Fakuma 2011

Sonderschau Energieeffizienz

Material und Maschine wirken energiesparend zusammen
Die Füllsimulation zeigt das Bauteil, das im Foyer Ost der Fakuma live zu sehen sein wird: Der fließverbesserte Kunststoff (oben) füllt ein komplexes Bauteil korrekt, während das mit einem konventionellen Kunststoff bei gleichem Glasfasergehalt und gleicher Verarbeitungstemperatur nicht gelingt (unten). Dargestellt ist der obere Teil eines etwa 10 cm großen Kreisels mit langem Fließweg. Angegeben ist die Füllzeit in Sekunden. Im Fall des konventionellen Kunststoffs friert die Schmelzefront ein und das Bauteil wird nicht komplett gefüllt.
Das Foyer Ost des Messegeländes könnte ein Anlaufpunkt für Fakuma-Besucher sein, die das Thema Energiekosten interessiert.

Dass sich mit der BASF ein Werkstoffhersteller beim „Überthema“ Energieeffizienz engagiert, ist nur auf den ersten Blick verblüffend. Das Unternehmen will gemeinsam mit dem Spritzgießmaschinenbauer Arburg möglichst viele Facetten und Maßnahmen aufzeigen, mit deren Hilfe sich die Energieeffizienz beim Spritzgießen über die gesamte Wertschöpfungskette hinweg steigern und damit die Stückkosten sinken lässt. Mit einem optimierten Kunststoff und der passenden Maschinentechnik stellen die beiden Unternehmen vor, wie neue Entwicklungen energiesparend zusammenwirken.

Als Praxisbeispiel zeigt eine vergleichende Fertigung mit zwei verschiedenen Kunststoffen, wie sich der Energieverbrauch dank angepasster Materialauswahl senken lässt. Dazu produziert eine elektrische Maschine vom Typ Allrounder 370 E Testbauteile aus einem Standardkunststoff und einem Material, das speziell bezüglich des Fließverhaltens verbessert wurde. Die Funktion „Energiemessung“ der Selogica-Maschinensteuerung zeichnet den Energiebedarf des jeweiligen Prozesses auf.

Der Vergleich werde aufzeigen, so die beiden Unternehmen, wie eine energieoptimierte Maschine zusammen mit einem fließverbesserten Kunststoff zu markanten Energieeinsparungen im Spritzgießprozess beitragen kann. Abhängig von Bauteilgröße und Geometrie resultieren aus den geringeren Verarbeitungstemperaturen und kürzeren Zyklen eine höhere Energieeffizienz und damit geringere Stückkosten.

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Energieeffizienz im Material

Bei dem neuen Material von BASF handelt es sich um das fließverbesserte Ultramid B3WG6 High Speed (PA6 mit 30 Prozent Glasfasern). Dieser thermoplastische Kunststoff erlaubt wegen der verbesserten Fließfähigkeit eine geringere Verarbeitungstemperatur, was gleich zu mehreren Vorteilen hinsichtlich Zeit-, Kosten-, und Energieersparnis führt.

Die Fließfähigkeit lässt sich auf verschiedene Arten nutzen: Filigrane Strukturen und dünnwandige Teile sind leichter und sicherer zu füllen, die Ausschussquote sinkt, vor allem bei komplexen Geometrien. Der deutlich reduzierte Spritzdruck führt zu geringerem Verschleiß der Werkzeuge. Die Betriebszeiten steigen, die Instandhaltungskosten sinken. Durch leichteres Fließen sinkt gerade bei großen Bauteilen der notwendige Spritz- bzw. Fülldruck, dadurch reduziert sich die Zuhaltekraft und die Verarbeiter können auf kleineren – kostengünstigeren – Maschinen produzieren. Zudem werden bei den Werkzeugen weniger Anspritzpunkte oder Heißkanaldüsen benötigt. Trotz dünner Wände lassen sich sogar Bauteile mit vergleichsweise hohem Glasfaseranteil herstellen.

Eine besondere Eigenschaft des genannten Materials seien die erzielbaren guten Bauteiloberflächen. Die mechanischen Eigenschaften wie Steifigkeit und Festigkeit liegen in der Größenordnung des Standardkunststoffs.

Bezüglich Energieeffizienz reduziert sich durch den Einsatz des neuen Materials zunächst die Heizarbeit der Spritzgießmaschine, die einen Großteil des Gesamtenergiebedarfs ausmacht. Versuche hätten gezeigt, dass die Zykluszeit durch die um 40 Grad Celsius kältere Verarbeitung um bis zu 30 Prozent sinkt, was zu einer weiteren Energiereduktion führt.

Energieeffiziente Maschinen

Darüber hinaus trägt die elektrische Spritzgießmaschine zur Energieeffizienz der Spritzteilproduktion bei. Sie zeichnen sich laut Hersteller beispielsweise durch den hohen Wirkungsgrad der servoelektrischen Antriebe und der Kniehebel-Schließeinheit aus. Dazu kommt die Energierückspeisung der Servomotoren beim Abbremsen. Zusammen ergeben diese Faktoren demnach, abhängig von der Anwendung, eine Verringerung des Energieverbrauchs zwischen 25 und 50 Prozent.

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