Automobilzulieferer und andere Hersteller von Composite-Bauteilen können ihre Produktion mit der neuen vollautomatischen Fibercut Schneid- und Paketieranlage mit Schnellwechselsystem von DIEFFENBACHER um bis zu 7% steigern. Die Fibercut ermöglicht die automatisierte Verarbeitung von Sheet Molding Compound (SMC)-Halbzeugen.
Automobilzulieferer nutzen das SMC-Verfahren typischerweise zur Herstellung von Composite-Bauteilen wie LKW-Stoßfängern, Windabweisern, Kotflügeln und Kofferraumdeckeln sowie von Lösungen für die Elektromobilität wie Batterieabdeckungen und Batteriekästen. In der Logistik und der Baubranche werden zum Beispiel Paletten, Türverkleidungen, Lichtschächte, Schaltkästen oder Komponenten für Schienenfahrzeuge aus SMC gefertigt. Während die Industrie dabei häufig noch auf fehleranfällige und zeitaufwändige manuelle Verfahren setzt, sorgt die vollautomatische Fibercut SMC-Schneid- und Paketieranlage von DIEFFENBACHER für eine deutlich höhere Produktivität und Anlageneffizienz.
Die intelligente Fibercut besteht aus einer Schneideinheit mit Schneidband, einem Paketiertisch und einem Schnellwechselsystem für SMC-Coils oder SMC-Boxen, sogenannten „Festoons“. Die Schneideinheit kommuniziert mit dem Stapelportal oder -roboter und ist so in der Lage, komplexe Legebilder automatisiert umzusetzen. „Verschiedene Schnittmuster können zur gleichen Zeit und mit höchster Flexibilität abgebildet werden. Zudem werden mittels eines Kompensationsschnittes Abweichungen im Gewicht des Materialstapels aktiv korrigiert. Damit ist auch bei hoher geometrischer Komplexität des SMC-Lagenaufbaus die Einhaltung von Gewichtstoleranzen und die maximale Reproduzierbarkeit gewährleistet“, so Marco Hahn, Vertriebsleiter der Business Unit Forming bei DIEFFENBACHER.
Indem es den Wechsel einer kompletten SMC-Charge innerhalb weniger Minuten möglich macht, steigert das neue Schnellwechselsystem die Anlagenverfügbarkeit enorm. In Kombination mit Greiferwechselstationen kann die komplette Produktionslinie in kürzester Zeit auf die Produktion eines anderen Bauteils umgestellt werden. Die Fibercut überwacht außerdem, wann das SMC-Halbzeug aufgebraucht ist und benachrichtigt den Anlagenbediener rechtzeitig. Dieser kann daraufhin den Materialwechsel während der laufenden Produktion vorbereiten. Das Schnellwechselsystem ist mit einer automatischen Folienentfernung ausgestattet. Um die „On-Air-Zeit“ des SMC zu reduzieren, wird die Folie erst kurz vor der Verarbeitung vom SMC-Halbzeug entfernt.
„Da das Material außerhalb der laufenden Produktion vorbereitet werden kann und der Materialwechsel vollautomatisch abläuft, sparen unsere Kunden mit dem Schnellwechselsystem 10-15 Minuten pro Wechsel im Vergleich zu herkömmlichen Schneidsystemen“, erklärt Hahn. Bei einer Jahresproduktion von 80.000 Stück, einem SMC-Verbrauch von etwa 900 Tonnen pro Jahr und damit einhergehenden 600 Coil-Wechseln kann der Durchsatz somit um 3.000 bis 4.500 Bauteile bzw. 3-5% pro Jahr gesteigert werden. „Bei der Verwendung von SMC-Festoons kann die jährliche Produktion sogar noch mehr gesteigert werden“, fügt Hahn hinzu. „Festoons enthalten in der Regel weniger SMC-Halbzeug als Coils. Deshalb sind häufigere Wechsel nötig, um den gleichen Durchsatz pro Jahr zu erreichen. Da das Schnellwechselsystem die eingesparte Wechselzeit in zusätzliche Produktionszeit umwandelt, kann der Output in diesem Fall um bis zu 5-7% gesteigert werden.“
Nachdem das SMC-Halbzeug vollautomatisch vom Coil abgewickelt oder aus dem Festoon herausgefördert wurde, wird es durch automatisiert zustellbare Längsmesser und ein Querschneidmesser bedarfsgerecht zugeschnitten. Die Position der Längsmesser kann manuell eingestellt werden, um verschiedene Schnittmuster zu erzeugen. Der Materialvorschub erfolgt über ein angetriebenes Mangelwalzensystem. Stillstandzeiten beim Querschnitt sowie Änderungen des Coil-Durchmessers werden durch das Zusammenspiel eines Tänzersystems mit einem geregelten Rollenabwickelantrieb ausgeglichen, sodass eine konstant gleichbleibende Materialförderung gewährleistet ist.
Um die Bauteilqualität zu verbessern und die Ausschussrate zu reduzieren, werden die trockenen Ränder des SMC-Halbzeugs entfernt. Beim Querschneiden wird das Rollenmesser leicht gegen einen Scherblock gedrückt. Dies gewährleistet präziseste Zuschnitte und sorgt für einen zuverlässigen Schneidprozess (Scherenschnitt). Außerdem ermöglicht es exakte Kompensationsschnitte. „Um die Wartungskosten gering zu halten, sind sämtliche Messer als Rollenmesser ausgeführt. Alle Längsmesser arbeiten berührungslos, das heißt, sie laufen in einer Nut und haben so ausschließlich Kontakt zum Material. Das erhöht die Lebensdauer der Schneidmesser und reduziert die Betriebskosten“, so Hahn. Für maximale Flexibilität kann die Anzahl der Längsmesser jeder Fibercut individuell festgelegt werden. Um unterschiedliche Schnittmuster zu erzeugen, können die Messer während der Produktion außerdem einzeln zu- und abgeschaltet werden.
Vom Schneidband werden die SMC-Zuschnitte mittels eines Handling-Roboters oder -Portals auf einem separaten Paketiertisch mit Wägezellen zu einem individuell konfigurierbaren SMC-Zuschnittbild zusammengelegt. Durch die Inline-Gewichtsmessung eines jeden Zuschnitts und die entsprechende Längenkorrektur des Folgeschnitts werden Flächengewichtsschwankungen im Material aktiv ausgeglichen. Damit ist ein exaktes Gesamtgewicht des endgültigen SMC-Stapels gewährleistet. Ein Roboter nimmt schließlich den kompletten SMC-Stapel vom Paketiertisch auf und legt ihn in die Presse ein. „Das optimierte Stapelgewicht führt zu einem verbesserten Materialfluss und einer besseren Füllung der Kavitäten, was die Ausschussrate insgesamt reduziert. Darüber hinaus kann die Fibercut direkt nach dem Querschnitt Kleinstapel bilden, um den Stapelprozess zu vereinfachen. Das reduziert die Zykluszeit und erhöht die Produktivität“, erklärt Hahn.
Die Fibercut besticht durch eine intuitive und übersichtliche Visualisierung zur Überwachung des Materialbedarfs und des Stapelprozesses der SMC-Charge. Das ermöglicht sowohl die Optimierung der Wechselzeiten als auch die Gewichtskontrolle der Zuschnitte oder des endgültigen SMC-Stapels. Die Rezepturverwaltung hilft außerdem dabei, bestehende Projekte oder Bauteile im Blick zu behalten und die Schnittmuster zu speichern. „Der Anlagenbediener hat stets einen schnellen und klaren Überblick über den aktuellen Status der Maschine“, berichtet Hahn. „Eindeutige Meldungen in Textform und ein Benachrichtigungsarchiv erleichtern zudem die Fehlersuche“, fügt er hinzu.
Die Fibercut kann sowohl in einer voll- oder halbautomatischen Fertigungszelle als auch, in einer alternativen Ausführung (Fibercut Basic), in einer manuellen Produktionsumgebung eingesetzt werden. In einer vollautomatischen Fertigungszelle wird die SMC-Stapelung durch einen Stapelroboter oder ein Stapelportal durchgeführt. Darüber hinaus bietet DIEFFENBACHER die Linienintegration, die Programmierung und die zugehörigen Greifersysteme an. Für den Einsatz in einer manuellen Produktionsumgebung oder in einer halbautomatischen Fertigungszelle ist die Fibercut mit speziellen Sicherheitssystemen ausgestattet, die eine gefahrlose Mensch-Maschine-Interaktion zulassen. Zusätzlich ist die Fibercut auch als „transportables System“ erhältlich, das flexibel in verschiedenen Bereichen innerhalb einer Produktionsstätte, zum Beispiel für verschiedene Pressen, eingesetzt werden kann. Die Stellfläche der Fibercut beträgt etwa 6.300 mal 2.800 mm. Das Schneidband und der Paketiertisch sind individuell konfigurierbar.
Im Rahmen eines Tags der offenen Tür am DIEFFENBACHER-Hauptsitz in Eppingen wurden interessierten Kunden im Juli 2023 die Fibercut und ihre Vorteile live präsentiert. Die Funktionsweise des Systems wurde dabei an einer Maschine demonstriert, die direkt nach der Veranstaltung an einen Kunden ausgeliefert wurde.
„Um sicherzustellen, dass die Fibercut einen wichtigen Beitrag zur effizienten Produktion von Composite-Bauteilen – insbesondere, aber nicht ausschließlich für die E-Mobilität – leistet, haben wir das Feedback und die Anforderungen unserer langjährigen Kunden in die Entwicklung unserer neuen SMC-Schneid- und -Paketieranlage einfließen lassen“, so Hahn abschließend. „Im Vergleich zum manuellen Verfahren ermöglicht die Fibercut kürzere Zykluszeiten und eine gleichbleibend hohe Bauteilqualität. Resultat sind beträchtliche Produktivitätssteigerungen und eine deutlich verbesserte Anlageneffizienz.“
