Kontron eSystems, dostawca wallboxów AC z funkcjami IoT, rozbudował moce wtryskowe w zakładzie w Lipsku, uruchamiając pięć nowych gniazd produkcyjnych dostarczonych jako zintegrowane rozwiązania przez firmę Wittmann. Dwa z nowych gniazd wyposażono w automatyczne linie IMD. W ocenie firmy inwestycja łączy efektywność wytwarzania z elastycznością projektową, istotną przy produkcji obudów przygotowywanych pod wymagania poszczególnych producentów samochodów (OEM).
Nowe uruchomienie wiąże się także ze zmianą modelu zaopatrzenia w części z tworzyw. Jak wskazuje Lars Böhme, menedżer ds. operacji w obszarze tworzyw sztucznych w zakładzie Kontron w Lipsku, dotychczas wiele elementów, zwłaszcza większych, było kupowanych od zewnętrznego wykonawcy. Pozyskanie nowego klienta przełożyło się na zmianę tej strategii i na największy projekt wtryskowy w tej lokalizacji od ponad 30 lat. Kluczowym elementem inwestycji są zautomatyzowane, wysoko zintegrowane linie wtryskowe zaplanowane i dostarczone z jednego źródła.
Przykładem produkowanych wyrobów są obudowy wallboxów składające się łącznie z ośmiu części wtryskowych. Frontowa pokrywa zawiera oznaczenie marki pojazdu, a po montażu urządzenia logo ma być podświetlane. Wymagania wobec obudów obejmują m.in. odporność na warunki atmosferyczne oraz stabilność funkcjonalną w długim okresie eksploatacji, zarówno przy mrozie, jak i przy bezpośrednim nasłonecznieniu. Dodatkowo istotna jest odporność na zarysowania, ponieważ karty RFID lub NFC są przykładane do powierzchni i często przesuwane po niej, a kontakt z pierścionkami czy kluczami może powodować uszkodzenia warstwy wierzchniej.
IMD dla powierzchni widocznych i funkcjonalnych
Aby połączyć funkcjonalność z wymaganiami dotyczącymi wzornictwa i trwałości powierzchni oraz umożliwić wariantowanie wyrobu, Kontron zdecydował o wytwarzaniu przednich pokryw w procesie IMD (in-mold decoration). Według firmy dekorowanie widocznych i funkcjonalnych powierzchni folią jest zwykle bardziej efektywne, elastyczne i odporne niż malowanie detali po wtrysku.
Wspólnie z partnerem Leonhard Kurz opracowano system folii o charakterze pojemnościowym, zawierający kompletny elektroniczny system obsługi. Pozwoliło to na zaprojektowanie zamkniętego interfejsu użytkownika, bez dodatkowych paneli sterujących lub przełączników montowanych na wierzchu. Zastosowano wielowarstwowe systemy folii, co ułatwia również integrację podświetlanych elementów wzorniczych, takich jak logo pojazdu. Jak podkreślono w materiale źródłowym, proces IMD ma zapewniać projektantom duży zakres swobody przy jednoczesnym utrzymaniu konkurencyjnych kosztów jednostkowych.
Makropower, wtrysk sekwencyjny i dynamiczna termoregulacja
Drugim co do wielkości elementem spośród ośmiu części obudowy, po korpusie bazowym o masie 2 kg, są przednie pokrywy. W zależności od wariantu masa wtrysku wynosi 500–800 g, a produkcja odbywa się na wtryskarce MacroPower. Dekoracje jednokadrowe są podawane w układzie rolowym do jednostki zamykającej. Po prawidłowym pozycjonowaniu dekoracji układ sterowania wtryskarki otrzymuje sygnał z systemu podawania folii i inicjuje zamykanie formy. Przetwarzanym tworzywem jest krystalicznie przezroczysty poliwęglan, ponieważ cała dekoracja, w tym kolorystyka, jest realizowana za pomocą folii.
Z uwagi na gabaryty pokryw i wymagania dotyczące gładkiej powierzchni widocznej zastosowano wtrysk sekwencyjny (proces kaskadowy). Rozwiązanie to ma zapewniać możliwie równomierne wypełnienie gniazda stopionym tworzywem, ograniczając ryzyko widocznych linii łączenia strug. - Folia jest bardzo wrażliwa. Nawet najmniejsza nierówność jest jeszcze bardziej widoczna w dekoracji folii – wyjaśnia Böhme. W tym kontekście zwrócono uwagę na dokładność ruchów maszyny MacroPower oraz na dynamikę termoregulatorów Tempro plus D. Jak wskazano, szybkie chłodzenie wpływa na jakość wyprasek i jednocześnie wspiera efektywność kosztową, a czas cyklu pozostaje poniżej jednej minuty mimo dużych mas wtrysku.
Gotową pokrywę z formy odbiera robot wieloosiowy, podczas gdy do gniazda jednocześnie wprowadzana jest nowa ramka dekoru.
Automatyzacja i integracja z urządzeniami zewnętrznymi
Po wyjęciu z formy pokrywa jest transportowana do kontroli jakości, a następnie bezpośrednio do pakowania. Jedyną operacją ręczną jest kontrola wizualna wymagana przez producentów OEM. Pozostałe zadania realizują roboty liniowe Wittmann, łącznie z układaniem detali w pojemnikach transportowych. Kamera zintegrowana w chwytaku robota odpowiada za prawidłowe pozycjonowanie, co umożliwia w pełni automatyczne pakowanie. W ramach cyklu robot odkłada wypraski oraz przekładki.
Wypełnione pojemniki są odbierane przez autonomiczne systemy transportu, które jednocześnie podstawiają puste opakowania. Cały system automatyzacji, w tym połączenie sterowania z istniejącą infrastrukturą transportu autonomicznego oraz z wymieniaczem pojemników, został opracowany przez specjalistów ds. automatyzacji Wittmann w zakładzie w Norymberdze. Projektując sekwencje ruchów, koncentrowano się na maksymalizacji efektywności całego układu.
Roboty liniowe wykorzystano do obsługi kontroli jakości i pakowania, natomiast do odbioru detali z formy zastosowano robota wieloosiowego. Jak wyjaśnia Maximilian Töpfl, Production Manager w Wittmann Battenfeld Deutschland, wynikało to z ograniczonej wysokości hali oraz zastosowanego systemu osłon ograniczających zapylenie. - W tym konkretnym układzie robot wieloosiowy pomaga nam przede wszystkim zaoszczędzić miejsce u góry – mówi Töpfl. - Opracowaliśmy tego robota wieloosiowego we własnym zakresie i bezproblemowo zintegrowaliśmy go z całym systemem. To kolejna z mocnych stron Wittmann, możliwość elastycznego dostosowania do potrzeb klientów i warunków na miejscu.
Obudowa typu clean room i skrócenie przezbrojeń
Gniazdo wtryskowe zabudowano jako obszar typu clean room, ponieważ nawet drobiny kurzu byłyby widoczne pod dekoracją foliową. Nad jednostką zamykającą zamontowano nawiew laminarny, który generuje przepływ powietrza skierowany w dół, przechwytuje cząstki unoszące się w powietrzu i wypycha je poza strefę pracy.
W trakcie planowania wyzwaniem była wymiana rolek IMD oraz konieczność otwierania i wchodzenia do zabudowy clean room. - Rolka waży 30 kilogramów i musi zostać podniesiona na górę maszyny. Ale nie mamy tu miejsca na konwencjonalną platformę – tłumaczy Ludwig Pander, odpowiedzialny w Kontron eSystems za technologię tworzyw i montaż. - Wittmann zaproponował tu znakomity pomysł, który był dla nas bardzo łatwy do wdrożenia. Rozwiązanie polega na wykorzystaniu przestrzeni za jednostką zamykającą do montażu niewielkiej platformy zintegrowanej z maszyną, na którą operator może wejść, aby zainstalować rolkę po jej ustawieniu za pomocą suwnicy.
W celu skrócenia czasu przezbrojenia przygotowano również rozwiązanie pozwalające na łatwe odsuniecie nawiewu laminarnego na całej długości górnej części układu. - Dzięki temu rozwiązaniu oszczędzamy dużo czasu. Wymiana rolki zajmuje nam tylko pół godziny, a nie pół dnia, jak to zwykle bywa w tradycyjnych systemach – mówi Pander.
Uruchomienie pod presją czasu i dostawa z jednego źródła
- Dzięki tej inwestycji w zintegrowane procesowo i automatyczne linie produkcyjne stworzyliśmy ultranowoczesny, konkurencyjny system wytwarzania technologicznie zaawansowanych elementów widocznych – podsumowuje Stefan Salesch, Automotive Sales and Marketing Manager w Kontron eSystems. Zwrócono jednocześnie uwagę, że harmonogram był wymagający: termin startu produkcji ustalił nowy klient, a planowanie, montaż oraz uruchomienie pierwszych elementów wyposażenia miały zmieścić się w czasie krótszym niż sześć miesięcy, przy jednoczesnej realizacji bieżących zleceń. Oznaczało to instalowanie nowych systemów równolegle do demontażu dotychczasowych urządzeń.
- Harmonogram był najbardziej krytyczną częścią projektu – potwierdza Töpfl. Wskazuje także na odczuwalne w tamtym czasie skutki kryzysu łańcuchów dostaw oraz na konieczność późniejszego zwiększenia sił zwarcia w dwóch wcześniej zamówionych wtryskarkach, ponieważ ostateczna decyzja dotycząca wallboxów zapadła dopiero pod koniec procesu. W konsekwencji konieczne było ponowne przeanalizowanie układu hali i planowanego ustawienia urządzeń w ograniczonej przestrzeni. - Prawie musieliśmy wyciąć otwór w ścianie hali. Zostało nam mniej niż pięć centymetrów luzu. To była prawdziwa, precyzyjna praca na wymiar. W tym miejscu bardzo pomogła kompaktowa konstrukcja naszych maszyn – relacjonuje Töpfl.
Kontron prowadził rozmowy z kilkoma dostawcami. - Wittmann zaoferował nam najkrótszy czas dojścia do produkcji i faktycznie dostarczył zgodnie z harmonogramem – mówi Pander. Töpfl wiąże to przede wszystkim z przejęciem przez Wittmann odpowiedzialności za całość jako dostawcę systemowego. - Nie musieliśmy czekać na zewnętrznych partnerów, mogliśmy wszystko zakończyć we własnym zakresie w Norymberdze, co pozwoliło zaoszczędzić dużo czasu.
O wyborze partnera miała przesądzić możliwość dostawy „z jednego źródła”, obejmująca wtryskarkę, termoregulację, podawanie materiału i automatyzację. - W końcu potrzebowaliśmy nie tylko wtryskarek, ale także wyposażenia wokół nich. Dlatego w pełni oparliśmy się na wiedzy Wittmann – mówi Salesch, dodając - Jesteśmy bardzo dumni z tej całkowicie nowo zaprojektowanej produkcji wtryskowej. Uruchomiła ona w tej lokalizacji ducha optymizmu. Koledzy widzą, że idziemy dalej.
Centralny system podawania granulatu
Zakład Kontron eSystems w Lipsku nawiązuje do historii produkcji, którą przez lata kształtował Siemens. Wytwarzano tu 30 mln telefonów biznesowych na rynki światowe, łącząc produkcję elektroniki z kompetencjami w zakresie przetwórstwa tworzyw. Kontron korzysta z tego dziedzictwa również dzięki temu, że część byłych pracowników Siemensa nadal pracuje w tej lokalizacji. - Technologię IMD wprowadzono tu już w 2003 roku – informuje Salesch, wskazując na ówczesną produkcję listew dekoracyjnych do obudów telefonów.
Obecnie wallboxy odpowiadają za ok. 50% sprzedaży Kontron eSystems w Lipsku, natomiast pozostałą część stanowi produkcja kontraktowa. - Jesteśmy optymalnie przygotowani do wytwarzania technologicznie zaawansowanych elementów widocznych o masach wtrysku od 20 gramów do dwóch kilogramów – mówi Salesch. W obszarze produkcji kontraktowej wielu klientów pochodzi z branży motoryzacyjnej i e-mobilności, a coraz częściej z mocy produkcyjnych Kontron w Lipsku korzysta także przemysł elektroniczny.
Wraz z dywersyfikacją portfela rośnie liczba przetwarzanych materiałów w przeprojektowanej hali wtryskowej. Dlatego po udanym uruchomieniu nowych linii Kontron zainicjował kolejny projekt, centralny system podawania granulatu Wittmann, który obecnie zasila wszystkie maszyny.
