Der Systemlieferant KraussMaffei zeigt auf der K 2022 nicht nur die dafür nötige Maschinen-Hardware, sondern auch neue digitale Lösungen, mit denen sich bei Energieverbrauch und CO2 -Fußabdruck jeweils hohe Einsparungen erzielen lassen.

Digitale Lösungen sind ein essenzieller Bestandteil des Materialkreislaufs von der Insulin-Pen-Kappe zum Fahrzeugtürmodul.

Spritzgießen

Kunststoffverarbeitung: Verfahren

Messe K-Kunststoffmesse

kunststoffe-international.com

kunststoffe.de

Digitale Transformation

Wirtschaft

Innovationen und neue Technologie

Kunststoff-Aufbereitung

Kunststoffverarbeitung: Maschinen und Komponenten

Energieeffizienz

Industrie 4.0 für die Kunststoffverarbeitung

Industrie 4.0

Spritzgießmaschinen

Medizinprodukte

Medizintechnik

Kreislaufwirtschaft

Von der Insulin-Pen-Kappe zum automobilen Türmodul

In welcher Verfassung und mit welcher Agenda präsentiert sich die Branche nach zweieinhalb Jahren Pandemie und in einem zunehmend instabilen politischen Umfeld? Einsichten zu den dominanten Themen dieser Zeit.

Vor der K 2022: Kunststoffe-Umfrage zur Situation im Spritzgießmaschinenbau

Steuerungen (Hardware und Software)

Automatisierungstechnik

Doriat, Clemens, Dr.

Steuern, Regeln

Software

Nachhaltigkeit

Umweltmanagement

Mess-, Steuer- und Regelgeräte

Qualitätssicherung

Qualitätssicherung Kunststoff

Kunststoff-Recycling

Kunststoff-Rezyklat

Kunststoff Werkstoffe

Beinharte Realitäten

Während der vergangenen Monate haben sich viele firmeninternen Abläufe und Entwicklungsprozesse verlangsamt und auch verändert. Trotz allem ist die Zeit nicht stehen geblieben, auch nicht in der Spritzgießtechnik. Dabei haben vor allem zwei Themen die Diskussion und Entwicklung geprägt: Digitalisierung und Kreislaufwirtschaft. Nachfolgend einige Beispiele von Entwicklungen und Projekten, die das untermauern.

In die durchgehend 3D-geformte Instrumentenblende sind zwei Displays nahtlos integriert

16:9

Innovatives Spritzgießen in Zeiten der Pandemie

Schaumspritzgießen

Künstliche Intelligenz für die Qualitätssicherung

Industrie 4.0 für die Qualitätssicherung

Mehrkomponenten-Spritzgießen

Folientechnik (IMD, IML, FIM, u.a.)

Spritzgießwerkzeuge

Werkzeuge für die Kunststoffverarbeitung

Spritzprägen

Biokunststoffe

Spritzgieß-Sonderverfahren

Spritzgießsimulation

Simulation

Machine Learning

Datenanalyse

Schnecken und Plastifiziersysteme

Lasermarkieren

Oberflächentechnik

Laserbearbeitungen

Inline- / Online-Messsysteme

Hinterm Horizont geht’s weiter

Seit gut zwei Jahren ist Guido Frohnhaus nun Geschäftsführer Technik bei Arburg. Im Interview mit Kunststoffe spricht der 52-Jährige über die Akzente, die er setzen will, und die Bedeutung des hohen Eigenanteils an Fertigungs- und Programmier-Know-how für die Unabhängigkeit des Unternehmens.

Guido Frohnhaus ist Geschäftsführer Technik bei Arburg

„Die Gestica wird der Fixstern  im Kundenuniversum sein“

3700 Besucher aus 39 Ländern, rund 50 Maschinenexponate: Nach über zwei Jahren Corona-Pause fanden vom 22. bis 25. Juni 2022 wieder Arburg Technologie-Tage statt.

Mehrere Fertigungszellen laufender Kundenprojekte mit komplexen Zuführ-, Einlege- und sonstigen Handlingoperationen waren im Turnkey-Bereich aufgebaut.

Arburg Technologie-Tage erstmals nach 2019 wieder live

Exponatestau aufgelöst

Das IKV Aachen verknüpft auf der K 2022 die beiden Themen Digitalisierung und Kreislaufwirtschaft. Ziel ist es, dass die Verarbeitung von Post-Consumer-Rezyklaten (PCR) mit einer digitalen Lösung aus dem Bereich der Prozessregelung reproduzierbar wird.

Der QR-Code auf dem PCR-Bauteil gibt Projektinformationen und Prozessdaten preis.

Werkzeuginnendrucksensoren

Messtechnik

Sensoren / Messwertaufnehmer

Präzise Prozessführung mit Injectix

Technotrans zeigt auf der K 2022 leistungsfähige Thermomanagement-Lösungen für die drei Messe-Fokusthemen Kreislaufwirtschaft, Digitalisierung und Klimaschutz.

Energieeffizient dank drehzahlgeregelter Pumpe: das Wasserverteilsystem itd evo. 

Temperiergeräte

Gießanlagen

Temperiertechnik

Kältemaschinen

Betriebsausrüstung / Betriebsmittel

Temperierkreisläufe beim Upcycling von Haushaltsabfällen

Das Kundenportal von Engel sorgt ortsunabhängig für einen Überblick über die gesamte Spritzgießproduktion und verkürzt für die Verarbeiter die Wege in die Engel-Welt. In der neuen Version kann e-connect noch deutlich mehr.

Mit dem neuen e-connect können auch Spritzgießmaschinen anderer Marken bereits mit dem Basispaket ins Shop-Floor-Monitoring integriert werden. Zudem bietet es umfangreiche Möglichkeiten für die Prozessdatenanalyse.

Engel e-connect mit neuen Features

Klimaschutz bleibt auf der weltweiten Agenda, auch wenn sich die Gewichte in der öffentlichen Wahrnehmung zuletzt verschoben haben. Viele sogenannte „Low Carbon Footprint Technologies“ sind bereits verfügbar und könnten in der Kunststoffverarbeitung umgehend Verwendung finden. Doch welche Maßnahmen zur CO2-Reduktion greifen nicht nur ökologisch? Die gwk zeigt anhand von Praxisbeispielen, wie sich der Einsatz effizienter Temperiertechnik in kurzer Zeit auch ökonomisch rechnet.

Bild 1. Unterschiede im Verhältnis Leistungsaufnahme/Durchflussmenge bei Temperiergeräten mit Peripheralrad- bzw. Zentrifugalpumpe  

Investition in energieeffiziente Temperierung lohnt sich auch in angespannten Zeiten

Vorsprung durch nachhaltige Temperiertechnik

Für sein Kundenportal „arburgXworld“ hat der Maschinenhersteller Arburg auf der Fakuma 2021 zahlreiche neue digitale Features für Spritzgießanwendungen vorgestellt, mit denen sich die Produktionseffizienz weiter steigern lässt. Dazu zählen zum Beispiel Assistenzfunktionen der Gestica-Steuerung für die Optimierung von Zykluszeit und Energiebedarf sowie die Kundenportal-App „AnalyticsCenter“ für die Prozessanalyse.

Der Umfang der Gestica-Steuerung wurde um neue Assistenzfunktionen und Features erweitert.

Kunden können eigenes Equipment ins Portal „arburgXworld“ einbinden

Neue Apps erleichtern  den Spritzgieß-Alltag

M-Hub ist die erste mobile App, die Unternehmen hilft, alle Akteure der Kunststoffindustrie mit einem Fingertipp zu finden und ihr Geschäft zu fördern.

Geschäftsanbahnung auf die digitale Art: Die App M-Hub soll das Leben von Kunststoffprofis einfacher machen

Die Branche in der Hand

Das Innovationsmanagement betrifft viele Bereiche, die neben der klassischen Produkt- und Prozessinnovation nun auch vermehrt digitale Services umfassen.

Die Außenhaut des PIC 4.0 schließt sich, im Inneren läuft die Ausgestaltung der Demonstrationszellen auf Hochtouren.

Teil 8 der Serie „PIC 4.0“: Flexible Infrastrukturen erleichtern den Zugriff auf innovative Services

Messdatenerfassung und -verarbeitung

Innovationsmanagement

Produktentwicklung (F+E)

Smart Services

Internet der Dinge

Messdatenerfassung, Software

Softwarearchitektur

Wandlungsfähige Strukturen für  mehr Innovation

Zahoransky präsentiert ein gemeinsam mit Kebo entwickeltes Werkzeugkonzept zur Herstellung von Pipettenspitzen, das als Besonderheit mit einem doppelten Schnellwechselsystem aufwartet.

Das 64-fach Pipettenspitzenwerkzeug mit doppeltem Schnellwechselsystem haben Zahoransky und Kebo gemeinsam entwickelt

Werkzeugwechselsysteme, Spritzgieß

Messe Fakuma

Doppeltes Schnellwechselsystem

Im Mittelpunkt des Messeauftritts von KraussMaffei stehen wirtschaftliche Systemlösungen für die Medizintechnik, Logistikverpackungen, Technical Appliances und Leichtbau. Alle Präsentationen finden am Messestand digital statt.

Mikrospritzgießen mit hoher Präzision mit Flüssigsilikon: Die PX 25 CleanForm zur Herstellung von Mikromembranen für Impfdosen in der Medizintechnik

Dosier- und Mischgeräte

Extrusionsanlagen

Großer digitaler Messeauftritt von KraussMaffei

Die zentrale Steuerung der Spritzgießmaschine dient dem Maschinenbediener zum Steuern, Regeln und Optimieren des gesamten Produktionsprozesses. Um auch externe Systeme sowie proprietäre Lösungen ohne standardisierte Schnittstelle direkt einzubinden, nutzt Engel eine im alltäglichen Leben bereits stark verbreitete Technologie.

Der Webviewer in der Maschinensteuerung integriert nicht nur Peripheriegeräte mit Webinterfaces, sondern auch Daten aus internen und externen Systemen, die via Browser zugänglich sind.

Neuer Webviewer verschmilzt Web- und Steuerungsapplikationen

Bedienterminals

Computer Hardware

Zentrale Bedieneinheit  nutzt Webtechnologie

Mit energiesparenden Lösungen von Engel Wettbewerbsfähigkeit und Resilienz stärken

Mit maßgeschneiderten Effizienzpaketen unterstützt der Spritzgießmaschinenbauer und Systemlöser Engel seine Kunden, alle Register zu ziehen, um den Energieverbrauch zu senken und den CO2-Fußabdruck zu verkleinern.

Um ihre Wettbewerbsfähigkeit und Resilienz zu stärken und den eigenen Handlungsspielraum zu vergrößern, gibt es für die Unternehmen der Kunststoffverarbeitung einen Schlüssel: Energiesparen. Mit maßgeschneiderten Effizienzpaketen unterstützt der Spritzgießmaschinenbauer und Systemlöser Engel seine Kunden, alle Register zu ziehen, um den Energieverbrauch zu senken und den CO2 -Fußabdruck zu verkleinern.

Die steigenden Energie- und Rohmaterialpreise stellen die Kunststoffverarbeiter weiter vor große Herausforderungen. „Engel bietet ein breites Spektrum an ausgereiften und praxisbewährten Technologien und Lösungen an, die dazu beitragen, den Energie- und Rohmaterialeinsatz zu senken. Jetzt geht es darum, diese noch umfangreicher einzusetzen, um die CO2 -Bilanz und zugleich die Kostenstruktur deutlich zu verbessern“, sagt Dr. Gerhard Dimmler, CTO der Engel Gruppe (Bild 1), mit Blick auf die K 2022. Vom Design über das Abmustern und die Produktion bis zu Wartung und Service unterstützt Engel seine Kunden über den gesamten Produktlebenszyklus und darüber hinaus. Denn die Reduktion des CO2-Fußabdrucks ist keine rein technische Herausforderung. Sie erfordert eine enge Zusammenarbeit entlang der gesamten Wertschöpfungskette, für die sich Engel gemeinsam mit weiteren Marktteilnehmern aktiv einsetzt.

Dabei kommt jedem Teilnehmer der Wertschöpfungskette eine bestimmte Rolle zu. Als Spritzgießmaschinenbauer und Systemlöser übernimmt Engel Verantwortung für drei Bereiche:

<ul><li>die Gesamteffizienz der Spritzgießproduktionszelle,</li><li>die Digitalisierung der Spritzgießprozesse und</li><li>die Kreislaufwirtschaft unterstützende Verarbeitungstechnologien.</li></ul>

Mit seiner Systemlösungskompetenz nimmt Engel bei der Optimierung der Energieverbräuche nicht allein die Spritzgießmaschine unter die Lupe. Um hier Energieverluste zu vermeiden, setzt Engel unter anderem auf die Servoantriebstechnik und die Isolierung der Massezylinder. Die Effizienzpakete des Lösungsanbieters umfassen zusätzlich darauf abgestimmte Temperierlösungen sowie intelligente Assistenzsysteme. Damit sind – ausgehend von einer hydraulischen Spritzgießmaschine mit Konstantpumpe – Energieeinsparungen von bis zu 67 % möglich.

Ein wichtiger Bestandteil aller Effizienzpakete sind die beiden Optionen ecograph plus und ecobalance, denn Transparenz bildet die Grundlage, die Energieeffizienz zu optimieren. In der Plus-Version misst ecograph die Energieverbräuche aller Anlagenkomponenten – inklusive Peripherie und Heißkanäle – und stellt sie für den Maschinenbediener übersichtlich dar. Auf Basis dieser Werte verteilt ecobalance die für die jeweilige Maschine bzw. Fertigungszelle definierte Gesamtleistung bedarfsgerecht über den Spritzgießzyklus. So lassen sich Energiespitzen vermeiden, um keine Strafzahlungen zu riskieren.

Gesamteffizenz: Auf die Temperierung kommt es an

„Viele Verarbeiter denken, mit dem Einsatz einer vollelektrischen Spritzgießmaschine haben sie das volle Energiesparpotenzial bereits ausgeschöpft. Mit einer exakt abgestimmten Temperierlösung geht aber noch viel mehr“, verdeutlicht Dimmler. Die Wärmezu- und -abfuhr verbrauchen im Produktionsbetrieb heutzutage oftmals mehr Energie als die Bewegungen der Spritzgießmaschine. Seit mehr als zehn Jahren befasst sich Engel deshalb intensiv mit der Temperierung von Spritzgießwerkzeugen und bietet eigene, auf die Spritzgießmaschinen exakt abgestimmte Temperierlösungen an. Mit der dynamischen Einzelkreisregelung und der bedarfsabhängigen Steuerung der Temperiergeräte vereinen die Systemlösungen von Engel Energieeffizienz mit Temperierkonstanz und einer sehr hohen Produktivität.

Die Werkzeugtemperierung macht fast 40 % am Gesamtenergieverbrauch einer Produktionszelle aus. Sie ist damit der mit Abstand größte Energieverbraucher beim Spritzgießen. Mit dem hierfür entwickelten Produktprogramm von Engel lässt sich der Energieverbrauch nach Angaben des Unternehmens in einem Maß senken, das vergleichbar ist mit den Energieeinsparungen, die vor einigen Jahren durch den Wechsel auf eine moderne Antriebstechnik erreichbar waren.

Die wartungsfreien Temperierwasserverteiler e-flomo (Bild 2) überwachen Durchfluss, Druck, Temperatur und Temperaturdifferenz. So helfen sie, Störfaktoren auszuschließen und eine durchgehend hohe Teilequalität zu sichern. Temperiergeräte vom Typ e-temp sind über OPC UA in die Steuerung CC300 der Spritzgießmaschine integriert. Auf diese Weise wird die Drehzahl der Temperierwasserpumpen automatisch dem tatsächlichen Bedarf angepasst, was sich direkt auf die Energiebilanz auswirkt. Um die Anzahl der Temperiergeräte klein zu halten, bietet Engel die e-temp-Geräte auch in einer XL-Version an.

Auf der K 2022 demonstriert Engel die effiziente Fertigung medizinischer Probegefäße für die Diagnostik (Bild 3) im 2K-Spritzgießverfahren unter Reinraumbedingungen. Herzstück der Produktionszelle ist eine vollelektrische Spritzgießmaschine e-motion 160 combi M mit einer horizontal drehenden Wendeplatte. Diese unterteilt den Schließbereich in der Mitte, um zwei Werkzeuge parallel zu betreiben. Damit eignet sich die Technologie sowohl für das integrierte Zweikomponenten-Spritzgießen als auch zur effizienten Verdoppelung des Outputs, wenn zwei baugleiche Werkzeuge aufgespannt werden – in diesem Fall zwei 32-fach-Werkzeuge von Hack Formenbau. Die combi-M-Maschinen sind im Standard mit zwei Spritzeinheiten ausgerüstet. Ein Spritzaggregat befindet sich auf der festen Werkzeugaufspannplatte, das zweite auf der beweglichen. Im ersten Schritt werden die Grundkörper der Diagnostikkomponenten, die zylindrische Hohlräume aufweisen, aus schwarz eingefärbtem Polycarbonat (PC) gespritzt. Dann dreht sich die Wendeplatte um 180°, um im zweiten Schritt mit transparentem PC die Zylinder einseitig mit linsenförmigen Abdeckungen zu verschließen. Gleichzeitig wird auf der anderen Seite der Wendeplatte ein weiterer Satz Grundkörper produziert. Die niedrigen Verbrauchswerte der Maschine korrespondieren mit jenen der Temperierlösung: Diese umfasst  24 Kreisläufe, die von e-flomo-Systemen gespeist werden, vier e-temp-Geräte sowie ein e-temp XL. Und iQ flow control.

Digitalisierung für eine gleichbleibend hohe Produktqualität

So heißt das Assistenzsystem, das Engel gezielt für die Optimierung der Temperierprozesse entwickelt und als fixen Bestandteil in seine Effizienzpakete integriert hat. Auf Basis der von e-flomo ermittelten Messwerte regelt die Software wahlweise die Durchflussmenge oder die Temperaturdifferenz in allen Einzelkreisen aktiv aus. So bleiben auch bei Schwankungen im System die thermischen Verhältnisse konstant. Ergebnis: eine hohe Reproduzierbarkeit und ein minimaler Kühlwasser- und Energieverbrauch.

Intelligente Assistenzsysteme unterstützen die Verarbeiter dabei, das volle Potenzial der Spritzgießmaschine auszuschöpfen. Insgesamt umfasst die iQ-Produktfamilie fast zehn Assistenzsysteme; zur K 2022 stellt Engel mit iQ hold control ein weiteres vor. Angefangen hat es vor zehn Jahren mit iQ weight control, das Schwankungen im Rohmaterial und in den Umgebungsbedingungen automatisch erkennt und für jeden Zyklus einzeln die qualitätsrelevanten Prozessparameter anpasst.

Die sich selbst optimierende Spritzgießmaschine ist ein wesentliches Ziel bei der Digitalisierung der Spritzgießprozesse. Es geht darum, Ausschuss zu vermeiden und die Energieeffizienz zu steigern. Eine Studie, die Accenture im Auftrag von bitkom mit Betrieben in Deutschland durchgeführt hat, prognostiziert, dass sich mithilfe der Digitalisierung die heutigen CO2-Emissionen um bis zu 58 % reduzieren lassen. Der Fertigungsbereich hat daran mit 23 % einen besonders großen Anteil.

Verstrecken, Verdecken und Verstecken  für die Kreislaufwirtschaft

Mit seinem umfangreichen Technologie-Know-how unterstützt Engel seine Kunden bei der Rezyklatverarbeitung. „Ziel bei der Aufbereitung von Kunststoffabfällen ist es, weniger Energie zu verbrauchen als für die Herstellung von Neuware notwendig ist“, betont Dimmler. „Dann macht sich der Einsatz von Rezyklat unmittelbar positiv in der CO2-Bilanz bemerkbar.“

Mit den Schlagworten Verstrecken, Verdecken und Verstecken beschreibt Engel drei unterschiedliche Ansätze, die es ermöglichen, Rezyklat für ein breiteres Anwendungsspektrum einzusetzen. Verstrecken meint das Beimischen von Rezyklat zu Neuware. Hier profitieren die Kunststoffverarbeiter sowohl von der hohen Plastifzier- als auch Digitalisierungskompetenz von Engel. „Mit der richtigen Schnecke kann jede Spritzgießmaschine Rezyklat in beliebiger Konzentration bis hin zu 100 % verarbeiten“, sagt Dimmler. Zudem sorgen die Assistenzsysteme dafür, dass auch bei starken Schwankungen im Rohmaterial, wie sie für aufbereitete Kunststoffabfälle typisch sind, hochwertige Produkte produziert werden können.

Beim Verdecken wird das Rezyklat im IMD-Verfahren – von Engel zum Beispiel unter der Bezeichnung foilmelt oder clearmelt vermarktet – zusammen mit einer Dekorfolie oder einer Dekorschicht verarbeitet. Und Verstecken meint das Einbetten von Rezyklat in Neuware im Sandwichverfahren, wie es die Engel-Technologien skinmelt und coinjection möglich machen. „Unser Ziel ist es, das noch immer vorherrschende Downcycling von Materialien durch ein Re- oder sogar Upcycling abzulösen“, so Dimmler. „Das treibt unsere Entwicklung an.“

Weitere Unterstützung findet das Upcycling-Ziel durch die enge Zusammenarbeit der Unternehmen entlang der Wertschöpfungskette. Von der Rohmaterialerzeugung über die Verarbeitung bis zum Recycling und noch weiter in Richtung Handel und Konsument vernetzen sich die Marktteilnehmer auf horizontalen Plattformen, um Informationen und Daten auszutauschen. So lassen sich zum Beispiel über ein digitales Wasserzeichen auf Verpackungen Material, Hersteller und Verarbeitungsprozess identifizieren. Diese Daten stehen allen Teilnehmern und Nutzern der horizontalen Plattform zur Verfügung. Damit ist ein gezielteres Sortieren von Kunststoffabfällen und damit ein sortenreines, hochwertiges Recycling möglich.

Die Initiative R-Cycle, der Engel im Frühjahr 2022 beigetreten ist, verfolgt genau dieses Ziel. Mit digitalen Produktpässen schafft R-Cycle die Grundlage für einen hochwertigen Recyclingprozess, indem bereits bei der Produktherstellung recyclingrelevante Informationen automatisch erfasst werden. „Voraussetzung für das Schließen von Werkstoffkreisläufen ist Informationstransparenz über die gesamte Wertschöpfungskette“, so Dimmler. „Nur wenn man weiß, was man verarbeitet, kann man die gewünschten Produkteigenschaften sicherstellen.“

Cicular Economy basiert auf dem Wechselspiel aller Marktteilnehmer. Damit die Prozesskette lückenlos funktioniert, ist es aber auch wichtig, dass jeder einzelne Schritt innerhalb des Gesamtprozesses wirtschaftlich ist. „Ohne Ökonomie gibt es keine Ökologie“, ist Gerhard Dimmler überzeugt. „An dieser Stelle schließt sich der Kreis zur Optimierung von Energieverbrauch, CO2-Bilanz und damit der Kostenstruktur. Die Kunststoffindustrie muss schnell handeln und die Chancen nutzen, die die innovativen Technologien eröffnen.“

Engel Austria GmbH  

https://www.engelglobal.com

Ausgabenartikel KU09-22

Zur K 2022 schnürt Engel für seine Kunden Effizienzpakete: Auf die Spritzgießmaschine abgestimmte Temperiersysteme und digitale Lösungen reduzieren den Energieverbrauch deutlich.

Bild 1. „Ohne Ökonomie gibt es keine Ökologie“:  Dr. Gerhard Dimmler, CTO von Engel.

Bild 2. Mit dem elektronischen Temperierwasserverteiler e-flomo lässt sich der Durchfluss oder die Temperaturdifferenz in Temperierkreisläufen automatisch regeln.

Bild 3. Aus einem schwarzen und einem transparenten Polycarbonat produziert Engel während der K 2022 Probengefäße für die medizinische Diagnostik im 2K-Spritzgießen.

Name - Hauptartikel

Energiesparen beim Spritzgießen als ganzheitliches Konzept

K 2022: Engel stellt seine Lösungen in Halle 15, Stand C58 vor. <a href="http://www.engelglobal.com" target="_blank">www.engelglobal.com</a>