ASIS: Vollautomatisch ab Losgröße 1
Haushaltsgerätehersteller betreibt weltweit modernste Pulver-Emaillieranlage
Bei einem Schweizer Hausgerätehersteller für das gehobene Preissegment wird vom Blech bis zum fertigen Produkt alles inhouse produziert. Um den Standard weiter zu entwickeln, wurde bei dem Unternehmen in eine neue Pulver-Emaillieranlage investiert.
V-ZUG ist eine führende Schweizer Marke für Haushaltsgeräte. Seit über 100 Jahren entwickelt und produziert das Unternehmen am Hauptproduktionsstandort in Zug Geräte für Küche und Waschraum und seit 2013 gibt es für den Bereich Kühlgeräte zwei weitere Standorte in der Schweiz. In Zug wird alles selbst produziert. Entsprechend dem Premiumanspruch sind Backöfen, Steamer, Geschirrspüler, Waschmaschinen und Wäschetrockner im gehobenen Preissegment angesiedelt. Auf Qualität und Funktionalität wird bei allen Produkten großer Wert gelegt. Um diesen Standard weiter zu entwickeln, wurde bei dem Unternehmen in eine neue Pulver-Emaillieranlage investiert. „Wir haben uns für Asis entschieden, weil sie im Vorfeld des Projektes glaubhaft bewiesen haben, dass sie so eine Anlage bauen und projektieren können“, so Roland Häfliger, Projektleiter Teilefertigung & Oberflächentechnik. „Asis war auch einer der wenigen Anbieter, der sich als Generalunternehmer für die Gesamtanlage angeboten hat.“
Hangar mit Ausstrahlung
Das V im Firmennamen V-ZUG entstammt noch den Gründungszeiten als Verzinkerei, seitdem hat sich die Stadt am malerischen Zuger See um das Unternehmen herum entwickelt. Aufgrund des begrenzten Flächenangebots kann die Produktion nur noch in die Höhe wachsen. Geplant ist zukünftig auf nahezu halber Fläche doppelt so viel zu produzieren. Alle Anlagenteile des circa 1.400 Quadratmeter großen Beschichtungszentrums wurden so konstruiert, dass sie in den zweiten Stock eines modernen Holzbaus eingebracht werden können. Der nachwachsende Rohstoff Holz ist nicht nur nachhaltig, er erzeugt auch eine angenehme Atmosphäre
Vorbehandlung und Applikation
Die Backkästen kommen alle 50 Sekunden aus der Schweißlinie und werden automatisch auf ein Flachförderband übernommen. Ihre erste Station ist die Bügel- und Klipse- Anlage. Dort werden automatisch Klipse angebracht. Diese decken bestimmte Stellen zum Schutz vor dem Emaillepulver ab, sodass sie für die Weiterverarbeitung beschichtungsfrei bleiben. Anschließend werden automatisch Haltebügel angehängt und mit einem Übergaberoboter an die Power & Free Fördertechnik übergeben. Die Aufgabe der Flachwaren erfolgt an einer separaten manuellen Station.
An der 5-Zonen Spritzvorbehandlung werden alle Teile für eine optimale Beschichtungsqualität von Ziehöl und Schmutz befreit. Die Spritzpumpen der zweibahnigen Anlage werden nicht wie üblich über Drosselklappen, sondern über Frequenzumformer geregelt. Das ermöglicht die durchgängige Einbindung in die SPS-Anlagensteuerung und der jeweils günstigste Betriebszustand, wie beispielsweise Pausenschaltungen, können eingestellt werden. Über die elektronische Druckrohrüberwachung wird der Spritzdruck konstant gehalten. Auf den sparsamen Spülmittelverbrauch wurde mit der Kaskadenführung ein besonderes Augenmerk gelegt. Nach der Abblaszone werden die Werkstücke im darüberliegenden Haftwassertrockner getrocknet, sodass keine Wasserreste an der Oberfläche zurückbleiben.
Alle Pulveraufträge finden in einem klimatisierten Gehäuse statt. Die Backkästen und die Flachware werden in insgesamt drei Pulverkabinen beschichtet. Die Erfahrung der ASIS in der Haushaltsgerätebranche hat gezeigt, dass die Kombination aus Robotern und Linearachsen ein ideales Setup darstellt. Die wirtschaftlichen Linearachsen beschichten hier die vertikalen, planen Flächen, während die Roboter Kanten und Innenbereiche pulvern. Zwei Kabinen übernehmen den Grundpulverauftrag, die dritte Pulverkabine ist für die spezielle Beschichtung von Dampfgarern vorgesehen. Sensoren erkennen, welches Teil gerade einfährt und die Parameter und Programme werden entsprechend optimal eingestellt.
Der Challenge-Gedanke
„Die Anforderungen der Firma V-ZUG waren von Anfang an sehr hoch, es wurde viel Wert auf Automatisierung und Digitalisierung gelegt“, erinnert sich Dietmar Binder, Projektleitung und Vertrieb ASIS. „Eine Herausforderung war, dass wir mit nur einem Förderertechniksystem, dem Power & Free Förderer, und nur einem einheitlichen Wagenzug sowie Gehängen durch die Anlage fahren wollten.“ Dies macht natürlich Sinn, da der Gesamtprozess vereinfacht wird und keine zusätzlichen Sortierfunktionen in der Anlage benötigt werden. Umgesetzt wurde das mit einem Umhängeroboter und einer von ASIS konstruierten Gehängereinigung. Der Umhängeroboter nimmt alle Werkstücke von den bei der Applikation ebenso mit Pulver benetzten Gehängen ab. Diese werden zwischenzeitlich in der Gehängereinigung gesäubert und der Roboter kann so die Werkstücke auf dieselben, gereinigten Gehänge übergeben, die dann zum Emaille- Einbrennofen fahren.
Das Emaillepulver wird bei einer Temperatur von 850 Grad Celsius eingebrannt. Der speziell gebaute Schuppenblechförderer schleppt die Wagenzüge des Power & Free Förderers mit den daran hängenden Wagenzügen unbeschadet durch den Ofen und gibt sie danach wieder zurück. Die flexiblen Schuppen schließen zu jeder Zeit den Ofen nach oben hin ab, sodass keine Energie verloren geht und schützen gleichzeitig die darüberliegenden Wagenzüge sowie die Förderkette, die nicht auf diese Temperaturen ausgelegt sind. Die ausfahrenden noch heißen Backkästen strahlen ihre Energie auf die einfahrenden Werkstücke ab. Im Ofen gibt es neun Brennzonen mit verschiedenen Temperaturen, die von 16 Brennern beheizt werden. Aktuell wird der Einbrennofen noch mit Erdgas betrieben, eine Umstellung auf Wasserstoff ist in der Ausarbeitung. Schwarz glänzend, wie Schweizer Bitterschokolade, verlassen die Werkstücke den Ofen und reihen sich im Leerziehpuffer aneinander, um weiter abzukühlen.
Fast könnte man denken, dass sie nun fertig zur Montage sind. Manche Teile werden je nach Kundenwunsch noch weiter veredelt. In einer weiteren Kabine wird mittels Roboter noch eine dauerhafte Antihaftbeschichtung aufgebracht, die anschließend in einem Konvektionstrockner bei 250 Grad Celsius getrocknet wird.
Digitalisierung, Nachhaltigkeit, Planung
„Wir haben Asis ausgewählt, weil wir großen Wert auf Funktionalität und Qualität legen, dazu gehört die lückenlose Nachverfolgbarkeit der Qualitätsdaten während der Prozesse“, so Roland Häfliger. Dies wird möglich durch die Software Surface-Analytics 4.0. Sämtliche Prozessdaten der Anlage werden in einer zentralen Datenspeicherung erfasst. Der Nutzer greift per Smartphone, Tablet oder Laptop darauf zu. Neben wichtigen Kennzahlen und Reports zur Optimierung der Anlagenleistung kann darüber hinaus jedes Einzelteil lückenlos zurückverfolgt werden.
Einige wenige Bauteile, welche den hohen Qualitätsanforderungen im ersten Schritt nicht standhalten, werden in der Nacharbeitskabine auf das erforderliche Niveau gebracht. Zusätzlich wird über ein Touch-Panel alles transparent und rückverfolgbar festgehalten. Nacharbeiten, statt wegwerfen – auch das entspricht dem Nachhaltigkeitsanspruch im Produktionsprozess.
Die gesamte Anlage wurde im Vorfeld digital aufgebaut. Neben klassischen Studien zur Erreichbarkeit wurden auch die Roboter simuliert und ihre Programme offline erstellt. Die Robotersimulation aller Einzelstationen und der gesamte Materialfluss in der Anlage wurden in einer Gesamtsimulation verknüpft. Die unterschiedlichen Prozesszeiten der Stationen wurden berücksichtigt. So konnten präzise Vorhersagen über die Auslegung der Fördertechnik mit Pufferstrecken, Fehlerquellen der Einzelbereiche, parallel arbeitende Zonen und dem zu erwartenden Durchsatz getroffen werden.
„Das Highlight der Anlage ist schwer zu bestimmen, es ist nämlich die Anlage im Gesamten“, resümiert Roland Häfliger. „Die ganze Anlage in ihrer Funktionalität ist einzigartig.“ Jeder Einzelprozess wurde wie ein Schweizer Uhrwerk genau aufeinander abgestimmt, automatisiert und mit einheitlicher Steuerungstechnik verknüpft. German Engineering traf im Fall der Firma V-ZUG auf Schweizer Präzision – durch kundenorientierte Vorplanung, Robotik Kompetenz und den Einsatz digitaler Lösungen entstand hier die weltweit modernste Emaillieranlage.
