Zulieferungen für die Automobilindustrie

Effizienz auf die Spitze treiben

Trocknung und zentrale Werkstoffversorgung der besonderen Art. Automobilzulieferer FKT hat im Zuge von Neustrukturierung und Wachstum auch die Materiallogistik im gesamten Werk komplett überarbeitet und größtenteils erneuert. Die Integration externer Energiequellen für die Trocknung und der Aufbau der zentralen Materialversorgung bieten einige vermutlich einzigartige Lösungen.

13 Trockentrichter halten die bei FKT gebräuchlichen Werkstoffe in optimaler Verarbeitungsqualität vor, von hier gelangen sie über die zentrale Förderanlage an die Spritzgießmaschinen. (Bild: Meinolf Droege)

Überwiegend aus der Volkswagen-Gruppe und für BMW liefert FKT Baugruppen – was angesichts des Standorts Pförring nahe Ingolstadt im wörtlichen Sinn naheliegt. Nach Veränderungen der Eigentumsverhältnisse im Familienunternehmen wurde es seit 2008 strategisch neu ausgerichtet: Aus dem reinen Montagebetrieb wurde in wenigen Jahren ein Systemlieferant mit hoher Fertigungstiefe und umfangreichender Entwicklungstätigkeit. Ideenentwicklung, Konstruktion, Validierung, Produktion und Assembling sind für die meisten aktuellen Produkte typisch. Dazu gehören in eher kleineren Serien produzierte Windschotts für Cabrios, Beschattungssysteme für Pkw und Wohnmobile sowie eine Reihe weiterer optisch und funktional anspruchsvoller Baugruppen.

Verarbeitet werden Textilien, Netze, Aluminiumprofile – und Kunststoffspritzgießteile. Sie werden zu komplexen Baugruppen montiert. Der Spritzgießbereich wurde in den letzten Jahren komplett neu aufgebaut und bereits umfangreich erweitert. 2010 startete der Betrieb mit fünf vollelektrischen Spritzgießmaschinen mit Schließkräften zwischen 500 und 3000 Kilonewton. Inzwischen, Stand September 2015, sind elf Maschinen in Betrieb, der weitere Ausbau ist in Planung.

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Geschäftsführer Guido Günthner: „Unsere nächste Idee war, auch die Trocknungstechnik in diese externe Wärmeversorgung einzubinden. Das haben wir im Zuge der ersten Ausbaustufe mit Motan-Colortronic realisiert.“ (Bild: Meinolf Droege)

Vom Start der Spritzgießtechnik an, war eine Anlage von Motan für die Materialtrocknung installiert. „Wir haben einige Kompetenz in Sachen Energietechnik im Haus, schließlich ist FKT auch an einem Heizungsbauunternehmen beteiligt, das ganzheitliche, komplexe industrielle Heiz- und Kühlprozesse effizient plant und realisiert. Da können wir die Anlagen und Leistungen unserer potenziellen Partner schon ganz gut bewerten und haben eigene Ideen eingebracht“, erklärt Geschäftsführer Guido Günthner. So betreibt das ein Blockheizkraftwerk mit Hackschnitzelverbrennung zur Fernwärmeerzeugung, das auch mehrere Unternehmen und Gebäude im Umfeld versorgt. FKT nutzt die kostengünstige Fernwärme über einen etwa 80 Kubikmeter fassenden Puffertank auch zur Werkzeugbeheizung bis etwa 80 Grad Celsius. Nur oberhalb dieses Temperaturniveaus ist eine elektrische Zusatzheizung erforderlich. Jede Spritzgießmaschine ist deshalb mit einem Kalt- und mit einem Warmwasseranschluss ausgerüstet.

„Unsere nächste Idee war, auch die Trocknungstechnik in diese externe Wärmeversorgung einzubinden. Das haben wir im Zuge der ersten Ausbaustufe mit Motan-Colortronic realisiert“, so Guido Günthner. In die neue Halle für die Spritzgießtechnik wurden Ringleitungen für Warm- und Kaltwasser an die Maschinen und in den Trocknerraum gelegt, der gleichzeitig die zentrale Materialversorgung beherbergt. Das Kaltwasser für die Werkzeugkühlung wird kostengünstig gewonnen: Ein Grundwasser-Wärmetauscher ersetzt die ansonsten in der Regel notwendige Kältemaschine oder eine Kombination aus Kältemaschine und Freikühlern. „Mit dieser Kombination aus selbst produzierter Fernwärme einerseits und Nutzung des Grundwassers mit ganzjährig nahezu gleichbleibender Vorlauftemperatur erzielen wir echte Kostenvorteile“, fasst Guido Günthner zusammen. Im Übrigen wird das Grundwasser im Sommer in die Fußbodenheizung eingespeist und so auch als Klimaanlage für Büroflächen genutzt. In der zweiten Stufe wurde eine eigene Stromerzeugung über zwei Gaskraftwerke mit insgesamt 5000 Kilowatt installiert, die weitere Einsparungen bringt.

Der Kupplungsbahnhof ist ebenso wie die Trocknungsanlage erweiterbar. Zwei Fördergeräte, jeweils mit Staubabscheider bieten ausreichende Leistungsreserven und Redundanz. (Bild: Meinolf Droege)

Trocknungsanlage mit Energieversorgung der anderen Art
Die TRocknungsanlage mit 13 Luxorbin A-Trockentrichtern verschiedener Volumina und ein Kupplungsbahnhof von Motan-Colortronic bilden das Herz der zentralen Materialversorgung bei FKT. Bei der letzten Anlagenerweiterung wurden bereits vorhandene Trockentrichter voll integriert. Von hoher Umweltkompetenz zeugt die Energieversorgung der Trocknungsanlage: Ein Trockner des Typs Luxor A 900 speist die Trockentrichter mit Trockenluft, die per Wärmetauscher aus der Fernwärmeversorgung geheizt wird. Sind Temperaturen oberhalb 80 Grad erforderlich, wird die Temperaturdifferenz über eine übliche elektrische Beheizung erzeugt. Das sind beispielsweise bei den häufig verarbeiteten Polyamid GF50-Varianten typischerweise Null bis 20 Grad. Einige in kleineren Mengen verarbeitet Technische Kunststoffe verlangen noch etwas über 100 Grad liegende Trocknungstemperaturen.

Trotz dieser ungewöhnlichen Konfiguration wurde die gesamte Steuerung und Überwachung einschließlich der des Wärmetauschers lediglich durch Konfiguration in der Standard-Steuerungssoftware Eta plus von Motan abgebildet. Die regelt automatisch die Lufttemperatur und -menge in Abhängigkeit von Trocknungsparametern und Entnahmemengen. Die Energiezufuhr wird also ständig dem tatsächlichen Bedarf angepasst – auch bei reduzierter Auslastung. „Wir haben schon bei einigen Anlagen eine Wärme-Kraft-Kopplung integriert, deshalb sind in unsere Standardsoftware schon viele Funktionen implementiert“ erklärt Markus Schinabeck, der als Vertriebsgebietsleiter bei Motan-Colortronic die Anlage projektiert hat.

Aus der Zentralmühle saugt das Motan-Fördergerät direkt ab und speist das Mahlgut in die laufenden Verarbeitungsprozesse ein. (Bild: Meinolf Droege)

Materialförderung: Mahlguteinspeisung inklusive
Der ausschließliche Einsatz der Standardsoftware – trotz der sehr speziellen Rahmenbedingungen – schafft Investitionssicherheit, da auch bei Softwareupdates und künftigen Erweiterungen keine individuellen Anpassungen erforderlich sind. Vorgesehen ist bereits die Anbindung an einen zentralen Leitstand, der das gesamte Energiekonzept des Unternehmens einschließlich Heizwerk, Grundwassersteuerung, Lichtschaltungen und vieles mehr umfasst, um Optimierungsreserven zu mobilisieren. „Dank dieser Technologie konnten wir die Anlage von Anfang an deutlich überdimensioniert auslegen, um das geplante Wachstum und zusätzliche Maschinen problemlos einbinden zu können, ohne an Effizienz zu verlieren bzw. die Energiebilanz nennenswert zu verschlechtern“, nennt Guido Günthner eine der Basisideen der Anlagenauslegung.

FKT verarbeitet überwiegend verstärkte Werkstoffe mit hoher Abrasivität. Dementsprechend wurden Bögen der Förderanlage und der Kupplungsbahnhof aus Glas verbaut. Ebenso sind in den Trockentrichtern Glaseinsätze vorhanden, um den Wartungsaufwand minimal zu halten und hohe Prozesssicherheit zu erreichen. Der Kupplungsbahnhof bietet 13 Zugänge und sechs Ausgänge.

Voll in die Motan-Steuerung eingebunden ist die Wärmetauschertechnik, die Fernwärme zur Aufheizung der Trocknerluft nutzt. (Bild: Meinolf Droege)

Fallweise werden insgesamt fünf Minicolor Dosiergeräte von Motan genutzt, um Additive direkt auf den Maschinen zudosieren zu können. Diese Dosiereinheiten können beliebig zwischen den Maschinen gewechselt werden, entsprechende Adapter sind überall vorhanden.

Der Einsatz von Mahlgut ist bei FKT die Regel: Angüsse werden direkt an den Maschinen vermahlen und der Neuware zugemischt. Ansonsten wird eine zentrale Vermahlung genutzt. Die Motan-Förderanlage saugt direkt aus der Mühle ab und steuert das Mahlgut in die laufenden Prozesse ein. Die Metro HCG-Fördergeräte haben standardmäßig zwei Eingänge, die Steuerung kann diese – ebenfalls im Standard – nutzen. Zusätzliche Weichen sind nicht erforderlich. Die Dosiergenauigkeit reicht für die Anwendungen bei FKT in aller Regel aus, aktuell wird jedoch darüber nachgedacht, eine Batchsteuerung über eine Gravicolor 300 zu integrieren, um auch Mahlgut aus eingefärbten oder mit Additiven versehene Materialien automatisch zudosieren zu können. Zwei redundant arbeitende Fördergeräte des Typs Metro mit Entstaubung sorgen für hohe Leistung auch bei weiterem Systemausbau und störungsfrei fortlaufenden Betrieb, auch bei Ausfall eines Moduls.

Dosiergeräte werden nur auftragsabhängig genutzt, Adapter sind auf allen Maschinen vorhanden. Das senkt die Investitionskosten. (Bild: Meinolf Droege)

Mit 13 Trockentrichtern hat FKT vergleichsweise hohe Kapazitäten und die Möglichkeit, einen großen Teil der verwendeten Materialien parallel mit optimalem Trocknungsgrad vorzuhalten. Die typischerweise geringen Losgrößen bei FKT von durchschnittlich nur 4000 bis 5000 Stück verlangen noch mehr als in anderen Spritzgießproduktionen schnelles und einfaches Rüsten, um die Kosten im Griff zu behalten. Das gilt besonders auch für die zentrale Materialversorgung: Neben der möglichen Materialvielfalt im System legten die Planer deshalb – außer auf Wartungsfreundlichkeit, Ausbaufähigkeit und die Einbindungsmöglichkeit in das außergewöhnliche FKT-Energiekonzept – besonderen Wert auf die schnelle Reinigung. Bei Materialwechseln wird die Anlage automatisch leergesaugt, über die Absaugkästen direkt unter den Trichtern werden diese auf kurzem Weg entleert. „Außerdem sind die glatten Edelstahl-Innenwände der Trockentrichter ohne tote Ecken schnell gereinigt, einmal durchblasen reicht“, berichtet Guido Günthner. „Die Trockentrichter-Konstruktion hat aber noch einen weiteren Vorteil: Sie unterstützt die sehr homogene Trocknung des Materials.“

Zentrale Materialtrocknung und -versorgung sind für FKT wichtige Bausteine der effizienten Spritzgießproduktion. Deren zuverlässiger, störungsfreier und wartungsarmer Betrieb ist integraler Bestandteil der in nur wenigen Jahren aufgebauten und erweiterten Fertigung mit ihren für einen Automobilzulieferer außergewöhnlich kleinen Serien.

Fakuma 2015, Halle B1, Stand 1111

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