Firmě Walter Goletz, zpracovateli plastů, se podařilo dosáhnout hospodárné výroby transportních plat vstřikováními, která se dříve běžně prováděla vakuovým tvarováním fólií, pomocí cíleně provedené temperace a integrovanou temperační technikou. Kombinací temperačních vložek Integrat 4D, kopírujících tvar výstřiku, a víceokruhového temperačního systému Integrat Direct se zlepšila kvalita dílu a zkrátil se vstřikovací cyklus, takže se tato investice zaplatila během deseti měsíců.
„Byli jsme ti největší skeptici, když nás s touto myšlenkou – dosavadní výrobu transportních plat vakuovým tvářením fólií nahradit vstřikováním – zákazník oslovil. I náklady na výrobu forem jsou podstatně vyšší. Ale naštěstí se nám to podařilo. Transportní plata můžeme vyrábět levněji, a konkurovat tak vakuovému tváření fólií,“ raduje se Hendrik Baukloh, vedoucí kvality německé firmy Walter Goletz. Avšak zázraky se dějí v Sauerlandu zřídkakdy. A také v tomto případě vedla k úspěchu nejspíš tvrdá práce a dobrá porce vynalézavosti, které nakonec splnily přání zákazníka. Konkrétně měl zákazník, velký dodavatel automobilového průmyslu, požadavek, připravit nosič pro senzory odstupu do nárazníků, které se zabudovávají u různých výrobců automobilů. Tato plata měla být používána pro proces čištění a lakování a rovněž i pro následný transport po celém světě tak, aby nemusely být senzory překládány. To znamená, že plata musejí být opatřena jak pláštěm, jenž zakryje části senzoru, které se nelakují, tak také mnoha otvory, aby voda při čištění a lakování odtékala a nezatekla ke spodní části senzorů. „A zde už může mít vstřikování přednosti, neboť při vakuovém tváření je možné zhotovit otvory poměrně drahým dodatečným vyvrtáním. My ale můžeme bez problému zhotovit otvory s velmi přesnou strukturou a zápichy ve formě. Navíc při vstřikování jsou možné i zcela jiné tvary plat než při vakuovém tváření,“ vysvětluje Hendrik Baukloh. Dalším požadavkem bylo, aby byla elektronika senzorů hermeticky chráněna před vlhkostí. U plat vyráběných vakuovým tvářením se proto nalepovala těsnicí páska, proti které se senzor při zakládání vodotěsně usadí. „Tato nalepená těsnicí páska se může při vyjímání senzorů lehce odtrhnout. Naproti tomu máme možnost při dvojkomponentním vstřikování zhotovit spojení zaručeně pevné,“ říká Hendrik Baukloh.
POŽADAVEK NA VYSOKOU REPRODUKOVATELNOST Dodavatelé pro automobilový průmysl měli ještě další, třetí požadavek. Plato musí být použitelné na výrobní lince s roboty, musí tedy velmi přesně dodržet zadané rozměry. Hendrik Baukloh dodává: „Pro vstřikování to není problém. Musíme ovšem zajistit, že vstřikovací proces bude mít vysokou reprodukovatelnost.“ První zkušenosti se vstřikováním plat již firma Walter Goletz nasbírala dříve. Před několika lety zhotovovala pro jiného zákazníka multifunkční transportní plata pro autoklíče, a to ještě v různých barvách. Pro plata tím byly již nastaveny hrubé podmínky. „Zpočátku měl zákazník pouze náčrtek. Plány, a dokonce ani další údaje nebyly,“ vzpomíná Ulrich Teetz, vedoucí projektů u Walter Goletz. „Že se toto může stát ‚majákem‘ a současně ohromným projektem, jsem ale postřehl poměrně rychle. A to hned potom, co jsem se sešel s Carstenem Schmidtem a Ulrichem Rosenbergem ze společnosti GWK a diskutoval s nimi o možnosti temperačních kanálů sledujících tvar kavity ve formě. Už tehdy jsem totiž tušil, že budeme potřebovat GWK, abychom mohli realizovat krátký cyklus, a tím i udržet hospodárnost projektu,“ říká Hendrik Baukloh. Ulrich Rosenberg je vedoucím oddělení Technologie forem, Carsten Schmidt vede oddělení Procesní inženýrství vstřikování GWK Gesellschaft Wärme Kältetechnik. Také Carsten Schmidt si velmi dobře vzpomíná na tehdejší setkání: „Plato bylo v tuto chvíli již projektováno tak, jak je dnes vyráběno – s 36 hnízdy s hlubokými konturami. Pro nás to znamenalo, že se musí umístit kanály pro chlazení formy kolem každého hnízda, aby se plato mohlo nakonec vyrábět tenkostěnné, a tedy levné. To bylo možné, ale bylo nám jasné, že to nebude lehká práce.“
GWK VČAS ZAPOJENO DO PROJEKTU Rozhodující otázka pro Hendr ika Baukloha však zněla, zda bude možné docílit zamýšleného cyklu pomocí temperace vložkami Integrat 4D, sledujícími tvar kavit, a víceokruhovým temperačním systémem Integrat Direct. Po procesní analýze se uskutečnila další schůzka, při které obě strany zakrytě zapsaly na list papíru požadovanou, případně realizovatelnou dobu cyklu. „A hle, vzájemně jsme se lišili jen o 2 sekundy. Při celkové době cyklu 47 sekund to nebylo mnoho,“ říká Carsten Schmidt. „Když jsem opouštěl technikum GWK, věděl jsem, že můžeme tento projekt realizovat,“ poznamenává Hendrik Baukloh. „Jsem velmi rád, že jsme GWK zapojili hned na začátku tohoto projektu. O temperačních kanálech sledujících tvar kavity ve formě jsme v minulosti několikrát přemýšleli, ale až v poměrně pozdní fázi, a to už GWK nemělo téměř žádnou možnost temperační kanály umístit smysluplně,“ dodává Hendrik Baukloh. „Tento postup byl jak z učebnice a jen tak jsme mohli v těsném partnerství s Walter Goletz vyvíjet optimální řešení,“ potvrzuje Carsten Schmidt. Hned v počátku šlo projektovým manažerům o to, vyvinout formu s těmito temperačními vložkami od GWK dříve, než vlastní nástrojárna Goletz zahájí její výrobu. Výsledkem je 2x2násobná forma, ve které se nejdříve vystříknou dva pláště plata z tvrdé komponenty ABS a následně měkká komponenta z TPE pro utěsnění elektroniky senzorů. Forma má vždy čtyři horké kanály pro vstřikování, aby se všechny kavity rovnoměrně plnily. Pro každou vložku horkého kanálu byl umístěn vlastní temperační okruh. Komplexní provedení temperačních vložek sledujících tvar kavit a pro tento projekt zhotovení specifického temperačního konceptu převzalo GWK v těsném sladění s projektovými manažery Walter Goletz.
TŘI RŮZNÉ TEPLOTY VODY Byly zvoleny tři různé teploty vody, neboť je nutno po vstřiku plata odvést z výstřiku tolik energie, kolik je možno. „Plato musí mít před nástřikem měkké komponenty ve druhé stanici určitou teplotu, aby se obě komponenty trvale navzájem spojily,“ vysvětluje Carsten Schmidt. Protože bylo už od počátku jasné, jaké teploty a kdy v procesu vznikají, tak jsou během vstřikovacího procesu dobře regulovatelné a řiditelné. Současně se dlouho diskutovalo o počtu a pozici vyhazovačů. Pro zpracovatele plastu byla tato otázka velmi důležitá, neboť stěny plata jsou až 1,5 mm tenké a při vyhazování z formy by se mohly velmi lehce deformovat. Pro GWK to znamenalo, že temperační kanály musejí být umístěny kolem vyhazovačů. Jak komplexní je umístění temperačních kanálů, ukazují tato čísla: Celkem 10 m kanálů, 68 oblouků a různých prstencových vložek chlazení jsou zabudovány do formových vložek, aby se mohlo chladit rovnoměrně všech 36 kavit formy. „Celý výstřik jsme tak řečeno položili kompletně do vody. Prakticky vzato je uvnitř více vody než oceli. Častokrát jsem se sám sebe ptal, zda máme dostatek oceli ve formě. Teprve temperačními vložkami kopírujícími dutinu v kombinaci s víceokruhovým temperačním systémem jsme mohli projekt jednak hospodárně a pak i technicky realizovat,“ vysvětluje Ulrich Teetz.
ÚSPORA ČASU 8 SEKUND Všichni na projektu zúčastnění se po půl roce sériové výroby shodli, že veškerá námaha se vyplatila: na upraveném 2K vstřikovacím stroji KraussMaffei s uzavírací silou 8000 kN bude Walter Goletz v tomto roce vyrábět okolo 950 000 plat. Nejdůležitější technické hledisko je lehké, rychlé a bezproblémové odformování plat z formy. Pro Walter Goletz je projekt hospodárný, neboť doba aktuálního cyklu je jen 47 s, z čehož 31 s připadá na celkovou dobu chlazení. „Bez GWK Integrat 4D bychom museli pracovat s dobou chlazení 39 s, a tím s dobou cyklu 55 s,“ je si jist Hendrik Baukloh. Ještě je nutno podtrhnout dobu úspory času 8 s, resp. 25 %. Že každá sekunda úspory času – a tedy peněz – je pro podnik cenná, ukazuje propočet vedoucích projektů: pro celkový počet plat 950 000, tedy 475 000 zdvihů dvojnásobné formy ušetří Walter Goletz 59 000 eur na strojním času za rok, popřípadě může za tuto dobu vyrobit více plat. „Při investičních nákladech 52 000 eur za temperační vložky kopírující tvar výstřiku v kombinaci s víceokruhovým temperačním systémem se tato technologie amortizovala během deseti měsíců. Výsledek odpovídá zpočátku vypracované projektové studii, a tak jsou s tímto projektem Goletz a GWK na správném kurzu k úspěchu,“ usmívá se Hendrik Baukloh.
INTEGROVANÝ KONCEPT CHLAZENÍ JIŽ PŘI STAVBĚ BUDOVY Optimální základy pro integraci temperace položil Goletz již při stavbě nové výrobní haly v roce 2008: tehdy bylo instalováno centrální chladicí zařízení se zpětným získáváním tepla a s úpravnou vody, rovněž od GWK, s cílem, aby výroba byla co možno nejvíce efektivní. Úpravna vody má v tomto projektu rovněž velkou výhodu, jak vysvětluje Carsten Schmidt: „Pro mnoho oblouků by představovala běžná kvalita vody problém. V těchto místech by docházelo k ucpání chladicích kanálů, a tím by bylo nutno velmi často provádět jejich mechanické čištění.“ Pomocí instalace energeticky málo náročného chladicího zařízení poklesly náklady na elektrický proud o více než 100 000 eur za rok. Dalším cílem bylo zpětné získávání tepla: Walter Goletz upustil od topného zařízení a místo toho využívá odpadní teplo z vstřikovacích strojů a periferií, což vytváří další úspory – za rok více než 20 000 eur. Na základě těchto ohromných úspor energie se celková investice zaplatí již za 21 měsíců. Tato investice se podle Hendrika Baukloha vyplatila, neboť nejednou ve studené zimě na přelomu let 2011 a 2012 bylo zapotřebí použít v hale topení. „Někde vzadu v rohu je instalován plynový kohout pro napojení na veřejnou plynovou síť. Na to naléhaly služby města, neboť si nikdo nedovedl představit, že si skutečně kompletně vystačíme bez plynu. Doposud jsme ho ještě nikdy nepotřebovali. Rovněž zde se ukázala tehdy vypracovaná projektová studie GWK jako správná. Nyní máme v provozu kompletní systém od GWK. Všechny komponenty uvnitř systému jsou navzájem perfektně sladěny, takže máme pro chlazení a temperaci správného a silného partnera,“ uzavírá Hendrik Baukloh.