Das große Finale bei der Entstehung einer Kunststoffe-Ausgabe ist immer vor Drucklegung. Die vielen Puzzlestücke, die unser Redaktionsteam über Wochen recherchiert und redigiert, fügen sich dann zu einem großen Ganzen zusammen.

Das große Finale bei der Entstehung einer Kunststoffe-Ausgabe ist immer vor Drucklegung. Die vielen Puzzlestücke, die unser Redaktionsteam über Wochen recherchiert und redigiert, fügen sich dann zu einem großen Ganzen zusammen. Für mich als Chefredakteurin jedes Mal ein schöner Moment zu sehen, welche Vielfalt an Themen und Textformaten Monat für Monat aufs Neue entsteht.

Für mein Editorial blättere ich gerne die gesamte Ausgabe durch und suche aus, mit welchen Appetithappen ich Sie neugierig aufs Heft machen will. In diesem Februar möchte ich Ihnen vor allem unsere exklusiven Interviews ans Herz legen. Denn diese persönlichen Gespräche sind für uns der direkte Draht in die Kunststoff-Branche.

Dr. Alexander Kronimus von PlasticsEurope sprach mit meinem Kollegen Florian Streifinger über das Papier „Kreislaufwirtschaft Plus“, eine Handlungsempfehlung zur Umsetzung der im Koalitionsvertrag vereinbarten Kreislaufwirtschaftsstrategie. Kronimus ist davon überzeugt, dass die Kreislaufwirtschaft an der Schwelle zum Business-Modell steht. Warum im Papier eine Polymervielfalt verlangt wird, nicht eine Reduzierung von Materialien und weitere spannende Einblicke ins Thema, finden Sie ab S. 14.

Melanie Ehrhardt, die für unsere Serie „Start-up des Monats“ verantwortlich ist, sprach mit den Inhabern von HolyPoly, die Markenhersteller fit fürs Recycling machen. Dazu zählen der Aufbau von Recyclingprogrammen und Unterstützung bei der Produktentwicklung. Die Expertise unserer „New Plastic Heroes“ reicht von Wissen über Recyclingwerkstoffe, Materialprüfung und Prozessdesign bis zum Recycling des Produkts und die dafür nötigen Rücknahmesysteme (Artikel ab S. 12).

Ich selbst nutzte meinen Vor-Ort-Besuch bei der Wittmann-Gruppe zu einem Interview mit den Geschäftsführern Michael Wittmann und Rainer Weingraber. Hierbei ging es um Zukunftsperspektiven und die aktuellen Herausforderungen für einen Spritzgießmaschinenhersteller im Jahr 2023 (ab S. 26.)

 Viel Spaß beim Entdecken wünscht Ihnen

Susanne Schröder [<a href="mailto: susanne.schroeder@hanser.de">susanne.schroeder@hanser.de]</a>]

Editorial Susanne

Schröder, Susanne

„Recycling ist mehr als ein Trendthema“

HolyPoly steht für die Faszination darüber, wie wandelbar das Material Kunststoff ist. Dennoch beschäftigt sich das Start-up aus Dresden vor allem mit Produkten am Ende ihres Einsatzes. Das Ziel: Mehr und vor allem hochwertige Produkte aus recycelten Kunststoffen am Markt zu etablieren.

Recycling als Geschäftsmodell: Das Start-up HolyPoly will mehr hochwertige Produkte aus recycelten Kunststoffen auf dem Markt zu etablieren.

Kunststoffrecycling hört sich in der Theorie einfach an: Aus gebrauchten Produkten entstehen neue. Im Idealfall ergibt sich – wie beim bekannten Beispiel der PET-Flasche – ein Kreislauf. In der Praxis gibt es allerdings eine Vielzahl an Hürden, die das einfach klingende Vorhaben kompliziert machen. Das Start-up HolyPoly aus Dresden will Markenherstellern dabei helfen, diese zu überwinden. Die Vision: Eine Welt, in der Recycling ganz selbstverständlich ist. Kunststoffe hat mit den beiden Geschäftsführern Joanna Bialek und Fridolin Pflüger im Rahmen der Reihe „New Plastic Heroes“ gesprochen. Im Interview reden sie über die Unternehmensziele, die Herausforderungen beim Kunststoffrecycling und über die Risiken durch Greenwashing.

Kunststoffe: Warum ist das Kunststoffrecycling trotz moderner Technologien so schwierig?

Fridolin Pflüger: Letztendlich läuft es auf drei Faktoren hinaus: die verfügbare Menge an hochqualitativen Rezyklaten, Konstanz im Material und natürlich der Preis. Hersteller sind seit Jahrzehnten daran gewöhnt, ihr Material jederzeit in exakt gleicher Qualität und jeder Menge zu bekommen, die Spezifikationen wurden immer schmaler. Das ist im Durcheinander der Kreislaufwirtschaft leider nicht mehr ganz so einfach fortzuführen. Gebrauchte Kunststoffe haben etwas erlebt, Farbe und andere Eigenschaften weichen von der gewohnten Norm ab. Noch dazu sind Post-Consumer-Alternativen für gewöhnlich teurer als Virgin-Materialien.

Kunststoffe: Wie lässt sich das – auch mithilfe von HolyPoly – ändern?

Pflüger: Der Mengenbegrenzung begegnen wir einerseits durch intensive Kenntnis des Sekundärkunststoff-Markts, bis in Quellen hinein, die nicht ohne Weiteres zugänglich sind. Dadurch spannen wir den Bogen weit über die üblichen Distributeure oder bekannten Recycler beziehungsweise Compoundeure hinaus. Deren Typen betrachten wir natürlich auch, aber eben auch viele mehr, und bieten somit eine zentrale Anlaufstelle im fragmentierten europäischen Markt der Rezyklate.

Kunststoffe: Und trotzdem gehen täglich wertvolle Ressourcen in Form von Kunststoffabfällen verloren.

Pflüger: Das ist nicht nur für die Nachhaltigkeit katastrophal, sondern auch aus wirtschaftlicher Sicht schwer zu begreifen. Daher gehen wir ungenutzte Stoffströme auch ganz direkt an, indem wir Rücknahmesysteme sowie Recyclingprogramme aufsetzen und betreiben. Im nächsten Schritt entwickeln wir eigene Rezepturen und Compounding-Vorschriften, die das Material für die gewünschte Anwendung modifizieren und Schwankungen im Input ausgleichen. Dann kommt der eigentlich wichtigste Teil: die zirkuläre Produktentwicklung. Also Design, Auslegung und Fertigung mit der Kreislaufwirtschaft als primärem Ziel.

Kunststoffe: Sie adressieren konkret Markenhersteller. Warum?

Johanna Bialek: Wenn Marken mit klarer Haltung recyceltes Material einsetzen oder eigene Recyclingprogramme initiieren, wird die ganze Industrie nachziehen. Marken geben nun mal vor, was wie produziert und damit auch was später einmal zu Abfall wird. Deswegen richten wir uns an sie und befähigen sie dazu, wirklich umzusteuern. Zumal dabei auch ein kultureller Aspekt zum Tragen kommt. Marken vermitteln mit ihren Produkten indirekt auch Werte. Dadurch können sie Recycling zum Lifestyle machen und damit Alltag werden lassen.

Kunststoffe: Recherchen zeigen dennoch, dass es sich dabei in vielen Fällen um Greenwashing handelt. Aus Ihrer Sicht: Wie groß ist das Problem?

Bialek: Hier muss man genau hinschauen, was die Unternehmen wirklich versprechen. Bewusst falsche Angaben über den Einsatz recycelter Materialien sind unseres Wissens nach sehr selten. Stattdessen ist oft die Rede von Recyclingfähigkeit, was viele schon als „recycelt“ verstehen. Reales Recycling funktioniert außerdem nur, wenn Abfall am Ende in einer entsprechenden Infrastruktur landet, das wird leider fast nie betrachtet.

Kunststoffe: Wann wird es besonders heikel?

Bialek: Viele Unternehmen machen es sich zu einfach, wenn sie mit dem Begriff Recycling werben, dabei aber wenig Substanzielles in ihrer Wirtschafts- und Produktionsweise ändern. Die aktuelle Conversio-Studie zeigt ja, dass bei einer Post-Consumer-Substitutionsqoute von unter zehn Prozent in Deutschland noch viel zu tun ist. Das ist das eigentliche Problem: Es wird zu viel versprochen und zu wenig dafür getan, diese Versprechen auch belastbar einzuhalten.

Pflüger: Nichts ist schwarz-weiß. Man muss auch akzeptieren, dass sich manche Aspekte von Nachhaltigkeit widersprechen und man sich dazu fundiert verhalten muss, ohne die Konsumenten und Konsumentinnen mit Details zu überfordern. Viele Firmen haben in ihren Marketingabteilungen noch keine Erfahrung mit der Kommunikation rund um Recycling und Nachhaltigkeit. Aus eigener Erfahrung können wir sagen, dass Falschaussagen oft unbewusst aufgrund fehlender Expertise und Sorgfalt entstehen.

Kunststoffe: Wie lässt sich das verhindern?

Pflüger: Auf europäischer Ebene wird zurzeit eine „Green Claiming“-Verordnung verhandelt. Darin könnten dann etwa allgemeine Umweltaussagen in Werbung und Marketing verboten werden, sofern die hervorragende Umweltleistung des Produkts oder Unternehmens nicht nachweisbar ist. Wir sehen in solchen Regulierungen ein wichtiges Signal im Sinne einer Notbremse.

Kunststoffe: Das macht Greenwashing zwar schwerer, aber wahrscheinlich nicht unmöglich.

Pflüger: Ja, das stimmt! Es reicht nicht, einige Regeln zu ändern oder ein paar Verbote auszusprechen. Es müssen Marktbedingungen geschaffen werden, die zirkuläre Wertschöpfung und positive Klimawirkung allgemein incentivieren. Würden alle Akteure einen klaren Wettbewerbsvorteil erhalten, die mit der Nachhaltigkeit tatsächlich Ernst machen, und die einen Nachteil, die nur so tun, würde sich Greenwashing schlicht nicht mehr lohnen.

Kunststoffe: Zum Schluss: Wir erleben derzeit einen regelrechten Recyclingboom. Was wird davon langfristig übrigbleiben?

Pflüger: Wir freuen uns sehr über das gestiegene Interesse am Thema Kunststoffrecycling und dass immer mehr Hersteller auch selbst aktiv werden wollen. Doch es handelt sich um mehr als ein Trendthema. Es kommt jetzt darauf an, das Momentum zu nutzen, um die Weichen auf eine nachhaltige und wirksame Veränderung zu stellen. So schön der Boom sich auch anfühlen mag – mit Blick auf die Substitutionsraten wissen wir, dass der Weg zur Kreislaufwirtschaft noch sehr lang und steinig ist. Wir müssen den gesamten Stoffwechsel der Industriegesellschaft umbauen. Da führt kein Weg mehr dran vorbei: Aus dem Hype wird ein Dauerbrenner.

Johanna Bialek hat das Start-up mitgegründet und leitet Personal sowie Organisationsentwicklung.

Gründungsmitglied Fridolin Pflüger leitet den Vertrieb.

HolyPoly - Hauptartikel

HolyPoly: Start-up macht Recycling zum Geschäftsmodell

Name: HolyPoly GmbH Gründung: 2020 in Dresden Anzahl der Kunden: 28 Anzahl der Mitarbeiter: 25 Homepage:

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Kunststoffverarbeitung: Verfahren

Kunststoff-Aufbereitung

Kreislaufwirtschaft

Interview zur nationalen Kreislaufwirtschaftsstrategie der Bundesregierung

„Die Kreislaufführung von Kunststoffen reicht nicht aus“

Im Koalitionsvertrag hat die Ampelregierung die Einführung einer nationalen Kreislaufwirtschaftsstrategie angekündigt. Diese soll Maßnahmen und gesetzliche Rahmenbedingungen für die Kreislaufwirtschaft in Deutschland definieren und zusammenführen. Die Ausarbeitung der Strategie ist für 2023 geplant. Der Verband der Kunststofferzeuger, PlasticsEurope Deutschland, hat vor Kurzem Handlungsempfehlungen dazu vorgelegt. Über diese sprach Kunststoffe mit Dr. Alexander Kronimus, Leiter des Geschäftsbereichs Klimaschutz und Kreislaufwirtschaft des Verbands.

Die Bundesregierung arbeitet an einer nationalen Kreislaufwirtschaftsstrategie. Über diese sprach Kunststoffe mit Dr. Alexander Kronimus von PlasticsEurope.

Eine halbe Seite widmet der Koalitionsvertrag von SPD, Grünen und FDP der Kreislaufwirtschaft. Von den Kunststoffbranchenverbänden erhielten die Koalitionäre dafür viel Lob. Angekündigt wird dort auch die Einführung einer „Nationalen Kreislaufwirtschaftsstrategie“, die geplante Maßnahmen und gesetzliche Rahmenbedingungen zur Kreislaufwirtschaft bündeln soll. Beschlossen werden soll diese 2024. Für die Ausarbeitung möchte die Regierung 2023 einen Dialogprozess mit verschiedenen Beteiligten abhalten. Für diesen hat der Verband der Kunststofferzeuger PlasticsEurope Deutschland Ende vergangenen Jahres das Empfehlungspapier „Kreislaufwirtschaft Plus“ veröffentlicht. Beteiligt an der Erstellung war Dr. Alexander Kronimus. Er ist bei PlasticsEurope unter anderem für das Thema Kreislaufwirtschaft verantwortlich. Wir sprachen mit ihm über das Papier und die entscheidenden Punkte für die erfolgreiche Umsetzung der Kreislaufwirtschaft.

Kunststoffe: Für die von der Bundesregierung geplante nationale Kreislaufwirtschaftsstrategie haben Sie vor Kurzem unter dem Namen Kreislaufwirtschaft Plus einen Diskussionsvorschlag veröffentlicht. Worin besteht das Plus gegenüber der reinen Kreislaufwirtschaft?

Dr. Alexander Kronimus: Eine reine Kreislaufwirtschaft wäre eine Kreislaufführung der Kunststoffe. Aus Kunststoffabfällen werden dabei neue Produkte. Diese Kreislaufführung reicht aber nicht aus. Es braucht zusätzliche Elemente. Notwendig sind etwa alternative Rohstoffbasen, da für die Herstellung von Recyclingkunststoffen nicht genügend Abfälle zurückkommen. In Europa fallen ungefähr 30 Millionen Tonnen Kunststoffabfälle pro Jahr an. Verarbeitet werden jedoch 50 Millionen Tonnen an Kunststoffen. Das hängt mit der unterschiedlichen Nutzungsdauer der Polymere in den verschiedenen Anwendungen zusammen. Diese Differenz und auch Prozessverluste der Kreislaufführung sollten mit alternativen Rohstoffen wie CO2 oder Biomasse ausgeglichen werden.

Kunststoffe: Welche Elemente werden noch benötigt?

Kronimus: Notwendig ist auch eine Reduzierung der Kunststoffnutzung und die Wiederverwendung, wenn sie ökologisch sinnvoll ist. Produkte müssen außerdem kreislaufgeeignet gestaltet werden, also dem Prinzip des Designs for Recycling folgen.

Kunststoffe: Umweltministerin Steffi Lemke hat die Industrie zur Mitarbeit an der nationalen Kreislaufwirtschaftsstrategie aufgefordert. Haben Sie schon Reaktionen auf Ihre Handlungsempfehlung Kreislaufwirtschaft Plus erhalten?

Kronimus: Das Papier, das übrigens keine klassische Verbandsposition ist, sondern die Zusammenfassung von Expertenmeinungen, ist bei den beteiligten Ministerien bekannt und dort meines Vernehmens nach auf großes Interesse gestoßen. Wir haben das Gefühl, dass es ein offenes Ohr dafür gibt. Im weiteren Prozess werden wir es als Grundlage für die künftigen Diskussionen nehmen.

Kunststoffe: Welche Maßnahmen müssen unbedingt in die nationale Kreislaufwirtschaftsstrategie aufgenommen werden?

Kronimus: Wichtig ist eine ganzseitige Betrachtung, also keine Konzentration auf die Abfallseite. Es muss auch die Produktseite mitgedacht werden. Außerdem sind wie gesagt alternative Rohststoffbasen entscheidend, um sich mittelfristig von fossilen Rohstoffen entkoppeln zu können. Als wichtiger dritter Punkt kommt noch die Technologieoffenheit hinzu. Beim Recycling müssen alle ökologisch sinnvollen Technologien herangezogen werden. Mechanisches Recycling ist dabei weiterhin eine wichtige Säule, da es die energie- und ressourceneffizienteste Methode der Abfallverwertung ist. Bei einigen Abfallströmen stößt es jedoch an seine Grenzen. Für diese stellen chemischen Recyclingverfahren eine Möglichkeit dar. Es existieren sehr unterschiedliche Methoden wie Pyrolyse, Vergasung oder Depolymerisierung. Für eine möglichst umfängliche Kreislaufwirtschaft ist ein Multitechnologieansatz notwendig.

Kunststoffe: Gibt es auch Maßnahmen, vor denen Sie ausdrücklich warnen?

Kronimus: Es wäre ein schwerer Fehler, sich nur auf eine Technologie zu konzentrieren. Notwendig ist ein holistischer Ansatz. Es gibt Stimmen, die nur auf mechanisches Recycling setzen möchten. Dass sich mechanisches und chemisches Recycling ergänzen können, wird leider noch nicht von allen Beteiligten akzeptiert. Und auch die Anerkennung von Massebilanzen fehlt noch. Mit diesen ist es möglich, aus dem chemischen Recycling stammende Rohstoffe einzelnen Produkten zuzuordnen.

Kunststoffe: Im Koalitionsvertrag der Ampel wird neben der Kreislaufwirtschaft auch die Bedeutung des chemischen Recyclings hervorgehoben. Haben Sie dennoch Bedenken?

Kronimus: Laut Koalitionsvertrag soll richtigerweise im Verpackungsgesetz das chemische Recycling als Option anerkannt werden. Er erkennt auch an, dass Rohstoffstrategien notwendig sind und diese mit Kreislaufwirtschaftsstrategien verknüpft werden müssen. Das sind wichtige Punkte. Allerdings reicht das nicht aus. Gebraucht wird auch eine entsprechende Forschungspolitik, damit die neuen Technologien und die Verknüpfungen umgesetzt werden können. Notwendig sind Leuchtturmprojekte, etwa in Form von Reallaboren. Damit lassen sich zum Beispiel Verbundprojekte aus mechanischen und chemischen Verfahren sehr praxisnah erproben und zur industriellen Reife bringen. Idealerweise werden solche großen Forschungsprojekte in einem Konsortium umgesetzt. Wichtig ist dabei, dass es innerhalb der Reallabore Experimentierräume gibt, also bestimmte Regulierungen wie Genehmigungsverfahren vereinfacht werden.

Kunststoffe: Sind die bestehenden Genehmigungsverfahren ein Problem für die Kreislaufwirtschaft?

Kronimus: Die Verfahren bedürfen einer Modernisierung. Nicht nur bei der Kreislaufwirtschaft, sondern auch in anderen Bereichen. Ein wichtiger Punkt wäre eine Harmonisierung, damit es bundeseinheitliche Rahmenbedingungen gibt. Die Genehmigungsbehörden sind in der Regel Landesbehörden. Für überregionale Investoren bedeutet das einen großen Aufwand. In einem zweiten Schritt sollten Genehmigungsverfahren verschlankt werden.

Kunststoffe: Die Handlungsempfehlungen befürworten außerdem die Einführung von Output- anstatt von Input-Quoten. Was verbirgt sich hinter diesen Begriffen?

Kronimus: Bei Input-Quoten ist die Abfallmenge, die dem Recycling zugeführt wird, die relevante Größe, also das Abfallaufkommen. Allerdings kommt es während den verschiedenen Schritten des Aufbereitungsprozesses, beispielsweise beim Waschen und Zerkleinern, zu Materialverlusten. Bei Output-Quoten ist hingegen die tatsächliche Rezyklatmenge die entscheidende Größe. Verluste während dem Recyclingprozess werden nicht einberechnet. Output-Quoten sind deshalb genauer und ehrlicher.

Kunststoffe: Diskutiert werden außerdem immer wieder Recycling- und Produkteinsatzquoten. Wie stehen Sie zu diesen?

Kronimus: Wir halten produktbezogene Einsatzquoten, die zeitlich begrenzt sind, für sinnvoll. Diese schaffen Anreize für den Rezyklateinsatz. Sobald eine Kreislaufwirtschaft mit ausreichender alternativer Rohstoffbasis vorhanden ist, sollte jedoch die Ökobilanz das entscheidende Kriterium werden. Einsatzquoten sind dann nicht mehr nötig. Für die gegenwärtige Transformationsphase sind vorübergehende, produktbezogene Rezyklateinsatzquoten jedoch sicherlich sinnvoll.

Kunststoffe: Sie haben Design for Recycling angesprochen. Wie kann dieses für Unternehmen attraktiv werden?

Kronimus: Die Kreislaufwirtschaft steht an der Schwelle zum Business-Modell, auch für die Kunststofferzeuger. Das liegt unter anderem an den hohen Rohstoffpreisen. Sobald sie zum Business-Modell wird, besteht für die Firmen auch ein höheres Interesse, kreislauffähige Produkte zu designen. Sehr wichtig ist in diesem Zusammenhang übrigens die Polymervielfalt. Wir halten sie für einen Schlüsselfaktor, auch für das Design for Recycling.

Kunststoffe: Inwiefern? Soll Design for Recycling nicht die Anzahl der Kunststoffarten in Produkten reduzieren?

Kronimus: Eine große Polymervielfalt bietet ein hohes Innovationspotenzial. Dadurch entstehen neue Polymere mit verbesserten Eigenschaften, mit denen beispielsweise mehrere Polymere durch ein einzelnes ersetzt werden können. Design for Recycling wird wie Sie sagen häufig mit einer Reduzierung der Materialvielfalt in Verbindung gebracht. Es ist genau anders herum: Wir brauchen das Innovationspotenzial der Polymervielfalt, um ein recyclinggemäßes Design zu erreichen. Im einzelnen Produkt selbst wird die Polymervielfalt in der Tat sinken. Um das umzusetzen, muss aber eine Vielfalt im Produktportfolio der Hersteller möglich bleiben, durch eine verhältnismäßige und balancierte Ausgestaltung des Stoffrechts und anderer Rahmenbedingungen.

Kunststoffe: CO2-Emissionen und die Abfallproblematik sind ein weltweites Problem. Muss nach der nationalen Kreislaufwirtschaftsstrategie eine weltweite folgen?

Kronimus: Das wäre wünschenswert. Wir begrüßen dennoch zunächst die nationale Kreislaufwirtschaftsstrategie. Deutschland ist eine große Wirtschaftsnation. Ein Viertel der europäischen Kunststoffproduktion findet hierzulande statt. Die Einführung hat deshalb eine große Relevanz. Die nationale Kreislaufwirtschaftsstrategie wird hoffentlich anschließend zu einem Exportmodell.

KU 2-23_Inter.PED - Hauptartikel

Was sagt PlasticsEurope zur nationalen Kreislaufwirtschaftsstrategie?

Unter dem Namen Kreislaufwirtschaft Plus hat PlasticsEurope Deutschland Handlungsempfehlungen für die geplante, nationale Kreislaufwirtschaftsstrategie herausgegeben. Sie sind das Ergebnis eines Diskussionsprozess unter Experten aus der Kunststoffindustrie, den der Verband im vergangenen Jahr initiiert und moderiert hatte. Beteiligt daran waren:

<ul><li>Dr. André Bardow, Professor für Energie- und Prozesssystemtechnik an der ETH Zürich</li><li>Prof. Dr. Christian Bonten, Leiter des Instituts für Kunststofftechnik (IKT) der Universität Stuttgart</li><li>Dipl.-Phys. Michael Carus, CEO des Nova-Institut für politische und ökologische Innovation</li><li>Prof. Dr. Christian Hopmann, Leiter des Instituts für Kunststoffverarbeitung (IKV) der RWTH Aachen</li><li>Prof. Dr. Reinhold W. Lang, Leiter des Institute of Polymeric Materials and Testing an der Johannes Kepler Universität Linz</li><li>Dr. Markus Schopf, Public Affairs Advisor</li><li>Prof. Dr. Dieter Stapf, Leiter des Instituts für Technische Chemie (ITC) am Karlsruher Institut für Technologie (KIT)</li><li>Dr. Henning Wilts, Abteilungsleiter Kreislaufwirtschaft am Wuppertal Institut für Klima, Umwelt, Energie</li></ul>

Das Positionspapier kann auf der <a href="https://plasticseurope.org/de/knowledge-hub/kreislaufwirtschaftplus-handlungsempfehlungen-fur-eine-nationale-kreislaufwirtschaftsstrategie/" target="_blank">Webseite von PlasticsEurope Deutschland heruntergeladen werden.</a>

Seit 2022 leitet Dr. Alexander Kronimus den Geschäftsbereich Klimaschutz und Kreislaufwirtschaft beim Verband der Kunststofferzeuger PlasticsEurope Deutschland. Zuvor war er mehr als 10 Jahre beim Verband der chemischen Industrie VCI als Referent für Energiewirtschaft tätig. In dieser Funktion begleitete er Studien zur Transformation der Chemieindustrie in die Treibhausgasneutralität und beschäftigte sich vertieft mit nicht-fossilen Rohstoffbasen. Davor arbeitete er als Projektmanager beim niederländischen Wissenschaftsdienstleister TNO. Kronimus hat Geologie an der RWTH Aachen studiert und dort auch einen Doktor in Geowissenschaften erworben.

„Eine große Polymervielfalt ist ein Schlüsselfaktor für das Design for Recycling“

„Wir halten zeitlich begrenzte, produktbezogene Einsatzquoten für sinnvoll“

Streifinger, Florian

Kunststoff Werkstoffe

Kunststoff-Rezyklat

Zeitgemäße Spritzgießlösungen auf der K 2022, Teil 3: Heißkanaltechnik

Einen flüchtigen Blick auf die Werkzeugtechnik haben wir bereits in den beiden vorhergehenden Teilen unseres Messerückblicks geworfen. In dieser Folge schauen wir hinter die Kavitätswände und entlang der Datenkabel, was die Heißkanaltechnik heute an mechanischer, elektronischer und digitaler Expertise aufbietet.

Wir zeigen, was die Heißkanaltechnik heute an mechanischer, elektronischer und digitaler Expertise aufbietet.

Beim Spritzgießen muss der Heißkanal sowohl in der Aufheiz- als auch in der Abkühlphase exakte und gleichmäßige Temperaturbedingungen aufrechterhalten, denn die Qualität des Spritzgussteils steht in direktem Zusammenhang mit der Effizienz der Temperaturregelung. Deshalb ist eine leistungsfähige Regelungstechnik mit einer umfassenden Konnektivität im Prinzip ein Muss. Ein erhellender Streifzug über die Messestände.

Weit über seine eigentliche Kernkompetenz hinaus ging der Heißkanalhersteller Ewikon mit der Entwicklung des Assistenzsystems smart Control. Geschäftsführer Dr. Stefan Eimeke (Bild 1) kann das im Gespräch mit Kunststoffe gar nicht genug betonen: „Wir werden immer schnell reduziert auf das Heißkanalsystem – nein, smart Control ist eben nicht eine weitere separate Datenerfassung durch ein Einzelgerät. Im Gegenteil: Wir können die gesamte Spritzgießzelle inklusive des Heißkanalsystems und aller Peripheriekomponenten ganzheitlich überwachen, und das unabhängig von den Maschinenherstellern.“ Einerlei, ob es sich um Prozessparameter der Spritzgießmaschine wie Einspritzzeit oder Nachdruckzeit handle, um die Signale von Werkzeuginnendruck-Sensoren, den Durchfluss des Temperiergeräts oder die Endposition des Roboters – Voraussetzung sei lediglich, dass die Geräte OPC-UA-fähig sind.

Alle Daten werden über diese standardisierte Schnittstelle erfasst. „Wenn dies analog geschieht, braucht man immer ein Kabel pro Signal. Bei OPC UA ist es lediglich eine Datenschnittstelle, und diese Schnittstelle haben wir in die zweite Ausbaustufe unseres Geräts integriert“, so Eimeke. Die relevanten Daten ließen sich einfach per Mausklick oder Touch auswählen. Eimeke weiter: „Das System schafft so Transparenz über Prozessstatus und Energieverbrauch und liefert durch Protokollierung aller Parameter eine lückenlose Prozesshistorie mitsamt den aufgetretenen Abweichungen. Zusammen mit weiteren Zusatzfeatures zur Prozessoptimierung und Qualitätssicherung bieten wir unseren Kunden damit einen echten Mehrwert.“

Mit verschiedenen Funktionen hilft smart Control dabei, die Formteilqualität und den Energieverbrauch zu optimieren. Beispiel „virtual Rheology“: „Die Scherung ist ein enorm wichtiger Qualitätsparameter. Wenn die Scherung zu hoch ist, kann es schnell passieren, dass Polymerketten gekürzt und die Polymere somit geschädigt werden, oder dass bestimmte Komponenten sich entmischen. Rohstoffhersteller geben dafür materialabhängig Grenzwerte an. Aber da man die Scherung nicht messen kann, weiß niemand, ob der Wert im laufenden Prozess innerhalb der Toleranz liegt – smart Control zeigt das direkt an“, erläutert Eimeke. „Wir haben, soweit mir bekannt ist, als einziger Hersteller eine wirkliche Live-Simulation laufen, mit der die Scherrate des Schmelzeflusses im Heißkanal und im Anschnitt berechnet wird.“

Warum spielt das eine Rolle? Dazu muss man wissen, dass ein Heißkanal immer nach Druckverlust, Scherung und Verweilzeit ausgelegt wird – die jedoch in Konkurrenz zueinander stehen und durch Simulation zu Projektbeginn mit einer angenommenen Einspritzgeschwindigkeit in einer gewissen Balance gehalten werden. Werden die Spritzgießparameter beim Einrichten der Maschine jedoch geändert, besteht die Gefahr, Grenzscherwerte zu über- oder unterschreiten. „Diese Werte berechnen wir live von Schuss zu Schuss, mit den aktuell gemessenen Temperaturen im Heißkanal und dem aktuellen Volumenstrom der Spritzgießmaschine einerseits sowie den hinterlegten Viskositätsdaten des Materials und den Geometriedaten des Heißkanals andererseits“, so Eimeke. In der grafischen Darstellung der rheologischen Kennwerte der Schmelze sei auf einen Blick erkennbar, ob der Zyklus sich in der Norm bewege.

Eine Neuheit, die Ewikon auf der Messe zum ersten Mal präsentierte, ist der „energy Monitor“. Die Idee dahinter: Der Anwender soll wissen, wie es sich auf den Energieverbrauch auswirkt, wenn er Prozessparameter wie Temperaturen oder Drücke verändert, und möglichst schon beim Einrichten die richtige Balance zwischen Qualität, Zykluszeit und Energieeffizienz finden. „Man kann die Leistungsaufnahmen aller beteiligten Maschinen und Geräte der Spritzgießzelle erfassen, daraus berechnet smart Control Kennwerte, wie den Energieverbrauch pro gespritztes Teil oder pro Volumen verarbeiteten Kunststoffs. Damit kann der Bediener sehen, wie viel Energie pro Teil eine bestimmte Einstellung einspart“, erklärt Eimeke.

Sobald der Prozess stabil ist, können auf Knopfdruck alle Daten als Masterprozessdaten gesichert werden. Sie dienen als Abgleich und Referenz für die Serienfertigung und können mit einem Ampelsystem überwacht werden. Bei Überschreiten definierter Grenzwerte werden frei wählbare Folgeaktionen ausgelöst, zum Beispiel ein Alarm oder eine Warnmeldung per E-Mail an den Prozessverantwortlichen. Darüber hinaus wird die Produktivität des Gesamtsystems jederzeit am Display angezeigt, mit der Möglichkeit, Detailinformationen auf jeder einzelnen Ebene abzurufen.

Die zur Qualitätssicherung aufgezeichneten Prozessdaten werden ausschließlich im smart-Control-Gerät gespeichert. Eimeke dazu: „Wir arbeiten mit keiner Cloud, weil die Spritzparameter kein Unternehmen herausgeben möchte, das ist deren Know-how. Wenn laut Datensatz die Teile in Ordnung sind, kann man sie herunterladen und dem Batch als Qualitätszertifikat beilegen.“

Und wenn bei laufender Produktion doch etwas schiefgeht, leistet das System Hilfestellung. „Wir haben die Wissensdatenbank vom KUZ Leipzig integriert. Lunker, Bindenähte und viele typische Spritzgießfehler mehr wurden dort über Jahre zusammengetragen und eingängig bildlich dargestellt, mitsamt Einflussgrößen und möglichen Gegenmaßnahmen.“ Aber das System kann noch mehr: Zum Beispiel generiert es Wartungshinweise, entweder, weil eine bestimmte Zykluszahl erreicht wurde, oder, weil detektierte Prozessabweichungen auf den bevorstehenden Ausfall einer Komponente hindeuten.

Während der K war das System live auf einer Arburg-Maschine zu besichtigen, die mit einem 4+4-fach-Werkzeug von Braunform 11 mm große Luer-Konnektoren aus PP mit einem TPE-Septum herstellte (Titelbild). Da das Schussgewicht der TPE-Komponente nur 0,05 g je Düse beträgt, war die Auslegung dieses Heißkanals mit vier Nadelverschlussdüsen (Typ: HPS III-S) und einem Anschnittdurchmesser von 0,7 mm nicht nur unter dem Aspekt der Verweilzeit eine knifflige Aufgabe. „Mikroteile sind ein Megatrend, die Anforderungen in diesem Bereich werden immer größer“, sagt Eimeke. „Wir haben hier die komplette Spritzgießzelle datentechnisch erfasst, unter anderem Werkzeuginnendruck und -temperatur, Nadelposition der Verschlussdüse, Scherung im Anschnitt, Spritzparameter der Maschine und Drehmoment der im Werkzeug verbauten Servoantriebe für die Kernzugbewegung.“ Am Exponat war die browserbasierte Bedienoberfläche des smart Control, die sich auf jeglichem mobilen Endgerät aufrufen lässt, sogar auf dem Display der Maschinensteuerung (Gestica) zu sehen.

Heißkanalsystem fürs  Mikro-Spritzgießen

Auch Günther Heisskanaltechnik schlug in die Kerbe des Mikrospritzgießens. Erstmals zeigte der Heißkanalspezialist auf der K ein Mini-Nadelverschlusssystem mit niedriger Bauhöhe, das mit energiesparenden Heizern des Typs BlueFlow ausgerüstet war. Günther hat das Entwicklungsprojekt zusammen mit den Partnern Christmann Kunststofftechnik und IES auf den Weg gebracht, das schließlich in ein Exponat mit einer Babyplast-Spritzgießmaschine mündete. Das kompakte 4-fach-Heißkanalsystem (Bild 2) weist einen Düsenabstand von 26 x 26 mm auf. Der Durchmesser des Anspritzpunkts beträgt 1 mm. Laut Marc Tesche, Geschäftsführer der Christmann Kunststofftechnik, garantiert der balancierte Verteiler mit der außenseitig eingepressten Heizung eine optimale Wärmeübertragung auf den Verteilerblock und somit eine homogene Temperaturverteilung.

Die patentierten BlueFlow-Heizungen, die im Dickschichtdruckverfahren hergestellt werden, sind nur ca. 20 µm dick und sollen im Vergleich zu konventionellen Heizern der Wettbewerber bis zu 50 % Strom einsparen. „Eine so platzsparende und energieeffiziente Heißkanalauslegung ist in dieser Form nur mit dieser Technologie möglich“, sagte Dr. Stefan Sommer (Bild 3), bis Ende 2022 noch Prokurist und kurz danach zum Geschäftsführer von Günther ernannt, im Messegespräch. Die Dickschicht-Heizelemente für Heißkanaldüsen seien filigraner als herkömmliche Heizer und wiesen einen kleineren Durchmesser auf. So lasse die BlueFlow-Technologie eine individuellere Heißkanalauslegung zu, sodass das Werkzeug kleiner ausfallen könne.

„Zukünftig können Werkzeuge für das Mikrospritzgießen auf so kleinen leistungsangepassten Spritzgießmaschinen wie der Babyplast eingesetzt werden. Die Fertigung wird durchweg flexibler, gleichzeitig aber auch wesentlich energieeffizienter, was natürlich allen Spritzgießverarbeitern entgegenkommt, die auf Nachhaltigkeit und Energieeinsparungen setzen“, so Sommer. Ein neuer, zum Patent angemeldeter Hubmechanismus, der in der Aufspannplatte verbaut wird, rundet das Mini-System ab. Hergestellt wird mit diesem System auf der Kleinmaschine (Typ: 6/12 PT; Schließkraft: 60 kN) ein technisches Teil, das im Sensor einer Hall-Sonde verbaut ist, die die Stärke von Magnetfeldern misst. Üblicherweise besteht es aus PEEK, nur auf der Messe wurde wegen der besseren Verfügbarkeit ein PA6-GF15 verwendet.

Strategisch plant Sommer, im Unternehmen die elektronische und digitale Kompetenz zu vertiefen. Die Übernahme der Esys GmbH im Jahr 2020 habe dafür den Grundstein gelegt. Ziel der Günther-Gruppe sei es, die vorrausschauende Wartung der Maschinen (Predictive Maintenance) sowie die digitale Überwachung und Steuerung von Prozessen Wirklichkeit werden zu lassen. „Wir folgen der Vision, dass ein smartes Heißkanalsystem so intelligent werden wird, dass es mittels Sensorik autonom anhand von live erhobenen, berechneten und analysierten Daten die Wartungsintervalle des Heißkanalsystems in die Produktionsplanung einbezieht und Ersatzteile rechtzeitig nachbestellt. Wenn wir unvorhergesehene Wartungs- und Reparaturintervalle vermeiden, reduzieren sich die Stillstandszeiten erheblich“, blickt Sommer voraus.

Als neue Plattform für den digitalen Fortschritt kündigte der promovierte Physiker die neuen Temperaturregelgeräte der Baureihe blueMaster an, die ebenfalls erstmals auf der K-Messe vorgestellt wurden. „Der blueMaster compact erlaubt es, bereits mit einer einfachen Bedienoberfläche auf dem Smartphone oder Tablet die Einhaltung der Qualitätsparameter im Spritzgießverfahren aus der Ferne zu überwachen. Mit der intuitiven Menüführung sind selbst unerfahrene Benutzer in der Lage, ein Heißkanalsystem einzurichten. Der blueMaster pro ist für alle künftigen Technologien konzipiert. Er regelt die Maschinen in einem Netzwerk und verbindet dieses mit einer übergeordneten Ebene, um basierend auf dem Datenaustausch mit der anderen Ebene wiederum das Netzwerk zu steuern. Zukünftig steuert eine Maschine im Netzwerk die anderen Maschinen“, erläutert Sommer den qualitativen Wandel.

Regelungstechnik mit „Easy to use“-App

Die vier neuen blueMaster-pro-Varianten sind für sechs bis 24 Regelkreise geeignet. Die OPC-UA-fähigen klassischen Auftisch-Regler haben einen großen Funktionsumfang und lassen sich entweder über das eingebaute 7-Zoll-Display steuern oder, wenn Kunden darauf verzichten wollen, über einen Browser per Tablet. Auch eine Steuerung via Leitstand ist möglich. Die Netzwerkanbindung erfolgt per Ethernet oder WLAN. Ein Assistenztool unterstützt nicht nur beim Einrichten neuer Werkzeuge, sondern ermöglicht auch die Gruppenverwaltung von Multi-Kavitäten-Systemen und Mehrkomponenten-Anwendungen. Auf der Benutzeroberfläche ist neben der übersichtlichen grafischen Anzeige der Temperaturen (Kurvenschreiber) auch eine Heißkanal-Diagnosefunktion integriert.

Für kleinere Anwendungen oder den Einsatz im Service- oder Laborbereich sind die Regelgeräte blueMaster compact konzipiert. Sie verfügen laut Sommer über eine adaptive Optimierung der Regelung, das heißt, sie passen ihr Regelverhalten ohne Benutzereingriff der angeschlossenen Last an – es ist keine Einstellung von PID-Parametern mehr nötig, die Regelung bleibt selbst bei kleinsten Lasten stabil. Pro Zone stehen vier Betriebsarten (Regeln, Steuern, Leitbetrieb, Monitor) zur Verfügung. „Der neu entwickelte Regel-Algorithmus ist noch präziser und die automatische Adaptierung der Regelparameter garantiert eine gute Regelqualität ohne Überschwinger,“ erklärt Sommer. Die Geräte sind wahlweise mit drei oder sechs Regelkreisen verfügbar und haben viele Leistungsmerkmale einer großen Steuerung integriert.

Passend zum neuen Kompaktregler, der ohne Display daherkommt (Bild 3), hat Günther eine App entwickelt, die auch für User ohne Spritzgießausbildung leicht nutzbar ist. Das anwenderorientierte Intro mit Assistenzfunktionen gestaltet die Bedienung so einfach, dass eine Anleitung praktisch obsolet ist. Die zeitgemäße Menüführung mit grafischen Temperaturanzeigen ist für den Nutzer leicht zu interpretieren. „Damit hat er alle wichtigen Parameter auf einen Blick parat“, betont Sommer. „Zudem lassen sich alle Messdaten schnell und sicher in eine Cloud hochladen und für die Dokumentation oder eine detailliertere Auswertung nutzen.“

Die App lässt sich auf alle gängigen Smartphones oder Tablets aufspielen und ermöglicht so eine ortsunabhängige Steuerung der Regelgeräte. Die Kommunikation erfolgt über Bluetooth, sodass auch mehrere Regler bedient werden können. Das integrierte drahtlose Lademodul vereinfacht zudem die Handhabung im Betrieb.

Einen völlig anderen digitalen Ansatz hat Witosa ab dem Herbst 2021 als Geschäftsmodell ausgerollt. Mit der Vorstellung der ersten additiv gefertigten einteiligen Heißkanaldüse (Typ: Monolith), deren Design für jeden Anwendungsfall mit eigens entwickelten Algorithmen angepasst wird, betrat das Unternehmen seinerzeit Neuland. „Der Absatz der 3D-gedruckten Düsen ist seit der Einführung rasant gestiegen, deshalb haben wir den Bereich additive Fertigung in Forschung und Entwicklung konsequent ausgebaut“, sagte Geschäftsführer Torsten Glittenberg gegenüber Kunststoffe. Zur K 2022 präsentierte der Heißkanalhersteller nun weitere im SLM-Verfahren (Selektives Laserschmelzen) gefertigte Produkte.

Dies sind zum einen die sogenannten „Energy Blocker“, die ersten additiv gefertigten Druckstücke der Welt, die den Energieverbrauch der Heißkanalverteiler laut Glittenberg um bis zu 52 % gegenüber marktüblichen Verteilersystemen mit Titan- oder Keramikdruckstücken senken. „Diese Bauteile mit perfekt ausgeformten internen dreidimensionalen Strukturen leisten damit einen erheblichen Beitrag zur Energiewende und zur Standortsicherung der Spritzgießunternehmen in der DACH-Region“, so Glittenberg. „Wir reden hier von realen Einsparpotenzialen, die sich bei kleinem Invest heben lassen. Darin haben uns mehrere unter realen Produktionsbedingungen vermessene Anwendungen bestätigt.“

Zum anderen hat Witosa das Produktportfolio 3D-gedruckter Heißkanaldüsen erweitert. Am Messestand konnten die Fachbesucher die ersten additiv gefertigten Nadelverschlussdüsen mit der charakteristischen äußeren Wabenstruktur in verschiedenen Baugrößen in Augenschein nehmen (Bild 4). Ebenso wie bei der offenen Variante der Monolith-Düse ist der Grundkörper im SLM-Verfahren gefertigt und hat „dank KI eine Art eingedrucktes intelligentes Isolations- und Wärmeleitsystem. Die Nadelführung konnte durch die thermisch ausgewogene Gestaltung der Monolith-Nadelverschlussdüse näher als je zuvor an den Anspritzpunkt gelegt werden“, erklärt Glittenberg. Dies gewährleiste eine größtmögliche Lebensdauer der Anschnittsöffnung und eine nie dagewesene Präzision beim Einfahren in den Verschlussdurchmesser. Die Nadelführung selbst ist dabei als ein einziges, separates Bauteil aus pulvermetallurgischem Stahl ausgeführt und lässt sich somit von der ansonsten monolithischen Düse lösen und austauschen.

Insbesondere für die Kunden der Medizin-, Pharma- und Verpackungsbranche hatte Witosa eine weitere Neuheit im Gepäck: die Monolith-Heißkanaldüse als schwimmende Variante. Hierbei wird die originäre 3D-gedruckte Düse durch einen ebenfalls im SLM-Verfahren hergestellten Düsenkopf ergänzt. Dieser enthält, ebenso wie die Düse selbst, ein speziell ausgelegtes Wärmeleitsystem und isoliert die Düse somit gegen die Spritzgießform. Energieverluste, wie sie bei den bisher am Markt erhältlichen schiebedichten Düsen durch die Anlage an der Düsenhalte- bzw. Formplatte hervorgerufen werden, sind somit passé.

Da Witosa für die Monolith-Baureihe nun auch eine Vielzahl an aufgeschraubten Vorkammervarianten im Programm hat, kann das Unternehmen damit ab sofort das gesamte Spektrum an Anwendungen abbilden. Doch das soll noch nicht den Endpunkt markieren. Glittenberg dazu: „Wir wollen das neu geschaffene Portfolio in Zukunft sukzessive weiter ausbauen. Deshalb und wegen der zu erwartenden weiterhin steigenden Nachfrage haben wir in neue SLM-Anlagen investiert und unsere Druckkapazitäten stark erweitert.“

In die Welt der additiven Fertigung ist vor einiger Zeit auch Hasco eingetaucht. Mit dem sogenannten Streamrunner begann für die Lüdenscheider ebenfalls eine neue Ära in der Heißkanaltechnik. Es handelt sich dabei um einen 3D-gedruckten Heißkanalverteiler, der qua Fertigungsprinzip hohe Freiheitsgrade in der Konstruktion genießt.

Mehrkomponenten-Spritzgießen auf neuem Niveau

„Die Fließkanäle können mit dieser Technologie rheologisch so ausgelegt werden, dass scharfe Kanten sowie schlecht durchströmte Bereiche komplett vermieden werden. Diese materialschonende Schmelzeführung führt zu einer deutlich niedrigeren Scherbelastung im Kunststoff und verbessert in weiterer Folge die Qualität der Spritzgussteile“, erklärt Florian Larisch, Executive Vice President Hot runner Division. Auch ein Farbwechsel lasse sich durch die strömungsoptimierte Gestaltung schneller durchführen, weil die Schmelzeteilung und die Materialumlenkung über großzügige Radien erfolgen könnten.

Durch die freie dreidimensionale Gestaltung der Massekanäle ergeben sich auch völlig neue Möglichkeiten im Mehrkomponenten-Spritzgießen. Verschiedene Kunststoffkomponenten bzw. Farben können auf engstem Raum verteilt und die Kanäle ineinander verschlungen werden (Bild 5). Dies ermöglicht Produktdesignern, bisherige Einschränkungen bei der Gestaltung von Kunststoffformteilen zu überwinden und neue Designoptionen zu nutzen.

Da der additiv gefertigte Verteiler ohne separate Umlenkelemente auskommt, können die Düsenabstände sehr eng ausgeführt werden. Laut Larisch sind, abhängig von der eingesetzten Düsengröße, Nestabstände ab 18 mm möglich. Auch die Bauhöhe könne um 20 bis 30 mm niedriger ausgeführt werden als bei konventionellen Verteilerblöcken. Ein Kostenvorteil ergibt sich daraus, dass die kompakte Bauform sich mit geringeren Werkzeuggrößen und somit auch kleineren Spritzgießmaschinen begnügt. „Zudem reduziert die geringe Masse des Verteilerblocks den Energiebedarf“, verweist Larisch auf eine zusätzliche Kostenersparnis. Auf Wunsch ist der Streamrunner auch als vollverdrahtetes Einbausystem oder als komplett montierte Heiße Seite mit exakt abgestimmter Regeltechnik erhältlich.

Daneben erweitert Hasco sein Düsenprogramm mit der neuen auswechselbaren Nadelverschlussvorkammer Vario Shot Xgate (Bild 6). „Seit einigen Jahren erfreut sich die leistungsstarke, hoch effiziente Düsenbaureihe Vario Shot zunehmender Beliebtheit. Mit mehr als 1000 Düsenvarianten ermöglichen wir unzählige anspruchsvolle Anwendungen – von der Anspritzung auf Unterverteiler bis zur High-End-Nadelverschlusslösung. Die besonders verschleißfeste Xgate vereinfacht nun die Wartung der Spritzgießwerkzeuge und reduziert zudem die Instandhaltungskosten signifikant“, so Larisch. Die Standzeit der Anschnitte werde deutlich verlängert und stelle so eine hohe Formteilqualität über Millionen von Spritzzyklen sicher.

Die einfach auswechselbare Vorkammer mit ihrem kompakten und leicht her- zustellenden Dichtsitz bietet eine präzise Nadelführung mit Vorzentrierung und ist dabei hochgradig beständig gegen abrasive und chemisch aggressive Materialien. Individuell abgestimmt auf den jeweiligen Anwendungsfall bieten sich die zwei neuen Varianten der Vario Shot Xgate als Lösung entweder für amorphe oder für teilkristalline Kunststoffe an. Larisch weiter: „So können der Anschnittbereich und die Anlageflächen variabel auf den jeweils erforderlichen Temperaturhaushalt ausgelegt werden.“

Wie sich innerhalb weniger Minuten 3D-Daten von 1-, 2-, 4- oder 8-fach-Heißkanalsystemen erstellen lassen, zeigten zwei Hersteller am Beispiel des neuen Heißkanal-Konfigurators der Barnes Molding Solutions. Der nach Unternehmensangaben intuitiv gestaltete Konfigurator erlaubt Designs für Teilegewichte von 0,1 g bis 300 g, vorerst nur für die „Top Seller“-Düsen von Männer und Synventive. Für die Düsen des dritten Heißkanalherstellers in der Gruppe, Thermoplay, ist der Konfigurator noch in Vorbereitung. In dem geführten Auswahlmenü können Anwender auf eine Materialdatenbank zurückgreifen, die aktuell etwa 12 000 Kunststoffe umfasst.

Männer erweitert zudem zwei Produktreihen um weitere Nadelverschlussdüsen. Wie die bewährten Typen MCN 8 und MCN 6.5 ist auch die neue Nadelverschlussdüse MCN 5 aus der Slimline-Serie besonders geeignet bei engen Einbauverhältnissen in Multi-Kavitäten-Werkzeugen, insbesondere für eine Direktanspritzung in Kernnähe oder Innenanspritzung. Und die Packaging-Reihe für schnell laufende Werkzeuge wird ergänzt durch die MCN-EP mit kleinem Durchmesser und permanent zentrierter Verschlussnadel (Bild 7). Das zum Patent angemeldete Design der Düsenspitze soll hochpräzise Anschnitte erleichtern und eine Korrektur des Spitzenüberstands ohne Nachbearbeitung ermöglichen.

Doch Männer hat nicht nur seine Düsenserien, sondern auch die Optimierung des Verteilers im Blick. So kündigte Dr. Stefan Kruppa, Vice President R&D Molding Solutions, einen mithilfe künstlicher Intelligenz ausgelegten 3D-gedruckten Verteiler an, ohne allerdings ins Detail zu gehen. Auf jeden Fall soll das Design der Schmelzeführung einem nicht symmetrischen Mehrfach-Heißkanal zu einer optimalen Balancierung verhelfen. Das System ist ebenfalls zum Patent angemeldet.

Das Schwesterunternehmen Thermoplay hat seine seitlich offene Düsenserie TFS um zwei Düsen für größere Teilevolumen erweitert. Auf Sonderanwendungen zielt die zweite Gruppe an Neuheiten ab. Dazu zählen beispielsweise Düsen für einen 45°-Anschnitt zur Fertigung konischer Teile oder Multi-Tip-Düsen für Klein- und Mikroteile, die mit mehreren Anspritzpunkten angebunden werden. Im 3D-Druckverfahren sieht Thermoplay eine Option für schnellere Lieferzeiten und stellte die neue Multi-Düse mit einem additiv gefertigten Trägerring vor.

Optimierte Heißkanalsysteme für PCR-Compounds

Um sein Engagement für die Kreislaufwirtschaft zu demonstrieren, hat Oerlikon HRSflow spezielle Heißkanallösungen für PCR-Compounds entwickelt. Deren Einsatzmöglichkeiten zeigte exemplarisch ein Produkt aus der Praxis. Für die Herstellung einer Obstkiste (Bild 8) verarbeitet Mundimold ein optimiertes PE-Compound des spanischen Lieferanten APS, das aus dem Recycling von Tetra-Pak-Kartonverpackungen gewonnen wird. Bei der Herstellung dieses anspruchsvollen Teils, die während der Messe am Stand von Haitian vorgeführt wurde, trägt ein servo-gesteuertes Flexflow-Nadelverschluss-Heißkanalsystem mit vier Anspritzpunkten zur Wiederholgenauigkeit des Prozesses bei. Laut Vice President Sales Stephan Berz sorgt die neue, zum Patent angemeldete TTC-Kühlbuchse von Oerlikon HRSflow, die auch bei kurzen Zykluszeiten ein Blockieren der Nadeln verhindert, für eine hohe Anschnittqualität. Der geringe Energieverbrauch des Flexflow-Systems soll zudem eine energieeffiziente Produktion unterstützen.

Am Stand von Billion wurde mit einem ausgeklügelten 2K-Werkzeug (Bild 9), das mit zwei verschiedenen Heißkanalsystemen mit je einer Düse ausgestattet ist, ein Anschluss für ein Gartenbewässerungssystem hergestellt. In der ersten Phase wird ein Face-to-Face-Torpedosystem zum Einspritzen eines ASA-Styrolcopolymers verwendet, in der zweiten Phase ein eingeschraubtes zylindrisches Nadelverschlusssystem zum Einspritzen eines SEBS-Elastomers. Während dieser zweiten Phase kann das Formteil über spezielle Markierungen im Werkzeug kundenspezifisch angepasst werden. Zu den besonderen Merkmalen gehört der automatische Wechsel der Werkzeugversion, der die Herstellung von drei verschiedenen Produktvarianten – in diesem Fall mit unterschiedlichen Anschlussdurchmessern – ohne Demontage des Werkzeugs oder Unterbrechung der Produktionsabläufe ermöglicht.

Thermoanalyse zur Leckage-Erkennung in Verteiler

Eine Besonderheit seiner TempMaster-Temperaturregelgeräte stellt Mold-Masters als Neuheit vor. Nach Aussage von Hans Hagelstein, President Europe, Middle-East, Africa and India Mold-Masters, setzt der weltweit agierende Anbieter von Heißkanalsystemen, Reglern, Beistelleinspritzaggregaten und Co-Injektionssystemen als erstes Unternehmen der Branche die Thermoanalyse ein, um Schmelzeleckagen in der Verteileraussparung zu erkennen (Bild 10). „Diese Innovation erspart Spritzgießern erhebliche Reparaturkosten und Ausfallzeiten“, so Hagelstein.

Um diese Überwachungsfunktion zu aktivieren, werden Thermoelemente an verschiedenen Stellen des Verteilers installiert. Hagelstein dazu: „Die Größe des Verteilers bestimmt, wie viele Thermoelemente für die Erkennung erforderlich sind, und die Position der einzelnen Thermoelemente bestimmt, wie schnell die Leckage erkannt wird. Bei internen Tests dieser Funktion wurden Leckagen schnell und zuverlässig erkannt, bevor ein Schaden entstehen konnte.“ Die Verteilerleckage-Erkennung ist optional für alle Heißkanal-Temperaturregler TempMaster M2+ und M3 erhältlich. Die ursprüngliche Funktion zur schnellen Erkennung von Leckagen innerhalb von Düsenaussparungen ist bei allen M2+ und M3-Reglern standardmäßig enthalten.

Zusätzlichen Charme bekommt der M3 durch die sogenannte TC-Connect-Technologie. „Wir befestigen am Werkzeug eine eBox, die mit einem einzigen Datenkabel an das M3-Regelgerät angeschlossen ist. Auf diese Weise ist der Bedarf an herkömmlichen TC-Kabeln für die einzelnen Thermofühler vollständig eliminiert“, erklärt Hagelstein. Somit lasse sich ein erheblicher Kostenanteil einsparen und die Ordnung in der Spritzgießzelle erhöhen, weil diese Kabel etwa die Hälfte der Werkzeugverkabelung ausmachen. Die Verkabelung des Heißkanalsystems bleibt unverändert.

Daneben konzentriert sich Mold-Masters seit Langem darauf, die Produktionseffizienz und Formteilqualität in der PET-Preformherstellung zu steigern. Dabei bringt das Unternehmen seine iFlow-Verteilertechnik ein, sozusagen als herkömmliche Alternative zum 3D-Druck. iFlow-Verteiler bestehen aus zwei hälftigen Stahlblöcken, die miteinander verlötet werden, nachdem in beiden Teilen die Schmelzekanäle CNC-gefräst und poliert wurden – mit anwendungsspezifisch optimierter und materialschonender Geometrie. „Dazu haben wir eine neue PET-Düsenserie mit verbessertem thermischen Profil und vor Ort austauschbarer Heizmanschette eingeführt. Diese Düsen sind außerdem mit der MasterShield-Technologie ausgestattet, die einen besseren Leckageschutz zwischen der Düse und dem Verteiler selbst bei Kaltstart gewährleistet“, ergänzt Hagelstein.

Vermarktet wird das Heißkanalsystem unter der Bezeichnung PET-Series. Laut Hersteller soll es ermöglichen, Preforms mit geringerer Wanddicke herzustellen, aufgrund einer besseren Heißkanalbalancierung und geringerer Schwankungen des Teilegewichts Material einzusparen, sowie die Zykluszeit durch eine schnellere Füllphase und ein breiteres Prozessfenster zu verkürzen – Letzteres einhergehend mit einer Reduzierung des AA-Gehalts (Acetaldehyd).

Klingt ein bisschen wie die eierlegende Wollmilchsau – aber, davon geben die vielen Beispiele in diesem Text Zeugnis: Nichts weniger erwarten die Kunden heute von ihrem Heißkanallieferanten.

Die Überwachungseinheit smart Control ermöglicht die ganzheitliche Überwachung der Spritzgießproduktionszelle inklusive des Werkzeugs, Heißkanalsystems und aller Peripheriekomponenten. Der Anwendungsfall „Luer-Konnektor“ war auf der K 2022 zu sehen.

Bild 1. Die Scherung im Griff: Dr. Stefan Eimeke, Geschäftsführer bei Ewikon.

Bild 10. Durch Thermoanalyse erkennt das Regelgerät TempMaster Leckagen in der Verteileraussparung.

Bild 2. 4-fach-Heißkanalsystem von Günther für Mikroteile. Die Einbauhöhe inkl. Nadelverschlusssystem beträgt 129 mm.

Bild 3. Dr. Stefan Sommer, Neu-Geschäftsführer bei Günther, mit Mini-Heißkanalsystem und den beiden neuen Regelgeräten blueMaster pro (links) und blueMaster compact. Letzteres ohne eigenes Display, dafür mit (vorübergehend) angedocktem Smartphone. 

Bild 4. Witosa baut mit Geschäftsführer Torsten Glittenberg sein Portfolio an additiv gefertigten Heißkanaldüsen in verschiedenen Varianten weiter aus.

Bild 5. Der 3D-gedruckte Heißkanalverteiler Streamrunner eröffnet neue Designoptionen im Mehrkomponenten-Spritzgießen.

Bild 6. Die auswechselbare Nadelverschlussvorkammer Vario Shot Xgate vereinfacht die Werkzeugwartung.

Bild 7. Nadelverschlussdüse MCN-EP, hier mit 22 mm Durchmesser und Heizband.

Bild 8. Die Obstkiste wird mit einem vollelektrischen Heißkanalsystem mit vier Anspritzpunkten spritzgegossen. Das verwendete PE-Compound wird aus dem Recycling von Tetra Pak-Verpackungen gewonnen.

Bild 9. 2K-Werkzeug von Groupe Pernoud mit zwei verschiedenen Heißkanalsystemen von Oerlikon HRSflow, das einen automatischen Wechsel zwischen drei Produktvarianten ohne Demontage des Werkzeugs erlaubt.

Hauptartikel

Digitalisierung und Anwendernutzen in der Heißkanaltechnik 

Über weitere Highlights aus der Spritzgießwelt, die auf der K 2022 für Gesprächsstoff sorgten, werden wir in den kommenden Ausgaben berichten.

Read the English version of the article in our magazine Kunststoffe international or at

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Spritzgießen

Doriat, Clemens, Dr.

Mikrospritzgießen

Digitale Transformation

Innovationen und neue Technologie

Spritzgießwerkzeuge

Kunststoffverarbeitung: Maschinen und Komponenten

Werkzeuge für die Kunststoffverarbeitung

Normalien und Heißkanaltechnik

Komponenten für die Kunststoffverarbeitung

Mess-, Steuer- und Regelgeräte

Qualitätssicherung

Qualitätssicherung Kunststoff

Temperaturregler

Messtechnik

Sensoren / Messwertaufnehmer

Heißkanalsysteme

Additive Fertigung

„Wir brauchen Offenheit in  alle Richtungen“

Maschinen, Automatisierung, Digitalisierung und Peripherie: Die österreichische Wittmann Gruppe bietet ein sehr breites Produktportfolio rund um den Spritzgießprozess an. Beim Vor-Ort-Besuch der Kunststoffe berichteten die Geschäftsführer Rainer Weingraber und Michael Wittmann, was in Zukunft wichtig wird – und wo die größten Herausforderungen liegen.

Wo die Geschäftsführer der Wittmann Gruppe die größten Herausforderungen in der Zukunft sehen.

Über 2300 Mitarbeitende fertigen in acht Produktionswerken unter dem Motto „It‘s all Wittmann“ alles, was fürs Spritzgießen benötigt wird. Bis zu 1000 Spritzgießmaschinen verlassen das Werk der Wittmann Battenfeld GmbH in der Nähe von Wien jährlich. Dort sind auch die dazugehörigen Technologien wie Maschinensteuerungen, Plastifiziereinheiten und die Anwendungstechnik beheimatet.

Die Wittmann Technology GmbH fertigt Roboter, Automationslösungen und die gesamte Peripherie: vom Trockner über Dosier- und Fördergeräte oder Mühlen bis hin zu Temperiergeräten.

Kunststoffe: Herr Weingraber, Sie sind seit vier Jahren CEO bei Wittmann Battenfeld. Was hat sich in den vergangenen Jahren getan – welche Ziele haben Sie sich gesteckt?

Rainer Weingraber: Wir haben in den vergangenen Jahren alle Produktreihen komplett überarbeitet. Dabei müssen wir immer am Ball bleiben und wissen, welches Spritzgießmaschinen-Konzept in Zukunft benötigt wird.

Weingraber: Es gibt globale Trends, die sich abzeichnen – auf die muss man frühzeitig reagieren.

Weingraber: Derzeit geht es um Energieeffizienz, das Thema Servicierbarkeit – und das dritte Thema ist eine kompakte Standfläche der Anlagen.

Kunststoffe: Thema Energieeffizienz: Dort haben Sie sich mit einer „Garantie für energieeffizienteste Anlagen“ weit aus dem Fenster gelehnt. Kann man das wirklich messen?

Weingraber: Natürlich gibt es viele Einflussfaktoren. Und man kann nur Äpfel mit Äpfeln vergleichen. Es gibt die Möglichkeit, Energietests durchzuführen, und wir haben zusätzlich die Möglichkeit, sehr genaue Energieberechnungen für den spezifischen Anwendungsfall im Voraus vorzunehmen. Wir denken, wir haben da eine gute Vertrauensbasis.

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