Effizienz und Umweltschutz

Weniger Energie für besseres Spritzgießen

Komplett klimaneutral zu produzieren, ist ein hehres Ziel, für Unternehmen muss es „am Ende des Tages“ aber auch unter dem Strich stimmen. Roth Industries hat das zumindest am Standort Wolfgruben im Jahr 2017 unter einen Hut gebracht. Maßgeblichen Anteil daran haben die Energiespartechnik von Oni im Bereich Spritzgießen sowie die entsprechende Planung im Vorfeld.

Nur auf den ersten Blick unspektakulär: Die überwiegend hochautomatisierte Spritzgießproduktion liefert beispielsweise diese patentierten Halteklammern, die für eine bessere Energieausbeute von Fußbodenheizungen sorgen. (Bild: Roth)

Das Ziel einer umweltgerechten Produktion verfolgt das 1250 Mitarbeiter starke Unternehmen Roth Industries, zur der auch die Roth Plastic Technology gehört, seit mehreren Jahren. Komplett klimaneutral zu produzieren wurde im Laufe des Jahres 2017 am oberhessischen Standort Wolfgruben, wo vor allem die Technologie Spritzgießen beheimatet ist, erreicht. „Für unser Familienunternehmen ist das ein Meilenstein in der Entwicklung“, erklärt Dr. Anne-Kathrin Roth, Vertreterin der Eigentümer-Familie.

Erfolgreiche Unternehmensentwicklung lebt jedoch vor allem von innovativen Produkten und einer effizienten Produktion, die jeweils Wettbewerbsvorteile verschaffen. Roth Plastic Technology hat deshalb schon vor Jahren begonnen, nur in besonders energieeffiziente Spritzgießmaschinen zu investieren – und die trotzdem anfallende Abwärme konsequent zu nutzen. Dazu arbeitet Roth bereits seit den 90er Jahren und an mehreren Standorten mit der Oni Wärmetrafo zusammen. Mit Oni wurde auch das Energiekonzept für die jüngste umfangreiche Erweiterung des Roth Standorts Wolfgruben entwickelt und umgesetzt.

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Dr. Anne-Kathrin Roth: „Parallel wurde die Wettbewerbsfähigkeit dank Kostensenkungen gestärkt.“ (Bild: Roth)

Energie mehrfach nutzen
Im Zuge der Erweiterung der Spritzgießfertigung und Logistikflächen hat Roth im Werk Wolfgruben weitere Spritzgießmaschinen und Automatisierungssysteme beschafft sowie zusätzliche Büroeinheiten und Logistikflächen geschaffen. „Aktuell beheizen die Maschinen die Büro- und Lagerflächen bis zu Außentemperaturen von -6 Grad Celsius „ohne einen Tropfen Öl“, wie Geschäftsleiter Herbert Blodig mit der Erfahrung des Betriebs über den ersten Winter im durchaus rauen nordhessischen Klima verkündet. Und allein damit werden laut seiner Schätzung rund 15.000 Liter Heizöl eingespart.“ Ein Teil der Abwärme geht in eine „Betonkernaktivierung“, um die Ladezonen im Winter eisfrei zu halten. Hier liefert die Oni-Anlage die Wärme in eine von Roth mit Komponenten aus dem eigenen Lieferprogramm realisierte Lösung.

38 Spritzgießmaschinen mit Schließkräften zwischen 200 und 7500 Kilonewton, einige davon als Mehrkomponentenmaschinen, betreibt Roth aktuell an diesem Standort. Der weitere Ausbau ist bereits in Planung. Außerdem verfügt Roth über zwei der größten Blasanlagen der Welt für Tankanlagen und nicht zuletzt ist umfassendes Know-how in Sachen Faserverbund-Technik vorhanden: Beispielsweise wird laut Roth der weltweit einzige Warmwasser-Drucktank aus Kunststoff produziert.

Steuerung, Wärmetauscher und Pumpen der gesamten Energie­spartechnologie finden in einem kompakten Container Platz, der flexibel aufgestellt und bei betrieblichen Erfordernissen fast beliebig umgesetzt werden kann. (Bild: Meinolf Droege)

Ringleitungen in der Produktion versorgen die Hydraulik der Spritzgießmaschinen und die Werkzeugkreisläufe mit Kühlwasser. Je nach benötigter Kühlleistung und Wärmebedarf der Heizungstechnik sorgt die Oni-Steuerung – unter der Prämisse des sicheren Betriebs und in Abhängigkeit von Parametern wie der Außentemperatur – für das jeweils energieeffizienteste Energiemanagement. Vorrangig wird aus der Abwärme der Spritzgießmaschinen der Wärmedarf der modernen Niedertemperatur-Heizsysteme bedient. Integriert sind in das System auch die Druckluftkompressoren über Wärmetauscher.

Nur die überschüssige Energie wird über Freikühler abgebaut. Hier sind ausschließlich geschlossene Systeme mit drehzahlgeregelten Pumpen im Einsatz. Eine Kältemaschine mit drei Registern kommt zum Einsatz, wenn Energiespitzen auftreten. Für die Hydraulikkühlung stehen Freikühler zur Verfügung. Das Herz der gesamten Energiespartechnik mit Steuerung, Wärmetauschern und Pumpen befindet sich in einem kompakten Container, der flexibel aufgestellt werden kann. Mehrere Schnittstellen im System erlauben den einfachen Wechsel des Container-Standorts bei betrieblichen Veränderungen – und nicht zuletzt den schnellen Tausch der Technik bei möglichen Problemen. Solche Probleme gab es nach Auskunft von Herbert Blodig allerdings nicht, diese Flexibilität werde man aber trotzdem nutzen, denn die nächste Ausbaustufe des Werks ist bereits in Planung. Dann lässt sich der Container temporär, beispielsweise während der Bauzeit, oder dauerhaft versetzen. Auch die Erweiterung der Gesamtanlage ist so mit einem weiteren Modul einfach und kostengünstig möglich.

Herbert Blodig, Geschäftsleiter der Roth Plastic Technology, geht in jedem Fall von einem ROI von unter drei Jahren aus, in vielen Fällen auch deutlich weniger. (Bild: Meinolf Droege)

Bei allen Bestrebungen den spezifischen und gesamten Energieverbrauch im Unternehmen zu senken, hat die Produktionssicherheit höchste Priorität. Deshalb wurde bei allen Pumpen und Filtern auf vollständige Redundanz geachtet. Regelmäßiges, automatisches Umschalten zwischen den doppelt vorhandenen Anlagenteilen stellt deren ständige Betriebsbereitschaft im Bedarfsfall sicher. Außerdem erleichtert das die Wartung.

Werkzeugtemperierung: Weniger Energie – mehr Qualität
Zusätzlich nutzt Roth an vielen Maschinen bzw. Werkzeugen die Temperiertechnik der Oni-Tochter Rhytemper. Bis zu 36 Kühlkanäle werden damit bedient. „Statt fünf bis sechs Temperiergeräte an einer Fertigungszelle einzusetzen, die dann allein ungefähr 1000 Euro Stromkosten für die Pumpen je Gerät und Jahr plus zusätzliche Heizkosten verursachen, nutzen wir die Abwärme der Werkzeuge über die Oni-Anlagen sinnvoll“, erklärt Herbert Blodig. „Wir lassen nicht Heizung und Kühlung gegeneinander arbeiten, sondern miteinander.“ Das meint: Statt Heizung und Kühlung bei jedem Zyklus sehr energieintensiv hochzufahren, wird hier nur gekühlt. Das wirkt sich vor allem bei komplexen Geometrien, besonders auch bei der Verarbeitung von Polypropylen aus. Beides sind Schwerpunkte bei Roth. Der „return-of-invest“ sei abhängig von den jeweiligen, sich aus den gespritzten Produkten und der Art des Werkzeugs ergebenden Randbedingungen. Herbert Blodig geht aber in jedem Fall von einem ROI von unter drei Jahren, in vielen Fällen auch deutlich weniger aus.

Rhytemper im Einsatz an einer Maschine, die eben umgerüstet wird. Kürzere Zykluszeiten, bessere Oberflächenqualität und das sichere Einhalten auch kleiner Prozessfenster nennt Herbert Blodig als Erfahrungswerte aus der eigenen Produktion. (Bild: Meinolf Droege)

Zudem wirke sich diese Art der Temperierung auf die Maschineneffizienz und die Bauteilqualitäten aus. Die Qualität der Spritzlinge steige deutlich, da aufgrund des sehr viel größeren Wasserreservoirs als bei typischen Temperiergeräten und der Gleichmäßigkeit der Kühlung Zykluszeiten tendenziell kürzer sind. Zudem sei die Qualität der Bauteiloberflächen durchweg besser. Als Beispiel verweist Herbert Blodig auf einen Thermotank-Deckel mit 1,7 Kilogramm, dessen Zykluszeit um 18 Prozent gedrückt werden konnte – bei deutlich verringertem Verzug und hoher Oberflächengüte.

Schnell von der Idee zum Normalbetrieb
„Die ersten Ideen für unseren Neubau in Wolfgruben entstanden Ende 2014, dann pressierte es aber auch. Schon Mitte 2016 startete die Produktion“, fasst Herbert Blodig den Ablauf kurz zusammen. Dementsprechend schnell musste die Planung der Energietechnik und deren Realisierung parallel zu den sonstigen Bauphasen sowie die Inbetriebnahme laufen. Die Anwendung bei Roth hatte für Oni darüber hinaus einige spezielle Aspekte: Roth produziert in mehreren Werken unter anderem ein breites Programm an Komponenten für modere Klimatisierungstechnik in Wohnungen und gewerblichen Bauten. Bei Roth ist dementsprechend umfassendes Know-how in Sachen Heiz- und Kühltechnik vorhanden. Die von Oni vorgestellten Konzepte und Lösungen kann man hier also hinsichtlich Energieeffizienz und Zukunftsfähigkeit sehr gezielt hinterfragen und beurteilen – mit offenbar günstigem Ergebnis. Zudem wurden an vielen Stellen Roth-eigene Produkte in das Gesamtkonzept von Oni eingebunden.

Speziell bei anspruchsvollen Oberflächen wie diesen Gehäuseteilen für Haushaltsgeräte spielt die Rhytemper-Technologie ihre Stärken aus. (Bild: Meinolf Droege)

„Trotzdem“, so Herbert Blodig, „lief die Energiespartechnik schnell und pünktlich. Wir hatten kaum eine Anlaufphase.“ Die Steuerung wurde bereits vorab programmiert, hier waren in den beiden ersten Wochen des Echtbetriebs lediglich kleinere Justierungen erforderlich. Als einzige Nacharbeit sei der Austausch einer Pumpe gegen eine kleinere Baugröße angefallen, die weitere rund 400 Euro Stromkosten pro Jahr spart.

Können und wollen
Dass Techniken für das nachhaltige Senken des Energieverbrauchs an vielen Stellen im Unternehmen – auch in energieintensiven Betrieben – zur Verfügung stehen, dürfte auch an diesem Beispiel klar werden. Und dass damit sowohl auf Kostenseite wie hinsichtlich der Produktqualität Vorteile zu generieren sind, ebenfalls. Besonders erfolgversprechend sind langfristige, umfassende Strategien. Dass bei Roth die Strategien der Nachhaltigkeit trotz des strammen Wettbewerbsumfelds konsequent verfolgt werden können, ist auch ein Anliegen der Eigentümerfamilie. Sie schiebt die entsprechenden Investitionen in Abstimmung mit den Fachleuten aus Produktion, Gebäudewirtschaft und eben auch externen Spezialisten tatkräftig und entschlossen an. „Dass das gesamte Unternehmen seit dem Jahr 2017 nachweislich klimaneutral produziert, auch dank der energiesparenden Oni-Systeme, ist allerdings kein Selbstzweck. Parallel wurde die Wettbewerbsfähigkeit dank Kostensenkungen gestärkt“, so Dr. Anne-Kathrin Roth.

Fakuma 2017, Halle A5, Stand 5103


Die Roth-Gruppe
1947 wurde das Unternehmen mit dem Bau von Kesselöfen gestartet. Seit 1971 wurde die Kunststofftechnik mit Großblasform-Anlagen und Spritzguss aufgebaut. Seit Anfang der 80er Jahre konzentrierte sich Roth auf Entwicklung und Produktion von Energiesystemen wie Flächenheizungen. Zehn Jahre später wurden Geschäftsfelder Hydraulik- und Compositetechnologien erschlossen und die Internationalisierung vorangetrieben.
Heute besteht die Gruppe aus 27 Unternehmen und produziert in Europa, den USA und Asien. Für das Jahr 2016 erwirtschafteten etwa 1250 Mitarbeiter rund 260 Millionen Euro Umsatz.
www.roth-industries.de

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