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ALPLA - Stabile Produktionsprozesse dank Qualitätsmessen auf der Maschine

Bei der familiengeführten Alpla Group im vorarlbergerischen Hard entstehen unter anderem hochwertige Verpackungssysteme. Im Werkzeugbau am Hauptstandort der Gruppe bauen die Werkzeugmacher in erster Linie Blasformen für PET-Flaschen und Spritzgießwerkzeuge für die dazu gehörenden Schraubverschlüsse. Für die nötige Datendurchgängigkeit und eine hohe Stabilität und Sicherheit der Prozesse setzen die Experten im Spritzformenbau auf das CAD/CAM-System Cimatron.

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Am Hauptsitz der Alpla Group in Hard im österreichischen Vorarlberg ist auch der Leit-Werkzeugbau des Unternehmens angesiedelt. Die Formenbauer fertigen in erster Linie Blasformen für PET-Flaschen und hochfachige Spritzgießwerkzeuge für die Verschlusskappen dieser Flaschen, aber auch Verschlüsse für weitere Lebensmittelverpackungen oder auch Kosmetika. Hohe Präzision und insbesondere eine akkurate Wiederholgenauigkeit vor allem in der Fertigung der Kavitäten der komplexen Spritzgießformen zeichnet die Arbeit der Werkzeugbauer aus.

„Unser Werkzeugbau verfügt über einen sehr hohen Automationsgrad“, erläutert Tim Helbock, Entwickler bei Alpla. „Unter anderem betreiben wir eine vollautomatische Erodierlinie, die neben vier Senkerodiermaschinen auch Koordinatenmessmaschinen von Zeiss sowie eine MAFAC-Waschmaschine an einer Erowa-Automation umfasst. In einer Hermle-Automation befinden sich zwei Hermle C 42 U Universalbearbeitungszentren für die Bearbeitung von ungehärteten Stählen sowie eine Röders RXP 950 DSH HSC-Fräsmaschine für das Elektroden- und Hartfräsen.“

Cimatron liefert zwingend notwendige Daten für die Automatisierung im Alpla-Werkzeugbau. Die Elektroden, die per Kuka-Roboter gehandelt werden, entstehen in einer Hermle-Fräszelle, die zwei Hermle C 42 U und eine hochgenaue HSC-Fräsmaschine Röders RXP 950 DSH umfasst. – Bild: Pergler Media

Beide Linien arbeiten vollautomatisch und Cimatron liefert die Programme und wichtige Daten für die Kommunikation mit dem CERTA-Jobmanagement der Erowa-Linie sowie dem Soflex-System der Fräszelle. Auch das Werkzeugverwaltungssystem Zoller TMS tauscht seine Daten in Echtzeit mit Cimatron aus. Die exzellenten Schnittstellen des CAD/CAM-Pakets stellen die hohe Durchgängigkeit der Daten sicher. Darüber hinaus liefert Cimatron Daten für den Austausch mit dem ERP-System Plantool, welches im Fertigungsleitsystem eine transparente und aktuelle Fertigungsplanung ermöglicht. Das Werkzeugbau-Know-how bei Alpla kam vor rund zehn Jahren mit der Übernahme des externen M+S-Werkzeugbaus ins Unternehmen, der ebenfalls in Hard ansässig war und mit dem Alpla bereits eine langjährige Partnerschaft verbunden hatte.

Mit den sechs Mitarbeitern dieses Werkzeugbaus startete die neue Abteilung, die inzwischen auf 50 Mitarbeiter angewachsen ist. Ziel war von Anfang an, dort, wo es sinnvoll ist, die digitalen Möglichkeiten der Industrie 4.0 entsprechend zu nutzen. Das setzt eine leistungsfähige Software als Rückgrat der Produktion voraus. Sehr bewusst entschieden sich die Verantwortlichen hier für Cimatron.

Der Robotergreifer positioniert den Elektrodenrohling im Arbeitsraum der HSC-Fräsmaschine Röders RXP 950 DSH. Cimatron und Soflex sorgen im Zusammenspiel dafür, dass die Maschine das passende Fräsprogramm lädt und die Bearbeitung beginnen kann. – Bild: Pergler Media

Der Einstieg in Cimatron erfolgte einst über die CAD-Funktionen, die exakt zu den Bedürfnissen des neuen internen Werkzeug- und Formenbaus passen. Heute ist die CAM-Seite aber mindestens genauso wichtig – dank der hohen Kompetenz der Cimatron-Fachleute im Bereich Postprocessing sind die Programme sehr akkurat und auch die Simulation der Bearbeitung passt exakt zur Realität. Das Softwarepaket ist das datentechnische Rückgrat, das alle Maschinen mit validen und aktuellen Informationen versorgt.

Das System spielt seine Stärken bei Alpla insbesondere im Bereich Elektroden, Zusammenbauten und Support aus. „Für uns immer wieder faszinierend ist, wieviel Ahnung die Cimatron-Spezialisten von Maschinen haben – das sind regelrechte Freaks im besten Sinn“, verrät Helbock. „Die loten die Grenzen der Maschinen aus und sorgen dabei für effiziente, produktive und dabei auch stabile und sichere Prozesse.“

Die Fräsprogramme hat Cimatron vor der Bearbeitung mit allen relevanten Daten abgeglichen und auf Kollisionen überprüft. Der digitale Zwilling arbeitet unter anderem mit den Echt-Daten der Werkzeuge aus dem Zoller-Werkzeugmanagement. – Bild: Pergler Media

Bei Alpla erodieren die Werkzeugspezialisten sowohl mit Graphit- als auch mit Kupferelektroden. „Bei 3D-Geometrien sind für uns Graphitelektroden die bessere Wahl“, erklärt Helbock. „Für Werkzeugpartien mit Dichtflächen setzen wir aber nach wie vor auf Kupferelektroden – das ermöglicht perfekt abschließende Oberflächen.“ Die Kupferelektroden entstehen in erster Linie auf der Röders-HSC-Fräsmaschine RXP 950 DSH.

Die Toleranzen dabei liegen im unteren einstelligen µm-Bereich. Und um sicherzustellen, dass Abweichungen vom Sollmaß nicht die Folgeoperationen beeinträchtigen können, wäre es für die Werkzeugmacher ein großer Vorteil, die gefrästen Elektroden noch in ihrer Aufspannung in der Automatisierungslinie zu vermessen. So könnten sich Korrekturen schnell und präzise ausführen lassen.

Schwarz oder rot – der Einsatzzweck entscheidet: Für komplexe 3D-Geometrien setzen die Formenbauer gern Graphitelektroden ein. Wenn es aber beispielsweise um Dichtflächen geht, schwören die Formexperten nach wie vor auf Elektroden aus Kupfer. – Bild: Pergler Media

„Wir haben allerdings keine Koordinatenmessmaschine in unserer Fräslinie integriert“, betont Helbock. „Zum Messen müssten wir die Elektrode also zunächst auf die Messmaschine in der Erodier-Linie oder im Messraum bringen, sie dort messen und dann zu einer eventuell notwendigen Korrektur wieder in die Fräslinie transferieren. Manuelle Schritte, die Zeit kosten und den sonst hochgradig automatisierten Ablauf in unserer Fertigung empfindlich stören würden.“

Die Alternative kam mit der neu in die Fräszelle integrierten HSC-Fräsmaschine Röders RXP 950 DSH: „Diese Maschine bringt die hohe erforderliche Genauigkeit mit, die eine vollwertige Qualitätsmessung auf der Maschine erlaubt“, erläutert Helbock. „Die dafür relevanten Messpunkte generiert Cimatron aus den Werkstückgeometriedaten und übermittelt sie an die Röders-Maschine. So können wir unmittelbar nach der Bearbeitung die Maße der Werkstücke überprüfen.“

In der Fräszelle im Alpla-Werkzeugbau versorgt ein Kuka-Roboter die beiden Universalbearbeitungszentren Hermle C 42 U und eine hochgenaue HSC-Fräsmaschine Röders RXP 950 DSH mit Arbeit. – Bild: Pergler Media

Das geht schnell und noch in der gleichen Aufspannung. Und die Abweichungen der Messergebnisse der hochgenauen Röders im Vergleich zu denen der Koordinatenmessmaschinen sind minimal – so sind sie eine valide Größe zur Beurteilung der Werkstücke.

Oft passt nach der Fräsbearbeitung bei Alpla jedoch bereits alles, Korrekturen sind meist unnötig. Aber die Messung erhöht die Sicherheit der Folgeprozesse. Anders als beim Messen auf der Röders-Maschine werden die Koordinatenmessmaschinen im Messraum im Moment noch dort vor Ort programmiert – hier sieht Helbock in einer Einbindung in Cimatron noch durchaus Potenzial, denn die Software bietet umfassende Unterstützung für die bei Alpla eingesetzten Messmaschinen.

Im Spritzformenbau innerhalb des Alpla-Werkzeugbaus dominieren komplexe, hochfachige Formen für die Verschlusskappen. Bei den Formnestern ist eine hohe Wiederholgenauigkeit wichtig – schließlich soll unabhängig von der Kavität, in der es gespritzt wird, jedes Teil exakt gleich sein. – Bild: Pergler Media

Die hohe Prozesssicherheit und -stabilität bei Alpla hat System. Die Werkzeugmacher simulieren sämtliche Programme und prüfen sie in Cimatron auf Kollisionsfreiheit. Und sie gehen mit ihren Programmen durchaus auch an Grenzen. „Es kommt immer wieder vor, dass wir die Kollisionskontrolle an der Maschine ausschalten, um zusätzlichen Spielraum zu gewinnen – wenn uns die Simulation von Cimatron sagt, dass die Bearbeitung passt, können wir uns hundertprozentig darauf verlassen“, erklärt Helbock. „Das erweitert unsere Bearbeitungsmöglichkeiten.“

Ein Großteil der Werkstücke wird im mannlosen Betrieb gefertigt – auch alle Elektroden. Die Werkzeuge werden nach jeder Bearbeitung mit einem Blum-Laser auf Verschleiß und Bruch kontrolliert. „Dabei haben wir festgelegt, dass wir bei Abweichungen über 2 mm den Auftrag zurückstellen, damit ein Mitarbeiter das Werkstück überprüfen kann“, erläutert Helbock die gemeinsam mit den Cimatron-Experten festgelegte Vorgehensweise. „Bei größeren Abweichungen halten wir sicherheitshalber die Maschine komplett an, um Bearbeitungen außerhalb der Toleranz oder gar Schäden an der Produktionslinie zu vermeiden. Denn da könnte schließlich die Ursache etwas Schwerwiegenderes sein.“

Alpla ist eines der führenden Unternehmen im Bereich Entwicklung und Produktion innovativer Verpackungslösungen aus Kunststoff. Zum Portfolio gehören Verpackungssysteme, Flaschen, Verschlüsse und Spritzgussteile für verschiedenste Wirtschaftszweige. – Bild: Pergler Media

Cimatron hat durchaus noch Potenzial, das bei Alpla noch nicht genutzt wird. Dank eines sehr engen und auch rege genutzten Kontakts zu den Softwareexperten bei Cimatron, erschließen sich die Formenbauer einerseits immer wieder selbst neue Möglichkeiten, helfen aber andererseits mit ihrem umfassenden Praxiswissen auch dem Softwarehaus dabei, die Funktionen des CAD/CAM-Pakets kontinuierlich zu verbessern und deren Umfang zu erweitern.

Die Messpunkte für das Qualitätsmessen auf der Röders RXP 950 DSH generieren die Formenbauer direkt aus Cimatron. Das Messen im Prozess garantiert Stabilität und Sicherheit für die Folgeprozesse und sichert die hohe Präzision der Dichtflächen an den Spritzgießformen. – Bild: Pergler Media

„Für uns besonders wichtig: Die Softwareexperten bei Cimatron haben immer ein offenes Ohr für unsere Wünsche, Anregungen und Bedürfnisse“, betont Helbock. „Die hören uns sehr genau zu, und sie setzen einige der Anregungen auch zeitnah um. So bekommen wir sehr schnell praktikable Lösungen für unsere Herausforderungen.“ Cimatron arbeitet solche Änderungen zügig in das nächste aktuelle Release der Software ein – so stehen die hilfreichen Neuerungen schnell allen Cimatron-Anwendern zur Verfügung. „So können alle Anwender profitieren“, resümiert Helbock. „Mit dieser Strategie erkennt Cimatron aktuelle Anforderungen an die Branche sehr schnell und kann mit praxisorientierten Lösungen die Anwender fit machen für die ständig neuen Herausforderungen des Wettbewerbs.“

Die Werker bei Alpla rüsten die Elektrodenrohlinge und übergeben sie an die automatisierte Fräslinie. Alles Weitere läuft ohne Bedienereingriff ab – der Kuka-Roboter übernimmt das Handling der Werkstücke. Und dank In-Process-Messen auf der Röders ist eine hohe Prozesssicherheit gewährleistet. – Bild: Pergler Media
Für uns ist besonders wichtig: Die Softwareexperten bei Cimatron haben immer ein offenes Ohr für unsere Wünsche, Anregungen und Bedürfnisse. Die hören uns sehr genau zu und setzen die Anregungen auch zeitnah um. So bekommen wir sehr schnell praktikable Lösungen für unsere Herausforderungen.
Tim Helbock, Entwickler im Alpla-Werkzeugbau

Profil

Alpla Group

Das Unternehmen Alpla ist einer der führenden Protagonisten in der Entwicklung und Produktion innovativer Verpackungslösungen aus Kunststoff. Die 22 100 Mitarbeiter an inzwischen 177 Standorten produzieren weltweit innovative Verpackungssysteme, Flaschen, Verschlüsse und Spritzgussteile für verschiedenste Wirtschaftszweige. Die Tradition als familiengeführtes Unternehmen, modernste Technologien sowie das Wissen und das Engagement der Mitarbeiter zeichnen das Unternehmen und seine Produkte aus. Nachhaltigkeit und der schonende Umgang mit den Ressourcen sind dabei die Grundlagen des unternehmerischen Handelns. Mit mehr als 25 Jahren Erfahrung im Bereich Recycling und eigenen Recyclingwerken trägt Alpla dazu bei, dass Kunststoffe im Wertstoffkreislauf bleiben.


Fokus

Qualitätsmessungen auf der Maschine

Die CAD/CAM-Software Cimatron ermöglicht das sehr präzise Messen bestimmter Maße auf entsprechend genauen CNC-Maschinen. Dafür stehen unterschiedliche Messzyklen zur Verfügung. Bei Alpla messen die Werkzeugbauer sowohl Elektroden als auch hartgefräste Werkstücke auf einer Röders RXP 950 DSH – sie bringt die entsprechend erforderliche Genauigkeit ab Werk mit. Messergebnisse am Bauteil, welche sich außerhalb der Toleranz befinden, werden auf dem automatisch generierten Messprotokoll dementsprechend gekennzeichnet. Darüber hinaus wird jedes Werkzeug nach der Bearbeitung auf Verschleiß und Bruch kontrolliert. Auf Basis der Messergebnisse werden unterschiedliche Folgeaktionen ausgelöst, sodass möglichst wenig Stillstände entstehen.


Standpunkt

Aus der Praxis – für die Praxis

Enge Kontakte zwischen Anwendern und Softwareentwicklern sind gerade bei einem CAD/CAM-System wie Cimatron ein großer Vorteil – für alle Seiten. Wenn die Softwareentwickler ein offenes Ohr für sinnvolle Vorschläge haben und diese zudem zügig bearbeiten, bekommen die Anwender zeitnah praktikable Lösungen für ihre Herausforderungen. Und einem Softwarehaus kann schließlich nichts besseres passieren, als dass engagierte und versierte Anwender das Potenzial für Verbesserungen, Erweiterungen und Ergänzungen aufzeigen. Eine Partnerschaft auf Augenhöhe, die allen Anwendern des CAD/CAM-Pakets zugutekommt.

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TK Mold verkürzt die Lieferzeiten mit CAD/CAM-Software um 70 % und einem ROI innerhalb von sechs Monaten

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Seit seiner Gründung nutzt TK Mold die integrierte CAD/CAM-Software von Cimatron, um seinen Arbeitsablauf von der Angebotserstellung und Konstruktion über die Bearbeitung und das Erodieren bis hin zur Montage zu rationalisieren. Das Unternehmen investiert außerdem regelmäßig in Weiterbildungsmaßnahmen, um sicherzustellen, dass das gesamte Team die leistungsfähige Software optimal nutzt. Dies hat sich ausgezahlt, da die Lieferzeiten für die Werkzeuge verkürzt und die Produktivität der Werkstatt erhöht werden konnten.

2elle-engineering SRL

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Die Fähigkeit, schnell auf die Wünsche der Kunden einzugehen und gleichzeitig eine hohe Qualität zu gewährleisten, zeichnet 2elle-engineering in der Welt der geschmiedeten Metallräder aus. Die Konstruktion mit einer flexiblen und effizienten CAD-Software wie Cimatron spielt dabei eine entscheidende Rolle.