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Während bei typischen FFP3-Masken auf eine warmverformte Hülle aus Filtermaterial gesetzt wurde ist die Denpro-Maske um eine leichte im Spritzgussverfahren hergestellte Unterkonstruktion herum aufgebaut an der vier verstellbare Elastikbänder befestigt sind Auf die eine Seite der Konstruktion ist eine weiche Filterschale aus vier Vliesstoffschichten aufgeklebt auf die andere eine bequeme sich an die Gesichtsform anpassende Schaumdichtung aus thermoplastischem Elastomer TPE Diese Kombination verleiht der Denpro-Maske eine gute Passform Tragekomfort für den ganzen Tag und eine hocheffektive Filtration Herausforderungen bei der Herstellung Die Covid-19-Notlage lastete schwer auf den Schultern des Produktentwicklungsund Produktionsteams „Bei der Planung der Herstellungsverfahren der Maschinenspezifikation und des Anlagenlayouts haben wir buchstäblich mit einem weißen Blatt begonnen“ sagt McNamee und fügt hinzu dass die Produktion von den Mitarbeitern die Nutzung einer neuen Technologie erforderte dem Ultraschallschweißen von Kunststoffen Dieses Verfahren war für das schnelle automatisierte Zusammenfügen verschiedener Kunststoffe und der Filtermaterialien aus Vlies zu fertigen medizinischen Masken notwendig Hilfe erhielt Denroy von HTE Engineering Services Dunboyne Irland einem Hersteller automatisierter Montagesysteme mit Anlagen zum Kunststoffschweißen „Denroy trat mit einem Prototypen Produktion und Automation www kunststoffmagazin de 13 Kunststoffschweißen mit Ultraschall Seit mehr als 70 Jahren wird Ultraschall zum Verbinden von Thermoplasten genutzt Das Verfahren wird dann eingesetzt wenn Teile zu komplex oder teuer sind um in einem Stück hergestellt zu werden Beim Ultraschall-Kunststoffschweißen wird eine vibrierende Bewegung an der Sonotrodenfläche Amplitude auf das Teil übertragen Die Vibrationen bewegen sich durch das Teil und erzeugen an der Schnittstelle zwischen den Teilen eine Reibung Es wird Wärme erzeugt und die Materialien verschmelzen miteinander Beim Abkühlen entsteht eine Schweißnaht Diese schnelle und effiziente Technik erzeugt eine saubere und hermetische Abdichtung ohne die Produktqualität zu gefährden Sie wird bei Verpackungen medizinischen Geräten und anderen speziellen Anwendungen eingesetzt bei denen eine hochwertige Abdichtung nötig ist Diese Technologie unterstützt Anwender beim Erreichen von Umweltschutzzielen indem die Recyclingfähigkeit erhöht Verpackungsmaterialien reduziert und chemische Klebstoffe oder Lösungsmittel vermieden werden für ein Maskendesign an uns heran – einem Filter der mit einer im Spritzgussverfahren gefertigten Unterkonstruktion und einer Elastomerdichtung für das Gesicht verbunden war Das Unternehmen bat uns um Hilfe bei der Entwicklung automatisierter Verfahren und Fertigungsmittel zur Montage dieser Teile zu fertigen Masken mithilfe von Ultraschallschweißen“ sagt Patrick Wood der Geschäftsführer von HTE „Bei täglichen Meetings über mehrere Wochen hinweg in denen mehrere Iterationen von Denroy durchgeführt wurden entwickelten und evaluierten wir Lösungen und Fertigungsmittel für die Schweißverfahren und Anlagenkonfigurationen während das geplante Design und die Materialien Gestalt annahmen “ Iterative Annäherung an das Resultat Das Maskenkonzept mit der Unterkonstruktion bot eine ausgezeichnete Filtrationsleistung und Atmungsaktivität Zugleich resultierte aus der Schalenform eine große Oberfläche aus Vliesstoff als Filtermaterial So hatten die Produktdesigner zu entscheiden wie das Filtermaterial in die Schalenform gebracht werden sollte wie viele Schweißpunkte nötig wären um die Materialschichten miteinander zu verbinden und ob der Filter durch Schweißen an der Unterkonstruktion befestigt werden könnte Auch der Einsatz von geformtem TPE-Schaum für die Berührungsfläche mit dem Gesicht der entscheidend für Passform und Tragekomfort war erforderte eine intensive Entwicklungsarbeit in Sachen Programmierung der Schweißanlagen und Werkzeugbestückung Es sollte ein Ultraschallschweißverfahren realisiert werden das den weichen Teil mit hoher Wiederholgenauigkeit mit den Konturen des Kunststoffrahmens der Maske verkleben könnte Es begann ein Produktionslauf mit geringem Volumen unter Einsatz eines manuellen Schweißverfahrens mit mehreren Ultraschallschweißanlagen des Typs Branson 2000 Xc von Emerson Nach weiteren Optimierungen wurde die Produktion mit vier fertiggestellten Montagemaschinen der zweiten Generation hochgefahren die jeweils mithilfe von vier integrierten Branson-2000-Xc-Ultraschallschweißanlagen und maßgeschneiderten Schweißwerkzeugen Masken fertigten Da weitere langfristige Maskenbestellungen erwartet wurden arbeitete HTE laut Wood mit Denroy an einer dritten Generation von Produktionsanlagen bei denen eine automatische Zuführung und vollautomatisierte Fertigungszellen zum Einsatz kommen sollen „Die Entwicklung und CE-Zertifizierung der FFP3-Maske die Werkzeugbereitstellung die Planung der Fertigungsmaschinen und der Bau einer komplett neuen Produktionseinrichtung erfolgten in kürzester Zeit sodass nur fünf Monate vom Konzept bis zur Fertigung des Produkts vergingen Die FFP3-Fabrik in der 150 Personen arbeiten ist nun voll in Betrieb und hat eine jährliche Kapazität von über zehn Millionen Denpro-Masken“ resümiert McNamee | Michael Butler Key Accounts Manger Medical für Branson Welding Assembly bei Emerson Emerson www emerson com