Die Vorbereitungen für das 30. Internationale Kolloquium Kunststofftechnik in Aachen laufen auf Hochtouren. Die Veranstaltung im März ist in ein dreifaches Jubiläum eingebettet. 

Kurz vor dem IKV-Kolloquium: Ein Blick hinter die Kulissen 

Spritzgießsimulation

Verbundwerkstoffe / Werkstoffverbunde

Additive Fertigung

Kunststoffverarbeitung: Maschinen und Komponenten

Faserverarbeitung

Spritzgießen

Extrusion

Temperiertechnik

Markt & Wirtschaft

kunststoffe.de

Es ist angerichtet 

2020 ist für das IKV an der RWTH Aachen in dreifacher Hinsicht ein Jubiläumsjahr: Die RWTH Aachen feiert ihr 150-jähriges Bestehen, das IKV wird 70 Jahre alt und richtet zum 30. Mal das Internationale Kolloquium Kunststofftechnik aus.

Grund zum Feiern: 30. Internationales Kolloquium Kunststofftechnik und 70 Jahre IKV

Kunststoffverarbeitung: Verfahren

Doriat, Clemens, Dr.

Künstliche Intelligenz für die Qualitätssicherung

Industrie 4.0

Industrie 4.0 für die Qualitätssicherung

Extrusionswerkzeuge

Werkzeuge für die Kunststoffverarbeitung

Extrusionsanlagen

Es ist angerichtet

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

Temperiergeräte

Gießanlagen

Baugewerbe (Hoch- und Tiefbau)

Medizintechnik (KU)

Kunststoffverarbeitung

Bautechnik, Sanitär

Rohr- und Profilextrusion

Extruder-Folgeeinrichtungen

Extrusions-Zubehör

Automotive

Fahrzeugbau

Coextrusion mit thermischer Kontrolle

Das Internet der Dinge bildet die Basis von Industrie 4.0. Im Spritzgießbetrieb der Zukunft werden Maschinen, Peripheriegeräte, Sensoren und Anwendungen miteinander vernetzt sein und Daten austauschen sowie gegenseitig Aktionen auslösen. Die herkömmlichen industriellen Kommunikationsmodelle werden diesen neuen Anforderungen nicht gerecht. OPC UA stellt hierfür eine Lösung dar. Die Kunststoffbranche ist dabei, diese flexible und zudem sichere Kommunikationsarchitektur als Standard zu etablieren. 

Gemeinsames Kommunikationsmodell ebnet Industrie 4.0 den Weg 

Automatisierungstechnik

Steuerungen (Hardware und Software)

Spritzgießmaschinen

Die smarte Fabrik spricht OPC UA 

Die Wittmann Kunststoffgeräte GmbH, Wien/Österreich, befasst sich mit der präzisen Temperierung von Werkzeugen im Spritzgießen. Die Temperiergeräte der Tempro plus D Serie besitzen den höchsten Ausstattungsgrad. Die zahlreich angebotenen Optionen ermöglichen es, die Geräte an die Gegebenheiten nahezu sämtlicher Anwendungen in der Kunststoffverarbeitung anzupassen. Es können verschiedene Pumpen- und Heizleistungen gewählt werden. Möglich sind auch zyklischer Systemwassertausch, getrenntes Kühlen und Füllen, Leersaugen in Kombination mit Ausblasen, ein automatischer Pumpenbypass oder ein temperaturgesteuerter Kühlwasserbypass. 

Wittmann 

Spritzgießwerkzeuge

Groß dimensioniertes Einkreis-Temperiergerät 

Die variotherme Temperierung wird bei Spritzgießwerkzeugen gerne genutzt, um die Qualität der Bauteile bei akzeptablen Zykluszeiten zu verbessern. Die HB-Therm AG, St. Gallen/Schweiz, hat daher eine Umschalteinheit entwickelt, an die zwei Temperiergeräte angeschlossen werden können (Bild). Sie schaltet abwechselnd das heiße bzw. kalte Gerät an denselben Temperierkreis. 

HB-Therm 

Variotherm temperieren mit zwei Standardgeräten 

Prozesskonstanz und Produktqualität hängen nicht nur von einer genauen Temperaturregelung im Heißkanal ab, sondern auch von der Temperierung im Werkzeug. Aus diesem Grund hat die Hummel AG, Denzlingen, ein Regelgerät (Typ: Temp Star) entwickelt, das nicht nur die Heißkanaltemperierung überwacht, sondern auch die Werkzeugkühlung. Die "Duo-Control-Technologie" übernimmt somit das Temperaturmanagement für das gesamte Spritzgießwerkzeug (Bild). Hierfür werden in den Kühlkreislauf Sensoren zur Messung von Kühlmitteltemperatur und Durchflussmenge eingebaut und an das Regelgerät angeschlossen. Aus einer gleichbleibend schnell erkaltenden Kavität ergeben sich laut Hersteller nahezu makellose Oberflächen, kürzere Zykluszeiten und eine höhere Produktivität. 

Hummel 

Steuern, Regeln

Normalien und Heißkanaltechnik

Temperaturregelung von Heißkanal und Werkzeug 

Da ein Großteil der weltweit produzierten Schlechtteile aus Fehlern bei der Temperierung resultiert, hat die Engel Austria GmbH, Schwertberg/Österreich, dieses Thema vor Jahren aufgegriffen. Zuletzt brachte das Unternehmen den elektronischen Temperierwasserverteiler e-flomo auf den Markt, mit dem sich der Durchfluss oder die Temperaturdifferenz in Kühl- und Temperierkreisläufen von Spritzgießwerkzeugen automatisch regeln lassen. In der nächsten Ausbaustufe verschmilzt Engel Temperiergerät und e-flomo auf Steuerungsebene zu einer Einheit. Mithilfe der neuen Software iQ flow control passt sich die Pumpendrehzahl auf Basis der Messwerte automatisch dem aktuellen Bedarf an. Damit sinkt der Energiebedarf für die Temperierung erheblich. 

Engel 

Pumpenleistung automatisch regulieren 

Für die jeweilige Applikation den geeigneten Infrarotstrahler zu finden, ist für Anlagenbetreiber oft schwierig, weil das Strahlungs- und Emissionsverhalten der Strahlungsquellen zum Absorptionsverhalten der zu erwärmenden Produkte passen muss. Stimmen alle Parameter, so steigen Wirkungsgrad sowie Prozesssicherheit und der Ausschuss sinkt.  

Gut abgestimmte Strahler können die Fertigung effizienter machen 

Zubehör / Hilfsmittel Wärmebehandlung

Technische Beratung Wärmebehandlung

Richtig einheizen mit Infrarot 

Welche ist die richtige Pumpe für mein Temperiergerät? Die Antwort auf diese Frage ist nicht trivial, denn gerade bei Geräten für den universellen Einsatz in der Spritzgießverarbeitung sind die Anforderungen so unterschiedlich, dass es die passende Pumpe bislang nicht gab. Werden Pumpen mit konstanter Drehzahl betrieben, ist eine effiziente Lösung für Anwendungen einmal mit großen und einmal mit kleinen Temperierkanalquerschnitten schon aus physikalischen Gründen nicht möglich. Die logische Antwort lautet daher, durch Regelung der Pumpendrehzahl die Kennlinie anwendungsbedingt so anzupassen, dass der gewünschte Durchfluss mit minimalem Energieaufwand erreicht wird. 

Spritzgießen im Energiesparmodus 

Temperiergeräte mit geregelter Pumpe 

Als verfahrens- und anwendungstechnisch anspruchsvolle Applikation für Automobil- und Consumer-Märkte führt die Sumitomo (SHI) Demag Plastics Machinery GmbH, Schwaig, die Fertigung einer hinterleuchteten, dekorierten Türleiste (Bild) im IMD-Verfahren (In-Mold Decoration) vor. Die dafür verwendete Systec Servo besitzt mit ihrer activeMotionControl-Technik ein hybrides Antriebskonzept, das optimiert ist für maximale Leistung und höchste Energieeffizienz, wenn die Zykluszeiten größer als etwa 10 s sind, wie es bei Formteilen für die Automobil- oder Hausgeräteindustrie und bei Konsumwaren häufig vorkommt. 

Sumitomo (SHI) Demag 

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

Modulare Hybridtechnik für komplexe Verfahren 

Die automatische Sicherheitskupplung für Temperieranschlüsse der Meusburger Georg GmbH & Co KG, Wolfurt/Österreich, erhöht die Sicherheit am Arbeitsplatz (Bild). Gegenüber anderen gängigen Systemen, die manuell (und somit anwenderabhängig) verriegelt werden, erfolgt die Verriegelung hier beim Einkuppeln automatisch. Eine optische Kennzeichnung signalisiert dem Anwender den Verriegelungszustand. Auf diese Weise werden Verletzungen durch Verbrühen sicher vermieden. Die in die Kupplung integrierte Dichtung erlaubt Anwendungen bei hohen Temperaturen: bei Dauerbetrieb mit Öl bis 200 °C und bei Wasser bis 160 °C. Die neue Sicherheitskupplung ist sowohl mit Schlauchtülle als auch mit Gewinde in gerader, 45°- und 90°- Ausführung erhältlich. 

Meusburger 

Automatische Sicherheitskupplung 

Auf der  wird die gwk Gesellschaft Wärme Kältetechnik mbH, Meinerzhagen, erstmals ihr neues Mehrkreis-Temperiersystem integrat 80 vorstellen. Zu dessen Highlights zählt laut Hersteller eine stetige, verschmutzungsunempfindliche Kühlwasserregelung mit einer neu entwickelten Durchflussmengen-Messung bis 140 °C, die ohne bewegliche Komponenten auskommt.  Der mit einem 32 Bit-Prozessor ausgestattete Regler kommuniziert mit dem Bediener über einen zentralen 7-Zoll-Touchscreen, auf dem die wichtigsten Parameter von bis zu 24 Temperierkreisen eingestellt und überwacht werden. Hierbei sind die Baugruppen für Pumpen, Heizungen, Kühlung und wasserseitige Regelung in einzeln absperrbare und austauschbare Hydraulikeinheiten integriert, während der zentrale, zweigeteilte  Schaltschrank die Lastelektrik und die Mikroprozessoren enthält. 

Segmentierte Werkzeugtemperierung auf hohem Niveau 

Temperieren

Qualitätssicherung

Mehrkreis-Temperiersystem integrat 80 

Die Temperierung von Extrudermassezylindern energetisch zu optimieren, bedeutet, energieeffizienter und damit kostengünstiger zu produzieren. Kombiniert mit dem Einsatz von Abwärme oder durch den Wechsel des eingesetzten Energieträgers ergeben sich weitere Möglichkeiten. Diese zu nutzen, gelingt durch den Einsatz einer Thermoöltemperierung. 

Nutzung thermischer Energie zur Temperierung von Heiz- und Kühlzonen 

Der thermoöltemperierte Extruder 

Parallele Temperierkreise bieten gegenüber seriell geschalteten mehrere Vorteile. Davon ist zumindest die Regloplas AG, St. Gallen/Schweiz, überzeugt und bietet seit kurzem ein Mehrfachverteiler-System für große Spritzgießmaschinen an. In der Produktion sind für eine Form oft verschiedene Temeperierkreise nötig. Werden diese seriell hintereinander geschaltet, sind sie abhängig voneinander und anfällig für Temperaturschwankungen. 

Optimale Temperaturverteilung dank paralleler Kreisläufe 

Mehrfachverteiler-System von Regloplas 

Die inmex GmbH und die Dr. Reinold Hagen Stiftung wollen ein neuartiges Temperiersystem für Kunststoffextruder entwickeln, mit dem Energieverluste und Ausschuss verringert werden sollen.

Die inmex GmbH, Sankt Augustin, und die Dr. Reinold Hagen Stiftung, Bonn, arbeiten gemeinsam in einem FuE-Projekt zur Steigerung der Energie- und Ressourceneffizienz in der Kunststoffextrusion. Ziel der beiden Konsortialpartner ist die Entwicklung eines neuartigen Temperiersystems für Kunststoffextruder, mit dem Energieverluste und Ausschuss verringert werden sollen.

Das Start-Up inmex, das schon für seine energieeffizienten <a href="https://www.kunststoffe.de/a/fachartikel/energieeffizientes-aufschmelzen-259686" target="_blank">Plastifiziereinheiten für Spritzgießmaschinen</a> bekannt ist, arbeitet dabei in erster Linie an der Entwicklung einer neuen Temperiervorrichtung der Verfahrenseinheit. Hier wird ein Ansatz verfolgt, der bereits zum Patent angemeldet wurde und nun im Zuge des Projekts auf Basis wissenschaftlicher Untersuchungen konkretisiert werden soll. „Wie genau das Temperiersystem realisiert wird, ist prinzipiell noch offen“, erklärt Axel Ifland, Geschäftsführer der inmex GmbH. „Unser Grundgedanke ist aber, auf herkömmliche Heizbänder und die standardmäßig eingesetzte Luftkühlung mittels Gebläsen zu verzichten. Stattdessen sollen sowohl die Beheizung als auch die Kühlung in den Plastifizierzylinder integriert werden, sodass dieser effektiv nach außen hin isoliert werden kann.“ Die Ingenieure des Sankt Augustiner Unternehmens versprechen sich von der direkteren Temperierung eine höhere Prozessstabilität und geringere Abwärmeverluste.

Überprüft wird das zu entwickelnde System hinsichtlich dieser Kriterien von der Dr. Reinold Hagen Stiftung, die über langjährige Erfahrung und hohe Kompetenz im Bereich der Verfahrenstechnik verfügt. Insbesondere auf das Extrusionsblasformen hat man sich hier spezialisiert. Im hauseigenen Technikum stehen mehrere Blasformanlagen zur Verfügung. „Unser Part bei dem Entwicklungsprojekt ist vor allem die Analyse und Beurteilung des Extrusionsprozesses hinsichtlich Energieverbrauch aber auch der Prozessstabilität“, so Dr. Olaf Bruch, Leiter der Forschung und Entwicklung in der Stiftung. „Auf unserer Blasformanlage lassen sich schon kleine Prozessänderungen am fertigen Produkt erkennen. Wir gehen derzeit davon aus, dass der aktuelle Stand der Technik in puncto Prozessstabilität und Energieeffizienz noch Luft nach oben hat.“ Auf der zur Verfügung stehenden Anlage soll ein breites Spektrum an Produktionsprozessen abgebildet werden, die hinsichtlich ihrer Anforderungen, der Fördermenge und Verarbeitungstemperatur variieren. Im ersten Schritt wird die bestehende Verfahrenseinheit mit Heiz-Kühl-Kombinationen untersucht, im zweiten dann die neuartige, im Projekt entwickelte Variante. Wenn alles gut geht, so die Projektpartner, existiert am Ende der Projektlaufzeit ein funktionierender Prototyp, der den Stand der Technik infrage stellt.

Das Projekt wird über die Laufzeit von einem Jahr im Rahmen des Sonderprogramms Umweltwirtschaft mit einem sechsstelligen Betrag von der Landesregierung NRW gefördert.

Dr. Reinold Hagen Stiftung  

https://www.hagen-engineering.com

inmex GmbH  

https://www.inmex.de

Jorg Hochstätter von der Dr. Reinold Hagen Stiftung (li) und inmex-Geschäftsführer Axel Ifland wollen das Projekt gemeinsam zum Erfolg führen

2021-06-22 immex

ausgabe 07/2021

ausgabe 06/2021

ausgabe 05/2021

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