Österreichische Kunststoffzeitschrift

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LSR

Arburg fertigt Mund- und Nasenmasken aus LSR und PP

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Nachdem Arburg bereits seit Mitte April am Stammsitz in Loßburg, Deutschland, auf Allrounder-Spritzgießmaschinen Schutzbrillen fertigt, hat das Maschinenbauunternehmen nun ein weiteres Projekt gegen die Ausbreitung des Coronavirus ins Leben gerufen: Seit dem 11. Mai werden Mund- und Nasenmasken aus den Komponenten LSR (Liquid Silicone Rubber) und PP (Polypropylen) spritzgegossen. Rund 3 500 dieser multifunktionalen Hightech-Masken können dann unter Serienproduktionsbedingungen voraussichtlich täglich produziert werden. Das Produkt dient zunächst zum Schutz der eigenen Mitarbeitenden weltweit und wird dann schnellstmöglich über den Landkreis Freudenstadt auch an Krankenhäuser und Pflege-Einrichtungen verteilt.

Arburg engagiert sich in der Coronakrise: Manuel Frick, Sales Manager LSR, die Geschäftsführer Gerhard Böhm (Vertrieb) und Guido Frohnhaus (Technik) sowie Dr. Thomas Walther, Abteilungsleiter Anwendungstechnik, präsentieren die ersten Hightech-Masken.

„Wir engagieren uns in verschiedenen Hilfsinitiativen und schieben auch unternehmensinterne Projekte wie diese Mund- und Nasenmaske an. Der Bedarf ist enorm. Wir erhalten konkrete Anfragen etwa von Krankenhäusern und Altenheimen aus der ganzen Region“, so Gerhard Böhm, Arburg-Geschäftsführer Vertrieb, zur aktuellen Situation. „Die hochwertigen und nachhaltigen Masken aus flexiblem LSR und PP haben wir selbst entwickelt und erste Prototypen mit unseren Freeformern additiv gefertigt. Die LSR-Bauteil- und Werkzeugsimulation erfolgte mithilfe der Software Sigmasoft der Firma Sigma Engineering. In Rekordzeit von nur rund fünf Wochen haben unsere Partner Polar-Form und Foboha die zugehörigen Spritzgießwerkzeuge für die LSR- und die PP-Komponente gebaut, sodass wir nun in Loßburg mit der Serienproduktion beginnen können.“ An der Realisierung der Werkzeugtechnik waren zudem die Firmen Ewikon (Kaltkanal) und Männer (Heißkanal) beteiligt. Weitere Partner waren Barth Mechanik (Greifer) und Packmat (Verpackungstechnik), das Rohmaterial für mehrere 10.000 Masken haben der Chemiekonzern Wacker und Borealis gesponsert.

Multifunktionale Mund- und Nasenmaske

Die flexiblen Masken leisten weit mehr als ein einfacher Stoff-Mundschutz: Das multifunktionale Produkt besteht aus einer weichen LSR-Maske, die über Nase und Mund gestülpt wird, und einem festen PP-Schild mit Ösen zur Befestigung elastischer Bänder. In der Mitte befindet sich ein genormter Anschluss mit Loch (DIN EN ISO 5356-1:2004).

Die Mund- und Nasenmaske besteht aus einer weichen LSR-Maske und einem festen PP-Schild mit Ösen zur Befestigung der elastischen Bänder. Für den Alltagseinsatz kann die Öffnung mit einem sogenannten Flow Gate (Ausströmer) verschlossen werden.

Zur Infektionsvermeidung im Alltag, also z. B. für berufliche Besprechungen oder den persönlichen Einkauf im Supermarkt, wird die Öffnung mit einem sogenannten Flow Gate (Ausströmer) verschlossen. Dieser leitet die Atemluft nach unten ab und verringert auf diese Weise deutlich das Ansteckungsrisiko.

In der nächsten Ausbaustufe kann auf die Öffnung ein Filtergehäuse aufgesteckt werden. Schon sehr bald will Arburg auch dieses Bauteil zusammen mit Partnern fertigen. Beteiligt sind bei diesem Projekt die Firmen Wilhelm Weber (Werkzeug), Günther (Heißkanaltechnik), Küfner (Filter), Herrmann Ultraschall (Schweißtechnik) und Packmat (Verpackungstechnik).

Pro Zyklus entstehen vier LSR-Masken, die von einem Sechs-Achs-Roboter entnommen werden. Pro Tag können rund 3.500 der multifunktionalen Hightech-Masken produziert werden.
 
Fotos: ARBURG

Durch Einsatz entsprechender FFP2- oder FFP3-Filter können sich z. B. Ärzte und Pflegekräfte in direktem Kontakt mit Erkrankten vor Viren oder Bakterien zuverlässig schützen.

Die Masken sind für die Mehrfachverwendung konzipiert und lassen sich problemlos sterilisieren. „Für uns war es auch wichtig, die Leistungsfähigkeit von Kunststoffen zu nutzen und ein Produkt zu schaffen, das langfristig verwendet werden kann. So lassen sich Ressourcen schonen“, betont Dr. Thomas Walther, Abteilungsleiter Anwendungstechnik bei Arburg. Das temperfreie LSR-Material vom Typ Elastosil LR 5040 ist nach FDA CFR 21 §177.2600 und BfR XV. „Silicone“ für Anwendungen mit Lebensmittelkontakt geeignet und wurde auf Biokompatibilität getestet. Zudem dichtet das LSR gut ab, hat eine hohe Weiterreißbeständigkeit und ist gut sterilisierbar.

Mindestens 15.000 Masken in der Woche

„Wir gehen davon aus, dass wir im Zweischichtbetrieb mindestens 15.000 dieser Masken in der Woche produzieren. Würden wir rund um die Uhr arbeiten, wären es sogar doppelt so viele“, erklärt Manuel Frick, der als LSR-Experte bei Arburg das Produkt konzeptioniert hat. Dazu werden zwei elektrische Spritzgießmaschinen eingesetzt. Ein Allrounder 570 A mit 2.000 kN Schließkraft fertigt mit einem 4-fach-Werkzeug von Polar-Form im Arburg-Schulungscenter die LSR-Masken, während im Kundencenter gleichzeitig ein Allrounder 470 E Golden Electric mit 1.000 kN Schließkraft und einem 2-fach-Werkzeug von Foboha die zugehörigen PP-Schilde produziert. Die größere Spritzgießmaschine arbeitet mit einer LSR-Dosieranlage von Elmet und einem Sechs-Achs-Roboter von Kuka, der in einem anspruchsvollen Entformungsvorgang die flexiblen Masken aus dem Werkzeug entnimmt und auf ein Förderband ablegt. Die einfachere Handhabung der PP-Schilde übernimmt bei der zweiten Maschine ein lineares Robot-System Multilift Select. Schließlich wird das PP-Schild manuell formschlüssig auf die Silikonmaske gesteckt, diese mit zugehörigen elastischen Bändern komplettiert und verpackt. Durch die Verwendung eines temperfreien LSR kann dieser Schritt ohne störende Produktionsunterbrechung durch ein zeit- und energieaufwendiges Tempern des Bauteils erfolgen.

Erste Kontingente der Mund- und Nasenmasken werden an die eigenen Mitarbeiter weltweit und die maßgeblich beteiligten Partner verteilt. Die weitere Koordination und Verteilung an Krankenhäuser, Pflege-Einrichtungen und Zivilschutzorganisationen übernimmt im nächsten Schritt der Landkreis Freudenstadt.

www.arburg.com

Mit ARBURG auf der „Road to Digitalisation“

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ARBURG macht die Zukunft des Spritzgießens auf der Fakuma digital und real erlebbar. Im Mittelpunkt des Messestands in Halle A3 steht die „Road to Digitalisation“ mit zahlreichen Stationen. Dort geben ARBURG-Experten den Fachbesuchern Ideen für ihren Weg in die zukunftsfähige IT-vernetzte und effiziente Kunststoffteile-fertigung an die Hand.

Produkte und Features für die digitale Transformation

Ein wichtiger Baustein auf dem Weg zur digitalen Transformation ist die „smarte“ Maschine, die ihre Prozesse überwacht, adaptiv regelt und die Bediener in jeder Situation aktiv unterstützt. Für diese Aufgaben gibt es sechs neue Assistenzpakete, die an verschiedenen Stationen der „Road to Digitalisation“ präsentiert werden. Sie helfen vom Starten, Einrichten und Optimieren über das Produzieren und Überwachen bis hin zum Service.

Zudem werden die zukunftsweisende GESTICA Steuerung und die SELOGICA ND (neues Design), das Potenzial von Augmented Reality (AR) für den „smarten“ Service und das ARBURG Leitrechnersystem ALS als zentraler Baustein von Industrie 4.0 vorgestellt. Um noch näher am Kunden zu sein, verstärkt ARBURG sein Angebot an Dienstleistungen und präsentiert auf der Fakuma 2018 den Einstieg in ein neues Kundenportal.

ALLROUNDER und freeformer prominent vertreten

Darüber hinaus zeigt ARBURG auf der Fakuma ein breites Spektrum innovativer Spritzgießanlagen und Verfahren. Premiere feiern die Packaging-Ausführung des ALLROUNDER 820 H im Clamp-Design und das ARBURG Turnkey Control Module (ATCM), ein Scada-System für komplexe Turnkey-Anlagen. Weitere Highlights sind ein Industrie-4.0-Praxisbeispiel und das Spritzgießen von Mikro-Bauteilen aus LSR.
Für ein neues Erscheinungsbild des Messestands sorgen die sechs ALLROUNDER, die alle im neuen ARBURG Farbkonzept „Mintgrün-Hellgrau-Dunkelgrau“ zu sehen sind. Weitere neun ALLROUNDER produzieren auf Partnerständen anspruchsvolle Kunststoffteile.

Der freeformer und das ARBURG Kunststoff-Freiformen (AKF) werden sowohl bei ARBURG als auch bei einem Kunden präsentiert. Abgerundet wird die ARBURG Präsenz schließlich durch den eigenen Recruiting-Stand.

Innovative LSR-Verarbeitung virtuell ausgelegt

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In Kooperation mit Elmet Elastomere Produktions- und Dienstleistungs-GmbH und der Momentive Performance Materials Inc. zeigte die Sigma Engineering GmbH auf der K 2016 innovative LSR-Verarbeitung. Durch eine neuentwickelte Aufrüsteinheit ermöglicht Elmet die Produktion von 2-K-Anwendungen auf herkömmlichen 1-Komponenten-LSR-Maschinen. Auf der Messe demonstrierte Elmet diese Neuheit am Stand von Momentive am Beispiel eines 2-K-Eierbechers, der in einem 4+4-fach Werkzeug auf einer umgerüsteten Arburg Allrounder 470 A produziert wurde.

Die Prozessauslegung des 2-K-Eierbechers auf der umgerüsteten 1-K-Maschine erfolgt mit Sigmasoft Virtual Molding vorab. | Grafik: Sigma
Die Prozessauslegung des 2-K-Eierbechers auf der umgerüsteten 1-K-Maschine erfolgt mit Sigmasoft Virtual Molding vorab. | Grafik: Sigma

Bei der Verarbeitung von Flüssigsilikon ist die Sigmasoft® Virtual Molding-Technologie ein wichtiges Werkzeug. Durch ihre spezielle Rheologie und Vernetzungskinetik erlauben LSRs nur ein enges Prozessfenster und stellen den Verarbeiter so vor einige Herausforderungen.

Diese sind jedoch auch der Antrieb für zahlreiche Innovationen, um das Potenzial des Werkstoffs voll auszunutzen. Gerade bei der Umsetzung neuer Ideen und innovativer Konzepte tragen virtuelle Machbarkeitsstudien nicht nur zur Senkung der Kosten bei – neue Ideen werden auch schneller, einfacher und mit geringem Risiko getestet.

Mit Hilfe von Sigmasoft Virtual Molding wurde für die Umsetzung des 2-K-Eierbechers vorab überprüft, ob das Projekt in der geplanten Kombination aus Material, Werkzeug, Maschine und Prozesseinstellungen realisierbar war. Die Verarbeitbarkeit des gewählten Silopren LSR 2670 auf der Kolbenpumpe der Aufrüsteinheit war dabei eine der zentralen Fragestellungen. Die Simulation in der virtuellen Spritzgießmaschine half bei der Ermittlung der nötigen Füllzeit, des Druckbedarfs und letztlich der Materialauswahl, ohne die Verschwendung von Ressourcen oder die Gefahr von Schäden an der realen Aufrüsteinheit.

Deren Potenzial konnte schließlich ohne langwierige Trial-and-Error-Versuche ausgeschöpft und der gesamte Prozess optimal ausgelegt werden. Die virtuelle Produktion sowie die Einsatzmöglichkeiten der Software entlang der kompletten Produktentwicklungskette erlebten die Besucher am Stand der Sigma.

Perfekte Zudosierung von Elmet für LSR-Spritzgießen für die Medizintechnik

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Die Herstellung medizintechnischer Produkte stellt höchste Anforderungen hinsichtlich Erfassung, Einhaltung und Dokumentation der Prozessdaten. Das Spritzgießen von Flüssig-Silikonkautschuken (LIM, Liquid Injection Molding) ist in diesem Bereich etabliert, aber das Zudosieren von Additiven und Farben konnte bisher Probleme bereiten, weil eine entsprechend feinfühlige Messung und Regelung sowie die zugehörige automatisierte Datenerfassung standardmäßig nicht verfügbar waren. Mit der Markteinführung eines hoch präzise arbeitenden, selbstregelnden Mehrkomponenten-Dosiersystems schafft die Firma Elmet aus Oftering in Österreich jetzt die Möglichkeit, solche Hürden zu überwinden und zugleich die Effizienz des Einsatzes von Farbpigmenten und Additiven zu optimieren.

Zentrales Element dieser bahnbrechenden Lösung ist ein hochauflösender Durchflussmesser. Im geschlossenen Regelkreis in die Farb- und Additivaustragung integriert, erfasst er die Menge des zugeführten Volumens mit einer Genauigkeit von 640 000 Inkrementen pro Liter. Das System verwendet diese präzisen Messwerte, um die Zuführung von Farbe und Additiven exakt entsprechend der per Touchscreen definierten Vorgabe zu regeln, und zugleich stellt es die entsprechenden Werte für die Dokumentation zur Verfügung.

Mit einem hochauflösenden Durchflussmesser und feinfühlig geregelter, umfassend dokumentierter Zudosierung von Additiven und Farben erfüllt Elmet die hohen Anforderungen an das Flüssigsilikon-Spritzgießen in der Medizintechnik. | Foto: Elmet
Mit einem hochauflösenden Durchflussmesser und feinfühlig geregelter, umfassend dokumentierter Zudosierung von Additiven und Farben erfüllt Elmet die hohen Anforderungen an das Flüssigsilikon-Spritzgießen in der Medizintechnik. | Foto: Elmet

Insbesondere Verarbeiter farbloser, funktionaler Additive – dazu gehören auch bestimmte Wirkstoffe – profitieren von dieser präzisen Überwachung der Dosierung. Optisch nicht erkennbare und damit möglicherweise unentdeckte Abweichungen vom Soll, beispielsweise auf Grund von Verschleiß, sich zusetzender Siebe oder veränderter Eigenschaften (Viskosität) der Additivcharge, können hier signifikante Zusatzkosten verursachen und schlimmstenfalls sogar gesundheitliche Folgen für den Endanwender haben. Basierend auf der exakten Volumenmessung sorgt das System von Elmet dafür, dass die erforderliche Dosiergenauigkeit eingehalten wird. Dazu regelt es die Aufgabemenge kontinuierlich so nach, dass sie mit dem ursprünglich erfassten und gespeicherten Referenzwert übereinstimmt. Erfolgt diese Nachregelung innerhalb bestimmter Toleranzen, wird dies dem Bediener signalisiert, um gegebenenfalls rechtzeitiges Eingreifen zu ermöglichen. Werden diese Toleranzen überschritten, unterbricht das System selbsttätig die Produktion, um Ausschuss zu vermeiden bevor er entsteht und damit Kosten zu sparen.

Der neue Durchflussmesser ist Teil des umfangreich ausgestatteten Mehrkomponenten-Dosiersystems TOP 3000 S von Elmet für das Flüssigsilikon-Spritzgießen, das mit besonders robusten und energieeffizienten pneumatischen Antrieben ausgestattet ist und sich für 20-l- sowie für 200-l-Gebinde eignet. Das System hält das Mischverhältnis der LSR-Komponenten A und B über den gesamten Fassinhalt konstant und sorgt für eine Materialausnutzung von über 99 %. Seine maximale Förderleistung beträgt 2,5 l/min, wobei bis zu 10 % Farbmittel zudosiert werden können. Die zugehörigen Prozessdaten lassen sich für jeden einzelnen Schuss per USB-, LAN oder WLAN-Schnittstelle exportieren.

Das TOP 3000 S ist Teil des Eigenprodukte-Portfolios von Elmet, das auch vollautomatisierte, hochpräzise Spritzgießwerkzeuge, elektronisch einstellbare Kaltkanal-Nadelverschlussdüsen und Peripherieprodukte wie Rückstromsperren, Tauchdüsen, Siebadapter usw. umfasst. Damit und mit zugekauften Spritzgießmaschinen aus der Produktion aller namhaften Hersteller erstellt das Unternehmen schlüsselfertige Komplettsysteme für die Flüssigsilikon-Verarbeitung.