Kühltechnik

Kühlung für mehr Qualität und geringere Kosten

Pezet investiert in energieeffiziente Lösung für den Spritzgießbereich. Gegen gelegentliche Störungen durch überhitzte Maschinen und Probleme mit der Prozesssicherheit aufgrund von Temperaturschwankungen in den Formen kämpfte Spitzgießer Pezet in den vergangenen Jahren. Eine neu installierte Kühltechnik verbessert die Prozesssicherheit und ermöglicht die Abwärmenutzung.

Anspruchsvolle Bauteile aus zum Teil unter extremen Temperaturen verarbeiteten Werkstoffen bilden einen Produktionsschwerpunkt der Pezet AG. (Bild: Leo Fromm)

Unter anderem aus technischen Kunststoffen mit Verarbeitungstemperaturen bis 420 Grad Celsius spritzt Pezet Komponenten bis 500 Gramm für Kunden in Branchen wie Medizin- oder Antriebstechnik. „Wir differenzieren uns am Markt durch extrem hohe Fertigungstiefe, die die Prozesskette der Kunden um ein Fünftel verkürzt“, sagt Vorstand Jürgen Springindschmitten. Eigene Entwicklungsingenieure sind auch in der Produktentwicklung bei den Kunden aktiv. Vom Formenbau bis zu nachfolgenden Arbeitsgängen wie Montagen und Bedrucken reicht das Leistungsspektrum. Rund 50 Spritzgießmaschinen mit Schließkräften bis 1500 Kilonewton produzieren am Standort Haigerloch. Der Jahresstrombedarf liegt bei 2,5 Gigawattstunden.

Die mitunter außerordentlich engen Verarbeitungsfenster mit nur minimalen Temperaturtoleranzen sind eine besondere Herausforderung. Denn trotzdem sind geringe Zykluszeiten der Werkzeuge mit bis zu 16 Kavitäten gefordert. Eine präzise und effiziente Kühlung ist erforderlich, um technische und wirtschaftliche Anforderungen zu erfüllen. Vor diesem Hintergrund modernisierte Jürgen Springindschmitten, der 2014 als Vorstand in das Unternehmen kam, die in die Jahre gekommene Kühlanlage inklusive der gesamten Verrohrung.

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Vorstand Jürgen Springindschmitten hat neben der Technik immer die Wirtschaftlichkeit der Investitionen im Blick. (Bild: Leo Fromm)

Vom Regenwasser zum geschlossenen System
„Wir kühlten mit filtriertem Regenwasser, das die zwischenzeitlich unterdimensionierten Leitungssysteme verschmutzte, und im Sommer brachte der Freikühler auf dem Dach die erforderliche Leistung oft nicht mehr“, erklärt er die Ausgangslage. Die Folge waren Lieferengpässe, Mehrkosten, Qualitätsprobleme und Stress. Der Manager definierte bis Oktober 2015 ein Pflichtenheft und holte vier Angebote ein. „Dass die Hafner-Muschler Kältetechnik aus Balingen den Zuschlag bekam, lag an den guten Referenzen und am Preis/Leistungs-Verhältnis des Gesamtpakets.“ Schon bei Präsentation und Angebotsabgabe habe Hafner-Muschler den besten Eindruck hinterlassen und gezeigt, dass deren Mitarbeiter die spezielle Aufgabe am präzisesten verstanden hatten.

Installiert wurde eine Kälteanlage, die im Kern aus zwei Pufferspeichern mit je 1000 Litern Fassungsvermögen für Vor- und Rücklauf besteht und einem Freikühler, den im Sommer eine Kältemaschine unterstützt, die auf etwa 700 Betriebsstunden (ohne Wärmerückgewinnung) pro Jahr kommt. Deren elektrische und thermische Abwärme wird im Winter zum Heizen verwendet. Das geschlossene System mit automatischer Wasserpflege verhindert das Verschmutzen, Rosten und Verkalken der zum Teil sehr engen Kanäle sowie der Verrohrungen.

Die Schnittstellen zu den 50 Spritzgießmaschinen bilden Temperier-Geräte mit ihren auf die jeweiligen Produkte zugeschnittenen Programmen. Die Werkzeuge sind mit zu acht Kühlkreisläufen ausgerüstet.

Das Herzstück der Kühlanlage mit Steuerung, Verteilung sowie den Vor- und Rücklauf-Behältern. (Bilder: Leo Fromm)

Die Kälteanlage selbst ist auf ein Vorlauf-Temperaturniveau von 24 bis 26 Grad Celsius ausgelegt. Der Rücklauf aus dem Werkzeug wird mit 28 bis 32 Grad Celsius durch den Freikühler auf dem Dach oder – bei hohen Außentemperaturen – unterstützt durch die Kältemaschine des Typs HM-RWH-312 mit 320 Kilowatt Kälteleistung und von dort in den Rücklaufbehälter geleitet. Zur Spitzenlastabdeckung wurde ein zweikreisiger, hocheffizienter Kaltwassersatz mit Schraubenverdichter und Wärmerückgewinnung in das System integriert. Bei Heizbedarf kann die Abwärme in den Pufferspeicher mit 25.000 Litern Volumen geladen werden. Faktisch arbeitet die Kältemaschine dann als Wärmepumpe. Hat der Heizungspuffer die maximale Temperatur erreicht, schaltet die Anlage wieder auf freie oder Maschinenkühlung. Auch ein Mischbetrieb beider Kühlarten ist möglich.

Im Gegensatz zur Altanlage kann die Wärmerückgewinnung bei Bedarf auch tagsüber genutzt werden, so dass keine Abwärme verloren geht. Dank hoher Wassereintrittstemperatur in die Kältemaschine wird zudem ein hoher EER-Wert erreicht (Energy-Efficiency-Ratio), der eine günstige Relation zwischen Leistungsaufnahme (Stromverbrauch) und -abgabe (Kühlleistung) bedeutet.

Der Freikühler übernimmt kostengünstig einen großen Teil der Kühlleistung. (Bild: Leo Fromm)

Rund 290.000 Euro hat Pezet nach eigenen Angaben im Jahr 2015 in die neue Kühlanlage mit geschlossenem Wasserkreislauf investiert. Seither seien keine Ausfälle aufgrund ungenügender Kühlleistung mehr aufgetreten. Die Temperaturführung in den Werkzeugen ist stabil und dementsprechend niedrig sind die Ausschussraten. Neben der gesteigerten Energieeffizienz der Gesamtanlage aufgrund moderner Komponenten und Steuerungstechnik sowie der Wärmerückgewinnung dürfte auch der verminderte Aufwand in der Anlagen- und Werkzeugwartung aufgrund der gleichbleibend hohen Wasserqualität deutlich kostengünstiger sein. Somit ist der „return of invest“ in einem sehr überschaubaren Zeitraum zu erwarten.

Der Beitrag basiert auf einem Manuskript des freien Autors Leo Fromm.

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