Kontron eSystems setzt auf integrierte Spritzgießlösungen von WITTMANN 

Kontron eSystems gehört zu den führenden Anbietern von IoT-fähigen AC Wallboxen. Neben einem eigenen Ladestationsmodell für Elektrofahrzeuge produziert das Unternehmen am Standort Leipzig Wallboxen für zahlreiche namhafte Automobilhersteller – jeweils gebrandet und maßgeschneidert auf die individuellen Wünsche des OEMs. Mit fünf neuen WITTMANN Spritzgießproduktionszellen – davon zwei automatisierten IMD-Linien – vereint Kontron eSystems eine hohe Produktionseffizienz mit viel Design-Flexibilität.  

Sie beeindrucken durch ihr schickes Design und die hochwertigen Oberflächen: Die Wallboxengehäuse, die in Leipzig für einen OEM produziert werden. Die Fahrzeugmarke ist auf dem Frontcover zu lesen. Ist die Wallbox später installiert und angeschlossen, wird das Logo hinterleuchtet sein. „Insgesamt acht Spritzgießteile sind in diesem Wallboxgehäuse verbaut. Alle wurden direkt hier im Werk produziert“, erklärt Lars Böhme, Manager Operations Plastics im Kontron Werk Leipzig, nicht ohne Stolz. Denn die hohe Fertigungstiefe ist neu für das Team vor Ort. Lange Zeit wurden viele vor allem größere Kunststoffteile von einem externen Lohnfertiger zugekauft. Mit einem neuen Kunden änderte sich die Strategie, was das größte Investitionsprojekt am Standort seit mehr als 30 Jahren zur Folge hatte. Zentraler Bestandteil der Investition: hochintegrierte, automatisierte Spritzgieß-produktionslinien – aus einer Hand geplant und geliefert von WITTMANN. 

Makellose Sichtoberflächen mit einer hohen Kratzfestigkeit
Wallboxen müssen Wind und Wetter trotzen und sowohl bei Frost als auch direkter Sonneneinstrahlung über viele Jahre zuverlässig funktionieren. Die Anforderungen an das Kunststoffgehäuse sind entsprechend hoch, selbst wenn die meisten Wallboxen, die Kontron eSystems verkauft, unter einem Carport oder in einer Garage installiert werden. Ganz wichtig ist auch die Kratzfestigkeit der Oberflächen, denn die RFID- oder NFC-Ladekarten werden einfach auf die Oberfläche gehalten oder darüber gewischt und nicht selten rücken dabei Ringe oder ein Schlüsselbund, der in derselben Hand gehalten wird, dem Bedienfeld zu Leibe. 

Um eine hohe Funktionalität mit einem attraktiven Design, robusten Oberflächen und viel Variantenflexibilität zu vereinen, entschied sich Kontron, die Frontcover im IMD-Spritzgießverfahren zu produzieren. Die Dekoration der Sicht- und Funktionsflächen mit einer Folie ist in der Regel effizienter, flexibler und im Ergebnis robuster als das Lackieren von Spritzgießteilen. Gemeinsam mit dem Partnernunternehmen Leonhard Kurz wurde ein Foliensystem entwickelt. Es handelt sich um eine kapazitive Folie, die die gesamte Bedienelektronik beinhaltet. Damit ist es möglich, eine durchgehend geschlossene Bedienoberfläche ohne aufmontierte Bedienfelder oder Schalter zu erhalten. Die Foliensysteme sind mehrschichtig aufgebaut. So lassen sich auch hinterleuchtete Designelemente – wie zum Beispiel das Fahrzeuglogo – mit wenig Aufwand integrieren. Mit dem IMD-Prozess bietet Kontron eSystems den Produktdesignern viel kreativen Freiraum und erzielt zugleich wettbewerbsfähige Stückkosten. 

Präzise Maschinenbewegungen mit dynamischer Temperierung
Die Frontcovers sind nach den Basisgehäusen, die zwei Kilogramm auf die Waage bringen, die zweitgrößten der acht Spritzgießteile, aus denen eine Wallbox besteht. Sie haben je nach Modell ein Schussgewicht zwischen 500 und 800 Gramm und werden auf einer MacroPower Spritzgießmaschine produziert. Hierfür werden die Einzelbilddekore von Rolle zu Rolle der Schließeinheit zugeführt. Ist das Dekor korrekt platziert, erhält die Steuerung der Spritzgießmaschine ein Signal vom Folienzuführsystem und startet den Schließprozess. Verarbeitet wird glasklares Polycarbonat, denn das gesamte Dekor inklusive der Farbigkeit wird über die Folie erzeugt. 

Da es sich bei den Frontcovers um große Teile mit einer glatten Sichtfläche handelt, wird sequenziell eingespritzt. Der Kaskadenprozess bietet den Vorteil, dass die Kavität besonders gleichmäßig mit Kunststoffschmelze gefüllt wird, um das Risiko von sichtbaren Bindenähten zu reduzieren. „Die Folie ist sehr undankbar“, erklärt Böhme. „Jede noch so kleine Unebenheit bringt das Foliendekor umso deutlicher zum Vorschein.“ Mit ihren sehr präzisen Bewegungen spielt die MacroPower hier eine ihrer Stärken aus. Ebenso wichtig ist die hohe Dynamik der Tempro plus D Temperiergeräte. Denn auch ein schnelles Kühlen steigert die Bauteilqualität und leistet zugleich einen Beitrag zur hohen Wirtschaftlichkeit. „Die Zykluszeit liegt trotz der hohen Schussgewichte bei unter einer Minute“, so Böhme. 

Das frischproduzierte Frontcover wird von einem Mehrachsroboter aus dem Werkzeug entnommen, während parallel dazu ein neues Dekorbild in die Kavität eingezogen wird. 

Automatisierung mit nahtloser Integration von Fremdsystemen
Nach dem Entformen geht es für das Frontcover über ein ausgeklügeltes Transportsystem zunächst zur Qualitätskontrolle und danach direkt zum Verpacken. Die Sichtkontrolle, die von den OEMs vorgegeben ist, ist der einzige manuelle Arbeitsschritt. Alle anderen Aufgaben übernehmen WITTMANN Linearroboter – bis hin zum Einstapeln in die Transportboxen. Die in den Robotergreifer integrierte Kamera ist für die Lageerkennung verantwortlich, um die Teile vollständig automatisiert verpacken zu können. Dabei legt der Roboter nicht nur die Bauteile ab, sondern setzt auch die Zwischenlagen ein. Vollbefüllte Boxen werden von fahrerlosen Transportsystemen abgeholt. Diese sorgen zugleich für den Nachschub an leeren Transportboxen.

Die gesamte Automatisierung – inklusive der steuerungstechnischen Anbindung an das bestehende fahrerlose Transportsystem und inklusive Boxenwechsler – wurde von den WITTMANN Automatisierungsexperten am Standort Nürnberg projektiert. Jeder Handlingschritt wurde mit dem Ziel einer höchstmöglichen Gesamteffizienz entschieden. Während für die Qualitätskontrolle und das Verpacken die Wahl auf WITTMANN Linearroboter fiel, kommt für das Entformen ein Mehrachsroboter zum Einsatz. Der Grund hierfür ist die niedrige Höhe der Produktionshalle und die staubfreie Einhausung Anlage. „In der vorliegenden Konstellation sparen wir mit dem Mehrachsroboter vor allem nach oben Platz“, sagt Maximilian Töpfl, Bereichsleiter Produktion von WITTMANN BATTENFELD Deutschland. „Wir haben den Mehrachsroboter bei uns im Haus projektiert und nahtlos ins Gesamtsystem integriert. Auch das ist eine der Stärken von WITTMANN, dass wir uns flexibel an die Anforderungen unserer Kunden und die Gegebenheiten vor Ort anpassen können.“

Sauberraum lässt sich bequem nach hinten aufschieben
Die Spritzgießzelle ist als Sauberraum gekapselt, denn auch jedes Staubkorn würde unter dem Foliendekor sichtbar werden. Damit das nicht passiert, erzeugt eine über der Schließeinheit installierte Laminar-Flow-Box einen nach unten gerichteten Luftstrom, der die in der Luft vorhandenen Partikel erfasst und rausbefördert. 

Eine besondere Herausforderung bei der Planung der Produktionszelle war das Wechseln der IMD-Rollen und das dafür erforderliche Öffnen und Begehen des Sauberraums. „Die Rolle wiegt 30 Kilogramm und muss oben auf die Maschine gehievt werden. Für ein herkömmliches Podest haben wir hier aber keinen Platz“, erklärt Ludwig Pander, verantwortlich für Kunststofftechnik und Montage bei Kontron eSystems. „Hier hatte WITTMANN eine tolle Idee, die wir sehr einfach umsetzen konnten.“ Diese nutzt den Raum hinter der Schließeinheit für ein kleines, maschinenintegriertes Podest, auf das die Maschinenbedienerin bequem klettern kann, um die Rolle, die der Hallenkran in die richtige Position bringt, einzusetzen. Um die Rüstzeit kurz zu halten, hat WITTMANN eine weitere Sonderlösung konstruiert: Die Laminar-Flow-Box lässt sich über die gesamte Anlagenhöhe sehr einfach nach hinten aufschieben. „Wir sparen mit dieser Lösung sehr viel Zeit“, sagt Pander. „Für den Rollenwechsel brauchen wir nur eine halbe Stunde und nicht einen halben Tag, was herkömmlich üblich ist.“ 

Alles aus einer Hand für einen schnellen Start of Production 
„Wir haben mit der Investition in die prozessintegrierten und automatisierten Produktionslinien eine hochmoderne, wettbewerbsfähige Fertigung für technologisch anspruchsvolle Sichtbauteile aufgebaut“, fasst Stefan Salesch, Vertriebs- und Marketingleiter Automotive von Kontron eSystems zusammen. Dass die Produktion so reibungslos anlief, ist für das gesamte Team alles andere als selbstverständlich. Denn neben den zahlreichen technologischen Herausforderungen stand das Projekt unter einem enormen Zeitdruck. Der neue Kunde gab den Start of Production vor. Innerhalb von weniger als einem halben Jahr galt es, die Produktionslinien zu projektieren, die ersten Anlagen zu installieren und in Betrieb zu nehmen. Und das während bestehende Produktionsaufträge weiterliefen. So wurden die alten Anlagen ab- und parallel dazu die neuen aufgebaut. 

„Der Terminplan war der kritischste Punkt im Projekt“, unterstreicht auch Töpfl. Zumal zu jener Zeit noch die Auswirkungen der Lieferkettenkrise spürbar waren und bei zwei bereits bestellten Spritzgießmaschinen die Schließkraft nachträglich noch einmal nach oben korrigiert wurde, weil die Wallboxengrößen erst sehr spät final definiert wurden. 
Mit den Maschinen änderte sich auch noch einmal das komplette Hallenlayout und die geplante Einbringung der Maschinen in die ohnehin enge Produktionshalle. „Um ein Haar hätten wir die Hallenwand aufschneiden müssen“, berichtet Töpfl. „Wir hatten keine fünf Zentimeter Luft mehr. Das war wirklich Maßarbeit. Der platzsparende Aufbau unserer Maschinen kam uns hier zugute.“ 

Kontron war für das große Projekt mit verschiedenen Anbietern in Verhandlung. „WITTMANN stellte uns die kürzeste Go-to-Production-Zeit in Aussicht und hat den Zeitplan tatsächlich eingehalten“, sagt Pander. Maximilian Töpfl führt das vor allem darauf zurück, dass WITTMANN als Systemlieferant die Gesamtverantwortung übernahm. „Wir mussten nicht auf weitere Partner warten, sondern haben alles im eigenen Haus in Nürnberg abgewickelt und damit viel Zeit gespart.“

Dass WITTMANN von der Spritzgießmaschine über die Temperierung, das Materialhandling bis zur Automatisierung alles aus einer Hand liefern kann, war für Kontron ausschlaggebend, WITTMANN als Partner für dieses anspruchsvolle Projekt auszuwählen. „Wir brauchten ja nicht nur die Spritzgießmaschinen, sondern auch alles drum herum. Da haben wir ganz auf die Expertise von WITTMANN gesetzt“, sagt Salesch und betont: „Wir sind sehr stolz auf die komplett neu gestaltete Spritzgießproduktion. Das hat hier am Standort eine Aufbruchstimmung ausgelöst. Die Kollegen hier sehen, dass es weiter voran geht.“

Zentrale Materialversorgungsanlage für steigende Materialvarianz
Der Standort des heutigen Kontron eSystems Werks in Leipzig hat eine lange Geschichte – geprägt vor allem durch Siemens. 30 Millionen Business-Telefone für die weltweiten Märkte wurden hier produziert. Bereits Siemens vereinte am Standort die Elektronikfertigung mit Kunststoffkompetenz. Davon profitiert Kontron, denn einige ehemalige Siemens-Mitarbeiter sind bis heute am Standort beschäftigt. „Bereits 2003 hielt hier die IMD-Technologie Einzug“, berichtet Salesch. Damals für Zierleisten in den Telefongehäusen. 

Die Wallboxen machen aktuell rund 50 Prozent des Umsatzes von Kontron eSystems in Leipzig aus. Die andere Hälfte generiert sich aus dem Geschäftsbereich Lohnfertigung. „Für technologisch anspruchsvolle Sichtbauteile im Bereich von 20 Gramm bis zwei Kilogramm Schussgewicht sind wir optimal aufgestellt“, so Salesch. Auch im Bereich Lohnfertigung kommen viele Kunden aus den Bereichen Automotive und E-Mobilität. Zunehmend nutzt auch die Elektronikindustrie die Produktionskapazitäten von Kontron in Leipzig. 

Mit der Diversifizierung des Produktionsspektrums steigt die Vielfalt an Materialien, die in der komplett neu gestalteten Spritzgießhalle verarbeitet wird. Deshalb schloss Kontron eSystems an die erfolgreiche Inbetriebnahme der Spritzgießproduktionslinien direkt ein weiteres Projekt an. Ganz neu werden alle Maschinen von einer großen zentralen Materialversorgungsanlage von WITTMANN mit Granulat versorgt.