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15.06.2017

Widerspenstige Produktionsreste gezähmt

Vollautomatisiertes Kreislaufsystem für Plattenextrusionsabfälle

Infinex produziert in Haiterbach im Schwarzwald mehrschichtige Thermoplast-Elemente, die als Halbzeuge zur Konstruktion stabiler Leichtbauprodukte dienen. Aus den Hohl- und Strukturkammerplatten lassen sich beispielsweise Werkstückträger für die Automobilindustrie, Transportboxen für Schüttgüter oder Displaysysteme für Großmärkte anfertigen.

Hergestellt werden die Platten aus recyclierbarem Polypropylen in Fertigungslinien, in denen mächtige Wellenextruder sowie Kunststoffschweiß- und Beschichtungssysteme die Hauptrolle spielen. Kaum vermeiden lassen sich dabei stattliche Mengen von Reststücken und Beschnitt. Denn aus der Endlosbahn, die die Fertigungslinie ausgibt, entstehen im letzten Schritt präzise abgelängte Tafeln, Planken und Stege. Das sortenreine Polypropylen (PP) lässt sich dabei in den Extrudern wieder als Werkstoff einsetzen.

  • Blickfang der Kunststoff-Aufbereitungsanlage: Parallelogramm-Greifschieber (hier in Ruheposition) mit integrierter Messsensorik zum vollautomatischen Zuführen gestapelter Polypropylenplatten zur Zerkleinerungsmühle (© Stöcker)

    Blickfang der Kunststoff-Aufbereitungsanlage: Parallelogramm-Greifschieber (hier in Ruheposition) mit integrierter Messsensorik zum vollautomatischen Zuführen gestapelter Polypropylenplatten zur Zerkleinerungsmühle (© Stöcker)

  • Getecha-Geschäftsführer Burkhard Vogel: „Bei der Entwicklung der vollautomatischen Förder-, Handling- und Verpackungssysteme für Infinex mussten wir eine Reihe von Variablen im Auge behalten.“ (© Getecha)

    Getecha-Geschäftsführer Burkhard Vogel: „Bei der Entwicklung der vollautomatischen Förder-, Handling- und Verpackungssysteme für Infinex mussten wir eine Reihe von Variablen im Auge behalten.“ (© Getecha)

  • Wilde Stapel: Weitgehend chaotisch aufeinandergelegt sind die bis zu 5000 x 1400 mm großen und bis zu 11 mm dicken PP-Plattenreste, die auf langen Transportwagen zur neuen Aufbereitungsanlage gefahren werden (© Stöcker)

    Wilde Stapel: Weitgehend chaotisch aufeinandergelegt sind die bis zu 5000 x 1400 mm großen und bis zu 11 mm dicken PP-Plattenreste, die auf langen Transportwagen zur neuen Aufbereitungsanlage gefahren werden (© Stöcker)

  • Thomas Hirmer, Technischer Leiter von Infinex: „Ganz oben in unserem Pflichtenheft stand, dass der gesamte Aufbereitungsprozess von der Anlieferung der Plattenreste über ihre Zerkleinerung bis zur Wiederbereitstellung des Mahlguts für die Extrusion völlig ohne Personaleinsatz erfolgen sollte." (© Infinex)

    Thomas Hirmer, Technischer Leiter von Infinex: „Ganz oben in unserem Pflichtenheft stand, dass der gesamte Aufbereitungsprozess von der Anlieferung der Plattenreste über ihre Zerkleinerung bis zur Wiederbereitstellung des Mahlguts für die Extrusion völlig ohne Personaleinsatz erfolgen sollte.“ (© Infinex)

  • Der Manipulator in Aktion: Nach dem Ermitteln des Höhenprofils des Plattenstapels beginnt der kombinierte Greifschieber damit, die PP-Platten im Zusammenspiel mit dem Hubgerät zu vereinzeln und der Zerkleinerungsmühle zuzuführen (© Stöcker)

    Der Manipulator in Aktion: Nach dem Ermitteln des Höhenprofils des Plattenstapels beginnt der kombinierte Greifschieber damit, die PP-Platten im Zusammenspiel mit dem Hubgerät zu vereinzeln und der Zerkleinerungsmühle zuzuführen (© Stöcker)

  • Greifersektion des Manipulators: Sechs pneumatisch betätigten Nadeln haken sich in die Platten ein, um sie vom Stapel weg zur Zerkleinerungsmühle zu ziehen (© Stöcker)

    Greifersektion des Manipulators: Sechs pneumatisch betätigten Nadeln haken sich in die Platten ein, um sie vom Stapel weg zur Zerkleinerungsmühle zu ziehen (© Stöcker)

  • Mühle in der Schallschutzkabine: Das Zerkleinern der PP-Reste in extrudierfähige Partikel erledigt eine RotoSchneider RS 6015. Anstelle eines Trichters für den Materialeinwurf wurde sie für die horizontale Zuführung der Platten und Planken modifiziert (© Stöcker)

    Mühle in der Schallschutzkabine: Das Zerkleinern der PP-Reste in extrudierfähige Partikel erledigt eine RotoSchneider RS 6015. Anstelle eines Trichters für den Materialeinwurf wurde sie für die horizontale Zuführung der Platten und Planken modifiziert (© Stöcker)

  • Blick aus der Schallschutzkabine der Mühle: Gut zu sehen ist hier die breite Frontplatte der Schiebersektion des Manipulators, der in seiner Parkposition bis direkt vor die Einzugswalzen der Mühle fährt (© Stöcker)

    Blick aus der Schallschutzkabine der Mühle: Gut zu sehen ist hier die breite Frontplatte der Schiebersektion des Manipulators, der in seiner Parkposition bis direkt vor die Einzugswalzen der Mühle fährt (© Stöcker)

  • Dreistufige Aufbereitung: Die Komplettlösung erstreckt sich von der Zuführtechnik mit Hebe- und Fördersystemen über die Zerkleinerung mit einer Zentralmühle vom Typ RotoSchneider RS 6015 bis hin zur Förderung des Mahlguts zu einer Doppel-Bigbag-Station (links). Gesteuert wird der gesamte Prozess von einer Siemens SPS S7 (rechts) (© Stöcker)

    Dreistufige Aufbereitung: Die Komplettlösung erstreckt sich von der Zuführtechnik mit Hebe- und Fördersystemen über die Zerkleinerung mit einer Zentralmühle vom Typ RotoSchneider RS 6015 bis hin zur Förderung des Mahlguts zu einer Doppel-Bigbag-Station (links). Gesteuert wird der gesamte Prozess von einer Siemens SPS S7 (rechts) (© Stöcker)

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Vor etwa zwei Jahren entstand der Wunsch, die fertigungsnahe PP-Aufbereitung effizienter zu organisieren. Mit dem Aschaffenburger Anlagenbauer Getecha existierte bereits eine längere Zusammenarbeit nicht nur als Lieferant von Zerkleinerungsmühlen: Das Unternehmen habe sich zum Automatisierer mit Spezialgebiet Wertstoff-Kreisläufe gewandelt, sagt Thomas Hirmer, Technischer Leiter im Werk Haiterbach von Infinex.

Große Platten kleingemacht

Rasch geklärt war, dass die zäh-festen PP-Reste mit dem RotoSchneider RS 6015 von Getecha in extrudierfähige Partikel mit Längen von ≤ 6,0 mm zerkleinert werden sollten. Denn die Zentralmühle hat einen 110-kW-Motor, eine lastabhängige Steuerung und einen Fünf-Messer-Segmentrotor, der mit 400 U/min dreht und so den geforderten Stundendurchsatz von bis zu 1000 kg bewältigt. Die beiden Einzugswalzen werden beidseitig angetrieben, wobei die Geschwindigkeit regelbar ist.

„Anstelle eines Trichters für den Materialeinwurf von oben haben wir die RS 6015 für den Einsatz bei Infinex mit einem modifizierten Gehäuse für die einfache horizontale Zuführung der Platten und Planken ausgestattet“, erläutert Burkhard Vogel, Geschäftsführer von Getecha – eine relativ einfache Umrüstung der Mühle. Weitaus komplexer gestalteten sich hingegen Projektierung und Umsetzung der materialflusstechnischen Automatisierung. Denn die wichtigste Forderung von Infinex war, dass der gesamte Prozess von der Anlieferung der Plattenreste über ihre Zerkleinerung bis zur Wiederbereitstellung des Mahlguts für die Extrusion völlig ohne Personaleinsatz erfolgen sollte.

Insbesondere die Prozessstufe der Materialzuführung erwies sich als Herausforderung. Denn die bis zu 5000 x 1400 mm großen und bis zu 11 mm dicken PP-Plattenreste mit Flächengewichten von 300 bis 4000 g/m2 kommen nicht sortiert und kantengenau gestapelt aus der Produktion. Der Regelfall sind vielmehr bis zu 1600 mm hohe Stapel mit „Wellengang“, weil in ihren Abmessungen stark variierende Reststücke unsystematisch aufeinanderliegen. Diese „wilden“ Stapel stehen auf 5 m langen und dreiseitig offenen Transportwagen bereit.

Zuführsystem mit Wechselspiel

Für die kontrollierte Zuführung der sperrigen und ungleichen Plattenreste sollte ein frequenzgeregelter Elektroschlitten mit multifunktionalem Manipulator und integrierter Messsensorik sorgen, der an einer Parallelogramm-Aufhängung in einer 6 m langen Führungsschiene über die angelieferten Plattenstapel fährt, um die Platten dann im synchronisierten Zusammenspiel mit einem Hubgerät zu vereinzeln und Richtung Zerkleinerungsmühle zu ziehen und schieben – eine Lösung, die zunächst auf Skepsis stieß.

Erste Testläufe zeigten jedoch, dass die Prozesstufen geschmeidig ineinandergreifen: Die beladenen Transportwagen werden im Hubgerät eingespannt, woraufhin der Schlitten mit dem Manipulator heranfährt und sein Lasersensor das ungleiche Höhenprofil des Stapels scannt. Dabei wird auch jene Höhe ermittelt, auf die der Wagen mitsamt der Ladung geliftet werden muss, damit der Manipulator kurz darauf mit dem Vereinzeln der Platten starten kann.
Getecha-Geschäftsführer Burkard Vogel erläutert: „Unsere Berechnungsbasis für den Zuführprozess setzt eine Abtraghöhe von jeweils 30 mm voraus. Kommen also 10 mm dicke Plattenreste aus der Produktion, ergeben 120 Platten eine Stapelhöhe von 1200 mm. Der Manipulator verfährt dann 40 Mal, um in etwa 90 min einen Stapel komplett abzutragen.

Aufhängung ermöglicht Berg- und Talfahrt

Dem ungleichen Höhenniveau der Plattenstapel im Wechselspiel aus lagenweisem Abstapeln der Plattenreste, wiederholtem Ermitteln des jeweiligen Stapel-Höhenprofils und Nachrücken des Hubgeräts folgt der Manipulator in einer leichten Berg- und Talfahrt dank seiner pneumatisch gestützten Parallelogramm-Aufhängung. „Wir haben den Manipulator als flexible Greifer-Schieber-Kombination konstruiert, wobei die Hauptarbeit die Greifersektion übernimmt. Ihre sechs pneumatisch betätigten Nadeln haken sich in die Platten ein, um sie vom Stapel weg zum RotoSchneider zu ziehen“, erläutert Geschäftsführer Burkard Vogel. Durch die Ziehbewegung komme es gar nicht erst zu einem Aufbäumen der Reststücke, was vor allem beim Abtragen sehr dünner Platten die Prozesssicherheit erhöhe.

In der Schlussphase des Abstapelns kümmert sich ein 1500 mm breiter Vorschieber um die letzten Plattenreste auf dem Wagen, so dass die Greifernadeln beim Durchstoßen durch die PP-Platten die Stahlböden der Transportwagen nicht beschädigen können. Ist ein Stapel vollständig abgetragen und auch die letzte Platte im Schlund der Mühle verschwunden, fährt der Manipulator in seine Parkposition – und das Hubgerät gibt den leeren Transportwagen wieder frei.

Komplettlösung mit dreistufigem Prozess

Die dreistufige Komplettlösung ging kurz vor dem Jahreswechsel 2016/17 in Betrieb. Die erste Prozessstufe der Aufbereitungsanlage bildet die vollautomatisierte Zuführung mit Hubgerät, schienengeführtem Manipulator und einem kurzen Förderband zur weiteren Vereinzelung der Plattenreste. Der Vorschub des Greifschiebers und der Einzug der Mühle sind dabei über synchronisierte Frequenzumrichter aufeinander abgestimmt.

Die zweite Stufe besteht in der Zerkleinerung der Plattenreste in der rundum zugänglichen, begehbaren Schallschutzkabine. Das hier produzierte Mahlgut wird direkt aus der Mühle abgesaugt und via Rohrleitung in die dritte Prozessstufe geführt: Eine Doppel-Bigbag-Station mit Abluftentstaubung sowie automatischer Füllstandsmessung und Umschaltung. Volle Bigbags werden bedarfsgerecht von Gabelstablern zu den Extrudern gefahren.

Gesteuert wird der gesamte Prozess von einer Siemens SPS S7 im Schaltschrank direkt an der Anlage. „Da alle Abläufe vollautomatisiert sind und sensorisch überwacht werden, reduziert sich unser Zutun auf das Handling der Transportwagen und Bigbags. Nur selten müssen wir eingreifen, etwa wenn sich Plattenreste verkeilt haben“, erklärt Thomas Hirmer von Infinex. Hohe Schutzgitter, Lichtvorhänge sowie eine automatische Abschaltung und ein Autostopp des Manipulators im Falle eines Druckabfalls machen den gesamten Aufbereitungsprozess zu einer sicheren und störungsfreien Angelegenheit. (kk)

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Unternehmensinformation

Getecha GmbH

Am Gemeindegraben 13
DE 63741 Aschaffenburg
Tel.: 06021 84000
Fax: 06021 840035

Internet:www.getecha.de
E-Mail: info <AT> getecha.de



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