Formenbau, Verschlüsse

Weniger Kilowatt pro Kilogramm

Injectoplast setzt auf integriertes Energiekonzept
Mit dem Aufbau einer komplett neuen Produktion hat der Verschlusshersteller Injectoplast alle Chancen auf die Einrichtung einer effizienten Produktion genutzt – und dabei innovative Möglichkeiten der Energieeinsprung umgesetzt.









Auf 11.000 Quadratmetern Produktionsfläche werden mit über 40 Spritzgießmaschinen im Schließkraftbereich von 350 bis 4200 kN jährlich mehrere Milliarden Kunststoffverschlüsse aus HDPE für PET- und Glasflaschen sowie Kartonverpackungen produziert. Zudem werden auch einige technische Teile produziert.

Ergänzt wird das Spritzgießen durch Druck- und Montageprozesse. Injectoplast, eine Tochter des High-tech-Formenbauers KTW, hatte am bestehenden Standort im äußersten Norden Niederösterreichs die Chance, „auf der grünen Wiese“ eine komplett neue Produktion hochzuziehen – mit allen Erfahrungen aus der bisherigen Fertigung und mit den neuesten Technologien. Dazu gehörte neben Spritzgießtechnik und Peripherieanlagen wie zentraler Materialversorgung und Trocknung auch das Thema Energieeinsparung: Ziel war und ist nach wie vor den Energieverbrauch pro Kilogramm verarbeitetes Material auf das Minimum zu drücken, um auch langfristig konkurrenzfähig zu bleiben.

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Das neben der bisherigen Produktion entstandene Gebäude mit Fertigungshalle, Lager und Bürotrakt ging im April 2009 in Betrieb. Zuvor gab es eine längere und gründliche Planung in der die Details des Neubaus und der Einrichtungen abgestimmt wurden. Injectoplast ging auch weniger konventionelle Wege, nutzte neben den eigenen langjährigen Erfahrungen auch neue Ideen von außen. So wurde rund um das Thema Lüftung- und Klimatechnik ein dafür spezialisiertes Unternehmen an Bord geholt. Gemeinsam mit der Oni Wärmetrafo wurde die Planung rund um Heizung, Wärmerückgewinnung und Energieeinsparung umgesetzt.

Warum Oni? Das Unternehmen war schon seit vielen Jahren Partner der Injectoplast und kannte die Gegebenheiten vor Ort – und brachte natürlich aus vielen anderen Industrieprojekten mit vergleichbaren Rahmenbedingungen Erfahrungen mit. Außerdem sollten einige schon im „ Altbau“ genutzte Oni-Anlagenkomponenten in den Neubau integriert werden. Diese Konstellation versprach ein überschaubares Kostenkonstrukt bei hoher Effizienz der Gesamtlösung.

Den Stand nach rund einem Jahr Betriebserfahrung (im März 2010) resümiert Geschäftsführer Richard Reif: „Die Anlage funktioniert wie geplant und die Optimierung läuft. Vor allem im Lüftungs- und Klimabereich wird die Regeltechnik noch feingetunt, um Schwankungen unter verschiedenen Umgebungs- und Produktionsbedingungen auszugleichen. Hier fließen die Erfahrungswerte aus dem laufenden Betrieb ein. Ich denke, wir werden hinsichtlich Kosten und Energiekonzept dahin kommen, was uns versprochen wurde.“ So wurden beispielsweise in der Anlaufphase Mai/Juni 2009 etwa 2,4 Mio. kWh Energie verbraucht, nach der ersten Optimierung waren es noch 2,0 Mio. kWh – wobei die Außenbedingungen nicht direkt vergleichbar waren. Bis August 2010 lag der durchschnittliche Verbrauch bei etwa 1,85 Mio. kWh.
Mit Oni wurde ein Unternehmen engagiert, das in Sachen Energieeinsparung in industriellen Projekten zwar einen sehr guten Ruf genießt, aber fast eine Tagesreise vom Injectoplast-Standort entfernt sitzt. Das sei jedoch weiter kein Problem gewesen, erklärt Geschäftsführer Richard Reif: „Wir haben hier schon mehrere komplexe Projekte abgewickelt und dadurch beste Kontakte zu örtlichen Handwerkern wie Elektroinstallateuren, Klimatechnikern und Installationsbetrieben auf die auch Oni zurückgreifen konnte, so dass sich die Reisekosten in Grenzen hielten. Dies zumal große Einheiten und Module der Technik komplett vormontiert angeliefert wurden. „Auch wenn es zwischendurch Probleme gab, ist das Projekt angesichts der Größenordnung sehr gut gelaufen“, bewertet Richard Reif die Zusammenarbeit.

Die Technik im Detail

Kürzeste Zykluszeiten und extrem komplexe und hochfachige Werkzeuge verlangen hohe Volumenströme des Kühlwassers. Bedingt dadurch fallen hohe Wärmemengen in der Maschinen-Antriebstechnik an. Jede Maschine verfügt über eine eigene Druckerhöhungsstation. Die Ringleitung mit Stichleitungen zu den einzelnen Maschinen arbeitet nur noch mit geringem Druck, was die Betriebssicherheit der gesamten Anlage merklich erhöht und die Temperatursteuerung der Werkzeuge sehr viel effizienter macht. Die Druckerhöhungsstationen liefern bis 10 bar Druck und können zusätzlich die Vorlauftemperatur zwischen der eingestellten Kühlwassertemperatur bis auf +40 °C steuern, bei Bedarf also auch heizen. Schwankungen aus der Ringleitung wirken sich also nicht im Werkzeug aus. Das ermöglicht nicht nur die Zykluszeiten weiter zu reduzieren ohne die Prozesssicherheit zu gefährden, es verbessert auch die Teilequalität. Nicht zuletzt ist die Energiebilanz der Maschine bereits an dieser Stelle besser, da nicht weiter herunter gekühlt wird, als für ein spezifisches Teil erforderlich.

Für die Werkzeugkühlung stehen insgesamt 3000 kW Kälteleistung zur Verfügung, um auch in den heißesten Sommermonaten ausreichende Reserven zur unverminderten Produktion zur Verfügung zu haben. In der Übergangszeit läuft die Werkzeugtemperierung überwiegend, in der Winterzeit komplett über die großzügig dimensionierte Freikühlanlage. Die Kompressoren werden nur bedarfsgesteuert zugeschaltet. Die Hydraulikkühlung der Maschinen wird ausschließlich, also auch im Sommer, über die kostengünstigen Freikühler abgedeckt. Dadurch ergibt sich der Löwenanteil an Spareffekt.

Ein weiterer großer Anteil der Energieeinsparung ergibt sich bei der Nutzung der Abwärme der Hydraulikkühlung welche für die Beheizung des gesamten Gebäudes genutzt wird. Auf eine Heizung für den Notfall, eine 150 kW Elektroheizung, wollte Injectoplast schlussendlich zwar nicht verzichten, ob sie je eingesetzt werden muss, ist jedoch fraglich. Im regulären Betrieb, auch bei nicht voller Auslastung der Produktion, soll das gesamte Unternehmen ohne Fremdheizung auskommen. Bürogebäude, das Lager und der gesamte Keller werden über Niedertemperatur-Fußbodenheizungen versorgt, die ausschließlich aus der Wärmerückgewinnung der Produktion gespeist werden. Dazu wird die Abwärme von drei Druckluftkompressoren, zwei mit je 80 kW und ein mit Frequenzumrichter gesteuerte 90 kW Kompressor, die ebenfalls bedarfsgesteuert aufgeschaltet werden, genutzt. Die nicht benötigte Wärme wird über einen Pufferspeicher an die benachbarte KTW abgegeben.

Eine Frage der Sicherheit

Die gesamte Anlage ist nicht ausgereizt, sie läuft auch bei extremen Bedingungen nicht an der Leistungsgrenze. Einzelne Module sind untereinander redundant einsetzbar. Zudem sind ausschließlich hochwertige und bewährte Komponenten im Einsatz. Das „Risk-Management“ sieht einen 24-h-Service an 365 Tagen im Jahr vor. Der basiert nicht nur auf der Erreichbarkeit von Oni-Technikern, sondern auch von Handwerkern vor Ort. So ist das örtliche Elektrounternehmen, das im Oni-Auftrag einen großen Teil der Verdrahtungen erledigte, in den Service eingebunden. Ähnliches gilt für die Kälte- und Lüftungstechnik. Gute Voraussetzungen für einen dauerhaft störungsfreien Betrieb. Das denkbar größte Problem ist der Komplettausfall der Steuerung – was bei Injectoplast tatsächlich in der Startphase einmal passierte. Aber selbst dieser Fall hat die Produktion nur kurzfristig lahmgelegt. „Statt großer Fehlersuche im Detail tauschte Oni innerhalb von 12 Stunden den gesamten Steuerungsrechner samt dem kompletten Programm aus. Das war dann aber auch die einzige nennenswerte Störung bisher“, so GF Reif.

Nutzen und Zusatznutzen

Höchste Verfügbarkeit der Produktion ist das oberste Ziel. Dementsprechend muss die Kühl- und Temperiertechnik auf einem hohen Sicherheitslevel arbeiten. Aspekte wie Nachhaltigkeit und Umweltschutz erhalten für Injectoplast und deren Kunden ebenso wie für andere Unternehmen wachsende Bedeutung. Die entscheidende Rolle bei Investitionen in energiesparende Maßnahmen spielt jedoch die zu erwartende Amortisation. Die Stärken des Unternehmens im beinharten Wettbewerb der Verschlussbranche ausspielen und ausbauen ist die Maxime. Eine wichtige Messgröße ist daher der Energieverbrauch pro Kilogramm verarbeitetes Material. Kälteerzeugung für die Spritzgießformen und die Hydraulik- sowie Kondensatkühlung und die Temperierung und Klimatisierung des gesamten Gebäudes wurden bei der Planung und Ausführung als Einheit betrachtet. Selbst die Abwärme der Druckluftstationen wird sinnvoll genutzt. Als Zielgröße nennt Injectoplast 1,5 kWh/kg – „inklusive alles“, wie Reinhard Reif betont. Dazu wird neben dem Energiemanagement beispielsweise auch an der Optimierung der Beleuchtung und der Druckluftversorgung gearbeitet.

Neben der direkten und nachhaltigen Kosteneinsparung hat Injectoplast einige interessante und wichtige Zusatznutzen erreicht: Erstaunlicherweise riecht die Produktion weit weniger nach Kunststoffverarbeitung als üblich, was auf einen überdurchschnittlich häufigen Luftaustausch hinweist. Trotzdem sei das Raumklima in der Produktion angenehm und zugfrei, bestätigen die Mitarbeiter. Die Ausströmöffnungen für Frischluft sind groß dimensioniert, mit entsprechend geringen Ausströmgeschwindigkeiten. „Der Krankenstand ist auch dadurch merklich gesunken“, vermerkt Reinhard Reif. Nicht zu unterschätzen sind Effekte, auch kostenseitig, die das Arbeitsklima der Mitarbeiter – im wahren Wortsinne – verbessern. Was einerseits für die Mitarbeiter sehr angenehm ist, hat andererseits einen handfesten technischen Hintergrund: Seit Oktober 2009 hat die Produktion einen HACCP-Status, also ein zertifiziertes Hygienemanagement. „Das ist“, so Reinhard Reif, „quasi ein halber Reinraum, und dem entspricht eben auch die Lüftungstechnik“.

Ebenfalls angenehm für die Mitarbeiter und effizienzsteigernd gleichermaßen: Alle Anlagen und Maschinen sind sehr gut zugänglich, die Lüftungs- und Druckluftstation sind einfach und schnell zu warten. In der Produktion sind alle Kühlleitungen von oben an die Maschinen geführt – was Wartungs- und Umrüstarbeiten beschleunigt und das Bewegen der Mitarbeiter und die Logistik der Fertigteile einfacher und sicherer macht.


K 2010, Halle 12, Stand A35 – Oni K 2010 Hall1, Stand A10 – KTW

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