Senkung der Herstellungskosten durch fortschrittliches Schaumstoff-Dosierverfahren

Die Herausforderungen von gebogenen und maßgeschneiderten Linien

Die Anpassung an neue und disruptive Trends in der Fensterherstellung und -abdichtung erfordert einen immer weniger arbeitsintensiven Prozess. Der aktuelle Trend ist die Verwendung von Fensterformen mit kleinerem Durchmesser (Halbkreise, Vollkreise, Ovale und sogar Omega-Zeichen). Diese sind zwar attraktiv, können aber schwierig herzustellen sein.

Ein wichtiger Bestandteil des Fensterherstellungsprozesses sind linear gebogene, hohle, extrudierte Kunststoffrohre, die als Innenrahmen des fertigen Fensters dienen. Die linearen Biegungen halten das Glas in Position, so dass der äußere Rahmen am inneren linearen Rahmen befestigt werden kann.

Bei dem traditionellen und mühsamen Verfahren mussten die hohlen Leinen für eine bestimmte Anzahl von Minuten in einem Ofen erhitzt werden. Der Bediener entnimmt die Teile aus dem Ofen und setzt einen vorgewärmten flexiblen Gummikeil ein, der in die Spuröffnung für den jeweiligen linearen Hohlraum passt. Lineare Teile können mehrere Hohlbahnen haben, in die jeweils eine Schlange eingefügt wird. Diese Gummischlangen bestehen aus einem präzisionsgefertigten Material, das bis zu 12.000 € pro Satz kosten kann. Ihre Lebensdauer ist in der Regel nicht sehr lang, da sie ständig einem Heiz- und Kühlprozess ausgesetzt sind, der sie schwächt.

Die Schnüre werden dann auf einen beheizten Metalltisch gelegt, auf dem die Bediener Stifte zur Unterstützung einsetzen, während sie die Schnur langsam in die gewünschte Form biegen. Das manuelle System führt zu Lücken in der Dichtung, und der lineare Kunststoff kann sich verziehen, wenn er nicht richtig gebogen wird. Dieses Verdrehen ruiniert das Produkt und führt zu Abfall, da das Glas nicht richtig versiegelt werden kann. Außerdem werden dadurch Zeit, Mühe und Heizkosten vergeudet. Der arbeitsintensive Prozess ist nicht nur kostspielig, sondern auch sehr zeitaufwändig.

US-Hersteller sucht nach einer besseren Lösung für die Herstellung kundenspezifischer Leitungen

Ein großer Fensterhersteller verwendete diese zeitaufwändige manuelle Methode, um lineare Elemente für kundenspezifische Fenster zu biegen. Man suchte nach einer Möglichkeit, den Prozess zu verbessern, da der zu langsame Produktionszyklus nicht dem Bedarf des Unternehmens entsprach, die Produktion zu steigern, um der Marktnachfrage gerecht zu werden.

Dieser Hersteller wandte sich an einen lokalen Vertriebshändler, um eine andere Möglichkeit zur Befüllung der Anlagen zu finden. Der Vertriebshändler stellte Graco, das modulare und konfigurierbare Systeme für die Polyurethanverarbeitung entwickelt, vor diese Herausforderung.

Graco untersuchte zunächst das Material, aus dem der Schaumstofffüller besteht. Der Fensterhersteller hatte eng mit einem Hersteller von Polyurethanschaum zusammengearbeitet, der eine Rezeptur empfahl, die sich gut mischen ließ, leicht und kostengünstig zu verarbeiten war und eine ausreichende Dichte aufwies, um beim Biegen Halt zu bieten, ohne dabei viel Gewicht aufzubringen. Die Rezeptur des Materials wurde speziell so entwickelt, dass es über einen bestimmten Zeitraum hinweg reagiert und aushärtet, wobei es aufsteigt und den linearen Bereich von unten nach oben ausfüllt und von flüssig zu fest wird.

Graco arbeitete mit dem Schaumstoffhersteller zusammen, um das geeignete Medium für diesen Prozess weiter zu verfeinern, einschließlich der Zusammenarbeit, um Chemikalien mit zufriedenstellender Dichte, Mischbarkeit und Verarbeitbarkeit zu erhalten.

Erfolg erfordert strenge Materialtests

Das Graco-Team für fortschrittliche Flüssigkeitslösungen (Advanced Fluid Solutions, AFS) führte Untersuchungen und Tests in der Graco-Laboreinrichtung in Ohio durch. Sie passten die Additive im Basispolyol an und änderten das Verhältnis, um die gewünschte Dichte für den fertigen Schaum zu erreichen. Sie testeten auch eine Reihe von Pistolen, um die beste Waffe für das Verfahren zu ermitteln. Das AFS-Team arbeitete zusammen mit dem Schaumstoffhersteller noch mehrere Male an der Anpassung des Materials, bis sie schließlich zu einer erfolgreichen Formulierung gelangten.

Auf der Grundlage der neuen Formulierung konfigurierte Graco das System. Sie empfahlen die Verwendung eines HFR-Systems (Hydraulic Fixed Ratio), bei dem zwei Materialien unter hohem Druck gemischt werden, so dass sie zu einer einzigen Flüssigkeit werden. Nachdem die Flüssigkeit mit einer Spezialpistole eingespritzt wurde, beginnt sie innerhalb von 8 bis 10 Sekunden zu reagieren, indem sie zunächst cremig, dann gelierend und schließlich zu einem festen Schaum wird.

Zu den ausgewählten Geräten gehört das Graco HFR™-Dosiersystem (beheizt), das mit einer Fusion®-Luftspülpistole und einem Gießdüsenadapter ausgestattet ist und das Mischen und Dosieren unter hohem Druck ermöglicht. Zwei separate Flüssigkeiten werden zum Zeitpunkt der Injektion in die patentierte Pistole gepumpt und gemischt und in die linearen Hohlräume injiziert. Die Schaumstoffdichte ermöglicht eine vollständige Füllung des Linears, was eine hervorragende Unterstützung beim Falten bietet, ohne das Gewicht wesentlich zu erhöhen.

Verbesserte Fähigkeiten und kürzere Produktionszeiten

Graco brachte das System für Produktionstests zu mehreren Fensterherstellern, wo es zum Einspritzen des Schaums in lineare Linien zum Biegen in simulierten Produktionstests verwendet wurde. Das Ergebnis zeigte, dass die Hersteller in der Lage waren, die linearen Linien in kleinere, präzisere Kurvenradien zu biegen. Die mit Schaumstoff gefüllten linearen Leitungen haben keine Hohlräume oder Lücken in den Kavitäten, wodurch sie eine hervorragende innere Unterstützung der Leitung während des Biegens bieten.

Darüber hinaus suchte der ursprüngliche Fensterhersteller zu Beginn des Projekts nach einer besseren Methode zum Biegen der linearen Linien und erhielt eine Lösung, die die Produktionszeit um 50 Prozent reduziert und eine erhebliche Abfallreduzierung ermöglicht.

Das Verfahren wurde inzwischen von mehreren anderen Fensterherstellern in der ganzen Welt übernommen.