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.

Investition in energieeffiziente Temperierung lohnt sich auch in angespannten Zeiten

Spritzgießen

Kunststoffverarbeitung: Verfahren

Temperiergeräte

Kunststoffverarbeitung: Maschinen und Komponenten

Gießanlagen

Temperiertechnik

Energieeffizienz

Vorsprung durch nachhaltige Temperiertechnik

Mit einem mechanischen Pressluftverfahren ergänzt die wattec GmbH ihr chemisches Reinigungssystem für Temperierkanäle. Das sogenannte Rampling-Verfahren löst auch hartnäckige Schlammschichten sowie Kalkreste und stellt damit eine bessere Energieeffizienz in der Spritzgießverarbeitung wieder her.

Vollautomatische Rampling-Methode beschleunigt Reinigungsprozess in Kühlkanälen

Werkzeugreinigung, Kunststoffe

Werkzeuge für die Kunststoffverarbeitung

Mit Luftblasen gegen Ablagerungen

Die Heißkanalspezialisten Thermoplay und Männer sowie in Teilen auch Synventive stellen ihren Kunden nun einen gemeinsamen Ansprechpartner mit umfassender Expertise und eine zentral gelegene, serviceorientierte Infrastruktur zur Verfügung.

Werkzeugwechselsysteme, Spritzgieß

Spritzgießwerkzeuge

Normalien und Heißkanaltechnik

Komponenten für die Kunststoffverarbeitung

Dienstleistungen

Werkzeug-, Formen- und Modellbau

Dynamische / variotherme Temperierung

Heißkanalsysteme

Heißkanaltechnik

Messtechnik

Messung von Umgebung (Klima)

Thermoplay D-A-CH künftig durch Männer Group betreut

Die oft gehörte Behauptung, dass Temperiergeräte mit Heizungen ohne direkten Wärmeträgerkontakt einen Nachteil bezüglich der Energieeffizienz aufweisen, mag bei oberflächlicher Betrachtung zunächst richtig erscheinen. Nimmt man allerdings das gesamte System in den Blick, so zeigt sich ein anderes Bild.

Indirekte Beheizung ohne Kontakt zwischen Heizwendel und Wasser hat viele Vorteile

Energieeffizienz von Heizsystemen  richtig beurteilen

Mit geeigneten Coextrusionswerkzeugen und der Option der thermischen Trennung lassen sich auch komplexe Schichtverbunde mit Schmelzetemperaturdifferenzen von mehr als 50 °C sicher und qualitativ hochwertig verarbeiten.

Kunststoffe mit sehr unterschiedlichen Verarbeitungstemperaturen kombinieren

Extrusion

Baugewerbe (Hoch- und Tiefbau)

Medizintechnik (KU)

Kunststoffverarbeitung

Bautechnik, Sanitär

Rohr- und Profilextrusion

Extrusionswerkzeuge

Extruder-Folgeeinrichtungen

Extrusionsanlagen

Extrusions-Zubehör

Automotive

Fahrzeugbau

Zirkularverteilerwerkzeuge

Um das Risiko von Verunreinigungen in der Herstellung von Medizinprodukten zu minimieren, beschloss die Firma Scholz HTIK (High Tech in Kunststoff), ihre Temperierprozesse vom Wärmeträgermedium Öl auf Wasser umzustellen. Wie die Praxis zeigt, erfüllt das von Regloplas entwickelte Druckwasser-Temperiergerät P230S alle Voraussetzungen, die besseren physikalischen Temperiereigenschaften von Wasser im Temperaturbereich bis 230 °C zu nutzen.

Verarbeitung von Hochleistungskunststoffen ohne Reinheitsprobleme

Medizintechnik

Temperierung mit Wasser bis 230 °C  als Ersatz für Öl

Neben Kälteanlagen bietet L&R Kältetechnik auch die dazugehörige Wasseraufbereitung für die Rückkühlung an. Das Portfolio der industriellen Wasseraufbereitungstechnik wird nun konsequent ausgebaut.

Peripheriegeräte für KU-Verarbeitung

Kunststoffverarbeitungsmaschinen

Wasseraufbereitung

L&R Kältetechnik baut Geschäftsfeld Wasseraufbereitung aus

Der bis 2025 reichende strategische Ausblick der technotrans SE sieht unter anderem die Zusammenfassung und Umfirmierung einzelner Gesellschaften zur Dachmarke technotrans vor.

CAD- und Branchen-Software

Betriebstechnik / Büro-Organisation

Unternehmen

kunststoffe.de

technotrans schafft Dachmarke für Unternehmensgruppe

Als Tochterunternehmen der Contura MTC GmbH, Menden, übernimmt CycleTemp ab sofort exklusiv den Vertrieb der variothermen Produkte der Wenz Kunststoff GmbH.

Kunststoffverarbeitung allgemein

Temperieren

Wärmebehandlung

Temperaturregler

Sensoren / Messwertaufnehmer

CycleTemp vertreibt variotherme Produkte von Wenz Kunststoff

Durch die Kombination der etablierten Leiterplatten- und Thermoformprozesse lassen sich neuartige Produkte mit funktionalisierten Oberflächen kostengünstig und in hohen Stückzahlen herstellen.

3D-Elektronik mithilfe thermogeformter Hybridbauteile kostengünstig herstellen

Elektronik-Fertigung

Elektronik

Hybridtechnik

Elektronische Bauelemente

Elektronik massenhaft in Form gebracht

Unter der Bezeichnung Comprex vermarktet Hammann ein selbst entwickeltes Impuls-Spülverfahren. Wie sich das Verfahren in der Praxis der Kunststoffverarbeitung bewährt, zeigt das Beispiel eines Preformherstellers.

Reinigen von Kühlkanälen in Werkzeugen für PET-Rohlinge

Stilllegungen vermeiden

Trotz niedriger Wärmeleitfähigkeit können thermoplastische Kunststoffe in Kühlkörpern für LED-Leuchtmittel metallischen Werkstoffen Konkurrenz machen. Zum effizienten Wärmemanagement tragen Polymere vor allem durch Modifikationsmöglichkeiten mittels geeigneter Füllstoffe, flexibler Formteilgestaltung und effizienten Produktionsmethoden bei. 

Gefüllte Thermoplaste als wärmeableitende Kühlkörper in LED-Leuchtmitteln 

Beleuchtung

Kühlkörper

Kühlelemente, passive

Kfz-Leuchten, Beleuchtung

HV-Anwendungen / Hybridisierung / Elektrifizierung

Thermoplaste

Polyamide

Polysulfone / Polysulfide

LED, SLED, OLED

Es geht ein Licht auf 

Jeder Brillenträger kennt es: Ein winziger Fleck auf dem Glas ruiniert das Seherlebnis. Und wenn beim Autoscheinwerfer das Licht in die falsche Richtung streut, ist das sogar sicherheitsrelevant. Die Fertigung optischer Bauteile im Spritzgießverfahren ist deshalb eine anspruchs- und verantwortungsvolle Aufgabe. Sie betrifft die gesamte Prozesskette. 

Optische Bauteile stellen hohe Anforderungen an die gesamte Prozesskette 

Polyacrylate

Polycarbonat

Spritzprägen

Reinraumsysteme / -technik

Optik

So behält man den Durchblick 

Neues zum Thema Kunststoffverscheibung: Ein chinesischer Tier-1-Zulieferer fertigt für zwei Buick-Modelle die weltweit bisher größten Seitenscheiben ihrer Art aus Polycarbonat. Die Bauteile sind rund 40 % leichter als ihre Pendants aus Glas. Bei der Herstellung der hinteren Seitenscheiben spielt ein Heißkanalsystem mit servomotorisch angetriebener Nadelverschlusstechnik eine wesentliche Rolle. 

Heißkanalsystem von HRSflow für die Serienfertigung von Class-A-Kfz-Verglasungen aus Polycarbonat 

Mehrkomponenten-Spritzgießen

Die Größten ihrer Art 

Zum jährlichen Branchentreff der Spritzgießer kamen am 11. und 12. Februar 2020 rund 150 Experten nach Baden-Baden.

Die VDI-Jahrestagung „Spritzgießen 2020“ zeigt: Noch fehlt der „Closed Loop“

Künstliche Intelligenz für die Qualitätssicherung

Industrie 4.0

Industrie 4.0 für die Qualitätssicherung

Warmformen / Thermoformen

Kunststoff-Recycling

Kunststoff-Aufbereitung

Kunststoff-Rezyklat

Kunststoff Werkstoffe

Rheologie

Werkstoffprüfung

Ressourcenmanagement

Produktion

Kreislaufprobleme

Die ZKW Group stellt innovative Lichtsysteme für die Automobilindustrie her

Die ZKW Group stellt Premium-Lichtsysteme für Automobilkunden her. Um störungsfrei und in dauerhaft hochwertiger Qualität im Spritzgießverfahren produzieren zu können, kommen unter anderen auch mehrere Hundert Temperiergeräte von HB-Therm im Einsatz.

Ob in Halogen-, Xenon-, Matrix-LED-, PixelLite- oder Laser-Technik – die ZKW Group, Mitglied des internationalen LG-Konzerns, stellt Premium-Lichtsysteme für Automobilkunden her. Um störungsfrei und in dauerhaft hochwertiger Qualität produzieren zu können, ist die Spritzgießfertigung entsprechend robust ausgelegt. Dabei sind auch mehrere Hundert Temperiergeräte von HB-Therm im Einsatz.

Laut eigener Außendarstellung steht die ZKW Group praktisch als Synonym für hochmoderne Lichtsysteme in Automobilen. Der Firmenslogan „Bright Minds, Bright Lights“ umschreibt dabei genau, warum sich das Unternehmen auf diesen Bereich spezialisiert hat: Es geht darum, fundiertes Know-how aufzubauen und zu bündeln, um einen eng abgegrenzten Produktionsbereich zu besetzen und damit einen international klangvollen Namen zu erwerben. ZKW hat diesen Schritt vollzogen mit der Entwicklung und Produktion von Beleuchtungssystemen wie z. B. Halogen-, Xenon-, Matrix-LED-, PixelLite- oder Laserscheinwerfern. Auch Module für diese Lichtsysteme werden am Stammsitz in Wieselburg/Österreich sowie in den internationalen Niederlassungen von ZKW entwickelt und gefertigt.

Markus Benedikt aus dem Bereich Process Engineering Injection Moulding bei ZKW in Wieselburg beschreibt die Vision des Unternehmens: „ZKW will wegweisende Premium-Licht- und Elektroniksysteme für alle Mobilitätskonzepte der globalen Automobilindustrie anbieten. Nur so viel zu einer vielleicht für andere Unternehmen kritischen Beschränkung auf ein eng abgestecktes Geschäftsfeld: Daraus ziehen wir im Grunde unseren Erfolg, denn auch die gerade stattfindenden Umwälzungen im Automobilsektor gestalten wir durch unser Grundlagenwissen mit.“

ZKW unterhält neben dem Hauptsitz und weiteren Standorten in Österreich auch Dependancen in der Slowakei, in Tschechien sowie in China, Südkorea, Indien, den USA und Mexiko. Benedikt führt dazu weiter aus: „Gemäß unserer Philosophie, unseren Kunden in die wichtigsten Wachstumsmärkte zu folgen, exportiert ZKW seit Jahren über 95 Prozent seiner Produkte von Österreich aus in die Welt. ZKW produziert dort, wo auch die Absatzmärkte sind. In Europa fertigen wir also auch für Europa.“ Um den hohen Qualitätsmaßstäben, die für optische Komponenten wie Reflektoren und Streuscheiben gelten, zu genügen, legt das Unternehmen in der Spritzgießfertigung Wert auf stabile, effiziente Prozesse und ein spezifisches Qualitätssicherungskonzept. Dementsprechend sind die Produktionsmittel sorgfältig ausgewählt.

Qualitätsanforderungen gleichen  denen in der Medizintechnik

In Wieselburg (Niederösterreich) entstehen auf 187 500 m2 Nutzfläche Hauptscheinwerfer, Nebelscheinwerfer, Tagfahrlicht und Rückleuchten für viele große internationale Fahrzeughersteller (Titelbild). Produziert wird unter Berücksichtigung der einschlägigen ISO-Normen 9001, 14001, 45001 sowie der IA TF 16949. Die Anforderungen an die Qualität der Herstellprozesse sind damit ähnlich hoch wie in der Medizintechnik.

Bei ZKW kommen vor allem technische Thermoplaste zum Einsatz, die einerseits hohe Ansprüche an die mechanische und thermische Stabilität erfüllen und andererseits eine ausgezeichnete Oberflächenqualität aufweisen müssen. Auch unterschiedliche Lacke und Beschichtungen, die ebenso einen funktionellen wie einen dekorativen Nutzen bieten, finden Verwendung. Hinzu kommt Flüssigsilikonkautschuk (Liquid Silicone Rubber, LSR) als weiteres Material, beispielsweise zur Produktion von Silikon-Lichtoptiken. Dies waren die Rahmenbedingungen, unter denen ZKW die Entscheidung für den Einsatz von Temperiergeräten der HB-Therm AG traf, denn, so Benedikt, der gesamte Herstellungsprozess ist nur so gut wie seine Einzelkomponenten.

ZKW und HB-Therm arbeiten bereits seit 2005 zusammen. Allein in Wieselburg sind heute insgesamt 636 Temperiergeräte des Herstellers aus St. Gallen/Schweiz im Einsatz, davon 27 aus der Series 4 und 609 vom Typ Thermo-5 (Bild 1). Hinzu kommen nach Bedarf Durchflussmesser (Typ Flow-5), Reinigungsgeräte (Clean-5) sowie Umschalteinheiten (Vario-5) zur variothermen Temperierung. Damit arbeitet der ZKW-Hauptsitz ausschließlich mit HB-Therm-Geräten.

Vor allem die Reaktionszeiten im Hinblick auf Angebote und Service bewerten die Entscheider bei ZKW positiv. Technische Themen und Fragestellungen würden zeitnah beantwortet, Infos und Hilfestellung seien zielgerichtet, nicht nur wenn ZKW einen Techniker vor Ort benötige. Markus Benedikt dazu: „HB-Therm, die österreichische Vertretung des Unternehmens, Luger mit Sitz in Purkersdorf, und wir arbeiten schon sehr lange eng zusammen. In diesem Verbund zahlen sich die große Erfahrung und das umfassende Know-how auf allen Seiten aus.“

Die durchgängig notwendige Präzision der Fertigung bei ZKW findet ihre Entsprechung in den Vorteilen, die die Serie Thermo-5 von HB-Therm für diese Prozesse aufweist. Dazu gehört zunächst eine sehr genaue Temperaturführung mit einer Genauigkeit von ± 0,1 K – entscheidend für optische Teile wie Streuscheiben und Linsen, die auch eine sehr genaue Maßhaltigkeit erfordern. Weitere technische Lösungen, die ZKW überzeugen konnten, sind etwa die verkalkungsarme und verdampfungsfreie Kühlung mit Bypass und Proportionalventil, die indirekte Beheizung des Temperiermediums mit lebenslanger Garantie, die exakte Durchflussmessung über Ultraschall und die selbsterklärende Bedienung.

Drehzahlgeregelte Pumpe: Höchste Präzision bei Nullabweichung

Besonderes Augenmerk legen die Techniker in Wieselburg auch auf ein weiteres Kriterium dieser Baureihe, und zwar auf die drehzahlgeregelte Pumpe. Hier war die prozesstechnische Vorgabe von ZKW die Einhaltung der überwachten Temperaturdifferenz zwischen Vorlauf- und Rücklauftemperatur. Der Überwachungsmodus am Temperiergerät war auf „mittel“ eingestellt und gab eine Temperaturdifferenz von max. 2,5 K vor. Diese 2,5 K mussten auch bei einer Drehzahlreduzierung weiterhin eingehalten werden. Als Versuchsteil wurde das ZKW-Spritzteil „Blende“ (Bild 2) hergestellt.

Die Durchflussmessungen mit einem konventionellen Temperiergerät und einer Nenndrehzahl von 2850 U/min ergaben eine Durchflussmenge von 7,4 l/min bei einer Temperaturdifferenz von rund 1,2 K. Mithilfe drehzahlgeregelter Temperiergeräte von HB-Therm wurde der Durchfluss in mehreren Testreihen Schritt für Schritt reduziert, wobei die (doppelte) Temperaturdifferenz von 2,5 K stringent eingehalten wurde. Im Ergebnis wurde deutlich, dass der mindestens benötigte Durchfluss bei reduzierter Drehzahl von 1000 U/min bei 3,6 l/min lag, was einer Verringerung um mehr als die Hälfte gleichkam (Bild 3). Verifiziert wurden die internen Messungen des Thermo-5-Geräts durch die Messung der Oberflächentemperaturen mit Sensoren an verschiedenen Positionen im Werkzeugraum bzw. in der Kavität.

Die Ergebnisse der Messungen zeigen deutlich, dass drehzahlgeregelte Pumpen bei gleicher Qualität der Temperierung und damit der Teileproduktion in der Lage sind, teilweise erhebliche Mengen an Strom einzusparen. Die Eco-pump des Thermo-5-Geräts trägt ihren Namen also zu Recht, wie auch Markus Benedikt feststellt: „Präzision und Qualität der Geräte und deren Komponenten wie Pumpe und Gehäuse sind im Vergleich hervorragend. Aufgrund dieser Erfahrungen haben wir globale Standards formuliert.“ Natürlich, so Benedikt weiter, spare die Drehzahlregelung Energie, sie sei aber auch bezüglich der Nachdruck- und Kühlzeiten wichtig, die die Oberfläche der Kunststoffteile beeinflusse.

Erhebliche Stromersparnis ohne Qualitätseinbußen

Vergleichsmessungen im Haus hätten auch bei weiteren Serienteilen wie Linsen und Streuscheiben erhebliche Energieeinsparungen bei einem gleichbleibend hohen Produktionsstandard ergeben. Im Fall der Serienherstellung der Blende liegt die durchschnittliche Leistungseinsparung bei 0,8 kW. „Das hört sich“, wie Marco Lammer, der für ZKW zuständige Area Sales Manager von HB-Therm, feststellt, „zunächst einmal nach nicht viel an. Aber der Einsatz von Geräten mit unserer Eco-pump summiert sich. Und wenn man bedenkt, dass an einer Spritzgießmaschine zwischen zwei und zehn Temperiergeräte arbeiten, dann werden die Einsparungen in jedem Fall bedeutsam.“

Die Zusammenfassung der Messergebnisse liest sich nicht weniger beeindruckend:

<ul><li>Um eine Temperaturdifferenz von 2,5 K halten zu können, kann der Durchfluss im Vergleich zum HB-Therm Standardtemperiergerät um 3,8 l/min reduziert werden.</li><li>Die Leistungseinsparung bei 100 °C beträgt ca. 0,8 kW pro Gerät.</li><li>Die Leistungseinsparung bei 80 °C liegt bei ca. 0,4 kW pro Gerät.</li><li>Die Pumpe des Temperiergeräts verschleißt durch die Reduktion der Drehzahl weniger, was sich positiv auf die Wartungsintervalle der PEEK-Räder auswirkt.</li><li>Die Amortisation liegt bei einem Gerät Thermo-5 mit 160 °C maximaler Wassertemperatur nach den gemeinsamen Messungen von ZKW und HB-Therm bei lediglich rund 1,2 Jahren.</li></ul>

Die Leistungsfähigkeit der Temperiergeräte passt gut zur Vision von ZKW. Spritzgießexperte Benedikt fasst zusammen: „Wir denken vor und setzen um, was an Zukunftstechnologien für die globale Fahrzeugindustrie wichtig wird, wie etwa in der E-Mobilität oder bei selbstfahrenden Autos.“ So könnten Sensoren in den Scheinwerfern zukünftig Kollisionen vermeiden helfen oder autonome Fahrzeuge dynamische Zebrastreifen für Fußgänger auf die Straße projizieren.

Das Fazit bei ZKW ist eindeutig: Das Unternehmen wird nach eigener Aussage zukünftig nur noch drehzahlgeregelte Temperiergeräte von HB-Therm am Standort Wieselburg einsetzen. Qualitätsgewinn durch technischen Vorsprung und reibungslose Zusammenarbeit ist das Erfolgsrezept, auf dem die Kooperation zwischen ZKW und HB-Therm basiert. Mit klarer Tendenz Richtung Wachstum.

HB THERM AG  

www.hb-therm.ch

UBCOM Kommunikationsmanagement UG (haftungsbeschränkt) 

www.ubcom.cc

ZKW Lichtsysteme GmbH  

www.zkw-group.com

Ausgabenartikel

Bild 2. Im Klartext: Auf dem Bildschirm eines Thermo-5 mit Eco-pump erscheinen sowohl Sollwert- als auch Rücklauftemperatur, die Durchflussmenge sowie die aktuelle Leistungseinsparung und die insgesamt eingesparte Energie pro Gerät (links). Die Werte zur Leistungsoptimierung wurden während eines Versuchs zur Serienfertigung einer Blende (rechts) in Wieselburg ermittelt

Bild 1. Enge Kooperation (v. r.): Markus Benedikt, Process Engineering Injection Moulding bei ZKW, Wilhelm Aschauer von Luger, der österreichischen HB-Therm-Vertretung, sowie Marco Lammer, Area Sales Manager von HB-Therm. Die pro Maschine bis zu zehn Thermo-5-Temperiergeräte sind übersichtlich und sauber angeordnet

Bild 3. Die Beispielberechnung zeigt: Das Zulassen einer doppelten Temperaturdifferenz bringt eine Durchflussreduktion von 7,4 l/min auf 3,6 l/min. Daraus ergibt sich eine wöchentliche Einsparung von 136 kWh, was bei einem Preis von 0,15 Euro pro kWh eine um 20 Euro geringere wöchentliche Stromrechnung bedeutet – bei nur einem Gerät

Bei ZKW entstehen sowohl komplette Lichtsysteme als auch alle notwendigen Komponenten wie Streu- und Abdeckscheiben oder die zugehörige Elektronik

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Die ZKW Group ist Spezialist für innovative Premium-Lichtsysteme und Elektronik-Module. Als Systemlieferant gilt das Unternehmen weltweit als einer der führenden strategischen Partner der Automobilindustrie. Vom Stammsitz in Wieselburg/Österreich aus agiert ZKW an über zehn Standorten in acht Ländern in Europa, Amerika und Asien. Allein in den acht Jahren bis 2019 hat die Gruppe ein Umsatzwachstum von rund einer Milliarde Euro erzielt. ZKW beschäftigt weltweit ca. 10.000 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter, davon fast 3000 in Wieselburg.

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Uwe Becker ist Inhaber des Redaktionsbüros UBcom; <a href="mailto:office@ubcom.cc">office@ubcom.cc</a>