Produkte im Einsatz

Playmobil: Flexibles Ultraschallschweißen von kreativem Spielzeug

Dieser PR-Bericht wird Ihnen bereitgestellt von Weber Ultrasonics.

Die kompakte Ultraschallschweißanlage verfügt über den eigentlichen Schweißbereich sowie eine Station für die Qualitätskontrolle. Sie ist für einen Durchsatz von 600 Teilen pro Stunde aus gelegt. (Foto: Weber Ultrasonics)

Die kompakte Ultraschallschweißanlage verfügt über den eigentlichen Schweißbereich sowie eine Station für die Qualitätskontrolle. Sie ist für einen Durchsatz von 600 Teilen pro Stunde aus gelegt. (Foto: Weber Ultrasonics)

Durch ihr typisches Lächeln und unterschiedlichste Outfits begeistern Playmobil-Figuren Kinder rund um die Welt. Produktsicherheit ist dabei enorm wichtig. Um sie zu gewährleisten, werden die Kopfbedeckungen mit Ultraschall auf die Köpfchen der Figuren der Kleinkindserie 1.2.3. geschweißt. Das Unternehmen setzt dafür maßgeschneiderte Ultraschallschweißanlagen von Weber Ultrasonics, Karlsbad, ein. Sie ermöglichen nicht nur, unterschiedlichste Kopfbedeckungen im Sechssekundentakt vollautomatisch zu verschweißen, sondern verfügen auch über eine integrierte Qualitätskontrolle.

Anfang der 1970er Jahre beauftragte Horst Brandstätter, damaliger Alleininhaber der heutigen Geobra Brandstätter Stiftung & Co. KG mit Sitz im fränkischen Zirndorf bei Nürnberg, seinen Chefentwickler Hans Beck damit, ein neues Spielsystem zu entwerfen. Im Jahr 1974 startete Playmobil mit einem Indianer, Bauarbeiter und Ritter seinen Siegeszug in die Kinderzimmer aller Welt. Inzwischen sind mehr als 5.700 Figurenvarianten dieses kreativen, vielfach ausgezeichneten Systemspielzeugs für fantasievolle Rollenspiele in historischen und modernen Themenwelten entstanden. Über drei Milliarden der Frauen, Männer, Mädchen, Jungen und Babys in unterschiedlichsten Outfits und mit zahlreichem Zubehör wurden mittlerweile gefertigt. Produktsicherheit spielt dabei eine enorm wichtige Rolle. Daher wird jeder Artikel vor der Produktion in einem externen Prüflabor beispielsweise auf Bruchfestigkeit getestet, die verwendeten Kunststoffe und Farben werden auf Unbedenklichkeit für Kinder untersucht und jedes Produkt zertifiziert.

Hohe Sicherheitsanforderungen auch in der Figurenfertigung

Kopf und Kopfbedeckung werden manuell zusammengesetzt und im teilespezifischen Werkzeug platziert. Nachdem ein Lichtvorhang der Steuerung meldet, dass die Mitarbeiterin den Bestückungsvorgang abgeschlossen hat, fährt die Schutztür nach unten und der Schweißvorgang beginnt. (Foto: Weber Ultrasonics)

Kopf und Kopfbedeckung werden manuell zusammengesetzt und im teilespezifischen Werkzeug platziert. Nachdem ein Lichtvorhang der Steuerung meldet, dass die Mitarbeiterin den Bestückungsvorgang abgeschlossen hat, fährt die Schutztür nach unten und der Schweißvorgang beginnt. (Foto: Weber Ultrasonics)

Die Fertigung der Figuren erfolgt im Playmobil-Werk in Malta. Auch dabei sind sehr hohe Sicherheitsanforderungen einzuhalten. So müssen beispielsweise – um ein Verschlucken zu verhindern – die Kopfbedeckungen der Spielkameraden aus der Kleinkindserie 1.2.3. unlösbar mit den Köpfchen verbunden werden. Diese dauerhafte Verbindung wird durch einen Ultraschallschweißprozess hergestellt.

Ultraschallkomponenten, Prozess und Anlagenbau aus einer Hand

Aufgrund der komplexen Schweißaufgabe mit hohen Qualitätskriterien wandten sich die Projektverantwortlichen bei Playmobil an die Weber Ultrasonics AG, Entwickler und Hersteller von Ultraschallkomponenten und -systemen unter anderem für das Ultraschallschweißen, -schneiden und -reinigen. Ausschlaggebend dabei war, dass das Karlsbader Unternehmen bereits bei der Entwicklung der Form von Kopf und Kopfbedeckung hinsichtlich einer optimalen Schweißgeometrie beraten kann. Außerdem sollten Ultraschallkomponenten, der Schweißprozess und der Anlagenbau optimal aufeinander abgestimmt sein.

Flexible Schweißanlagen mit integrierter Qualitätskontrolle

Angepasst an die Anforderungen von Playmobil konzipierte Weber Ultrasonics auf Basis des modularen Schweißsystems Saphir inzwischen drei hochflexible Anlagen, die kompatibel sind. Sie verfügen über ein zukunftsweisendes Generator- und Steuerungskonzept, das die lückenlose Erfassung, Überwachung und Dokumentation der Prozessparameter ermöglicht. Außerdem können zusätzliche Funktionen und Prozesse eingebunden werden. Bei Playmobil sind Sicherheitsfunktionen, Handlinggeräte, eine mechanische Qualitätskontrolle mittels Zugprüfung, Höhenkontrolle und Produktmarkierung sowie Sortierung integriert.

Jeder Kopfgröße und Kopfbedeckung ist eine Werkstückaufnahme zugeordnet. Sie kann durch die Indexierung ohne erneutes Justieren schnell gewechselt werden. (Foto: Weber Ultrasonics)

Jeder Kopfgröße und Kopfbedeckung ist eine Werkstückaufnahme zugeordnet. Sie kann durch die Indexierung ohne erneutes Justieren schnell gewechselt werden. (Foto: Weber Ultrasonics)

Die neueste Anlage ist für die Bearbeitung von 600 Teilen pro Stunde ausgelegt. Sie besteht aus der eigentlichen Schweißeinheit mit einer indexierten Werkstückaufnahme. Nachgeschaltet folgt der Prüf- und Markierbereich mit einem ebenfalls indexierten Rundschaltteller mit vier teilespezifischen Werkstückaufnahmen. Das Schweißsystem ist mit zwei Sonotroden für unterschiedlich große Köpfe (Erwachsenen- und Kinderkopf) sowie derzeit 16 Werkstückaufnahmen für verschiedene Kopfbedeckungen ausgestattet. Durch die flexible Konzeption der Anlage ist für die Verarbeitung neuer Kopfbedeckungen lediglich ein entsprechendes Werkzeug erforderlich. Da die Betriebsarten „Zeit“, „Energie“, „Weg absolut“ und „Weg relativ“ bereits in der Steuerung hinterlegt sind, lassen sich neue Schweißprogramme schnell und einfach parametrieren. Dabei lässt sich festlegen, welche Parameter nicht, in einem vorgegebenen Bereich und frei geändert werden können. Durch die Indexierung kann der Wechsel der Werkstückaufnahme für das Schweißen beziehungsweise des Rundtellers der Prüfeinheit zeitsparend erfolgen. Ein erneutes Justieren ist nicht erforderlich.

Vollautomatisch schweißen, prüfen und sortieren

Nach dem Schweißen werden die Köpfchen automatisch in die Prüfstation transportiert, wo die Zugprüfung, Höhenkontrolle und Markierung sowie Sortierung getaktet stattfinden. (Foto: Weber Ultrasonics)

Nach dem Schweißen werden die Köpfchen automatisch in die Prüfstation transportiert, wo die Zugprüfung, Höhenkontrolle und Markierung sowie Sortierung getaktet stattfinden. (Foto: Weber Ultrasonics)

Nachdem Kopf und Kopfbedeckung manuell zusammengesetzt und im teilespezifischen Werkzeug platziert wurden, erfolgt der Schweißprozess mit den für das jeweilige Köpfchen definierten und überwachten Parametern – Leistung, Zeit und Energie. Ein Lichtvorhang dient als Eingriffschutz. Nach dem Schweißen transportiert ein Greifer das Köpfchen in den Prüfbereich und positioniert es in der Werkstückaufnahme für die Zugprüfung mit einstellbarer Kraft. Es wird beispielsweise mit rund 150 Newton am Kopf gezogen während die Kopfbedeckung gehalten wird. Anschließend taktet der Teller zur Markierstation, in der gleichzeitig eine Höhenkontrolle stattfindet. Hat das Teil die Prüfung bestanden, bringt eine Sonotrode mit angepasster Kraft eine anlagenspezifische Kennzeichnung auf. Im anderen Fall wirkt die Sonotrode mit so hoher Kraft auf das Teil ein, dass es zerstört wird. In der vierten Station entnimmt ein Greifer das Köpfchen und sortiert es in eine Gutteile- oder in eine von zwei Schlechtteileboxen. Bei letzteren wird unterschieden, ob das Teil bei der Zugprüfung durchgefallen ist oder ein Schweißparameter beziehungsweise die Höhe außerhalb definierter Toleranzbereiche lag.

Im Einsatz sind die Anlagen bei Playmobil dreischichtig. Dabei werden alle Schweißparameter und die Prüfergebnisse für jedes Teil erfasst und gespeichert. Dadurch lässt sich unter anderem erkennen, ob Veränderungen im Prozess aufgetreten sind. Um in einem solchen Fall in kürzester wieder einsatzbereit zu sein, sind die Anlagen in das Netzwerk eingebunden. Dies ermöglicht, dass sich Techniker von Weber Ultrasonics jederzeit schnell auf die Anlage aufschalten und eventuelle Fehler beheben oder Software-Updates aufspielen können. Dies trägt ebenfalls zur hohen Zufriedenheit bei Playmobil mit den Ultraschallschweißanlagen bei. Sie ist auch daran ablesbar, dass inzwischen bereits die vierte Anlage in Auftrag gegeben wurde. Doris Schulz

www.weber-ultrasonics.com