Modular, flexibel und erweiterbar

Siemens Healthineers hat mit Hilfe der Firma Afotek eine neue Lackieranlage errichtet, deren intelligente Steuerung höchste Flexibilität und Arbeitseffizienz bei gleichzeitig reduziertem Ressourceneinsatz ermöglicht. Die Anlage soll dabei nicht nur den spezifischen Wünschen der Kunden, sondern auch zukünftigen Anforderungen der Industrie 4.0 gerecht werden.

Helmut Kellner (re.)
Helmut Kellner (re.) und Frank Pecher prüfen den Produktionsablauf am Monitor. Foto: Redaktion -

Der Standort von Siemens Healthineers im Norden Bayerns ist eine der modernsten Fertigungsstätten für Komponenten und Produkte der Medizintechnik. Gefertigt wird hier für einen weltweiten Markt, doch der Standort ist eng mit der Region Kemnath verbunden. Der Bereich Medizintechnik ist eine der wichtigsten Sparten im Siemens-Konzern. Wenn irgendwo auf der Welt ein Patient mit einem Röntgen- oder Angiografiesystem, einem Magnetresonanz- oder Computertomografen untersucht wird, geschieht dies häufig mit Technik aus Kemnath. Jetzt hat das Unternehmen die komplette Lackieranlage erneuert. Die besondere Herausforderung für alle Beteiligten dabei: Die alte Anlage wurde rückgebaut und die neue Anlage gleich­zeitig in der gleichen Halle installiert. So musste der laufende Betrieb kaum unterbrochen werden. Helmut Kellner, Leiter des Mechanik-Centers berichtet über die Hintergründe des Projekts: „Unsere alte Anlage lief 28 Jahre. Mit der Investi­tion wollen wir uns zukunfts­fähig aufstellen. Hinzu kommt, dass sich die Kundenanforde­rungen geändert haben und wir flexibler agieren wollten.“

Merkmale der neuen Anlage
  • Höchste Flexibilität durch Verschiebebrückensystematik
  • Abdeckung aller notwendigen Lack-Oberflächentechniken im Metallbereich
  • Modularer Aufbau und Vorbereitung für Oberflächentechnik im Kunststoffbereich; dadurch beliebig erweiterbar
  • Höherer Output
  • Reduziert auf 2/3 der Fläche
  • 30% Durchsatzerhöhung bzw. höhere Kapazität
  • Schneller Farbwechsel möglich
  • Variable Kapazitätsveränderung von Pulver- und Nasslack-Technik und umgekehrt durch Nutzung neuartiger Kombikabine
  • Unterschiedlichste Strukturen und Glanzgrade
  • Beherrschung diversester Lacksysteme und Lackiersysteme
  • Zukunftsfähige Lackieranlage (Industrie 4.0 Ansatz): Die Steuerung errechnet den bestmöglichen Durchsatz und „ruft“ die Mitarbeiter zu den jeweiligen Arbeitsplätzen. Im Vergleich dazu haben bei der alten Anlage die MA immer nur einen und meist denselben Arbeitsschritt durchgeführt

Die primären Ziele der Anlage waren und sind:

  • Kundenspezifische Lackierung
  • Möglicher Einsatz von neuen, innovativen und veränderten Oberflächentechnologien
  • Die Möglichkeit zu haben, auch spezielle Oberflächen lackieren zu können
  • Schneller Farb- und Technologiewechsel sollte bzw. muss möglich sein
  • Bei Bedarf sollten verschiedene Designelemente mit unterschiedlichen Farben auf die Komponenten bringen
  • Zukunftsweisenden Herausforderungen der Digitalisierung abdecken

Die Planungen für das Team um Kellner begannen bereits 2014 mit ersten Marktrecherchen, der Definition der eigenen Anforderungen und dem Lastenheft sowie der Suche nach dem passenden Anlagenlieferanten. Die Suche nach einem geeigneten Partner gestaltete sich schwierig, doch schließlich hatte man diesen in der hessischen Firma Afotek gefunden. Werner Sinnig, Ge­schäftsführer des Unternehmens erinnert sich: „Ein wichtiges Auswahlkriterium war es, dass der zukünftige Anlagenbauer das gesamte Anlagenspektrum als Generalunternehmer aus einer Hand liefern kann. Entscheidend war neben der fachlichen Kompetenz das Konzept einer hochflexiblen und er­weiterbaren Anlagentechnik, welche schon heute die möglichen Anforderungen der Zukunft berücksichtigt. Wir waren bereits seit der ersten Stunde der Planungsphase intensiv in das Projekt involviert. Gemeinsam haben wir an der Vision gearbeitet, eine hochmoderne effiziente, umweltfreundliche und auf die Bedürfnisse zugeschnittene Anlage zu bauen“.

2016 erfolgte dann die Grundsteinlegung für die Lackiererei, die bei laufendem Betrieb umgebaut wurde. „Eine gezielte Planung des Anlagenumbaus bzw. des schrittweisen Neubaus und gleichzeitigem ‚Abriss‘ der Altanlage ermöglichte es, die Produktion ohne Qualitätsverluste während der gesamten Bauphase aufrecht zu erhalten. Hierbei wurden drei Bauabschnitte eingeplant“, so Sinning. Im Fokus stand dabei, die Anlage effizienter, umweltfreundlicher und kundenspezifischer zu gestalten. „Das Ergebnis ist ein modularer Aufbau mit höherem Output, der ein Drittel weniger Fläche benötigt“, führt Frank Pecher, Technologieleiter Ober­flächen­technik bei Siemens Healthineers aus. Im Detail ist die Anlage nicht im Durchlauf konzipiert, sondern besteht aus folgenden Modulen:

  • Refresh der vorhandenen Vorbehandlungsanlage als Takt-Überhebeanlage mit anschließendem Haftwassertrockner
  • Schleif- und Spachtelkabine
  • Lackierkabine
  • Pulverkabine
  • Kombikabine
  • Pulvereinbrennofen als Mehrspurofen
  • Lacktrockner
  • Shuttle-Fördertechnik
  • Steuerungstechnik

Für die Vorbehandlung steht neben einem mulitmetallfähigen Tauchverfahren mit acht Becken eine Entfettungsanlage zur Verfügung, in der die Bauteile zwischen 15 min und 2 h entweder nur vorbehandelt bzw. für die Lackierung vorbereitet werden.

Zusätzliche Kombikabine

Für die Applikation stehen drei Lackierkabinen zur Verfügung. Eine weitere Besonderheit ist die Kombination zwischen Nasslackierung und Pulverbeschichtung. In einer zusätzlichen Kombikabine kann wahlweise Pulverlack oder Nasslack appliziert werden. Dies ermöglicht eine hochflexible Arbeitsweise für schnelle Durchläufe. Zudem können bei verstärktem Aufkommen von Pulver- oder Nasslackteilen die beiden artreinen Kabinen unterstützt und somit der Durchsatz erhöht werden. Neben der hohen Flexibilität und der Erweiterbarkeit zeichnet sich die Anlage durch das Schwerlast-Fördersystem aus, welches eine Traglast von 2000 kg/Warenträger lautlos durch die Anlage transportiert. Das Shuttle-System sorgt für eine optimale Ausnutzung der Platzverhältnisse und einen kompakten Anlagenaufbau. Ebenso wurde die Digitalisierung miteinbezogen. „Unsere Oberflächen arbeiten heute schon mit den meisten Anforderungen einer Anlage, die der Industrie 4.0 gerecht wird, auch wenn es keinen Roboter gibt, der alles ausführt“, sagt Kellner. Digitalisierung und Steuerung waren hierbei ak­tuelle Themen, ebenso die Einbindung der Mitarbeiter.

Die Anlage ist modular aufgebaut und benötigt ein Drittel weniger Fläche im Vergleich zur Altanlage. Fotos: Redaktion

Die Anlage ist modular aufgebaut und benötigt ein Drittel weniger Fläche im Vergleich zur Altanlage. Fotos: Redaktion

Momentan wird mit 3-Schicht-Betrieb produziert und 29 Mitarbeiter sind in der Lackiererei beschäftigt. Durch den modularen Anlagenaufbau wird sichergestellt, dass Veränderungen und Innovationen in der Produktion schnell in das System der Anlage integriert werden können. Verbaut ist ein intelligentes Steuersystem, dass über Sensoren, die an verschiedenen Stellen in der Anlage verbaut sind, kommuniziert. „Das erfordert auch eine komplette Veränderung für die Arbeitsweise der Mitarbeiter,“ ergänzt Technologieleiter Pecher. So errechnet die Steuerung den bestmöglichen Durchsatz und ruft die Mitarbeiter zu den jeweiligen Arbeitsplätzen. Bei der alten Anlage führte ein Mitarbeiter meist ein und denselben Arbeitsschritt aus. „Die Lackiererei der Zukunft ist intelligent. Aus diesem Grund war bereits früh in der Planungsphase klar, dass der Industrie-4.0-Gedanke die neue Anlage dominieren wird. So übergibt das Produktionsplanungssystem vollautomatisch Daten an unser Automatisierungssystem, sodass dieses in unmittelbarem Anschluss daran, unter Berücksichtigung verschiedener Kriterien, wie Anzahl der Farbwechsel, Anlagenkomponentenbelegung, Bearbeitungszeiten etc. einen optimalen Vorschlag zur Auftragsreihenfolge kreieren und diesen an das Bedienpersonal übergeben kann“, so Sinning.

Optimale Reihenfolge der Aufträge

Um die erforderliche Oberflächenqualität zu erzielen, sind auch Schleif- und Spachtelprozesse notwendig. Foto: Siemens Healthineers

Um die erforderliche Oberflächenqualität zu erzielen, sind auch Schleif- und Spachtelprozesse notwendig. Foto: Siemens Healthineers

Dafür sind alle Warenträger der Anlage codiert und werden in der Anlage vom Automatisierungssystem automatisch identifiziert. So werden alle Auftragsdaten des Automatisierungssystems von jedem Warenträger virtuell mitgeführt und die jeweilige Bearbeitungsstation erhält vollautomatisch die zugehörigen Auftragsdaten gemeinsam mit dem Warenträger. Letztlich erfolgt eine Fertigmeldung der jeweiligen Bearbeitungsstation, welche an das Produktionsplanungssystem zurückübermittelt wird. Die intelligente Steuerung führt zu einer erhöhten Arbeitseffizienz bei gleichzeitig reduziertem Ressourceneinsatz.

Das Ergebnis der neuen Anlage, die offiziell Ende März 2019 eingeweiht wurde, kann sich sehen lassen: Der modulare Aufbau sorgt für eine Steigerung des Durchsatzes von 20% und das bei einer Anlage, die ein Drittel weniger Aufstellfläche benötigt“, zieht Kellner ein erstes Fazit.

Ökologische Vorteile und Maßnahmen-Beispiele:
  • Reduzierung des Stromverbrauchs um bis zu 25%. Beispiele: Die veraltete Hängebahn ist durch effiziente Fördertechnik ersetzt, die Lüftungstechnik optimiert und LED-Beleuchtung eingesetzt
  • Reduzierung des Erdgasverbrauchs. Beispiele: Die Anzahl der Trocknungsöfen ist reduziert. Es kommt ein moderner, energieeffizienter Gasbrenner zum Einsatz
  • VOC-Emissionen reduziert. Beispiel: Der Bedarf an Spülflüssigkeiten für Lackleitungen ist reduziert
  • Geringere Menge an wassergefährdenden Flüssigkeiten. Beispiel: Weniger Tauchbäder und optimierte Lackversorgung
  • Kein Prozessabwasser durch den Einsatz eines Verdampfers

Zum Netzwerken:
Siemens Healthineers AG, Kemnath, Helmut Kellner, Tel. +49 9642 18-477, helmut.kellner@siemens-healthineers.com, www.siemens-healthineers.com/de;

AFOTEK GmbH, Bad Hersfeld, Werner Sinning, Tel. +49 6621 5076-0, info@afotek.de, www.afotek.de

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