RessourcenEffizienz durch rigoroses Retrofit - Sumitomo (SHI)

TECHNOLOGIE
SPRITZGIESSTECHNIK
28 14. Dezember 2012 | Ausgabe 24
Ressourcen-Effizienz durch
rigoroses Retrofit
Energieeffizientes Spritzgießen ist auch mit älteren hydraulischen Spritzgießmaschinen möglich: Rund 12.000 Euro Stromkosten spart
Automobilzulieferer BIA jährlich durch die Nachrüstung von vier Maschinen mit einem drehzahlgeregelten Pumpenantrieb
Vier Maschinen von Sumitomo (SHI) Demag sind mittlerweile mit Smartdrive ausgestattet – und sparen
BIA viel Geld. Darüber freuen sich Sasa Grbesa (l.), stellvertretender Abteilungsleiter Spritzguss
bei BIA, sowie Hans-Joachim Fuchs, Servicemonteur bei Sumitomo (SHI) Demag Foto: Sumitomo (SHI) Demag
Insgesamt 43 Spritzgießmaschinen für 1K, 2K und 3K betreibt BIA derzeit, die meisten davon stammen
von Sumitomo (SHI) Demag Foto: Sumitomo (SHI) Demag
Energieverbrauch Ressourcen- und Energieeffizienz
ist für BIA Kunststoff- und Galvanotechnik GmbH
& Co. KG ein großes Thema. Das Umweltmanagement
von BIA ist bereits seit 2007 nach ISO 14001 zertifiziert.
Langfristiges Ziel ist nun die Zertifizierung
des Energiemanagementsystems nach ISO 50001.
In den verschiedenen Galvaniken von BIA beispielsweise
wird neben der Rückführung und Aufarbeitung
von Spülwässern auch bei der Abwasserbehandlung
auf die Wiederverwertbarkeit der erzeugten Monoschlämme
geachtet. Dadurch konnten der Einsatz
von Nickelsalzen letztlich um mehr als 30% und der
Einsatz von Chromsalzen um mehr als 50% gesenkt
werden.
Auch die Spritzgießfertigung ist zum ökologischen
Wirtschaften angehalten. So wurde die Halle beispielsweise
mit energieeffizienter Beleuchtung ausgestattet.
Ausschuss in der Produktion wird rezykliert
– und das so gewonnene Material eingesetzt, um
Abschirmleisten für die Galvanik herzustellen. Neue
Spritzgießmaschinen sind in der Regel energieeffiziente
elektrische.
„Doch uns war auch daran gelegen, die älteren hydraulischen
Maschinen energieeffizienter zu machen – nur
wussten wir nicht, wie. Ein Ersatz der Maschinen
war kein Thema, die laufen schließlich ohne Probleme“,
sagt Thorsten Steffen, Leiter der Entwicklung Werkzeugtechnik.
Die Idee erhielten er und seine Mitarbeiter
schließlich während eines Standbesuchs bei
Sumitomo (SHI) Demag auf der K 2010 in Düsseldorf,
als er von Vertriebsmitarbeitern des Spritzgießmaschinenherstellers
auf die Möglichkeit der Nachrüstung
der Maschinen mit dem drehzahlgeregelten Pumpenantrieb
Smartdrive aufmerksam gemacht wurde.
Bei Smartdrive wird ein Frequenzumrichter vor den
asynchronen Pumpenantriebsmotor installiert, mit
dem die Drehzahl geregelt wird. Die Leistung des
Pumpenantriebsmotors lässt sich dabei dynamisch
für jede Zyklusphase einzeln einstellen. Der jeweiligen
Einstellung der bedienbaren Umrichtersteuerung
entsprechend, passt der Smartdrive die Motordrehzahl
automatisch den zyklusbedingten Erfordernissen
an und hält für jede Zyklussequenz nur die Leistung
bereit, die die Maschine benötigt.
Grbesa mit einer der Chromleisten vor der Maschine, auf der die Bauteile produziert wurden:
einer Ergotech 650 System Foto: Sumitomo (SHI) Demag
Lange Zykluszeit bedeutet großes
Einsparpotenzial
Für die Experten von Sumitomo (SHI) Demag war
schnell klar, dass Smartdrive für BIA große Einsparpotenziale
birgt. Denn der Automobilzulieferer
hat beim Spritzgießen zum Teil sehr lange Zykluszeiten
mit langen Kühlphasen – Phasen, in denen
Smartdrive dafür sorgt, dass der Pumpenantrieb
mit stark verminderter Drehzahl läuft und somit
wenig Energie verschwendet. „Jedes Lehrbuch
würde für unsere Bauteile deutlich
kürzere Zykluszeiten
vorschlagen. Doch
wir haben durch die
Galvanik besondere
Anforderungen
an das Spritzgießen;
die Galvanik verzeiht
keine beim Spritzgießen
entstandenen Oberflächenfehler“,
erklärt Geschäftsführer
Dr. Markus Dahlhaus.
„Wir haben festgestellt, dass wir die Ausschussquote
mit diesen langen Zykluszeiten deutlich verringern.
Dies zahlt sich für uns doppelt aus, da wir ansonsten
viele Teile erst galvanisieren und dann nach der
100-Prozent-Qualitätskontrolle aussortieren würden.
Nicht zuletzt ist dieses Verfahren deshalb für
uns auch unter dem Aspekt der Ressourceneffizienz
das günstigste.“ Hinzu kommt: Bei den Bauteilen
ist ein hervorragender Verbund zwischen Kunststoff
und Metall gefordert – und dies ist nur mit einer
optimalen Oberfläche des Spritzgießbauteils zu erzielen.
Deshalb legt BIA großen Wert auf eine lange
Nachdruckphase.
Um auf Nummer sicher zu gehen, kam vor dem Projekt
ein Servicemitarbeiter von Sumitomo (SHI)
Demag nach Solingen, um die Ist-Werte an den Maschinen
zu messen. Dieser Energycheck wurde im
laufenden Betrieb an der größten Maschine, einer
Ergotech 650-3300 System mit dem Baujahr 1997,
durchgeführt, um herauszufinden, wie viel Energie
man tatsächlich einsparen könnte. Damals wurden
auf der Maschine mit Familienwerkzeugen Zierleisten
für den Spoiler des Mercedes-Benz GLK gefertigt,
und zwar in einer Zykluszeit von 55 s.
Dabei verständigte man sich darauf, welche Parameter
beim Smartdrive zugeschaltet werden sollen
Anhand der Fertigung dieser
Zierleisten für den Mercedes-Benz GLK
wurde beim Energycheck die Probe aufs
Exempel gemacht: Wie viel Energie lässt sich mit
der Nachrüstung des Smartdrive einsparen?
Die Berechnungen von Sumitomo (SHI) Demag
ergaben 20%, in der Realität waren es sogar 23%
Foto: Sumitomo (SHI) Demag
– und welche nicht. Denn jede Maschinenachse beziehungsweise
jede Prozessphase kann vom Bediener
flexibel in die Energiesparfunktion des Smartdrive
hinzu- oder weggeschaltet werden. Beispielsweise
kann während des Spritzgießprozesses die Einspritzphase
im Standardbetrieb, die Nachdruckphase jedoch
im Energiesparmodus gefahren werden. Die
Funktion „hohe Dynamik“ ermöglicht die
dynamische Drehzahlanhebung
des Pumpenantriebs rechtzeitig vor
dem eigentlichen Start einer Maschinenachse. Die
angezeigten Zeitwerte der Ruhe- und der aktiven
Smartdrive-Phasen, bezogen auf die Gesamtzykluszeit,
ermöglichen dem Bediener eine exakte energetische
Zyklusanalyse.
Individuelle Anpassung des
Smartdrive
Eingeschaltet ist der Smartdrive bei BIA beim Nachdruck
sowie beim Umlaufdruck – mit dem Ergebnis,
dass der Pumpenantrieb während der langen Kühlzeit
von rund 30 s nur mit äußerst verminderter
Drehzahl läuft. „Wir können den Smartdrive individuell
an unsere Bedürfnisse anpassen, und zwar
ganz komfortabel über die NC4-Steuerung der Maschinen.
Man sieht während der Produktion außerdem
genau, wo wir Strom einsparen und wann

Smartdrive aktiv ist“, freut sich Sasa Grbesa, stellvertretender
Abteilungsleiter bei BIA.
Der Energycheck brachte die Gewissheit: Für die
Maschine ist in dem konkreten Anwendungsfall ein
Einsparpotenzial von rund 20% des Energieverbrauchs
zu realisieren, dies entsprach 3,73 kW pro
Arbeitsstunde. „Die Berechnungen haben uns schwarz
auf weiß bestätigt, dass sich die Anschaffung für uns
rechnet. Deshalb haben wir nicht gezögert, den Nachrüstsatz
für zunächst eine Maschine zu bestellen.
Und wir haben es nicht bereut, denn bei den Messungen
hat sich später herausgestellt, dass wir noch
mehr Strom einsparen als ursprünglich gedacht“,
sagt Grbesa.
Investition rechnet sich
innerhalb von vier Jahren
Tatsächlich sparte BIA eine Leistung von durchschnittlich
4,5 kW/h ein. Die größten Einsparungen
ergaben sich bei diesem Bauteil beim Nachdruck
sowie beim Dosieren. Damit liegt die Einsparquote
bei 23%. Bei einer Jahreslaufzeit von rund 5.500
Stunden und einem Strompreis von 0,12 EUR pro
Kilowattstunde summiert sich dies auf knapp 3.000
EUR im Jahr für diese Maschine. „Insofern wird sich
die Investition in Smartdrive innerhalb von knapp
vier Jahren amortisiert haben“, so Dahlhaus.
Nach einem Jahr stand für BIA fest: Smartdrive hilft
Energie und Kosten zu sparen – ohne dass sich qualitative
Einbußen bei den Bauteilen ergeben haben.
Deshalb hat das Unternehmen in der Zwischenzeit
drei weitere, ältere Maschinen ab 2.500 kN Schließkraft
mit Smartdrive nachgerüstet. Neue Maschinen
lässt sich BIA von Sumitomo (SHI) Demag bereits
ab Werk mit der vergleichbaren Technologie Activedrive
ausstatten.
„Smartdrive trägt dazu bei, dass wir den Energieverbrauch
pro Quadratmeter hergestellter Oberfläche
– das ist unsere Kenngröße – weiter verringert haben“,
so Dahlhaus. Ein willkommener Nebenaspekt, ebenfalls
im Sinne der Ressourceneffizienz, ist für BIA,
dass sich das Smartdrive-Paket von einer Maschine
abbauen und für andere Maschinen nutzen lässt. So
hat BIA beispielsweise eine Maschine damit ausstatten
lassen, die aus dem Jahr 1997 stammt. „Schicken
wir diese irgendwann in den nächsten Jahren in
Rente, können wir diesen Smartdrive für andere
Maschinen verwenden“, so Grbesa.
Weitere 30 Prozent Energieeinsparung
durch Isoliermanschetten
Noch weiter reduziert hat BIA den Energiebedarf
seiner älteren Maschinen mit Zylinderisoliermanschetten.
Diese verringern Energieverluste durch
Wärmeabstrahlung des Plastifizierzylinders. Die
Isoliermanschetten wurden einfach unter dem Standardschutzblech
des Plastifizierzylinders montiert
und an dessen Heizzonen angepasst. Wenn es der
Prozess erfordert, kann BIA jederzeit die Isolierung
einzelner Zonen entfernen. „Wir sparen mit den
Isoliermanschetten nochmals rund 30 Prozent der
Energie ein“, sagt Grbesa.
Dahlhaus ergänzt: „Damit rechnet sich diese Investition
schon innerhalb weniger Monate. Außerdem
sind die Maschinen damit am Montagmorgen wesentlich
schneller betriebsbereit – und somit können
wir früher die Produktion starten. Außerdem heizen
wir nun die Halle nicht mehr so stark auf, die Wärmeenergie
wird kontrollierter eingesetzt.“ Da dieses
vergleichsweise einfache Mittel so große Wirkung
erzielt, hat BIA mittlerweile schon die Hälfte aller
Maschinen von Sumitomo (SHI) Demag mit den
Zylinderisoliermanschetten ausgestattet. sk
www.sumitomo-shi-demag.eu
www.bia-kunststoff.de
Detaillierter Energiecheck
Auf Herz und Nieren Über die von Sumitomo (SHI)
Demag angebotene Dienstleistung Energycheck lässt
sich der Energieverbrauch eines Spritzgießprozesses
und seiner Zyklusphasen vor einer Entscheidung
für den Smartdrive messen. Als Ergebnis erhält der
Anwender Informationen hinsichtlich des tatsächlichen
Energieverbrauchs für seine einzelnen Produktionsteile.
Außerdem kann er daraus schon vorher ableiten, wie
viel Energie er bei einer Installation des drehzahlgeregelten
Pumpenantriebs sparen würde.