleunigen und sicherer zu machen.

Die Rationalisierung, und die damit verbundene Automatisierung von Fertigungsschritten, wird in der Industrie – besonders im globalen Kontext betrachtet – ein immer wichtigerer Faktor für den langfristigen Erfolg. Das Feingussverfahren mit seinen oft individuellen Fertigungsteilen, die in verschiedenen Formen und Größen vorliegen, macht eine Rationalisierung aber relativ schwer. Denn ein automatisierter Prozess muss im Zweifel nicht nur für die Geometrie eines Teils, sondern für die Anforderungen weiterer Teile im Prozess funktionieren, um rentabel zu sein. Und bei Blank verlassen im Durchschnitt 1500 verschiedene Bauteiltypen innerhalb eines Jahres die Fertigung. „Für mich als Entwickler bei Blank und als Experte für entsprechende Anlagen, war dies eine knifflige Ausgangssituation“, erinnert sich Reinhard Diemer, der mit der Rationalisierungsaufgabe betraut war.

Automatisierung lohnt sich beim Wachsteilespritzen mehrfach

Besonders in den vergangenen Jahren lag das Augenmerk des Unternehmens unter dem Lean-Ansatz auf der Effizienzsteigerung in der Produktion. „Einen ersten Meilenstein haben wir 2018 mit der Entwicklung einer automatisierten Gießanlage gesetzt“, sagt Geschäftsführer Alexander Lenert. Damals gelang erstmals der Abgussprozess mithilfe von miteinander kommunizierenden Robotern. Seitdem wurde die Anlage weiterentwickelt. Heute stellt sie einen wichtigen Baustein in der Gussabteilung dar. Als nächstes nahm sich die Entwicklungsabteilung die Herstellung der Wachsteile vor, um Verbesserungspotenziale zu erkennen und diese auszuschöpfen.

„Die für den Produktionsprozess benötigten Wachsteile, welche mit einem Aluminiumwerkzeug hergestellt werden, befestigten Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter zuvor an Wachsstangen, die dann zu sogenannten Bäumen verbunden wurden (siehe Bild). Im nächsten Schritt werden sie mit Keramik und Sand ummantelt, um so die Gießform zu bilden“, erklärt Diemer. Die Wachsteile werden je nach Stückzahl und Komplexität der Geometrie entweder automatisiert gespritzt oder an einem Handspritzwerkzeug hergestellt. Das Rationalisierungspotenzial liegt also in den hohen Stückzahlen einzelner Teile. Denn dafür kann sich eine Automatisierung schnell lohnen, sagt Diemer. Aber auch bei komplexen Teilegeometrien und gleichzeitig hohen Qualitätsanforderungen punktet eine automatisierte Abwicklung in Sachen Wirtschaftlichkeit. Diemers Team testete anhand einer Erweiterung für eine bestehende Wachsspritzmaschine diesen Verbesserungsansatz dann im letzten Jahr.

Roboter schafft sogar die präzise Fertigung der Wachsteilbäume

Wie im regulären Ablauf vorgesehen, spritzt die Anlage Wachsteile automatisiert. Im nächsten Schritt werden die Teile aber nun nicht mehr auf ein Förderband gelegt, um sie auf die manuellen Klebeplätze zu verteilen, sondern jetzt übernimmt ein Roboter das Ankleben der Teile an die Wachsstäbe. „Zunächst haben wir einen Linearroboter dafür eingesetzt, der die gespritzten Teile aus dem Werkzeug hebt und sie in eine vorgefertigte Form legt“, erläutert Diemer. Wie im manuellen Arbeitsablauf auch, greift ein weiterer Roboter nach den Teilen, taucht diese in heißes Wachs und klebt diese anschließend an die Wachsstäbe.

Nach etwa einjähriger Entwicklungszeit blickt Diemer optimistisch auf das Pilotprojekt: „Weil es sich um filigrane Abläufe handelt, war es wichtig, die eingesetzten Maschinen exakt aufeinander abzustimmen. Das ist uns nach einiger Feinjustierung auch gut gelungen.“ Die Roboter seien mittlerweile soweit, dass die Stäbe mit den Wachsteilen innerhalb der autonomen Fertigungszelle sogar zu Bäumen zusammengesetzt werden können – das bedarf höchster Präzision.

Trotz aller Vorteile gilt es abzuwägen, ob sich Kollege Roboter rechnet

Die automatisierte Fertigungszelle ermöglicht diese Präzision in einem Bereich, der ansonsten stark durch manuelle Arbeitsschritte geprägt ist. „Unsere Klebeexpertinnen und -experten schätzen den Abstand der Teile auf den Stäben durch jahrelange Erfahrung ein“, betont Diemer. Ebenso verhalte es sich mit dem Klebeprozess und dem Zusammenfügen des gesamten Baumkonstrukts. Durch die Automatisierung wird der Prozess schneller, berechenbarer und Qualitätsschwankungen werden eliminiert.“

Ob, und für welche Teile, sich eine Automatisierung beim Wachskleben lohnt, sollte laut Reinhard Diemer allerdings von Fall zu Fall entschieden werden: „Für jedes Teil fällt ein Rüstaufwand an, um die Roboter auf die Erfordernisse der neuen Geometrie einzustellen. Dieser darf nicht vernachlässigt werden und muss miteinkalkuliert werden.“ Derzeit ist die Anlage für 6 Teileserien in Betrieb und wird in den kommenden Monaten weiter ausgebaut.

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