Schneller zum leichten Verschluss

Stabilität und Präzision bei kurzen Zykluszeiten

Mit der weiteren Gewichtsreduzierung von Flaschenverschlüssen steigen die Anforderungen an die Spritzgießtechnik: Die kürzeren Zyklen verlangen hohe Antriebsleistungen und extrem robuste Bauweisen. Trotzdem Dabei sollen die Prozesse energieeffizienter und im Ergebnis wirtschaftlicher werden. Eine speziell für Getränkeverschlüsse konzipierte vollelektrische Maschinenbaureihe soll einen ROI von durchschnittlich unter zwei Jahren erreichen.

Getränkeverschlüsse werden immer leichter und stellen damit immer höhere Anforderungen an die Spritzgießmaschinentechnik. © Engel

Schon zur K 2020 hatte Engel die erste vollelektrischen E-Cap Spritzgießmaschine eine neue Ära eingeläutet: Standard für die Herstellung von Getränkeverschlüssen waren bis dahin Maschinen mit hydraulischem Antrieb und Hydrospeicher für die Einspritzbewegung. Bis heute, so das Unternehmen, sei die E-Cap die energieeffizienteste Verschlussmaschine und zugleich die einzige auf die Anforderungen der Caps-and-Closures-Industrie zugeschnittene Maschine, die auch im hohen Schließkraftbereich bis 4200 Kilonewton vollelektrisch arbeitet. Mit einem durchschnittlichen ROI von unter zwei Jahren habe sich die Technik weltweit schnell etabliert.

Höchste Dynamik bei häufigen Lastwechseln
„Seit 2010 haben sich die Anforderungen an Getränkeverschlüsse stark verändert“, erklärt Friedrich Mairhofer, Produktmanager für vollelektrische Spritzgießmaschinen von Engel. Eine zentrale Rolle spiele das kontinuierlich gesunkene Teilegewicht. „Für stille Wasser werden heute Verschlüsse mit einem Gewicht von deutlich unter einem Gramm produziert“, so Friedrich Mairhofer. „Entsprechend nahmen die Kühl- und damit die Zykluszeiten immer weiter ab. Lagen die Zykluszeiten vor zehn Jahren noch bei 2,5 Sekunden, müssen Verschlussmaschinen heute im 2-Sekunden-Takt und schneller produzieren können.“ Bei der Entwicklung der neuen Maschinengeneration galt das Hauptaugenmerk deshalb zum einen der Leistung, zum anderen der Stabilität. Die neue Maschine erreiche schnellere Schließ- und Öffnungsbewegungen der Werkzeuge und sei mit einem stabileren Maschinenbett auf häufigere Lastwechsel ausgelegt.

Anzeige

Auswerferantriebe mit Booster verstärkt
Am Beispiel einer E-Cap 2440/380 soll die Leistungsstärke der Baureihe demonstriert werden. Produziert werden 29/25-Verschlüsse in einem 96-fach-Werkzeug von Plastisud. Das Schussgewicht liegt bei 1,3 Gramm pro Kavität und die Zykluszeit bei unter 2 Sekunden. Verarbeitet wird ein HDPE von Borealis/Borouge. Die Anlage ist mit einer kameraunterstützten 100-Prozent-Qualitätsprüfung von IMDvista und einem Trockenluftsystem von Eisbär ausgestattet. Weitere Systempartner sind Piovan, Packsys Global und PSG.

Die neue vollelektrische Maschine stellt bei Zykluszeiten von unter zwei Sekunden hohe Präzision und Wiederholgenauigkeit sicher. © Engel

Der verstärkte Rahmen und die verstärkten Werkzeugaufspannplatten stellen auch bei extrem kurzen Zyklen und sehr kleinen Schussvolumina hohe Stabilität der Maschinenbewegungen sicher. Das Ergebnis ist, so das Unternehmen eine herausragende Abformgenauigkeit und damit ein Höchstmaß an Gutteilen.

Die kurzen Trockenlaufzeiten von zum Beispiel 1,3 Sekunden bei der E-Cap 380 sowie die bereits von Beginn an im Standard enthaltenen Parallelbewegungen leisten wichtige Beiträge, kurze Zykluszeiten zu erzielen. Das Auswerfen findet parallel zur Werkzeugöffnung statt. Neu ist, dass die Auswerfer bei Bedarf Verstärkung durch einen zuschaltbaren hydraulischen Booster erhalten. Damit stelle Engel sicher, dass in der laufenden Produktion und beim Anfahren nach einer Produktionsunterbrechung die Maschine mit der jeweils bestmöglichen Effizienz arbeitet. Während in der laufenden Produktion die Verschlüsse beim Auswerfen noch nicht vollständig abgekühlt und leicht zu entformen sind, müssen die Auswerfer in Stoppsituationen mehr Kraft aufwenden, um die bereits in der Form abgekühlten Verschlüsse zu lösen. Da Produktionsunterbrechungen selten sind, ist es effizienter, die Antriebe hydraulisch zu verstärken als die Maschine generell mit leistungsstärkeren Auswerferantrieben auszurüsten. Hohe Kräfte nur dann, wenn sie tatsächlich benötigt werden, lautet die Devise.

Die neue Maschinengeneration wird mit zwei Auswerferantriebs-Technologien angeboten. Standard sind hydraulische Auswerfer. Optional sind servoelektrische Antriebe verfügbar, die rund zehn Prozent weniger Energie benötigen.

Schwerfließendes HDPE verarbeiten
Die Plastifiziereinheit wurde im Zuge der Weiterentwicklung neu aufgesetzt, denn auch die Eigenschaften der zu verarbeitenden Materialien haben sich verändert. Die Rohstoffhersteller haben die Materialien an die niedrigeren Verschlussgewichte angepasst. So liegt für CSD (Carbonated Softdrink)-Verschlüsse der Melt-Flow-Index (MFI) heutiger HDPE-Typen zwischen 0,8 und 1,4 g/10 min. Bei sehr kurzen Zykluszeiten sind besonders hohe Plastifzierleistungen gefordert. Entsprechend wurde das Drehmoment des Dosierantriebs erhöht und gezielt für die Verschlussherstellung sowohl eine neue Plastifizierschnecke als auch eine neue hochverschleißbeständige Ring-Rückstromsperre entwickelt. Beide Produkte gehören zum Standardumfang der neuen Maschinen. Mit ihrem neuen Design verarbeite die Barriereschnecke schwerfließendes HDPE auch bei hohen Durchsätzen besonders schonend und stelle eine gute Aufschmelzrate und Homogenität der Schmelze sicher. Damit leiste sie einen Beitrag zur hohen Prozessstabilität und Wiederholgenauigkeit der E-Cap Maschinen.

Mit dem gekapselten Kniehebel und einer sehr sauberen Linearführung der beweglichen Aufspannplatte sollen die Maschinen sicher die Anforderungen der streng regulierten Produktion in der Lebensmittelindustrie erfüllen.

Energieverbrauch über Gesamtanlage optimieren
Zur Energieeffizienz trage vor allem die vollelektrische Antriebstechnik der Maschinen bei. Hinzu kommt die Rückspeisung von Bremsenergie, die das Auftreten teurer Leistungsspitzen zuverlässig verhindere. Dank des hohen Wirkungsgrads der Antriebe benötigen die Maschinen zudem nur vergleichsweise wenig Kühlwasser. Die präsentierte Maschine arbeitet im Schnelllauf mit 0,37 kWh spezifischem Energieverbrauch von pro Kilogramm verarbeitetem Granulat.

Als Systemlieferant stimmt Engel alle Komponenten der Fertigungszelle von Projektbeginn an aufeinander ab. „Wir können so über die gesamte Fertigungszelle das Effizienzpotenzial vollständig ausschöpfen“, betont Friedrich Mairhofer. In der Baureihe stehen Maschinen mit Schließkräften zwischen 2200 und 4200 Kilonewton zur Verfügung.

Anzeige

Das könnte Sie auch interessieren

Anzeige
Anzeige
Anzeige
Anzeige
Anzeige
Anzeige
Anzeige

Newsletter bestellen

Immer auf dem Laufenden mit dem Kunststoff Magazin Newsletter

Aktuelle Unternehmensnachrichten, Produktnews und Innovationen kostenfrei in Ihrer Mailbox.

AGB und Datenschutz gelesen und bestätigt.
Zur Startseite