Neuer Kunststoff bringt Qualitätsschub für Ventilpakete
Aventics wechselte bei seinen Ventilpaketen für Dialysegeräte den Kunststoff. Bei der Montage mit den bisher verwendeten Druckluftschraubern überschossen dann aber die Drehmomente: Gewinde rissen aus, die Ausschussrate stieg sprunghaft an. Die Lösung brachte ein MicroTorque-Kleinschrauber: Mit diesem wird auch das neue Material prozesssicher montiert.
„Robuste und zugleich kompakte Pneumatikkomponenten gewinnen im Life-Sciences-Bereich immer mehr an Bedeutung“, erläutert Daniel Gebert, der bei der Aventics GmbH in Laatzen für das Qualitätsmanagement verantwortlich ist: „Das Gesundheitswesen benötigt zunehmend Lösungen für Niederdruckanwendungen mit starker elektrischer und funktionaler Integration“, sagt der Manager und beschreibt stellvertretend für die umfassende Range seines Unternehmens einen Ventilblock aus der Dialysetechnik: „Solche Baugruppen kombinieren Präzision mit hoher Zuverlässigkeit, und wir verbessern unsere Produkte immer weiter.“
Wechsel des Kunststoffs führte zu durchdrehenden Schrauben
Als Aventics bei den Trägerplatten dieses Ventilpakets im Zuge der kontinuierlichen Weiterentwicklung seiner Produkte auf einen anderen Kunststofftypen wechselte, drehten in der Vorserie häufig die Schrauben durch. Daniel Gebert startete eine Problemlösungskarte, das Engineering-Team nahm die gesamte Applikation genau unter die Lupe, und so war die Ursache schnell gefunden: Der veränderte Werkstoff der Trägerplatte überforderte die bis dahin verwendeten Druckluft-Stabschrauber. Bauartbedingt montieren solche Tools nur mit einem einzigen Drehmoment und einer festen Drehzahl. „Wegen der Masseträgheit des Werkzeugs rissen dann beim Eindrehen der selbstschneidenden Schrauben zwangsläufig die Gewinde aus“, sagt Gebert. Zwar sei der neue Kunststoff chemisch geeigneter, aber in der Montage eben sensibler.
Der zuvor verwendete Kunststoff war dicker, zäher und fester, und es machte dem Material wenig aus, wenn bei dem früheren Werkzeug das – äußerst geringe – Drehmoment leicht streute und der Zielwert von 18 cNm (= 18 Zenti-Newtonmeter oder Hundertstel Newtonmeter = 0,18 Nm) immer wieder überschritten wurde. Der Wechsel auf den neuen Werkstoff war für Aventics der Anstoß, zur Absicherung seiner Fertigungsqualität auch die bislang eingesetzte Schraubtechnik zu überdenken.
„Gegenüber den handgeführten, druckluftbetriebenen Stabschraubern ist das MicroTorque-System viel leiser und präziser“, berichtet Aventics-Mitarbeiter Frank Straubel. (Foto: Atlas Copco Tools)
Trickreiche Schraubstrategie überlistet das Material
Obwohl die selbstfurchenden Schrauben mit einem Durchmesser von 0,93 mm nur viereinhalb Gewindegänge aufweisen, führt die Microtorque-Spindel vom Typ QMC41-50-HM4 über diese kurze Distanz einen dreistufigen Befestigungsablauf durch. Daniel Gebert beschreibt den Vorgang im Detail: „Zu Beginn des Schraubzyklus rotiert der Schraubeinsatz mit geringerer Geschwindigkeit, um die Klinge in den Torx-T2-Schraubenkopf einzufädeln. Nach dem Abschluss dieser Findestufe schaltet das System in die Drehwinkelstufe, welche die Schraube mit 500 Umdrehungen pro Minute bis zur Kopfauflage eindreht. Sobald diese erreicht ist, verringert die Spindel ihre Drehzahl drastisch auf 210 Umdrehungen und zieht die Schraubverbindung in der Drehmomentstufe auf das Enddrehmoment von 18 Zenti-Newtonmetern an.“ Da die Drehzahlen in allen Stufen frei konfigurierbar sind, lässt sich das MicroTorque-System an die vielfältigsten Schraubanforderungen anpassen. Optische und akustische Signale an Schrauber und Steuerung geben dem Bediener zu jedem Zeitpunkt einen Überblick über den Montagefortschritt. „Nach der Umrüstung auf kontrollierte, überwachte Befestigung fiel die Ausschussrate auf nahezu null“, berichtet Fertigungsplaner Ayhan Horoz. Bis zum Spätherbst hatte das System 80.000 Montagezyklen problemlos absolviert.
Mit detaillierten Schraubverläufen die Qualität im Blick
Dabei könne die Neuentwicklung von Atlas Copco Tools noch mehr, betont Gebert: „Die Microtorque-Steuerung ist äußerst kompakt, und die Grafikfunktionen sind richtig klasse. Wir schließen einen handelsüblichen PC an, und die Steuerung gibt darüber detaillierte Kurven und Schraubverläufe aus.“ Die visuelle Darstellung sei klar und eindeutig. Durch die Kurvenbetrachtungen könne Aventics Schraubverläufe jetzt viel besser interpretieren und verstehen, was in jeder einzelnen Montagephase exakt im Schraubfall geschehe. „Das war mit Druckluftwerkzeugen einfach nicht möglich.“
Schraubverläufe geben Aufschluss über die Lieferantenqualität
Mit gesteuerter MicroTorque-Schraubtechnik montiert Frank Straubel Komponenten für den Life-Sciences-Bereich. Er verschraubt Ventilblöcke mit 44 filigranen M1.6-Schrauben. Die Anzahl der Schraubfälle wird automatisch mitgezählt. (Foto: Atlas Copco Tools)
Mitarbeiter schätzen ergonomische Vorteile
Aventics-Qualitätsmanager Daniel Gebert (links) und Fertigungsplaner Ayhan Horoz tauschten sich während des Testeinsatzes der neuen MicroTorque-Schraubspindel regelmäßig mit den Experten von Atlas Copco aus. „Durch das dreistufige Anzugsverfahren haben wir unsere Fehlerquote drastisch reduziert und produzieren jetzt präziser als je zuvor“, sagt Gebert. (Bild: Atlas Copco Tools)