Optimierung von Hochfrequenzfügetechniken in KMU durch Erfassung, Interpretation und Digitalisierung fertigungsrelevanter Prozessparameter nach 4.0-Standard

Im Herzen Thüringens gilt das in zweiter Generation geführte Familienunternehmen Jahn GmbH (Bandagen aus Königsee) als eine der Adressen für orthopädische Hilfsmittel wie Bandagen und Orthesen. Neben der Entwicklung medizinischer Produkte, weist das im Jahr 1993 durch den Geschäftsführer D. Jahn gegründete Unternehmen hohe Expertisen in der Fertigung orthopädischer Hilfsmittel auf. Der Fabrikant von Medizinprodukten greift, basierend auf seiner unternehmerischen Wachstumsgeschichte, auf einen großen Erfahrungsschatz auf dem Gebiet innovativer Füge-technologien zurück, u.a. im Bereich des Hochfrequenzschweißens (HF-Schweißen).

Das „Hochfrequenzschweißen“ kurz erklärt

Das Fertigungsverfahren HF-Schweißen ermöglicht beim Fügen von Kunststoffen die Erzeugung stabiler, langlebiger, gleichmäßiger und optisch einwandfreier Verbindungsnähte. Weiter zeichnet sich das kontinuierliche, wiederholbare und saubere Verfahren durch seine kurzen Bearbeitungszeiten im Sekundenbereich aus. Das Fügeverfahren verbindet zwei oder mehr Werkstücke unter Anwendung von Wärme und Druck ohne die Zugabe eines weiteren Schweißzusatzwerkstoffes. Mit Hilfe von Elektroden wird durch Anlegen einer elektrischen Spannung ein elektrisches Wechselfeld aufgebaut, infolgedessen im Inneren des Werkstoffes Wärme erzeugt wird. Durch gleichmäßiges Durchwärmen des Kunststoffes, innerhalb der durch die universelle Gestaltung der Elektroden vorgegebene Naht-geometrie, werden Materialschädigungen vermieden. Die stofflichen Voraussetzungen für den Einsatz verwendbarer Thermoplaste ist das Vorhandensein sogenannter polarer Bestandteile, wie Hydroxyl-, Carboxyl- oder Aminogruppen. Die stofflichen Voraussetzungen an das Ausgangsmaterial begrenzen die Materialauswahl für den HF-Schweißprozess.

Optimierung des Fügeprozesses „Hochfrequenzschweißen“ durch gezieltes Schulen und den Einsatz digitaler Werkzeuge

Zur Herstellung hochfrequenzgeschweißter Medizinprodukte stehen der Jahn GmbH eine Reihe exakter und wiederholgenauer HF-Schweißanlagen zur Verfügung, welche dem aktuellen Stand der Technik Rechnung tragen. Dennoch besteht ein hoher Verbesserungsbedarf in der Fertigung aufgrund dessen, dass die Potenziale derartiger HF-Schweißanlagen nur zum Teil ausgeschöpft werden. Ein Grund dafür stellt das häufig nicht ausreichende Fachknowhow der Anlagenbediener dar. Das richtige Maß an fachspezifischem Wissen sowie eine effiziente Weiterbildung von Mitarbeitern ist für jedes Unternehmen ein wesentlicher Erfolgsfaktor. Durch gezielte Workshops und die Erstellung digitaler Arbeitsleitfäden wurde das Mitarbeiterknowhow durch das Mittelstand 4.0 Kompetenzzentrum Ilmenau in Zusammenarbeit mit dem Fachgebiet Fertigungstechnik der Technischen Universität Ilmenau erweitert und gefestigt.

 

Zudem wurde der sichere Umgang und die Arbeitsweise an den HF-Schweißanlagen geschult, mit dem Ziel, Eigenständigkeit und Selbstvertrauen der Anlagenbediener zu stärken. Folglich erfährt die Jahn GmbH eine Flexibilitätssteigerung durch erfahrungsunabhängiges Prozessknowhow. Neben dem Wissen über die richtige Bedienung von Schweißanlagen sowie die Grundlagenkenntnisse zum jeweiligen Fügeprozess selbst, sollten Prozessdaten bei der Herstellung von Produkten nicht unberücksichtigt bleiben. Die Menge an Prozessdaten, welche Fertigungsmaschinen liefern, wird in den meisten Unternehmen nur unzureichend erfasst und entsprechend nicht weiterverarbeitet. Mit Unterstützung der Modellfabrik „Vernetzung“ des Mittelstand 4.0 Kompetenzzentrums Ilmenau ist es der Jahn GmbH gelungen, gezielt wichtige Maschinendaten der HF-Schweißanlage abzugreifen, zu digitalisieren, zu interpretieren und so aufzubereiten, dass sie jederzeit in geeigneter Weise digital über eine Datenbank abrufbar sind und somit den Mitarbeitern zur Verfügung stehen.

Vor Beginn der Datenaufnahme erfolgte die optimale Auswahl an Prozessparametern in Abhängigkeit des Produktes und der jeweiligen Spezifikationen der HF-Schweißmaschine. Die einfache und übersichtliche Bereitstellung von Maschinendaten und die dahingehende Schulung von Mitarbeitern eröffnete dem Unternehmen neue Möglichkeiten der Datennutzung und trägt somit zur Leistungssteigerung des Prozessgeschehens bei.

Erfahren Sie mehr in unserer Projektbeschreibung und dem Projekt-Steckbrief.

 

Ansprechpartner:
Marie-Luise Solf
Modellfabrik Vernetzung
Telefon: 03677/69-3806
E-Mail: solf@kompetenzzentrum-ilmenau.de