Gemeinsam stark – Maskenproduktion bei Weber Ultrasonics

Die Masken nach dem Tiefziehen und Verschweißen der Ränder mit Ultraschall.
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Die Anstrengungen Covid-19 einzudämmen, machen ein Problem der Globalisierung deutlich: die Abhängigkeit bei persönlicher Schutzausrüstung (PSA) von Ländern, in denen günstiger produziert wird. Neben Schutzkleidung und Handschuhen sind daher seit der weltweiten Ausbreitung des Corona-Virus Sars-CoV-2 Atemschutz- und OP-Masken in Deutschland und anderen europäischen Ländern Mangelware. Seit der Sars-Pandemie 2002/2003 produziert Weber Ultrasonics Equipment für die Herstellung unterschiedlicher Schutzmasken aus Vliesstoffen, die auf thermoplastischen Kunststoffen basieren. Geliefert wird größtenteils an Kunden in Asien. Gemeint sind damit Komponenten wie Generatoren, Booster, Konverter und Sonotroden sowie komplette Anlagen für das Schweißen, Laminieren, Schneiden und Prägen mit Ultraschall. Eine eigene Maskenproduktion war aber nie ein Thema bei dem im badischen Karlsbad ansässigen Komponenten- und Anlagenbauer – bis Anfang März 2020.
Auslöser war die Anfrage eines Kunden aus dem Maschinenbau, der aufgrund der praktisch in allen Ländern für diese Produkte erlassenen Exportbeschränkungen keine Filterdome für seine speziellen, belüfteten Filtermasken der Schutzstufe FFP2 mehr erhielt. Gemeinsam mit dem Kunden wurde innerhalb kürzester Zeit ein Anlagenkonzept für die Herstellung der dreidimensionalen Filterelemente entwickelt. Parallel dazu setzte Weber Ultrasonics das Konzept in eine Standardmaschine für die Herstellung kompletter Atemschutzmasken um. Eine Herausforderung dabei war der erste Prozessschritt – das Tiefziehen der Masken. Dies erfolgt im so genannten Warmformen, wofür ein passendes Werkzeug sowie spezielle Heizelemente und entsprechende Steuergeräte erforderlich sind. Um schnell Prototypen fertigen zu können, wandte sich Weber Ultrasonic an einen Marktbegleiter, der auch in diesem Segment tätig ist und spontan ein Heizelement und Steuergerät zur Verfügung stellte. Ein zweites beschaffte der Konstruktionsleiter von Weber Ultrasonics bei seinem früheren Arbeitgeber. Das erforderliche Werkzeug fertigte ein benachbarter Modellbauer und langjähriger Partner des Unternehmens quasi über Nacht. "Es ist wirklich toll, wie hier verschiedene Unternehmen spontan unterstützt und zusammengearbeitet haben", merkt der Vertriebsvorstand an.

 

60 Masken pro Stunde mit einer Maschine

Die Herstellung der Atemschutzmasken erfolgt mit dieser Standardmaschine in einem mehrstufigen Prozess. Im ersten Schritt werden ein offenporiges Nadelvlies als Stabilisator, eine Lage Meltblown-Vlies als Partikelfilter sowie eine Lage Spinnvlies (Spun-Bond) durch Tiefziehen in Form gebracht. Anschließend werden die Ränder der Maske in einem Ultraschallschweißprozess verbunden. Dafür wandelt ein Ultraschallkonverter das vom Generator erzeugte elektrische Signal in mechanische Schwingung um. Diese wird durch einen Booster und ein angepasstes Schweißwerkzeug, die Sonotrode, auf die zu verbindende Fläche übertragen. Durch die dabei entstehende Reibungswärme schmelzen die Vliesstoffe gezielt an den Rändern und gehen eine dauerhaft haltbare Verbindung ein, ohne sich zu verziehen. Gleichzeitig sorgt die zuverlässige, energieeffiziente und produktive Verbindungstechnologie für eine weiche und hautfreundliche Oberfläche. Nach dem folgenden mechanischen Ausstanzen der Maske werden noch Bänder für die Befestigung angebracht. Die Produktionskapazität liegt bei rund 60 Atemschutzmasken pro Stunde. Für die entsprechend den aktuellen Normen gefertigten Masken wird die Schutzklasse FFP3 angestrebt und eine entsprechende beschleunigte Prüfung von Corona-Virus-Pandemie-Atemschutzmasken (CPA) für Deutschland durchgeführt.

Virtuelle Inbetriebnahme mit realem Zwilling für OP-Masken

Eine deutlich gestiegene Nachfrage verzeichnet Weber Ultrasonics auch nach Produktionsequipment für OP-Masken. Die Lösungen des Unternehmens in diesem Bereich ermöglichen bisher die Herstellung von 200 Masken pro Minute. Für diese Anwendung wird gerade eine Versuchsanlage aufgebaut, in der ein neu entwickeltes Verfahren für das kontinuierliche Ultraschallschweißen eingesetzt wird. Damit könnte die Produktionskapazität auf 400, vielleicht sogar 600 Masken pro Minute erhöht werden. In dieser Maschine sind die Schritte Falten des Vliesstoffs, Integration des Nasenbügels, Längs- und Querschweißen, Anschweißen eines elastischen Befestigungsbands und Vereinzeln vereint.

Autor(en): Wi

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