Merken 12.03.2020

Bestmarken in der Verschlussproduktion

Engel präsentiert neue e-cap-Generation

Schon mit der Vorstellung der ersten vollelektrischen Spritzgießmaschine e-cap auf der K2010 hat die Engel Austria GmbH, Schwertberg/Österreich, einen Meilenstein gesetzt. Standard für die Herstellung von Getränkeverschlüssen waren bis dahin Maschinen mit hydraulischem Antrieb und Hydrospeicher für die Einspritzbewegung. Nun präsentiert das Unternehmen die neue Generation dieser Baureihe. Die Herstellung von 29/25-Leichtverschlüssen auf einer neuen e-cap 380 macht deutlich, wie sich bei kontinuierlich steigenden Anforderungen kurze Zykluszeiten mit hoher Präzision und niedrigem Energieverbrauch vereinen lassen.

Die vollelektrische Antriebstechnik kam in diesem Anwendungsfeld vor zehn Jahren fast einer Revolution gleich. Bis heute ist die e-cap nach Angaben des Herstellers die energieeffizienteste Maschine für die Herstellung von Flaschenverschlüssen im Markt und zugleich die einzige auf die Anforderungen der „Caps and Closures“-Industrie zugeschnittene Hochleistungsmaschine, die auch im hohen Schließkraftbereich bis 4200 kN vollelektrisch arbeitet. Mit einem durchschnittlichen ROI von unter zwei Jahren hat sich die e-cap seit ihrer Markteinführung weltweit schnell etabliert.

Hochdynamisch bei häufigen Lastwechseln

„Seit 2010 haben sich die Anforderungen an Getränkeverschlüsse stark verändert“, erklärt Friedrich Mairhofer, Produktmanager für vollelektrische Spritzgießmaschinen von Engel, weshalb die kontinuierlichen Weiterentwicklungen der e-cap jetzt in einer neuen Maschinengeneration aufgehen. Eine zentrale Rolle spielt das kontinuierlich gesunkene Teilegewicht. Mairhofer weiter: „Für stille Wasser werden heute Verschlüsse mit einem Gewicht von deutlich unter einem Gramm produziert.“

Entsprechend hätten die Kühl- und damit die Zykluszeiten immer weiter abgenommen. „Lagen die Zykluszeiten vor zehn Jahren noch bei 2,5 Sekunden, müssen Verschlussmaschinen heute im 2-Sekunden-Takt und schneller produzieren können“, so Mairhofer. Bei der Entwicklung der neuen Maschinengeneration galt das Hauptaugenmerk deshalb zum einen der Leistungsfähigkeit und zum anderen der Stabilität. Die e-cap erreicht jetzt noch schnellere Schließ- und Öffnungsbewegungen der Werkzeuge und ist mit einem stabileren Maschinenbett auf häufigere Lastwechsel ausgelegt.

Eine e-cap 2440/380 stellt die neue Leistungsstärke der Baureihe mit der Herstellung von 29/25-Verschlüssen in einem 96-fach-Werkzeug von Plastisud unter Beweis. Das Schussgewicht liegt bei 1,3 g pro Kavität und die Zykluszeit bei unter 2 s. Verarbeitet wird ein PE-HD von Borealis/Borouge. Die Anlage ist mit einer kameraunterstützten 100-%-Qualitätskontrolle von IMDvista und einem Trockenluftsystem von Eisbär ausgestattet. Weitere Systempartner sind Piovan, PackSys Global und PSG.

Der verstärkte Rahmen und die verstärkten Werkzeugaufspannplatten der neuen Maschine stellen auch bei sehr kurzen Zyklen und sehr kleinen Schussvolumina eine hohe Stabilität der Maschinenbewegungen sicher. Das Ergebnis ist laut Engel eine herausragende Abformgenauigkeit mit einem hohen Grad an Gutteilen.

Auswerferantriebe mit Booster verstärkt

Die kurzen Trockenlaufzeiten von zum Beispiel 1,3 s bei der e-cap 380 sowie die bereits von Beginn an im Standard enthaltenen Parallelbewegungen leisten wichtige Beiträge, Zykluszeiten von unter 2 s zu erzielen. Das Auswerfen findet parallel zur Werkzeugöffnung statt. Neu ist, dass die Auswerfer bei Bedarf Verstärkung durch einen zuschaltbaren hydraulischen Booster erhalten. Damit stellt Engel sicher, dass sowohl in der laufenden Produktion als auch beim Anfahren nach einer Produktionsunterbrechung die Maschine mit der jeweils bestmöglichen Effizienz arbeitet.

Während in der laufenden Produktion die Verschlüsse beim Auswerfen noch nicht vollständig abgekühlt und leicht zu entformen sind, müssen die Auswerfer in Stoppsituationen mehr Kraft aufwenden, um die bereits in der Form abgekühlten Verschlüsse zu lösen. Da Produktionsunterbrechungen selten sind, ist es effizienter, die Antriebe hydraulisch zu verstärken als die Maschine generell mit leistungsstärkeren Auswerferantrieben auszurüsten. Hohe Kräfte nur dann, wenn sie tatsächlich benötigt werden – so lautet die Devise von Engel.

Die neue Maschinengeneration wird mit zwei unterschiedlichen Antriebstechnologien für die Auswerfer angeboten. Im Standard arbeitet die e-cap mit hydraulischen Auswerfern. Optional sind servoelektrische Antriebe verfügbar, die rund 10 % weniger Energie benötigen.

Leistungsstärkere Plastifiziereinheit für schwerfließendes PE-HD

Die Plastifiziereinheit wurde im Zuge der Weiterentwicklung komplett neu aufgesetzt, denn auch die Eigenschaften der zu verarbeitenden Materialien haben sich verändert. Die Rohstoffhersteller haben die Materialien an die niedrigeren Verschlussgewichte angepasst. So liegt für CSD-Verschlüsse (Carbonated Softdrinks) der Melt-Flow-Index (MFI) heutiger PE-HD-Typen zwischen 0,8 und 1,4 g/10 min.

Bei sehr kurzen Zykluszeiten sind besonders hohe Plastifzierleistungen gefordert. Engel hat das Drehmoment des Dosierantriebs entsprechend erhöht und gezielt für die Verschlussherstellung sowohl eine neue Plastifizierschnecke als auch eine neue hochverschleißbeständige Ring-Rückströmsperre entwickelt. Beide Produkte gehören zum Standardumfang der e-cap-Maschinen.

Mit ihrem neuen Design verarbeitet die Barriereschnecke schwerfließendes PE-HD auch bei hohen Durchsätzen besonders schonend und stellt eine sehr gute Aufschmelzrate und Homogenität der Schmelze sicher. Damit leistet sie einen weiteren Beitrag zur hohen Prozessstabilität und Wiederholgenauigkeit der e-cap-Maschinen.

Energieverbrauch über Gesamtanlage optimieren

Sauberkeit und Energieeffizienz sind von Beginn an wesentliche Merkmale der Baureihe. Mit einem gekapselten Kniehebel und einer sehr sauberen Linearführung der beweglichen Aufspannplatte erfüllen die Maschinen sicher die Anforderungen der streng regulierten Produktion in der Lebensmittelindustrie.

Zur hohen Energieeffizienz trägt vor allem die vollelektrische Antriebstechnik der Maschinen bei. Hinzu kommt die Rückspeisung von Bremsenergie, die das Auftreten teurer Leistungsspitzen zuverlässig verhindert. Dank des hohen Wirkungsgrads der eingesetzten Antriebe benötigen die e-cap-Modelle zudem nur ein Minimum an Kühlwasser. Die präsentierte e-cap 380 arbeitet im Schnelllauf mit einem spezifischen Energieverbrauch von 0,37 kWh pro Kilogramm verarbeitetem Granulat.

Als Systemlieferant stimmt Engel alle Komponenten der Fertigungszelle von Projektbeginn an exakt aufeinander ab. „Wir können so über die gesamte Fertigungszelle das Effizienzpotenzial vollständig ausschöpfen“, betont Mairhofer.
Die neue e-cap ist in den Baugrößen 220, 280, 380 und 420 mit Schließkräften von 2200 bis 4200 kN verfügbar. (cd)