Qualitätssicherung im Formenbau Tuschierpresse aus China sichert Werkzeugqualität

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Beim Finalisieren komplexer Formwerkzeuge bleibt das Tuschieren unverzichtbar. HPF wählte hierfür eine Tuschierpresse vom chinesischen Hersteller SXKH mit europäischen Steuerungskomponenten. Der Vorteil: Europäische Qualität zum chinesischen Preis.

In der Fertigung hochpräziser Spritzgießformen für die Medizin-, Hygiene- und Automobiltechnik gelangen selbst moderne FEM-Simulationen an thermische und mechanische Grenzen. Insbesondere bei Werkzeugen für Hochtemperaturanwendungen mit PEEK oder duroplastischen Kunststoffen sowie bei vielkavitätigen Formen mit Heißkanal-Direktanspritzung beeinflussen komplexe Schiebermechanismen und thermische Ausdehnungen das Schließverhalten.

Ein rechnerisches Erfassen sämtlicher Korrekturparameter erweist sich im Betriebsalltag oft als zeitintensiv. Das iterative Tuschieren unter prozessnahen Einsatzbedingungen bleibt daher die verlässlichste Methode, um die geforderte Maßhaltigkeit und Oberflächengüte vor dem ersten Abmustern zu garantieren.

Bei HPF, einem Werkzeugbauer und Spritzgießbetrieb im ostsächsischen Großdubrau, entstehen Werkzeuge und Produkte für eine ganze Reihe unterschiedlichster Branchen – von Automotive bis Medizin- und Hygienetechnik. Das Unternehmen hat sich einen guten Namen als Komplettanbieter für komplexe Teile und Baugruppen gemacht. Beim Maschinenpark beschaffen die Verantwortlichen in der Regel deutsche oder zumindest europäische Produkte. Umso bemerkenswerter ist, dass sie bei der Qualitätssicherung und der Finalisierung der Werkzeuge auf die Tuschierpresse HMG 70XS1510 des chinesischen Herstellers SXKH setzen.

Umfassendes Fertigungsspektrum

HPF, im Jahr 1990 als Werkzeugschleiferei gegründet, steht für hohe Qualität. Das Familienunternehmen hat sich seit seinen Anfängen inzwischen zu einem gefragten Spezialisten für kleine bis mittelgroße Werkzeuge und Bauteile weiterentwickelt. Ein Beispiel dafür ist aktuell ein 32-fach-Heißkanalwerkzeug mit Heißkanal-Direktanspritzung für zylindrische Medizin- und Hygieneartikel. 

„Wir fertigen höchst unterschiedliche Bauteile“, erklärt Clemens Menzel, Leiter Projektmanagement bei HPF.  „Für unsere Auftraggeber decken wir die gesamte Prozesskette ab, von der Entwicklung bis hin zum fertigen Produkt. Dabei sind wir branchenübergreifend aufgestellt. Unsere Kunden kommen aus den verschiedensten Bereichen, unter anderem aus der Medizintechnik, der Hygieneindustrie, der Automobilindustrie und der Verpackungsbranche.“

Das Leistungsspektrum umfasst die Fertigung von Einfachwerkzeugen bis hin zu hochfachigen Spritzgießwerkzeugen, den Bau von Stanz- und Umformwerkzeugen sowie die Bauteilfertigung. Eine der besonderen Kompetenzen des Unternehmens liegt in der Herstellung von Mehrkavitäten-Spritzgießwerkzeugen mit Heißkanal-Direktanspritzung für dünnwandige Bauteile aus der Medizin- und Hygieneindustrie.

„Darüber hinaus entwickeln und fertigen wir Spritzgieß- und Presswerkzeuge für die Verarbeitung anspruchsvoller Hochleistungskunststoffe wie PEEK und duroplastischer Werkstoffe“, ergänzt Menzel. „Seit Längerem beschäftigen wir uns zudem mit Werkzeuglösungen für die Verarbeitung biobasierter und biologisch abbaubarer Kunststoffe.“ 

Das Familienunternehmen offeriert heute als Komplettanbieter ein breit gefächertes Spektrum an Leistungen – von der Entwicklung und Konstruktion über die Fertigung von Spritzgießformen und Folgeverbundwerkzeugen bis hin zur Kunststoffserienfertigung auf mittlerweile 15 Spritzgießmaschinen mit 25 bis 180 Tonnen Schließkraft.

Maschinenpark auf dem Stand der Technik

Für die Fertigung steht HPF ein leistungsfähiger Maschinenpark auf dem aktuellen Stand der Technik zur Verfügung. Vom Drehen übers Fräsen und Erodieren bis hin zum 3D-Konturen-Lasern sind alle relevanten Technologien im Haus, viele Maschinen verfügen über eine Automatisierung. So funktioniert etwa das Fräsen der Grafitelektroden und das Erodieren weitestgehend mannlos. „Nur zum Härten müssen wir die Teile außer Haus geben“, erläutert Menzel. „Im Werkzeugbau sind pro Technologie mindestens drei bis vier Mitarbeiter aktiv – so ist sichergestellt, dass wir handlungsfähig sind.“

Ihren Maschinenpark entwickeln die Verantwortlichen kontinuierlich weiter und passen ihn stets an die aktuellen technischen Entwicklungen an. Bei Neu- und Ersatzbeschaffungen von Maschinen setzen die Oberlausitzer in der Regel auf Hersteller aus Deutschland, mindestens aber aus Europa. „So stellen wir sicher, dass im Servicefall die Wege kurz und die Ersatzteile vor Ort verfügbar sind“, betont Menzel. „Damit sind wir in der Vergangenheit immer sehr gut gefahren.“

Erste Maschine für HPF aus China

Umso überraschender ist vor diesem Hintergrund die Wahl der neuen Tuschierpresse: „Wir haben uns für eine Tuschierpresse HMG 70XS1510 des chinesischen Herstellers SXKH entschieden“, erklärt Menzel. „An dieser Schlüsselposition auf eine chinesische Presse zu setzen, dafür haben wir gute Gründe.“

Denn auch bei HPF müssen sie auf wirtschaftliche Herausforderungen reagieren. „Inzwischen schreiben uns manche Auftraggeber sogar vor, einen Teil des Auftrags in China fertigen zu lassen“, berichtet Menzel. „Das können wir umsetzen – wir kennen unsere Partner in China seit vielen Jahren sehr genau und wissen exakt, was sie leisten und welche Qualität wir zuverlässig von ihnen erwarten können. Es sind durchwegs Partner, die wir über Jahre persönlich kennen und die das technische Niveau und das Wissen haben, die geforderte Qualität zu liefern.“

Eine Simulation ist nur so gut wie ihre Daten

Die Entscheidung, in eine Tuschierpresse zu investieren, lässt sich betriebswirtschaftlich oft nur sehr schwer rechnen. Man braucht sie, um Werkzeuge produktionsreif zu machen und zur Absicherung der Qualität, aber sie produziert selbst keine Teile.  In vielen Unternehmen sind Tuschierpressen bei weitem nicht ausgelastet und stehen die meiste Zeit quasi ungenutzt herum. Zudem lässt sich heute viel von der Korrekturarbeit mit intelligenten Simulationen ersetzen. 

„Viel – aber eben nicht alles“, betont Menzel. „Wir bauen unter anderem auch Werkzeuge für Hochtemperaturanwendungen. Wer da simulieren will, wie sich die Werkzeuge bei großen thermischen Unterschieden verhalten, müsste erst einmal alle relevanten Parameter für die Produktion identifizieren und erheben oder berechnen, um eine valide Simulation ausführen zu können. Speziell dann, wenn etwa Schieber die Komplexität der Werkzeuge erhöhen.“ 

Mühsames Datensammeln

Klar, man könnte mit entsprechendem Aufwand alle relevanten Parameter erfassen. Auch wenn die mechanische Bearbeitung der einzelnen Bestandteile eines Werkzeugs wie bei HPF unter kontrollierten, klimatisierten Bedingungen erfolgt und die Geometrien damit exakt bekannt sind – im Zusammenspiel ergeben sich oft neue Erkenntnisse. Dafür die entsprechenden Werte zu erfassen, ist oft eine Herausforderung.

In vielen Fällen ist das im Arbeitsalltag viel zu aufwendig und langwierig – hier ist gerade bei hohen Anforderungen an die Maßhaltigkeit und die Oberflächenqualität, aber auch bei Formen mit Schiebern und anderen beweglichen Komponenten das Tuschieren mit iterativen Korrekturzyklen oft der deutlich schnellere und rationellere Weg zur Präzision. Denn in vielen Fällen führt an der Erfahrung der Werkzeugbauer in der Beurteilung und an Korrekturen in Handarbeit in der finalen Phase vor dem Weg zur Spritzgießmaschine kein Weg vorbei.

Tuschieren ist schnell und präzise

Das Finalisieren eines Werkzeugs ist ein Kostenfaktor, der seinen Niederschlag in den Preisen für den Auftraggeber wiederfindet. Der Aufwand muss also in der richtigen Relation zum Nutzen stehen. Gerade bei Werkzeugen, die sich im Spritzgießprozess komplex verhalten, kann Tuschieren unter nahezu echten Einsatzbedingungen – etwa mit bis zur Originaltemperatur für die Verarbeitung von Hochtemperaturkunststoffen aufgeheizten Werkzeugen – schnell und einfach wertvolle Erkenntnisse für den späteren Einsatz in der Serienproduktion liefern.

„Wir hatten bereits eine kleine Tuschierpresse im Haus, waren aber auf der Suche nach einer größeren Anlage, die neben einfachem Auf-Zu auch in der Lage ist, ohne Zusatzaggregat etwa Kernzüge zu fahren“, erklärt Menzel. „Dazu sollte sie sicherheitstechnisch auf dem aktuellen Stand sein. Dass sie die Parallelität sehr exakt halten muss, ist selbstverständlich.“

Ergonomische Auslegung und kompakte Bauform

Auf einen Drehtisch, etwa für das Tuschieren von Mehrkomponentenwerkzeugen, verzichteten die Werkzeugbauer. Wenn notwendig, planen sie die Werkzeuge von Hand umzusetzen. „Was uns neben den funktionalen und sicherheitstechnischen Features besonders wichtig war: die ergonomische Arbeit an der Presse“, erläutert Menzel. „Das bedeutet, dass sich der Untertisch aus der Presse herausfahren und kippen lassen muss, auch der Obertisch sollte sich so positionieren lassen, dass der Werkzeugmacher bequem und in natürlicher Arbeitshaltung seine Aufgaben erfüllen kann.“

Dazu kam – wie in vielen organisch gewachsenen Werkzeug- und Formenbaubetrieben – die geringe Hallenhöhe bei HPF. „Damit fielen die meisten Hersteller durchs Raster, da sie die Antriebszylinder der Presse nach oben verlegt haben und deswegen unsere verfügbare Höhe deutlich überschreiten“, betont Menzel. „Wir benötigen eine Presse mit sehr kompakter Bauform, über die auch der Hallenkran noch fahren und die Werkzeuge auf die Presse laden kann, und die alle von uns gewünschten Funktionen in sich vereint.“

Komponenten internationaler Hersteller

Für die Neubeschaffung der Tuschierpresse recherchierte das Team um Menzel bei zahlreichen Partnern und weiteren Betrieben. „Nicht nur in Deutschland – auch im Ausland, etwa bei unseren Partnern in China“, erklärt der Projektmanager. „Die verlassen sich auf Tuschierpressen von SXKH – ein Hersteller, der sich und seine Technologien stets weiterentwickelt hat – und wir haben in dessen Portfolio ein Modell gefunden, das optimal zu unseren Anforderungen passt.“

Der Leistungsumfang der Anlage, die die Werkzeugbauer näher betrachteten, konnte überzeugen, der Maschinenbau wirkte sehr solide. Und ein ausführlicher Blick „unter die Haube“ zerstreute auch die Bedenken hinsichtlich der Serviceverfügbarkeit: „Wir konnten feststellen, dass alle relevanten Schlüsselkomponenten der SXKH-Tuschierpressen von etablierten internationalen Herstellern kommen“, berichtet Menzel. „So ist der Lieferant für Antriebe und Steuerung etwa Siemens. Die Lichtschranken kommen von Sick, die Encoder von Kübler (alle Deutschland), der Servoantrieb von Phase (Italien), die Schütze von Schneider (Frankreich). Und die Ventile sind von Vickers (USA), auch hier ist schnelle Verfügbarkeit und kundiger Service gegeben.  Mit dieser Auslegung können wir sicher sein, dass wir bei Bedarf ohne Komplikationen kompetente Unterstützung bei uns vor Ort bekommen können.“

Die Anlage der Wahl ist eine Tuschierpresse HMG 70XS1510 – die Typenbezeichnung steht für eine maximale Schließkraft von 70 Tonnen bei einer nutzbaren Tischabmessung von 1500 x 1000 mm². Dabei lässt sich der Obertisch mit 2,5 t belasten, der Untertisch fasst Werkzeughälften bis 8 t. Beide Tische lassen sich neigen und in Positionen fahren, in denen eine ergonomische und bequeme Bearbeitung der Werkzeuge möglich ist. 

Weiterhin ist die Maschine ausgestattet einem vollständigen Servosystem mit geschlossenem Regelkreis. Die sehr kompakte Bauweise prädestiniert die Presse zudem für niedrige Hallen.

Zwei Anschlüsse für Kernzüge auf jeder Seite – insgesamt vier – komplettieren die Anlage. Damit und mit externer Peripherie können die Werkzeugbauer bei HPF die Formen im Bereich bis zu 6 t unter realistischen Betriebsbedingungen auf Herz und Nieren prüfen. So ist eine rationelle, effiziente und kostengünstige Finalisierung der Werkzeuge möglich.

Europäische Qualität  zum chinesischen Preis 

„Für unsere Wünsche – von der deutschsprachigen Benutzeroberfläche bis hin zur Farbgebung in unseren Hausfarben – zeigte sich der chinesische Hersteller sehr offen“, erinnert sich Menzel. „Eines der wichtigsten Argumente aber war letztlich das attraktive Preis-Leistungs-Verhältnis. Der Beschaffungspreis lag bei vergleichbarem Lieferumfang etwa halb so hoch wie bei den von uns angefragten Wettbewerbern. Die Presse kann alles, was wir brauchen. Sie arbeitet mit Komponenten etablierter internationaler Hersteller und lässt sich dank ihres unkomplizierten Aufbaus einfach warten. Und da das alles abgedeckt war, gaben die Kosten den Ausschlag. Denn am Ende kommt es darauf an, was der Auftraggeber bereit ist, zu bezahlen. Dank des attraktiven Preis-Leistungs-Verhältnisses dieser Presse können wir unseren Auftraggebern die geforderte hohe Qualität zu wettbewerbsfähigen Konditionen bieten. Und das ist es schließlich, was zählt.“