Klang-Produktion 4.0

Tintenstrahldrucker - Beyerdynamic hat den Mitarbeitern in der Kopfhörerproduktion Roboter und Industrie-4.0-taugliche Tintenstrahldrucker von Leibinger zur Seite gestellt und konnte so die Produktivität in Teilbereichen um 50 Prozent erhöhen.

30. September 2019
Klang-Produktion 4.0
Neben hochwertigen Kopfhörern stellt Beyerdynamic Mikrofone und Konferenztechniksysteme her. (Bild: Jörg Ladwig)

Beyerdynamic fertigt seit 1924 Kopfhörer, Mikrofone und Konferenzsysteme – überwiegend in Handarbeit. Doch Automation und Vernetzung gehen auch an einem Traditionshersteller nicht vorbei. Sie bieten die Möglichkeit, die Produktivität zu erhöhen, ohne in ein Niedriglohnland auszuwandern oder Einbußen bei der Produktqualität hinnehmen zu müssen.

Roboter statt Handarbeit

Damit Membranen der Kopfhörerlautsprecher widerstandsfähig werden und gleichmäßig schwingen, müssen sie mit einem Dispersionsmedium beschichtet sein. Diese Beschichtung trugen früher drei Mitarbeiter mit einem Pinsel auf. Um sie von der Routinearbeit zu befreien, hat Beyerdynamic in ein Transfersystem investiert. Bestandteil sind UR3 und UR5 – zwei Roboterarme von Universal Robots, die bis zu drei und fünf Kilogramm schwere Bauteile aufnehmen und bearbeiten. Anstatt den Pinsel zu schwingen, muss der Mitarbeiter die Kopfhörertreiber auf einem Werkstückträger des Transfersystems ablegen, welcher die einzelnen Treiber von Station zu Station befördert. An der Beschichtungsstation wird der Treiber über einen UR5-Handling-Roboter vom Band abgenommen und auf einem Drehteller in der Station abgelegt. Der UR3, ausgestattet mit einer Sprühpistole, beschichtet die Membran mit dem Dispersionsmedium. Anschließend transportiert der UR5 das Bauteil wieder zurück auf den Werkstückträger des Förderbands. Diesen Job erledigen die Roboter stundenlang, ohne dabei müde oder unpräzise zu werden.

Trocken in zwei Minuten

Sobald der Werkstückträger mit den beschichteten Treibern beladen ist, fährt es in eine Trocknungsanlage. Das System arbeitet mit 60 Grad Celsius heißer Druckluft, die aus kleinen Öffnungen an der Decke strömt und gezielt auf die Membranen trifft. Dadurch trocknet das Dispersionsmedium innerhalb von zwei Minuten. Vor der Automation vergingen zwei Stunden.

Nach der Trocknung geht die Reise weiter. Eine Maschine presst die Treiber in die Schallwand ein und wendet diese anschließend, sodass sie in der nächsten Station geprüft werden können – dieser Schritt war vormals ebenfalls manuell.

Angekommen an der Messmaschine werden die Bauteile über ein Zwei-Achs-System in eine Kammer dieser Station transportiert, in der Akustikprüfungen stattfinden. Dabei handelt es sich um eine 100-Prozent-Kontrolle – jeder einzelne Treiber wird geprüft. Das IT-System dokumentiert die Ergebnisse und verheiratet sie mit einer Seriennummer.

Im nächsten Schritt gelangen die Treiber inklusive Schallwand wieder auf das Förderband. Nun steht die Kennzeichnung mit einem ECC200-Code an. Bei der Suche nach einem passenden Druckerhersteller entschied sich Beyerdynamic für die Paul Leibinger GmbH & Co. KG und deren Modell JET3up – ein produktschonender Drucker, der die empfindlichen Bauteile bei der Kennzeichnung nicht berührt. Möglich macht das die Continuous Inkjet Technologie (CIJ).

Fliegende Tintentropfen

Im Inneren des Druckkopfs schießen 96.000 aufgeladene Tintentropfen pro Sekunde durch eine winzige Düse in Richtung eines Auffangrohrs. Beim Drucken verändern zwei Ablenk-Elektroden die Flugbahn einzelner Tropfen, sodass sie als Bildpunkt auf der Produktoberfläche landen und innerhalb einer Sekunde trocknen. Wie von Geisterhand entsteht auf der inneren Schwallwand des Lautsprechers der ECC200-Code.

Zwar könnte der Drucker mit Bandgeschwindigkeiten von bis zu 600 Meter pro Minute Schritt halten. Doch dieses Tempo ist bei Beyerdynamic nicht gefragt. Das Förderband bewegt sich recht gemütlich, mit rund 20 Metern pro Minute. Worauf es vielmehr ankommt, ist Zuverlässigkeit.

Ein perfektes Schriftbild

Anwender von CIJ-Druckern kennen das Problem: Wollen sie die Geräte nach einer Produktionspause wieder in Betrieb nehmen, müssen sie vorher einen hohen Aufwand betreiben, um die eingetrocknete Tinte zu lösen. Trotz Reinigung kann es beim Produktionsstart zu einem diffusen Spucken von Tinte und somit zu fehlerhaften Kennzeichnungen kommen. Dann ist Nacharbeit gefragt. Um ein perfektes Schriftbild direkt nach dem Starten der Drucker zu ermöglichen, hat Leibinger ein Düsenverschlusssystem namens Sealtronic entwickelt. Sobald der Anwender den Drucker ausschaltet, setzt sich ein Spindelantrieb in Gang und das Fängerrohr fährt auf die Düse. Das Gerät schaltet den Tintenstrahl erst dann ab, wenn das System luftdicht verschlossen ist. Luft hat somit keine Chance, in den geschlossenen Tintenkreislauf zu gelangen. Schaltet der Anwender den Drucker nach einer Produktionspause wieder ein, ist er sofort betriebsbereit – ohne dass eine zeitaufwendige Reinigung nötig wäre, die den Produktionsstart hinauszögert.

Überzeugt zeigt sich Beyerdynamic auch von den niedrigen Betriebskosten des JET3up. Der Drucker verbraucht gerade einmal 25 Watt. Zudem ist er sparsam im Tintenverbrauch. Mit einem Liter Tinte druckt das Gerät 160 Millionen Zeichen. Das reicht fast für das gesamte Jahr.

Einstellen lassen sich die Schriften und Grafiken über ein 10,4-Zoll großes Touchscreen, das sich so einfach bedienen lässt wie ein Smartphone. Das Prinzip lautet: What You See Is What You Get (WYSIWYG). Die eingestellten Informationen erscheinen Eins-zu-Eins auf dem Produkt, ganz ohne nervenaufreibende Testläufe. Der Drucker lässt sich aber auch in das Firmennetzwerk einbinden und aus der Ferne steuern.

Schnittstellenvielfalt

Die Kommunikation zwischen Anlagenkomponenten spielt eine Schlüsselrolle in Industrie-4.0-Landschaften. Beyerdynamic musste deshalb einen Drucker finden, der genügend Schnittstellen hat, um einen Datentransfer in beide Richtungen zu ermöglichen.

Der JET3up verfügt über einen Produktsensor-Eingang (PNP/NPN 24V), einen Inkrementalgebereingang (TTL 5 Volt, HTL 24 Volt, RS422 5 Volt), neun digitale Eingänge und acht digitale Ausgänge, serielle Schnittstellen (RS232 bis 115.200 baud) sowie einen USB- und Ethernet-Anschluss.

Motek: Halle 7, Stand 7229

Erschienen in Ausgabe: 06/2019
Seite: 42 bis 44