Pentas: One-Stop-Shop für den Rotationsguss

Die Entwicklung und Produktion eines Kunststoffprodukts erfordert mehr als nur eine gute Form und eine Rotationsgussmaschine. Bei Pentas kommen Engineering, Formenbau, Rotationsguss, Nachbearbeitung, Montage und Qualitätskontrolle unter einem Dach zusammen. Dadurch können wir den gesamten Prozess von der Idee bis zum Endprodukt begleiten.

Das nennen wir einen One-Stop-Shop. Nicht weil wir möglichst viele verschiedene Dienstleistungen anbieten, sondern weil alle Schritte innerhalb eines zusammenhängenden Prozesses stattfinden. Für OEMs bedeutet dies kurze Wege, direkte Kommunikation und einen Partner, der den gesamten Produktionsprozess überblickt.

Ein gutes Rotationsgussprodukt beginnt bei der Entwicklung

Ein erfolgreiches Rotationsgussprodukt beginnt bereits, bevor die erste Form gebaut wird. Bei Pentas starten wir daher mit der Erfassung des Pflichtenhefts. Darin werden nicht nur Abmessungen und Funktion festgelegt, sondern auch Materialwahl, mechanische Belastung, Anschlusspunkte, Montage, Erscheinungsbild, Normen, Rückverfolgbarkeit, Lebensdauer und Recyclingfähigkeit.

Ausgehend von diesen Anforderungen arbeiten unsere Ingenieure am Produktdesign. Dabei betrachten wir nicht nur, was technisch möglich ist, sondern auch, wie das Produkt hergestellt werden soll. Wo nötig, werden FEM-Berechnungen, Risikoanalysen und andere Engineering-Werkzeuge eingesetzt, um das Design weiter zu optimieren. Auch FMEA, Kontrollpläne und Fehlerprävention werden bereits vor der Serienproduktion berücksichtigt. So wird ein Produkt nicht erst gezeichnet und erst später fertigungsgerecht gestaltet. Design und Prozess werden gleichzeitig entwickelt.

Der Rotationsguss hat nämlich seine eigenen Gestaltungsregeln. Wandstärken, Entformungsschrägen, Radien, Rippen, Einlegeteile und die Fließeigenschaften des Kunststoffpulvers sind nur einige der vielen Variablen, die das endgültige Produkt beeinflussen. Eine kleine Änderung kann sich auf Steifigkeit, Gewicht, Zykluszeit und Reproduzierbarkeit auswirken. Indem diese Abwägung intern erfolgt, kann Pentas frühzeitig bestimmen, ob eine Anforderung über Geometrie, Material, lokale Wandstärke oder eine andere Konstruktion gelöst werden sollte.

Indem Engineering und Produktion eng zusammengehalten werden, können diese Entscheidungen bereits früh im Entwicklungsprozess getroffen werden.

CLAAS: weniger Material ohne Funktionsverlust

Ein schönes Praxisbeispiel ist die Entwicklung eines Kraftstofftanks mit mehr als 1.000 Litern Fassungsvermögen für CLAAS. Die Aufgabe war klar: nicht einfach irgendeinen Tank herstellen, sondern das Gewicht des Tanks reduzieren, ohne dass dies zulasten der Stabilität geht.

Mit einer gezielten Wandstärkenverteilung und einem Design, das die Belastung berücksichtigte, wurde der Tank 25 Prozent leichter. Dieses Projekt zeigt gut, warum sich Engineering und Produktion bei einem funktionalen Rotationsgussprodukt kaum voneinander trennen lassen. Für diese Zusammenarbeit wurde Pentas von CLAAS zum Supplier of the Year 2019 ernannt.

Eigener Formenbau

Steht das Design fest, folgt die Umsetzung in die Form. Pentas baut diese Formen im eigenen Haus in Almelo. Die Rotationsgussformen werden aus massivem Aluminium gefertigt.

Dabei betrachten wir mehr als nur die Form selbst. Auch Wärmeübertragung, Schrumpfung, Trennebenen, Entlüftung, Verschlüsse und der Einsatz der Form auf der Rotationsgussmaschine spielen eine wichtige Rolle. Ein gutes Produktdesign kann immer noch instabil werden, wenn die Form thermisch oder mechanisch nicht gut ausgearbeitet ist.

Unsere eigene Frästechnik verfügt über acht Fräsmaschinen, darunter 3-Achs- und 5-Achs-Maschinen. Die große 5-Achs-Fräsmaschine von Fooke ermöglicht es, umfangreiche Formteile aus einem Stück zu bearbeiten. Dadurch kann bei geeigneten Projekten die Bearbeitungszeit erheblich verkürzt werden, mitunter sogar halbiert, wobei weniger manuelles Nachschleifen erforderlich ist.

Der größte Vorteil des eigenen Formenbaus ist der kurze Weg zwischen Engineering, Formenbau und Produktion. Zeigt sich während einer Testproduktion, dass beispielsweise ein Radius, eine Einlegeposition oder eine Trennebene angepasst werden muss, können wir schnell reagieren.

Produktion auf elf Rotationsgussmaschinen

Nach Entwicklung und Formenbau folgt der eigentliche Rotationsguss. Pentas verfügt über elf Rotationsgussmaschinen und Erfahrung mit mehr als 1.500 verschiedenen Produkten. Diese Produkte variieren in ihren Abmessungen, von kleinen Produkten von etwa 500 Gramm und 100 × 100 mm bis hin zu großen Produkten mit einem Durchmesser von rund 2.500 Millimetern und einer Länge von 4.000 Millimetern.

Je nach Produkt und Anwendung arbeiten wir mit verschiedenen Kunststoffmaterialien, darunter unterschiedliche Typen von Polyethylen wie LLDPE, HDPE und vernetztes PE. Darüber hinaus verarbeiten wir unter anderem Polypropylen, wenn Anwendung und Prozess dies zulassen. Die richtige Materialwahl hängt von den Anforderungen an das Produkt ab, etwa Schlagfestigkeit, chemische Beständigkeit, Temperatur, Steifigkeit, Gewicht und Lebensdauer.

Auch innerhalb der Produktion wird zunehmend automatisiert. Automatisierung wird vor allem dort eingesetzt, wo Wiederholbarkeit oder Arbeitsbelastung dies erfordern. Roboter können Material wiegen, dosieren und einfüllen und werden für Bohr-, Fräs- und Klebearbeiten eingesetzt.

Automatisierung ersetzt dabei nicht das Handwerk. Die Bediener spielen weiterhin eine wichtige Rolle bei der Prozessüberwachung, dem Umrüsten von Maschinen und der Beurteilung von Produkten auf Abweichungen. Die Kombination aus Mensch und Roboter dient gerade dazu, sich wiederholende Schritte gleichmäßiger auszuführen und den Fachkräften mehr Raum zu geben, sich auf die Produkt- und Prozessqualität zu konzentrieren.

Ein eigenes Labor für Material und Produkt

Ein wichtiger Bestandteil unserer One-Stop-Shop-Arbeitsweise ist unser eigenes Labor. Hier können wir nicht nur ein fertiges Produkt beurteilen, sondern auch das angelieferte Material bzw. Pulver sowie das geschmolzene Material analysieren.

Das gibt uns die Möglichkeit, Abweichungen gezielt zu analysieren. Liegt die Ursache im Ausgangsmaterial, in der Lagerung oder Vorbereitung, im Temperaturverlauf, in der Verarbeitung oder in der Geometrie des Produkts? Diese Frage ist wichtiger, als lediglich festzustellen, ob ein Endprodukt den Maßvorgaben entspricht oder nicht.

Je nach Anwendung können verschiedene Tests durchgeführt werden, etwa Drucktests, Zugversuche, Schlag- oder mechanische Belastungstests, Temperaturverhalten, chemische Beständigkeit, Maßhaltigkeit und Dichtheit.

Die Erkenntnisse aus dem Labor werden anschließend wieder innerhalb von Engineering und Produktion genutzt. Bei einem neuen Rohstoff, einem gewechselten Lieferanten oder einer unerwarteten Produktabweichung kann dadurch gezielter verglichen und nachgesteuert werden. Für Einkäufer verringert dies die Abhängigkeit von externen Laboren für jede erste Analyse. Für Ingenieure ergibt sich dadurch ein kürzerer Lernzyklus. Externe oder akkreditierte Prüfungen können selbstverständlich weiterhin erforderlich sein, wenn eine Norm oder ein Kunde dies vorschreibt.

Qualität während des gesamten Prozesses

Qualität beginnt bei Pentas nicht erst, wenn ein Produkt die Maschine verlässt. Bereits während der Entwicklung und Produktion werden die kritischen Eigenschaften eines Produkts festgelegt und kontrolliert.

Bei einer Erstmusterprüfung wird das erste Produkt anhand der vereinbarten Anforderungen umfassend kontrolliert. Bei komplexen Geometrien kann dabei 3D-Scanning zum Einsatz kommen. Unser HandySCAN-System kann mit einer Genauigkeit von bis zu 0,15 Millimetern messen. Der Scan kann anschließend bei Erstmusterprüfungen, Serienmessungen und Reverse Engineering eingesetzt werden.

Darüber hinaus werden je nach Bedarf Lehren, Messmittel sowie digitale GO- und NO-GO-Kontrollen eingesetzt.

Auch die Rückverfolgbarkeit spielt eine wichtige Rolle. Produkte können beispielsweise mit einem eindeutigen Lasercode versehen werden. Daran können verfügbare Produktions- und Kontrolldaten gekoppelt werden, etwa Gewicht, kritische Abmessungen, Dichtheitsprüfungsergebnisse und Ofentemperatur. So können wir nicht nur kontrollieren, ob ein Produkt den Anforderungen entspricht, sondern bei Bedarf auch auf den Produktionsprozess zurückblicken.

Nicht jedes Produkt erfordert dieselbe Dokumentation. Die kritischen Merkmale werden anhand von Risiko und Kundenanforderung festgelegt. Das System unterstützt sowohl die Freigabe als auch die Untersuchung, wenn später eine Abweichung gemeldet wird. Pentas arbeitet seit mehr als 25 Jahren nach einem ISO-9001-zertifizierten Qualitätsmanagementsystem.

Vom Kunststoffprodukt zum kompletten Bauteil

Für einen OEM ist ein rotationsgegossenes Produkt häufig nur ein Zwischenprodukt. Nach dem Rotationsguss folgen regelmäßig verschiedene Nachbearbeitungs- und Montageschritte. Öffnungen werden gefräst, Einlegeteile und Anschlüsse montiert, und Teile werden geschweißt oder geklebt. Auch können beispielsweise Sensoren, Schläuche, Kupplungen, Verschlüsse und Befestigungsteile hinzugefügt werden.

Pentas führt diese Arbeiten im eigenen Haus aus. Auch eine Schaumfüllung gehört zu den Möglichkeiten, etwa wenn Isolierung, Auftrieb, Schalldämmung oder zusätzliche Steifigkeit erforderlich sind. Wir schäumen Produkte mit verschiedenen Schaumsystemen, darunter PE-, PU- und PP-Lösungen.

Für den Einkäufer verschiebt sich damit der Beschaffungsgegenstand: nicht eine Kunststoffschale mit mehreren Folgeaufträgen, sondern ein geprüftes und montiertes Produkt auf dem vereinbarten Niveau. Das kann Lagerbestand, interne Arbeitsvorbereitung und die Anzahl der Lieferanten reduzieren.

Diese Abwägung muss pro Produkt getroffen werden. Einfache Standardteile müssen nicht immer von einem integrierten Entwicklungspartner gefertigt werden. Der Mehrwert entsteht vor allem bei Produkten, bei denen Design, Prozess, Bauteile und Qualitätssicherung tatsächlich zusammenhängen.

Von der Produktion bis zur Fertigungslinie

Auch die Logistik ist Teil unseres One-Stop-Shop-Ansatzes. Wir können Produkte just-in-time und, wenn die Produktion des Kunden dies erfordert, auch just-in-sequence liefern. Bei just-in-sequence wird nicht nur die richtige Menge geliefert, sondern auch in der Reihenfolge, in der der OEM die Produkte an der Fertigungslinie benötigt.

Dies erfordert zuverlässige Artikeldaten, EDI-Anbindungen, Produktionsplanung, Verpackung, Kennzeichnung und Rückverfolgbarkeit. Logistik ist damit kein isoliertes Transportthema, sondern eine Fortsetzung der Art und Weise, wie Produkt und Serie gestaltet sind.

Zusammenarbeit an mehreren Produkten

Pentas konzentriert sich bevorzugt auf Produkte mit einer Abnahmemenge von etwa 300 bis 100.000 Stück pro Jahr. Noch besser passt ein Portfolio aus mehreren Produkten oder Produktfamilien beim selben Kunden.

Diese Präferenz hat einen nachvollziehbaren Grund. Bei komplexen Rotationsgussprodukten steckt viel Wissen in der ersten Produktdefinition, Materialwahl, Form, Testproduktion, Messmethode, Automatisierung und logistischen Einrichtung. Bei einer stabilen Serie kann diese Investition über die Lebensdauer des Produkts genutzt werden. Bei mehreren Produktfamilien können zudem Wissen, Materialien, Bauteile, Messprinzipien und logistische Vereinbarungen wiederverwendet werden.

Für den Kunden hat ein Portfolio-Ansatz noch einen zweiten Effekt: Der Lieferant lernt die Plattform, die Montageumgebung, den Gebrauch und die Qualitätserwartungen besser kennen. Dadurch muss nicht jedes neue Bauteil von Grund auf besprochen werden. Es ermöglicht zudem eine Standardisierung, etwa bei Anschlüssen, Einlegeteilen, Rohstoffen, Kennzeichnung oder Verpackungen.

Für welche Arbeit eignet sich Pentas am besten?

Die Arbeitsweise von Pentas eignet sich vor allem für funktionale OEM-Kunststoffprodukte mit einer klaren Funktion, einer längeren Lebensdauer und ausreichender Wiederholung, um Produkt- und Prozessentwicklung zu amortisieren.

Wir produzieren vielfältige Kunststoffprodukte für unterschiedliche Märkte und Anwendungen, von Landwirtschaft und Automotive bis hin zu Transport, Logistik, Bau, Offshore, maritimen Anwendungen und Windenergie. Auch für Freizeit, Konsumgüter und Verpackungen entwickeln und produzieren wir Kunststofflösungen. Beispiele sind Kraftstofftanks, Luftkanäle, Abschirmungen, technische Gehäuse, Schwimmkörper und diverse weitere Kunststoffbauteile. Produkte mit komplexen Anschlüssen, Einlegeteilen, Montage, Schaumfüllung, kritischer Maßhaltigkeit oder umfangreicher Rückverfolgbarkeit passen ebenfalls gut zu unseren Möglichkeiten. Ob es sich nun um ein einfaches Produkt in großen Stückzahlen oder ein komplexes technisches Produkt mit spezifischen Anforderungen handelt, wir denken gerne über eine passende und effiziente Produktlösung mit.

Gleichzeitig ist der Rotationsguss nicht automatisch für jedes Produkt die beste Fertigungstechnik. Bei einmaligen Projekten ohne Folgeauftrag oder sehr kleinen Serien, bei denen der Entwicklungsaufwand nicht im Verhältnis zum Volumen steht, kann ein anderer Ansatz besser passen. Für einfache Produkte und große Serien kann der Rotationsguss dagegen sehr interessant sein. Dank unseres Automatisierungs-Know-hows können wir solche Produkte sehr effizient herstellen. So haben wir beispielsweise Blumentöpfe in Mengen von rund 100.000 Stück pro Jahr produziert, wobei kaum manuelle Arbeit erforderlich war. Auch Produkte mit relativ geringer Marge können daher bei hohen Stückzahlen eine interessante Anwendung für den Rotationsguss sein. In manchen Fällen passen beispielsweise Blasformen, Spritzguss, Blecharbeiten oder eine zusammengesetzte Konstruktion besser zu den gewünschten Stückzahlen, Toleranzen, Materialien oder der Form. Der Wert eines Entwicklungspartners liegt gerade darin, diese Abwägung frühzeitig zu treffen.

Die Stärke liegt in der Verbindung der Disziplinen

Engineering, Formenbau, Rotationsguss, Nachbearbeitung und Qualitätskontrolle sind für sich genommen nichts Einzigartiges. Auch andere Rotationsgussunternehmen verfügen über einen Teil dieser Fähigkeiten.

Das Unterscheidungsmerkmal von Pentas liegt in der Kombination an einem Standort und in der Rückkopplung zwischen den verschiedenen Schritten. Eine Laboranalyse kann zu einer Prozessanpassung führen. Ein 3D-Scan kann zu einer Formkorrektur führen. Ein Montageproblem kann Anlass zu einer Designänderung geben. Eine logistische Anforderung kann zu einer anderen Kennzeichnung oder Verpackung führen.

Das sind kurze Wege und schnelle Rückkopplungen statt Übergaben zwischen einzelnen Lieferanten.

Technologie als Unterstützung des Prozesses

Neben Handwerkskunst investiert Pentas kontinuierlich in Digitalisierung und Automatisierung. Dabei wird unter anderem an Verbindungen zwischen ERP-Systemen, Maschinen, Sensoren und Qualitätsdaten gearbeitet.

Im Rahmen eines Innovationsprojekts mit Oost NL wird beispielsweise an KI-Unterstützung für Produktionsplanung und Energieoptimierung gearbeitet.

Technologie ist dabei kein Selbstzweck. Letztlich geht es um das Ergebnis: einen stabileren Produktionsprozess, geringeren Energieverbrauch, bessere Einblicke und eine zuverlässige Lieferung an den Kunden.

One-Stop-Shop als Arbeitsweise

One-Stop-Shop bedeutet bei Pentas nicht, dass jeder Kunde alle möglichen Dienstleistungen abnehmen muss. Es bedeutet, dass alles Wissen und alle Disziplinen, die für die erfolgreiche Entwicklung und Produktion eines Rotationsgussprodukts erforderlich sind, innerhalb eines zusammenhängenden Prozesses verfügbar sind. Die Verantwortung endet nicht, sobald das Kunststoffteil die Form verlässt.

Für Ingenieure bedeutet dies eine einzige Entwicklungsroute, in der Material, Geometrie, Form und Produktion aufeinander abgestimmt werden. Für Einkäufer eröffnet dies die Möglichkeit, Gesamtkettenkosten, Risiko und Lieferleistung zu steuern. Und für den OEM bedeutet es letztlich vor allem eines: ein reproduzierbares, geprüftes und, falls erforderlich, montiertes Produkt, das zum richtigen Zeitpunkt an die Fertigungslinie geliefert werden kann.

Der One-Stop-Shop-Ansatz kommt am besten bei wiederkehrenden Serien ab etwa 300 Stück pro Jahr zur Geltung sowie bei Kunden, die mehrere Produkte oder Produktfamilien zusammenführen möchten. Nicht weil größer immer besser ist, sondern weil Pentas dann das aufgebaute Wissen über Anwendung, Material, Produktion und Logistik über einen längeren Zeitraum einsetzen kann.

Damit ist der Begriff One-Stop-Shop kein Marketingversprechen an sich, sondern eine Beschreibung davon, wie wir bei Pentas Entwicklung und Produktion zusammenbringen.

Daan Buitenhuis

Communication

d.buitenhuis@pentas.nlDaan Buitenhuis