„Pick and place“ in der Fertigung von Mikroteilen: Das Lead Center Special Sealing Industry automatisiert bei einem Erfolgsprodukt das Beladen der Füllvorrichtung mit winzigen Metallteilen. Das entlastet die Mitarbeitenden und minimiert Prozessrisiken.
Kompakt
Das Lead Center Special Sealing Industry hat den Prozess automatisiert, bei dem die Ladevorrichtung mit winzigen Metallteilen vor der Vulkanisierung befüllt wird. Dies reduziert die Arbeitsbelastung der Mitarbeitenden und minimiert Prozessrisiken.
Die von Freudenberg Sealing Technologies (FST) hergestellten Mikroteile werden in Magnetventilen für die Labor-, Medizin- und Analysetechnik eingesetzt, um kleine Mengen von Flüssigkeiten und Gasen präzise zu schalten.
Anstelle eines Mitarbeitenden übernimmt nun ein Industrieroboter die „Pick-and-Place“-Aufgabe und platziert die winzigen Metallteile mit hoher Präzision und Prozesssicherheit in die Vorrichtung.
Die Automatisierung verbessert die Prozesssicherheit, gewährleistet eine gleichbleibend hohe Qualität und optimiert die Ergonomie.
Die langgestreckte Silhouette dieses Elastomerverbundteils mit seinen beiden rund ausgeformten Enden erinnert an eine Hantel, wie wir sie aus dem Fitnessstudio kennen. Doch abgesehen vom Material – einem hochwertigen FFKM und je einem beweglichen Stößel aus Edelstahl rechts und links – würde sich kein Sportler über diese Hantel freuen: Sie wäre zu klein, sogar viel zu klein. Bizeps lassen sich mit diesen winzigen Teilen jedenfalls nicht aufbauen.
Denn bei diesen „Mikroteilen made by Freudenberg Sealing Technologies (FST) in Reichelsheim“ handelt es sich um ein filigranes Elastomerverbundteil. Ein Mikroteil mit Maxierfolg, ein „Highrunner“, wie es Christian Mitschkal, Leiter Prozesstechnik Lead Center Special Sealing Industry (SSI), formuliert. Mehr als eine halbe Million Stück von diesem an eine Hantel erinnernden Teil produziert der Standort jedes Jahr. Zum Einsatz kommt das Erfolgsprodukt in Magnetventilen in der Labor-, Medizin- und Analysetechnik, um im Fluid Handling kleinste Mengen an Flüssigkeiten und Gasen akkurat zu schalten.
Je kleiner ein Teil, desto höher liegt die Messlatte der Kunden in puncto Präzision und Qualität. „Dies gestaltet die Herstellung solcher Mikrokomponenten höchst herausfordernd“, sagt Mitschkal. Mitarbeitende, die sie fertigen und kontrollieren, brauchen eine äußerst ruhige Hand und einen scharfen Blick.
Roboter statt Pinzette
Dies gilt auch im konkreten Fall. Der im Durchmesser nicht einmal drei Millimeter messende Metallstößel muss vor der Vulkanisation – und dem Verbinden mit dem Elastomer – mit einer Pinzette exakt in der Füllvorrichtung platziert werden. Stück für Stück. Je nach Größe des Mikroteils sind mal 32 klitzekleine Metallstößel, mal 48 pro Vorrichtung beziehungsweise pro Arbeitsgang einzulegen. Diese Tätigkeit erfordert allerhöchste Konzentration. Ein falsch eingelegtes Metallteil könnte das Werkzeug – oder zumindest eine seiner Kavitäten – beim Vulkanisieren beschädigen. Das würde hohe Kosten sowie Verzögerungen bei Fertigung und Lieferung nach sich ziehen.
Seit wenigen Monaten setzt daher ein Industrieroboter die metallischen Stößel haargenau in die Vorrichtung. „Pick and place“ heißt diese Art der Automation in der Fachsprache. Wie per Hand erfolgen das Aufnehmen und Platzieren der Teile Stück für Stück, eines nach dem anderen. Mit hoher Präzision, enorm prozesssicher. Dadurch werden die Werkerinnen und Werker entlastet und können sich auf die Entnahme der vulkanisierten Fertigteile und deren Kontrolle konzentrieren.
Kurzum: Automation bedeutet in diesem Fall hohe Prozesssicherheit bei gleichbleibender Top-Qualität, verbunden mit einer Erleichterung für die Mitarbeitenden dank ausgeklügelter Ergonomie. Denn nicht nur das körperlich und mental belastende Bestücken entfällt. Auch die Entnahme der Füllvorrichtung nach der Vulkanisation wurde für die Mitarbeitenden körperschonend ergonomisch optimiert. Derart viele Vorteile durch eine einzige Investition: Das nennt sich Effizienz.
Zupacken per Vakuum
So verbreitet die „Pick and place“-Technologie in der industriellen Produktion vielerorts schon ist: In der Hochpräzisions- und Hochgeschwindigkeitsfertigung von Mikroteilen in Reichelsheim ist sie neu. Die technischen Finessen hat die Prozesstechnik des Standorts in einem klassischen „Innovating Together“ gemeinsam mit dem FST-internen Maschinenbau Adaptive Technology Group (ATG) im italienischen Pinerolo ausgeklügelt.
Thomas Conrad, Prozesstechniker im Lead Center SSI in Reichelsheim, hat alle technischen Details parat. Eine Kostprobe: „Ein Wendelförderer richtet die als Schüttgut eingefüllten Stößel aus und stellt sie dem Roboter vereinzelt zur Verfügung. Der Roboter bestückt die Füllvorrichtung anschließend per Vakuumgreifer, um die Oberflächen der Teile nicht zu beschädigen.“
Einige weitere Highlights der fortschrittlichen Fertigungstechnologie: Der Roboter wurde in das bestehende Fertigungskonzept integriert. Er arbeitet mit denselben Werkzeugen, die schon bisher verwendet wurden, ist autark und lässt sich flexibel auch an weiteren Produktionsanlagen nutzen. Nicht zu vergessen: Die Automations-Technologie lässt sich für weitere ähnliche Artikel verwenden. Das stärkt die Wettbewerbsfähigkeit des Standorts.
