Die intel­li­gente Spritz­guss­fer­ti­gung

Hadi-Plast auf dem Weg zur adaptiven und autonome Spritzgussfabrik

Die Hadi-Plast GmbH & Co. KG ist ein seit 1977 im ostwest­fä­li­schen Hövelhof ansäs­siger Hersteller von Produkten aus Kunst­stoff im Spritz­guss­ver­fahren. Hierbei ist in den vergan­genen Jahren eine Fokus­sie­rung auf tech­ni­sche Bauteile kleinerer Abmes­sungen in hoch­ka­vi­tä­tigen Werk­zeugen erfolgt. Weiterhin hat sich die Philo­so­phie des Unter­neh­mens von einem reinen „build-to-print“ Liefe­ranten zu einem Entwick­lungs­partner verändert. Dies erfordert eine immer stärkere Inte­gra­tion von Kunden­an­for­de­rungen und Liefe­ran­ten­in­for­ma­tionen in die eigene Wert­schöp­fungs­kette. Aufgrund der sich aus diesen Gege­ben­heiten entste­henden Heraus­for­de­rungen ist das Thema Digi­ta­li­sie­rung in jeglicher Form seit einigen Jahren im Unter­nehmen stark verwur­zelt.

Spritz­guss­fer­ti­gung bisher nicht IIoT-fähig

Aktuell gibt es im Bereich der Spritz­guss­fer­ti­gung nur rudi­men­täre Kommu­ni­ka­ti­ons­mög­lich­keiten zwischen den Einzel­kom­po­nenten einer Ferti­gungs­linie. Daten über die Zustände der einzelnen Syste­m­ele­mente, des Materials oder der Auftrags­si­tua­tion werden unzu­rei­chend über­tragen. Hierdurch bestehen vermehrte Fehler­mög­lich­keiten, da die Anlagen autark laufen und im Fehler­fall kein gegen­sei­tiger Infor­ma­ti­ons­fluss besteht.

Zusätz­lich ist es bei der Bedienung der Ferti­gungs­zelle mitunter schwierig alle rele­vanten Infor­ma­tionen im Prozess zu erfassen und zu beur­teilen. Auch hierdurch entsteht ein Fehler­po­ten­zial, das sich auf die Qualität der zu ferti­genden Produkte auswirken kann. Ferner besteht hinsicht­lich Prozess­pa­ra­me­tern wie Ener­gie­auf­wand und Prozes­s­ef­fi­zienz kaum Trans­pa­renz. Kunden­seitig kann der aktuelle Auftrags­status nicht auto­ma­ti­siert einge­sehen werden. Vorherr­schend sind mediale Inseln, die nur rudi­mentär mitein­ander vernetzt sind und nur einen brüchigen Daten­transfer im Produk­ti­ons­be­reich ermög­li­chen. Gemeinsam mit dem Lemgoer Forschungs­in­stitut Fraun­hofer IOSB-INA möchte das Unter­nehmen nun diese Heraus­for­de­rungen angehen.

Um zukünftig sowohl intern als auch extern eine bessere Transparenz über den Produktionsprozess zu erlangen, ist das Ziel des Transferprojekts „Kunststoff vernetzt“ die Vernetzung von Einzelkomponenten einer Spritzguss-Fertigungszelle, sodass diese Informationen direkt und verzögerungsarm austauschen können. Die Vernetzung soll hierbei unabhängig von den verschiedenen Herstellern und den heterogenen Schnittstellen erfolgen und auf einem zuvor entwickelten ganzheitlichen und plattformbasierten Konzept beruhen. Der Datenaustausch erfolgt automatisiert auf Grundlage der Plattform.

Ferner soll eine geeignete Visualisierung entwickelt werden, die es dem Anlagenbediener ermöglicht, alle relevanten Informationen übersichtlich aufbereitet einzusehen. Auch Zugriffe Externer für eine erhöhte Transparenz über den Wertschöpfungsprozess und die Auswertung energiebasierter Daten bspw. für die Ermittlung eines CO² Fußabdrucks der Produkte wäre dann möglich. Neben der Kontrollfunktion soll auch die Übergabe von Sollwerten aus einer Netzwerkdatenbank auf die einzelnen Komponenten einer Fertigungszelle ermöglicht werden.

Abbildung 1: Zielbild der vernetzten Spritzgussfertigung

Ein zentraler Nutzen für die Hadi-Plast GmbH & Co. KG besteht darin, dass eine Vielzahl von Prozessdaten plattformbasiert gesammelt werden kann. Da diese Daten über das zu entwickelnde System direkt miteinander verknüpft werden, können zukünftig intelligente Algorithmen entwickelt werden, die zu einer weiteren Prozessstabilität und einer hiermit verbundenen erhöhten Prozessqualität und -effektivität führen. Auch zunehmende Zielvorgaben zur Energieeffizienz oder Rückverfolgbarkeit von Produkten können dann datenbasiert erfüllt werden.

Aus operativer Sicht wird durch die im Projekt „Kunststoff vernetzt“ angestrebten Entwicklungen ermöglicht, Prozessdaten von Einzelkomponenten zentral im Netzwerk zu speichern und von hier zu laden. Hierdurch wird die Wahrscheinlichkeit falsche Soll-Daten lokal auf einem Gerät zu nutzen minimiert, so dass die Ausschussrate im Prozess verringert wird. Zusätzlich wird dem Anlagenbediener die Nutzung der Anlage vereinfacht und er wird durch das zentrale Management der Prozessdaten dazu befähigt, Aufgaben adäquat auszuführen.