Atlantis Foundries installiert das zweite MikroPul FS-System von Nederman und entwickelt seine Automatisierungsprozesse für die Kernbearbeitung weiter 31. März 2025

Automatisierung des Front- und Back-End-Kerns. Die Kernschießmaschine bleibt unverändert. Der Kernautomatisierungsprozess für das vordere und hintere Ende wurde verbessert, während die Kernschießmaschine selbst gleich blieb. Die Automatisierung konzentriert sich auf die Arbeitsschritte, nachdem die Kerne die Schießmaschine verlassen haben, einschließlich Putzen und Untermontage, bevor sie über das gleiche Fördersystem zur Hauptmontagezelle transportiert werden. Dieser Prozess umfasst nun drei Fanuc-Roboter und einen zusätzlichen Drehtisch. Die Sequenz beginnt, wenn die hinteren und vorderen Kerne die Form verlassen, wo ein Fanuc R2000iC-Roboter mit einem Gewicht von 270 kg die Kerne anhebt und sie auf eine dafür vorgesehene Aufnahmevorrichtung setzt.

Atlantis Foundries stellt Motorblöcke mit einem Gewicht von etwa 430 kg her, die alle exportiert werden. Die Lieferung von Produkten mit Oberflächenfehlern in Märkte wie die USA oder Deutschland ist nicht nur kostspielig, sondern schadet auch dem Ruf des Unternehmens. DataProphet wurde damit beauftragt, die optimale Kombination von Prozessparametern zu ermitteln, um die besten Ergebnisse zu erzielen und den Ausschuss zu minimieren. Als Pioniere auf diesem Gebiet wollten sie nicht nur die Parameter optimieren.

Du Plessis und sein Team untersuchten auch die unterstützenden Systeme und strebten eine allgemeine Verbesserung der Prozesse und Arbeitsabläufe an. Sie arbeiteten mit Robotic Innovations zusammen, die ein Automatisierungsprogramm unter Verwendung von Fanuc-Robotern einführten. Diese Roboter wurden zu unverzichtbaren Arbeitspferden, die Instrumente zur Datenerfassung tragen und gleichzeitig Aufgaben mit Präzision erledigen. Ihre Implementierung verbesserte die Konsistenz, reduzierte menschliche Fehler und verringerte den Betriebsstress.

Bild des Standorts von Atlantis Foundries. Die Vereinbarung des Unternehmens über die Nutzung erneuerbarer Energien umfasst mehr als 20 000 Solarmodule mit einer Gesamtleistung von 13,5 MWp. Das System, das speziell auf den Stromverbrauch der Gießerei abgestimmt wurde, könnte bis zu 20 % des jährlichen Stromverbrauchs der Gießerei ersetzen. Dies würde den CO2-Fußabdruck der Gießerei erheblich verringern und einen wichtigen Meilenstein auf dem Weg zu einer nachhaltigen Energienutzung des Unternehmens darstellen.

Betriebliche Verbesserungen

„Atlantis Foundries hat von Anfang an nach Möglichkeiten gesucht, seine Betriebsabläufe zu verbessern, um die Ausschussrate zu senken und die Effizienz zu steigern. Verbesserungen bei Ausschuss und Effizienz wirken sich direkt auf das Endergebnis und die Nachhaltigkeit aus“, so du Plessis.

„Unsere Smart Foundry Ambitionen waren der Kern der dramatischen Verbesserungen bei Atlantis Foundries. Aber man kann diese hohen Ziele, die wir uns gesetzt haben, nicht erreichen, indem man nur in einigen wenigen Bereichen der Produktion und Fertigung Verbesserungen vornimmt. Man muss jeden Schritt des Prozesses betrachten, analysieren, sich für eine Lösung entscheiden und dann die Verbesserungen in den Prozess einführen, unabhängig davon, ob es sich um die Hauptlinie oder um unterstützende Prozesse handelt, und die Vorteile realisieren. Und in einer Gießerei gibt es viele verschiedene Schritte, die aufeinander abgestimmt werden müssen“, sagte er.

Gießen mit Fanuc M10iD 12kg-Robotern, die auf einer speziell entwickelten Vorrichtung auf einem Dreistationen-Rundschalttisch angeordnet sind.

„Abgesehen davon, dass es für jeden Gießer eine große Herausforderung ist, die richtigen Prozessparameter für die Gussteile zu finden, kann auch das Putzen der Gussteile ein großer Engpass in jeder Gießerei sein. Es ist ein zeitaufwändiger Prozess, der für die Mitarbeiter auch körperlich anstrengend ist. Mit der Automatisierung, die manuelle, sich wiederholende Prozesse ersetzt, erreichen die Gießereien jetzt eine bessere Produktivität und eine gleichmäßige Produktion“, so Du Plessis.

Während der Pandemie wurden mehrere Verfahren eingeführt, um die Organisation in den verschiedenen Bereichen der Gießerei zu verbessern und die Abläufe zu rationalisieren. Zu diesen Maßnahmen gehörten die Anschaffung neuer Ausrüstung, die Aufrüstung und Überholung vorhandener Maschinen und die Installation von Strahlungsportalmonitoren zur Erkennung radioaktiver Quellen in Lastwagen, die Eisen- und Stahlschrott zum Standort transportieren.

Eine neue, von Mondeco gelieferte A1 Roper 14,5-Tonnen-Lippengießpfanne mit verlängerten Seitenarmen wurde für den Einsatz geliefert. Zur Erleichterung des Flüssigmetalltransports zwischen den ABP-Schmelzöfen, den Warmhalteöfen und dem Druckgießofen wurde ein halbautomatisches Einschienensystem für Transferpfannen installiert. Das Hauptziel dieses Projekts bestand darin, den Einsatz von Gabelstaplern mit Drehvorrichtungen für den Transport des flüssigen Metalls überflüssig zu machen und so das Risiko des Verschüttens zu verringern und die Sicherheit am Arbeitsplatz erheblich zu verbessern.

Außerdem wurde ein Anschnittschneidesystem mit einer Kombination aus zwei Fanuc-Robotern installiert. Ein großer Fanuc M900iC-Handlingsroboter (700 kg Tragkraft) be- und entlädt die Blöcke in eine Präzisionsaufnahmevorrichtung, so dass ein kleinerer Fanuc R2000iC 210F-Roboter, der mit einem Fanuc-Spindelmotor und einem Diamantschneidblatt ausgestattet ist, die Anschnitte im CAM-Bereich der Blöcke nach dem Gießen schneiden kann.

Die Kernmacherei wurde zum zentralen Punkt der Investitionen und der Prozessautomatisierung bei Atlantis Foundries. Das wichtigste Projekt war die Implementierung und Installation von Anlagen zur Automatisierung des Kernbeschneidens und des Montagehandlings.

Als Nächstes wurde ein kleiner Fanuc LR Mate-Roboter installiert, der mit einem speziellen industriellen Tintenstrahldrucker ausgestattet ist, um Sandkerne zu markieren, wenn sie den Schlammaushärtungsofen verlassen, um eine einfache Rückverfolgbarkeit zu gewährleisten.

Die Effizienz der CNC-Bearbeitung von Blöcken - die von drei Heller-Maschinen durchgeführt wird - wurde durch die Installation einer 12 Meter langen Roboter-Linearschiene erheblich gesteigert. Diese Schiene ist strategisch vor den CNC-Maschinen positioniert und trägt einen Fanuc M900iC-Roboter (700 kg Tragkraft), der das Be- und Entladen übernimmt. Derselbe Roboter entnimmt die bearbeiteten Blöcke von jeder CNC-Maschine und legt sie auf ein Auslaufband. Zuvor wurde dieser Vorgang manuell durchgeführt, wobei die Blöcke an KBK-Brückenkränen aufgehängt wurden. Durch die Automatisierung wurden Sicherheitsrisiken beseitigt, kontrollierte Präzision eingeführt und die Effizienz drastisch verbessert. Die Zykluszeiten konnten auf nur 90 Sekunden reduziert werden.

Fanuc-Roboter für Kommissionierung, Platzierung, Kernbeschnitt und Montage

Die Kernmacherei wurde zum Hauptschwerpunkt der Investitionen und der Prozessautomatisierung bei Atlantis Foundries, obwohl die Planung für diese Verbesserungen schon lange im Voraus begonnen hatte. Das wichtigste Projekt war die Implementierung und Installation von Anlagen zur Automatisierung des Kernbeschneidens und der Montagehandhabung.

Ziel des Projekts ist die automatische Stapelung der acht Sandkerne, die die Mittelkerne des Motorblocks bilden. Diese Kerne bestehen aus zwei Kernmontagevarianten mit jeweils drei Untervarianten, die das Innere verschiedener Motorblöcke bilden. Die Kerne werden von drei separaten Kernschießmaschinen hergestellt.

Dazu hat Robotic Innovations sieben Fanuc-Roboter in die Anlage integriert. Drei mittelgroße Fanuc R2000iC-Roboter (270 kg Tragkraft) übernehmen die Entnahme und Platzierung, während vier Fanuc M10iD-Roboter (12 kg Tragkraft) die Entkernung vornehmen. Das System umfasst zwei Roboterzellen, die an beiden Enden der Kernschießmaschinen positioniert sind, zwei große 120°-Servo-Drehtische und einen noch größeren 180°-Drehtisch mit Vorwärts- und Rückwärtsbewegung. Zusätzlich vervollständigen ein Kernabfuhrband und ein vorderes und hinteres Kernpufferband die Schlüsselkomponenten des Systems.

Bild eines fertig montierten Kerns beim Verlassen der automatischen Montagezelle.

Dieses Projekt, das im Dezember 2023 installiert und in Betrieb genommen wird, ermöglicht auch die Entfernung von Gussgraten an den Kanten jedes Kerns. Anschließend werden die Kerne einem Gut/Schlecht-Prüfverfahren unterzogen, bevor sie zu einem sequenzierten Unterbaugruppenstapel angeordnet und schließlich zur endgültigen Einheit zusammengebaut werden - alles innerhalb der strengen Toleranzen und Zykluszeiten der Automobilindustrie.

Automatisierung der vorderen und hinteren Kernfertigung

Direkt gegenüber der Kernschießmaschine für die Mittelkernfertigung und der Montagezelle befindet sich die Kernschießmaschine für das vordere und hintere Ende. Bis Dezember 2024 wurden diese Kerne manuell gehandhabt und auf ein Förderband zum Transport in die Kernmontagezelle gelegt. Mit der Einführung einer Drei-Roboter-Zelle ist dieser Prozess nun automatisiert worden.

„Die Kernschießmaschine hat sich nicht verändert. Lediglich die Arbeitsabläufe zwischen dem Verlassen der Kernschießmaschine, dem anschließenden Putzen und der Vormontage, bevor sie über dasselbe Fördersystem zur Hauptmontagezelle transportiert werden, wurden mit drei Fanuc-Robotern und einem weiteren Drehtisch automatisiert“, erklärt Altus Mostert, Geschäftsführer von Robotic Innovations.

„Wir erhielten den Auftrag im April 2024 mit einem Zieldatum bis zur Schließung der Gießerei im Dezember 2024, um unser System zu installieren. Wir mussten das gesamte Projekt von Grund auf neu entwerfen, einschließlich der Werkzeuge, Vorrichtungen, Manipulatoren, Greifer, Drehtische und anderer Systemanforderungen wie der Software. Dann hatten wir einen Monat Zeit für die Installation und Inbetriebnahme.

Bild von fertig montierten Kernen, die zur weiteren Prüfung transportiert werden. Später werden sie dem Gießprozess zugeführt.

„Der operative Aspekt beginnt mit der Entnahme der Kerne - Rückseite und Vorderseite -, die dann von einem Fanuc R2000iC 270kg-Roboter aus der Form gehoben werden, bevor sie auf eine Aufnahmevorrichtung gesetzt werden. Wir haben den doppelten Fanuc-Greifer mit Servoantrieb, der sich gleichzeitig in einer einzigen Bewegung bewegt, speziell für diesen Roboter entwickelt und hergestellt, da er während des Prozesses spezielle Aufgaben erfüllen muss, bevor die Kerne zur Hauptmontagelinie transportiert werden.“

„Nach dem Aufsetzen auf die speziell entwickelte Vorrichtung, die sich auf einem Drehtisch mit drei Stationen befindet, werden die Kerne von zwei Fanuc M10iD-Robotern (12 kg) geputzt und anschließend manuell geprüft. Der 270 kg schwere Fanuc R-2000iC-Roboter setzt die Kerne dann auf einen der zehn Pufferbandwagen, wo der knifflige Vorgang des Einsetzens eines Steuerketteneinsatzes, bei dem es sich um einen Kern aus einem Filterstück handelt, in den Hauptkern durchgeführt wird. Alle diese Vorgänge müssen so ausgerichtet werden, dass sie genau in den Kern der Hauptbaugruppe passen.“

„Das Fanuc-Servomotorensystem am Greifer ermöglicht es, den Kern am hinteren Ende um 180 Grad zu drehen, während er nach der Inspektion vom Drehtisch zum Pufferband transportiert wird. Die Kerne werden mit der Vorderseite nach oben zum Putzen vorgelegt, aber der hintere Kern muss mit der Vorderseite nach unten auf die Wagen des Pufferbandes gelegt werden.“

„Die zeitlichen und räumlichen Beschränkungen sorgten dafür, dass die Lieferung dieser Systeme eine Herausforderung darstellte - sowohl für das Projekt im Dezember 2023 als auch für das Projekt im Dezember 2024 - aber wir sind überzeugt, dass wir erstklassige Lösungen entwickelt und installiert haben.“

Atlantis Foundries installierte 2019 erstmals einen Nederman MikroPul FS-Filter zur Staubabsaugung. Nun haben sie eine zweite Einheit hinzugefügt – aus mehreren Gründen. Während die bestehende Anlage weiterhin innerhalb der Spezifikationen arbeitet, werden zukünftige Upgrades erforderlich sein. Um mögliche Störungen zu vermeiden, stellt Atlantis Foundries proaktiv eine unterbrechungsfreie Staubabsaugung und Luftfiltration sicher.

Reinigung der Modellplatten

„Im Jahr 2024 mussten wir außerdem eine Lösung zur Reinigung und Besprühung der Modellplatten in der Formhalle entwerfen, herstellen und installieren. Dafür setzen wir zwei Fanuc M710 20L Roboter ein, die die Ober- und Unterkastenformen mit Luft reinigen. Anschließend besprühen die Roboter die Formen mit einer Flüssigkeit, um sie zu schützen und den Formprozess zu unterstützen.“

„Jeder Roboter ist mit einem KI-Kamerasystem ausgestattet, das erkennt, ob nach dem Reinigungsprozess verdichteter Sand in den Formen zurückgeblieben ist. Diese Kameras machen Fotos des Prozesses zur Selbstoptimierung, Produktvorhersage und Rückverfolgbarkeit.“

Zweiter Nederman MikroPul FS-Filter: Emissionsphase 2

„Wir haben unseren ersten Nederman MikroPul FS-Filter für das Staubabsaugsystem bereits 2019 installiert. Nun haben wir aus mehreren Gründen einen zweiten Nederman MikroPul FS-Filter installiert. Die aktuelle Anlage arbeitet zwar innerhalb der Spezifikationen, wird aber in Zukunft ein Upgrade benötigen. Um Ausfälle zu vermeiden, sorgen wir für eine unterbrechungsfreie Staubabsaugung und Luftfiltration“, sagte Engineering Manager Mike Hartung.

„Ein zusätzlicher Vorteil ist, dass wir unsere Luftqualität weiter verbessern, obwohl wir bereits weit unter den vorgeschriebenen Grenzwerten liegen. So stellen wir sicher, dass die Arbeitsumgebung für unser Personal jederzeit optimal bleibt.“

„Die Installation ist Teil des Emissionsphase-2-Projekts von Atlantis Foundries und stellt den zweiten FS-Filter an diesem Standort dar.“

„Das Filtersystem ist für ein Volumenstromdesign von 186.000 m³ pro Stunde ausgelegt. Es wird mit einer 250-kW-Gebläseeinheit betrieben, die durch einen Danfoss-Frequenzumrichter vom Typ VLT für eine optimierte Steuerung und einen energieeffizienten Betrieb geregelt wird. Die Emissionsgarantie legt einen maximalen Reststaubgehalt im Reingas von 5 mg/Nm³ fest.“

„Die Anlage ist mit der Nederman Insight Software ausgestattet, die die Filteranlagenleistung über ein PC-Dashboard und eine mobile App überwacht. Das System umfasst eine Alarmhistorie, Trendanalyse und nutzt eine sichere, cloudbasierte Datenspeicherung.“

Die umfangreichen Fertigungsarbeiten wurden lokal durchgeführt, während Nederman MikroPul das geistige Eigentum und die detaillierte technische Planung bereitstellte. Die gesamte Umsetzung wurde von Mondeco Solutions überwacht.

„Der FS-Filter ist ein Kassettenfilter mit einer speziellen Filterbeutel-Konstruktion, die eine kontinuierliche Reinigung der Filterbeutel ermöglicht – ohne den Einsatz von kostspieliger Druckluft. Dies trägt zur längeren Lebensdauer der Filterbeutel bei.“

„Das Design des FS-Filters bietet zahlreiche Vorteile, darunter eine kompakte Bauweise mit geringem Platzbedarf, einfacher Zugang zum Austausch der Filterbeutel, eine Reinigung durch Gegenluftströmung, sodass keine Druckluft erforderlich ist, die Fähigkeit, sehr feine Stäube zu filtern, niedrige Wartungsanforderungen und eine attraktive Emissionsgarantie.“

„Der FS-Filter bot uns mehrere Vorteile, die für uns besonders attraktiv waren – insbesondere der geringe Platzbedarf, der Verzicht auf Druckluft, eine Emissionsgarantie mit einem maximalen Staubgehalt im Reingas von 10 mg/Nm³, geringe Wartungsanforderungen und zahlreiche internationale Referenzen aus Gießereianwendungen, darunter auch Gießereien in Südafrika.“

„Der Nederman MikroPul FS-Filter wurde von Nederman MikroPul in Deutschland bezogen. Mondeco übernahm den lokalen Leistungsumfang sowie alle Installationsarbeiten auf Grundlage der detaillierten technischen Planung von Nederman MikroPul.“

Atlantis Foundries setzt Cold-Box-Technologie ein, um die gesamte Bandbreite an Formen und Größen für seine Motorblöcke zu realisieren. Die Anlage verfügt über vollautomatische Kernbenetzungssysteme, die in einen Tunnel-Index-Kernhärteofen integriert sind, und nutzt das Grünsand-Formverfahren zur Herstellung des gesamten Spektrums an automobilgerechten Graugusskomponenten.

Die strategische Planung und erfolgreiche Umsetzung von Projekten in der Gießerei wurden durch die Rückübernahme durch Daimler Truck AG im Jahr 2020 weiter gestärkt.

Für weitere Informationen kontaktieren Sie Atlantis Foundries unter TEL: 021 573 7200.