Zentrale Materialversorgung

Energieeffizientes Material-Handling

Zentrale und dezentrale Komponenten im Konzept. Im Zuge einer Produktionserweiterung entschloss sich Spritzgießer Bergmann zu einem Schnitt und rüstete die gesamte Fertigung mit einer komplett neuen Materialversorgung samt zentraler Trocknungsanlage, Dosier- und Fördergeräten sowie einer frequenzgeregelten Fördersteuerung aus.

Die zentrale Trocknungsanlage beim Unternehmen Bergmann mit bei Herbert Bergmann (links) und Frank Wortmann. (Bild: Motan-Colortronic)

Die 1989 gegründete Bergmann Spritzguss und Formenbau mit Hauptsitz im münsterländischen Telgte beliefert als Lohnspritzerei und Systemlieferant zahlreiche Kunden in unterschiedlichen Branchen. Von der ersten Idee, über die Entwicklung und Konstruktion der Kunststoffteile sowie der Werkzeuge, hin zur Produktion bietet Bergmann den Kunden ein umfangreiches Programm an, darunter auch einen Prototypenbau.

Bergmann betreibt an zwei Standorten – in Telgte und in Czaplinek (Polen) –75 Spritzgießmaschinen mit 250 bis 10.000 kN Schließkraft, darunter auch zwei 2-Komponenten-Maschinen, im 3-Schichtbetrieb. Das Spektrum reicht von Präzisionsteilen mit 0,5 Gramm Teilegewicht bis zu Großprodukten mit 5,8 Kilogramm. Verarbeitet werden jährlich rund 4.000 Tonnen Kunststoffe. Auffällig ist dabei die Materialvielfalt mit 50 Thermoplasten, die zu trocknen sind. Durchschnittlich fünf Werkzeugwechsel sind täglich durchzuführen.

Erweiterung mit zentraler Materialversorgung
Nachdem die Produktion in Telgte aus allen Nähten platzte, entschloss sich Herbert Bergmann, Gründer und geschäftsführender Gesellschafter des Unternehmens, in eine umfassende Erweiterung zu investieren. Mit dem Ziel, den Materialfluss zu optimieren, ließ der Unternehmer zwei neue Hallen errichten, eine für die Produktion und eine weitere für eine zentrale Materialversorgung einschließlich Materiallager.

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Eine zentrale Materialbeschickung mit dezentraler Einfärbung sorgt für stabile Prozesse und niedrigen Energie- Materialverbrauch. (Bild: Motan-Colortronic)

Bis dahin befand sich die Materialversorgung in der Produktion, verbunden mit den entsprechenden Nachteilen wie Platzmangel, Lärm und Wärme sowie Granulatresten auf dem Boden. Ziel war ein radikaler Schnitt, um die Produktion von Einzelgeräten, Säcken und Behältern mit Granulat und Farben zu befreien. Stattdessen sollten alle Maschinen mit neuen Fördergeräten und eigenen Farbdosiergeräten ausgerüstet werden, sowie mit Adaptern, um die Geräte im Bedarfsfall tauschen zu können. Zudem band das Materialhandling bis dahin drei Beschäftige, die dringend an anderer Stelle gebraucht wurden. Mit der Planung und Ausführung beauftragte Bergmann das KFW-Büro Nord der Kunststofftechnik Flink und Wortmann, Vertriebspartner von Motan-Colortronic. Vom ersten Kontakt bis zur Inbetriebnahme Mitte 2016 vergingen nur knapp sechs Monate.

Bei der Planung spielten zwei Aspekte eine wichtige Rolle: So war eine direkte Materialversorgung der Maschinen vorzusehen und es war sicherzustellen, dass immer getrocknetes Material zur Verfügung steht. Es galt folglich, eine hinsichtlich Größe und Anzahl der Trockentrichter ausgewogene, wirtschaftliche Lösung finden. Zu versorgen waren zunächst 16 Spritzgießmaschinen, wobei sich zum Zeitpunkt der Planung bereits die nächste Erweiterung um vier weitere Maschinen abzeichnete.

Konzipiert und umgesetzt wurde eine Materialversorgung mit zehn Luxorbin-Trockentrichtern, davon sechs mit 400, und jeweils zwei mit 250 und 150 Litern Fassungsvermögen. Die Versorgung mit Trockenluft übernimmt ein Trockenlufterzeuger Luxor 1200 mit Dryingorganizer zum Schutz gegen Übertrocknung und unzureichende Trocknung hygroskopischer Kunststoffe. Die Steuerung des Trockenlufterzeugers kann 16 Trockentrichter, dazu gehörende Fördergeräte und Leersaugventile sowie 24 Maschinenfördergeräte steuern und überwachen. Jedem Trockentrichter ist ein Vorlagebehälter zugeordnet.

Jede Verarbeitungsmaschine ist mit einer „eigenen“ Förderleitung angeschlossen. Dieses Prinzip eignet sich besonders für Produktionen mit vielen Materialien, häufigen Materialwechseln und vielen Maschinen. In Verbindung mit einer Trockenluftförderung und einer Leersaugung der Förderleitungen eignen sich maschinenbezogene Systeme besonders für die Versorgung mit getrockneten Materialien. Bei langen Strecken hat die Trockenluftförderung mit Leersaugung zudem den Vorteil, eventuelles Rückfeuchten des Materials in den Leitungen zu vermeiden.

Der Anbindung der Trockentrichter, sowie einiger separater Tagesbehälter an die Materialleitungen zu den Maschinen dient ein Kupplungsbahnhof, mit dem sich mehrere Maschinen gleichzeitig versorgen lassen. Für Kleinmengen stehen am Bahnhof angeschlossene Sauglanzen zur Verfügung, die bei Bedarf in einen zusätzlichen Beistelltrockner oder in Tagesbehälter gesteckt werden. Ein Trockentrichter sowie zwei Leitungen sind für glasklares und weißes Material reserviert. Dieser Trockentrichter ist überdies zusätzlich mit einem Hepa-Feinstaubfilter zwischen Heizung und Trichter ausgerüstet. Die Bedienung des Kupplungsbahnhofs, das heißt das Umstecken der Anschlüsse, übernimmt das Personal. Zur Sicherheit ist die Anlage mit einer Materialwegevorwahl (Ziel-Quelle-Zuordnung) ausgerüstet. Das Personal muss an der Steuerung die Adressen von Quelle (Trockentrichter) und Ziel (Maschine) eingeben. Nur wenn richtig gekuppelt ist, fließt auch Material.

Ausgehend vom Kupplungsbahnhof wurden bei Bergmann rund 1000 Meter Rohrleitungen verlegt. Die Rohre zu den Maschinen bestehen aus verschleißfestem Edelstahl; die Rohrbögen auf diesen Strecken aus Borosilikatglas. Für die erforderliche flexible Verbindung der Materialleitungen mit den Maschinen wurden hochwertige PUR-Schlauchleitungen installiert.

Produktivität verbessert – Energieverbrauch reduziert
Für das Vakuum sind in der Anlage zwei miteinander gekoppelte, frequenzgeregelte Gebläse installiert, eines für die Versorgung der Trocknungsanlage, das zweite für die Beschickung der Maschinen. Um die Produktion abzusichern ist die Leistung beider Gebläse so gewählt, dass eines allein die komplette Förderung der Anlage übernehmen kann, falls das andere ausfällt oder gewartet werden muss. Das Umschalten erfolgt in diesem Fall automatisch.

Um das Material schonend zu fördern, lassen sich die Gebläse mit variablen Drehzahlen betreiben, wodurch die Materialgeschwindigkeit zu beeinflussen ist. Damit lässt sich jeder Maschine und deren Fördergerät – sowie jedem Material – eine optimale Fördergeschwindigkeit zuordnen. Diese Lösung dient einmal dem Verschleißschutz der Anlagenkomponenten und darüber hinaus dem Schutz des Materials selbst.

Dank durchsatzabhängiger Trocknung und frequenzgeregelter Pumpen arbeitet die Anlage spürbar energieeffizient. Auch wenn der tatsächliche Strombedarf noch nicht im Detail erfasst wurde, lässt eine erste grobe Abschätzung auf deutliche Energieeinsparungen schließen. Zudem trägt die automatisierte Materialversorgung zu stabileren Prozessen und Materialeinsparungen bei.

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