Produktionsstopp verhindern: Mehr Zuverlässigkeit mit passgenauem Greifer

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Lagern, Fördern und Transportieren, Kommissionieren – SSI Schäfer suchte für den Produktionsprozess von Lager-, Transport- und Kommissionierbehältern nach einer kostengünstigeren und vor allem zuverlässiger und reibungsloser arbeitenden Möglichkeit zur Entnahme der Behälter aus seinen Spritzgussanlagen. Die Lösung lag im additiven Fertigungsverfahren.

Ausfall von IT-Systemen, menschliches Versagen… – die Liste möglicher Gründe für einen Produktionsstopp ist lang. Wesentlich weniger aufregend, aber im operativen Alltag nochmals relevanter als Katastrophenszenarien, sind jedoch die Fallstricke in den produktionsinhärenten Prozessen.

Ungenauigkeit führt zu Produktionsstopp

Das betrifft auch SSI Schäfer: Bei der Herstellung Ihrer Lager-, Kommissionier- und Transportbehälter nutzte das Unternehmen über viele Jahre ein universell einzetzbares Greifsystem aus Aluminium. Diese „Metallhände“ bestanden aus Aluminiumprofilen mit Aufnahmen für Saugnäpfe. Justiert wurde dieser Mechanismus über Imbusschrauben – und zwar immer wieder neu, je nach gefertigter Behälterart. Entscheidend ist hierbei die Präzision: Die Saugnäpfe müssen exakt an der richtigen Position sein, damit die Behälter reibungslos und schnell im Produktionszyklus aus der Spritzgussmaschine entnommen werden können. Geschieht das nicht, droht ein Verkanten des Behälters, woraus wiederum ein Produktionsstopp resultieren kann.

Doch selbst ohne diesen „Worst Case“ ist ersichtlich, dass der wiederkehrende Aufwand für die Umrüstung nicht unerheblich ist: „Wir müssen wegen unseres großen Produktportfolios etwa drei Mal pro Tag eine unserer vielen Spritzgussmaschinen umrüsten,“ erklärt Michael Zander, Leiter der Produktion Kunststoff am Standort Neunkirchen/Siegerland. Etwa zehn Minuten wurden bisher nur für diese Umrüstungen benötigt, mit den entsprechend verlorenen Umsätzen durch Maschinen- und Produktionsstillstand.

Mit Blick auf diese Tatsache ist es leicht nachvollziehbar, dass das Unternehmen den Prozess verbessern wollte. Dafür sprach noch ein weiterer Grund: Mit einer besseren Lösung war es möglich, nicht nur indirekt, sondern auch direkt Kosten zu reduzieren. Nämlich, indem die Rüst- und damit Stillstandszeiten der Spritzgussmaschinen grundsätzlich reduziert wurden.

Verbesserungspotenziale erkannt

Mit Unterstützung der technischen Berater von EOS Additive Minds konnte das Team von SSI Schäfer in kurzer Zeit Wissen aufbauen und fand gezielt dieses Verbesserungspotenzial: Der fehleranfällige Aluminiumgreifer sollte durch mehrere, individuell auf die jeweiligen Behältergrößen und -formen abgestimmte Spezialgreifer ersetzt werden. Diese mussten haltbar, schnell auszuwechseln und optimal auf die jeweilige Anforderung abgestimmt sein. Die Grundidee ähnelt damit der des Sports: Ein Zehnkämpfer ist sicher ein beeindruckender Sportler, doch die Experten in den Einzeldisziplinen sind ihm in aller Regel spürbar überlegen.

Diesem Konzept folgend machten sich EOS und SSI Schäfer an das Projekt. Die Konstruktion der passenden Greifer war dabei insofern relativ einfach, da alle Daten zu den Behältern inhouse verfügbar waren. Dabei galt es auch, alte Design-Pfade zu verlassen und so die besonderen Fähigkeiten des 3D-Drucks optimal auszunutzen: Die Integration der Luftkanäle im Greifer, die wiederum Basis für den pneumatischen Greifmechanismus zur Entnahme der Behälter sind, ist eine der Spezialitäten der additiven Fertigung. Weiterhin galt es, die Bauteile so zu konstruieren, dass Stabilität und Funktion durch die kompakte Baugröße und das niedrige Eigengewicht des Greifers miteinander harmonieren.

„Letztlich ist so ein Design immer ein Kompromiss“, erläutert Werkzeugbau-Leiter Torsten Kosiahn. Das hierfür ausgewählte Material PA 2200 hat sich dank seines ausgeglichenen Eigenschaftsprofils in tausenden von Anwendungen bewährt: fest, steif, chemikalienbeständig, langlebig. Darüber hinaus ermöglicht es eine hohe Detailtreue samt umfassender Möglichkeiten zur Nachbearbeitung – kurzum ideal für Funktionsteile und bewegliche Verbindungen. Produziert wurden die Greifer in einer EOS P 396.

Ergebnis: Weniger Produktionsstopp und kürzere Rüstzeiten

Auf diese Weise hat SSI Schäfer innerhalb von wenigen Tagen eine Vielzahl Greifer konstruieren und bauen können. Mit ihnen haben sich die Umrüstzeiten dramatisch reduziert: Wo früher fummelige Feinarbeit erforderlich war, reichen nun ein paar Klicks – und der perfekt auf den jeweiligen Euro-Behälter abgestimmte Greifer sitzt. Das macht sich auch in Zahlen bemerkbar. So konnten die Rüstzeiten um 80 Prozent reduziert und etwa 120 Stunden Produktionszeit pro Jahr hinzugewonnen werden.

Kaum in Zahlen auszudrücken sind die möglichen Folgeaufwendungen, wenn ein schwerwiegender Fehler bei der Greifer-Einstellung zu einem längeren Ausfall geführt hätte, denn bei der händischen Feinabstimmung der alten Greifer schwang immer die Gefahr von Fehlbedienungen im Hintergrund mit. Durch das entsprechende Re-Design ist dies nun so gut wie ausgeschlossen – die Saugnäpfe sitzen jetzt zuverlässig immer an der richtigen Stelle.

Zudem sind die neuen Greifer dank ihres Materials auch um weit mehr als die Hälfte leichter als die alten. Diese Gewichtsersparnis von über 70 Prozent, und die gesteigerte Bedienerfreundlichkeit gefällt natürlich auch dem Personal, das die Umrüstungen vornimmt. Damit hat SSI Schäfer alle Ziele erreicht: mehr Zuverlässigkeit, geringere Kosten und Gewichtsersparnis und somit eine Zunahme der Produktivität.

Von Martin Grebner.

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