Granulat sollte trocken und umfallsicher gelagert werden.

• Untersuchung biotechnischer Verfahren zur Herstellung ausgewählter Wertstoffe u. gleichzeitige Verwertung von Abfällen aus industriellen Produktionsprozessen als kostengünstige Substrate

• hochwertige CF-Langfasern zur Verstärkung von Kunststoffen aus textilen CF durch Recyclingverfahren
• einfache Kapselung der Technik gegen austretende elektrisch leitfähige CF-Stäube

• Granulier- und Kristallisationsverfahren, mit dem im Vergleich zu einer herkömmlichen Extrusionsanlage eine Energiekostenersparnis von rund 20 % erreicht werden kann.
• Weitere 5 -10 %  können zusätzlich in einem nachgelagerten Spritzgießprozess eingespart werden, da durch das erzeugte Kristallgefüge der energetische Aufwand beim Einschmelzen des Granulats geringer ist.
• Ein Nachrüsten von Anlagenkomponenten an bestehenden Systemen ist möglich und führt so zu einer Verringerung der Produktionskosten bei gleichzeitiger Schonung von Ressourcen.  

• Energie- und Rohstoffeinsparungen durch Kreislaufführung

• Reduzierung von Emissionen, Abwasser und Abfall

• Weiterverarbeitung von thermoplastischen Polypropylen aus gebrauchter Teppichware zu formstabilen Pkw-Dachhimmeln

• Weiterverarbeitung der Dachhimmel Kfz-Spritzgussteilen

• stoffliche Verwertung verschmutzter und vermischter Kunststoffabfälle
• Produkte sind recycelfähig, da ohne Fremdstoffe produziert
• auch bei einem Einsatz von 30 % artfremder Materialien (Papier, Holz, Metall) ohne vorherige Trennung/ Reinigung möglich
• kein behandlungsbedürftiges Abwasser
• Verschweißen der Hohlprofile zu Paletten in Vibrationsschweißanlagen mittels Ultraschall

• werkstoffliches Recycling von Kunststoffen aus elektrischen Altgeräten ohne nennenswerten Qualitätsverlust

• Verarbeitung zu hochwertigen Spritzgießteilen bei Elektrogeräteherstellern

• Einbringen von trocken gereinigten Kunststoffteilen aus Altgeräten in neue Produkte

• Mischfraktion aus PA und ABS

• Mahlen und Weiterverarbeiten von Gummi-Abfällen
• „Technische Sonstige Elastomere“ (TSE) als neue Werkstoffgruppe „TSE-Feinstmehl“ bei der Vulkanisation neuer Gummiprodukte
• Kautschuk mit Mahlgut-Beimengung lässt sich mit den herkömmlichen Verfahren extrudieren und vulkanisieren
• Weiterentwicklung der Kaltmahltechnologie

Hygroskopische Kunststoffe müssen vor der Verarbeitung mit hohem Energieaufwand getrocknet werden. Unter Berücksichtigung der dabei ablaufenden physikalischen Vorgänge kann der Trocknungsprozess energetisch verbessert und der notwendige Energieeinsatz minimiert werden.

Quelle(n):

• SKZ-ConSem GmbH (2010): Kunststofftechnik - Weniger Kosten durch weniger Energie [online]. SKZ-ConSem GmbH, 21. Dez. 2010, verfügbar unter: Link

• Herstellung höher wirksamer Additivpräparationen (Mahlen, Mischen und Trocknen)

• Aufarbeitungsverfahren mit einem Sprühtrocknungsschritt und mit einem Wirbeltrocknungsschritt für industrielle Verfahren geeignet

• Vulkanisate aus EPDM zeigen höheren Widerstand gegen dynamisches Risswachstum als vergleichbare Vulkanisate aus Naturkautschuk

• schmierfreie Staubabdichtungen in Innenmischern

• Reduzierung der Öleinsatzmengen um mindestens 40%

• Reduzierung der Austriebsmengen um 70-80% im Vergleich zum konventionell geschmierten System

• Standzeitverlängerung schmierfreier Abdichtungen

Bei High-Torque-Direktantrieben entfallen im Gegensatz zu herkömmlichen Synchron-Servomotoren wirkungsgradmindernde Getriebe, die sich negativ auf Energieverbrauch, Dynamik, Präzision und Reproduzierbarkeit der Maschinen auswirken. Die minimale Trägheit verbunden mit direkter Kraftübertragung sorgt für hohe Dynamik, Spielfreiheit und hohe Systemsteifheit. Durch den Entfall von Getrieben ist der Antriebsstrang nahezu wartungsfrei und hat damit eine sehr hohe Verfügbarkeit.

Der Dosierantrieb als i.d.R. größte Energieverbraucher der Spritzgießmaschine erreicht mit High-Torque-Direktantrieben Wirkungsgrade von über 90%.
Auch bei den weiteren Achsen wie dem Einspritzen, der Werkzeugbewegung oder dem Auswerfer, die lineare Bewegungen benötigen, sind High-Torque-Direktantriebe im Vorteil. Hier kann ebenfalls auf eine Übersetzung von Drehzahl und Drehmoment verzichtet werden, denn die benötigten Werte werden direkt vom Antrieb bereitgestellt. Riementriebe, Planetengetriebe oder andere mechanische Übersetzungen entfallen.

Noch deutlicher macht sich der Vorteil des optimierten Antriebsstranges im Vergleich zu hydraulisch angetriebenen Dosierantrieben bemerkbar. Hydraulisch angetriebene Dosierachsen bestehen in der Regel aus einer ganzen Reihe von Elementen: ein Motor treibt eine Pumpe an, die das Öl durch Schläuche fördert; über ein Ventil gelangt dieses zum Hydromotor, der dann die benötigte rotatorische Bewegung erzeugt. Die Wirkungsgrade dieser Elemente multiplizieren sich und der Gesamtwirkungsgrad liegt im Betrieb auf Spritzgießmaschinen selten über 50 %.

Quelle(n):

• Brettnich, T. (2010): Elektrisch ist nicht gleich elektrisch [online]. Hüthig GmbH, 08. Okt. 2010, verfügbar unter: Link

• Reduzierung von Ausschuss u. Nacharbeit und somit von Materialverlusten, Energieeinsatz und Abfall durch Optimierung der Temperierung

• die Formmassen sind meist mit Mineralpulvern, Fasern und Holzmehl oder anderen Stoffen gefüllt, so dass sie bei den niedrigen Temperaturen im Zylinder (<120°C) der Dosiereinheit eine relativ hohe Viskosität besitzen

• die Werkzeuge sind bis 100 K höher als die Plastifiziereinheit beheizt, damit durch eine engmaschige Vernetzung eine schnellere Erstarrung erfolgt

• für die Qualität der Formteile: genaue Überwachung des Temperierkreislaufs und Verwendung von Temperiergeräten, welche für den Umlauf stets gleich temperierter Kühlmittel sorgen

• Spalten an den Trennfugen max. 0,015 mm, um Grate zu vermeiden

Quelle(n):

• Menges, G.; Michaeli, W. und Mohren, P. (2007): Spritzgießwerkzeuge: Auslegung, Bau, Anwendung, 6. Auflage, Carl Hanser Verlag, München S. 53

• Reduzierung von Ausschuss und Nacharbeit und somit von Materialverlusten, Energieeinsatz und Abfall durch Optimierung von Parametern und der Formgebungswerkzeuge

• um eine Vernetzung vor Eintritt in das Werkzeug zu vermeiden, werden die Plastifiziereinheiten in der Regel < 100°C eingestellt (Ausnahme: Flüssigkautschuke)

• da die Formmassen bei der Berührung mit der heißen Wand des Formnestes zunächst, bevor sie vernetzen, dünnflüssiger werden, müssen die Spaltbreiten der Trennfugen < 0,01 mm sein, um Gratbildung zu vermeiden. Das ist oft bei größeren Werkzeugen schwer zu realisieren.

Quelle(n):

• Menges, G.; Michaeli, W. und Mohren, P. (2007): Spritzgießwerkzeuge: Auslegung, Bau, Anwendung, 6. Auflage, Carl Hanser Verlag, München S. 53

• Reduzierung von Ausschuss und Nacharbeit und somit von Materialverlusten, Energieeinsatz und Abfall durch Optimierung der Plastifiziereinheit und der Formgebungswerkzeuge

• vernetzende Formmassen erhalten erst unter Einfluss von Wärme durch Vernetzung ihren endgültigen hochmolekularen Aufbau. Deswegen dürfen die Formmassen in der Plastifiziereinheit nur gerade so wenig warm werden, dass eine zum Füllen der Kavität ausreichend niedrige Viskosität entsteht. Dadurch wird verhindert, dass durch zu frühes Vernetzen der Prozessablauf nicht oder unvollständig bis zur Formteilbildung abläuft.

• die Plastifiziereinheit wird daher meist < 100°C gehalten und durch kompressionslose Schnecken die Erzeugung von Reibungswärme auf ein Minimum beschränkt.

• das Werkzeug hingegen ist auf einem so hohen Temperaturniveau, dass eine schnelle Reaktion und damit Vernetzung eintritt; eine Grenze nach zu hohen Temperaturen hin ergibt sich aus der Forderung , dass nicht bereits Teile der Oberfläche der Formteile thermisch geschädigt werden.

• Kaltkanalwerkzeuge für Großserien (bei denen die Werkzeugkosten nicht entscheidend zu den Fertigungskosten beitragen), um den Materialverbrauch durch vernetzen der Formmasse im Verteilersystem zu reduzieren

Quelle(n):

• Menges, G.; Michaeli, W. und Mohren, P. (2007): Spritzgießwerkzeuge: Auslegung, Bau, Anwendung, 6. Auflage, Carl Hanser Verlag, München S. 52

• die Standardschnecke einer Spritzgießmaschine ist vorzugsweise für den Transport des Kunststoffs ausgelegt und weniger für das Mischen

• hinsichtlich der Effizienz stehen Durchsatz und Zeitbedarf für das Dosieren immer im Vordergrund

Quelle(n):

• Johannaber, F. und Michaeli, W. (2004): Handbuch Spritzgießen, 2. Auflage, Carl Hanser Verlag, München S. 722

• die Qualität der Formteile und die Haltbarkeit von Schnecke und Zylinder profitieren von der Möglichkeit der Schneckenberechnung zur Anpassung der Geometrie

• die höhere Qualität der Formteile vermeidet Nacharbeit  und verringert somit Materialverluste und Energieeinsatz und reduziert Abfall

Quelle(n):

• Johannaber, F. und Michaeli, W. (2004): Handbuch Spritzgießen, 2. Auflage, Carl Hanser Verlag, München S. 720

• dickwandige (2 - 20 mm breite) Platten, Stäbe und Rohre aus thermoplastischem Kunststoff lassen sich durch ein neues Verfahren mit geringerem Energieaufwand und in kürzerer Zeit herstellen.
• es wird nur etwa ein Drittel der sonst nötigen Energie gebraucht
• die Anschaffung amortisiert sich nach knapp 2 Jahren

• Simulation verschiedener Schneckengeometrien und Plastifizierkonzepte
• Vermeiden von zeit- und kostenintensiven experimentellen Untersuchungen
• geringere Kosten und erhöhte Energie- u. Ressourceneffizienz durch optimierte Plastifiziereinheit

• Opmitieren von Plastifiziereiheiten kleiner Spritzgießmaschinen mit einfachen Hilfsmitteln (Einsatz Drehmomentmessscheibe und Simulationssoftware)

• Verringerung des spezifischem Energiebedarfs um 59,9% pro Kilogramm Kunststoff

• Richtlinien zur Schneckenoptimierung

• neue Konzepte mit Barriereschnecken: anknüpfende Forschung und Langzeituntersuchung

•  Im Rahmen des Projektes konnte die Ressourcen- und Energieeffizienz des Gesamtprozesses um bis zu 28 % gesteigert werden.

• Reduzierung von Ausschuss und Nacharbeit und somit von Materialverlusten, Energieeinsatz und Abfall durch Optimierung der Spritzgießwerkzeuge

• nacharbeitfreie Formteile durch dichtes Schließen aller Fugen und Trennebenen des Werkzeuges (verhindert Gratbildung). Hierzu müssen alle Fugen auch unter vollen Spritzdruck unter einer Spaltweite von 0,03 mm bleiben bis die Schmelze erstarrt ist. Daraus ergeben sich insbesondere bei größeren Formteilen und großen Spritzgießmaschinen besonders hohe Anforderungen an die Steifigkeit der Werkezuge und die Präzision der Schließeinheiten, sowie an die Steifigkeit der Aufspannplatten.

Quelle(n):

• Menges, G.; Michaeli, W. und Mohren, P. (2007): Spritzgießwerkzeuge: Auslegung, Bau, Anwendung, 6. Auflage, Carl Hanser Verlag, München S. 51

• der Spritzgießzyklus ist gekennzeichnet durch eine stark diskontinuierliche Leistungsaufnahme. Verursacht wird dies durch die während der Spritzgießzyklus aufeinanderfolgenden Prozessphasen, die unterschiedlich viel Leistung benötigen.  In Phasen ohne Maschinenbewegung wird von der Maschine eine Grundlast von ca. 3kW während 6s entsprechen 18kW oder 13,4%, aufgenommen. Der größte Anteil wird für das Plastifizieren verbraucht (69 kWs entsprechend 51,5%).

• eine energieeffiziente Spritzgießmaschine muss daher in der Lage sein, die Leistung bedarfsgerecht zur Verfügung zu stellen und somit die Einzelwirkungsgrade zu verbessern und die Leerlaufverluste zu reduzieren.

• bei der elektrischen Spritzgießmaschine erfolgt dies durch den Einsatz separater Motoren, die nur für die Dauer ihres Einsatzes eingeschaltet werden und ansonsten nur einen geringeren Leistungsbedarf aufweisen.

Quelle(n):

• Johannaber, F. (2004): Kunststoff-Maschinen-Führer, 4. Ausgabe, Carl Hanser Verlag, München S. 203

Bei High-Torque-Direktantrieben entfallen im Gegensatz zu herkömmlichen Synchron-Servomotoren wirkungsgradmindernde Getriebe, die sich negativ auf Energieverbrauch, Dynamik, Präzision und Reproduzierbarkeit der Maschinen auswirken. Die minimale Trägheit verbunden mit direkter Kraftübertragung sorgt für hohe Dynamik, Spielfreiheit und hohe Systemsteifheit. Durch den Entfall von Getrieben ist der Antriebsstrang nahezu wartungsfrei und hat damit eine sehr hohe Verfügbarkeit.

Der Dosierantrieb als i.d.R. größte Energieverbraucher der Spritzgießmaschine erreicht mit High-Torque-Direktantrieben Wirkungsgrade von über 90%.
Auch bei den weiteren Achsen wie dem Einspritzen, der Werkzeugbewegung oder dem Auswerfer, die lineare Bewegungen benötigen, sind High-Torque-Direktantriebe im Vorteil. Hier kann ebenfalls auf eine Übersetzung von Drehzahl und Drehmoment verzichtet werden, denn die benötigten Werte werden direkt vom Antrieb bereitgestellt. Riementriebe, Planetengetriebe oder andere mechanische Übersetzungen entfallen.

Noch deutlicher macht sich der Vorteil des optimierten Antriebsstranges im Vergleich zu hydraulisch angetriebenen Dosierantrieben bemerkbar. Hydraulisch angetriebene Dosierachsen bestehen in der Regel aus einer ganzen Reihe von Elementen: ein Motor treibt eine Pumpe an, die das Öl durch Schläuche fördert; über ein Ventil gelangt dieses zum Hydromotor, der dann die benötigte rotatorische Bewegung erzeugt. Die Wirkungsgrade dieser Elemente multiplizieren sich und der Gesamtwirkungsgrad liegt im Betrieb auf Spritzgießmaschinen selten über 50 %.

Quelle(n):

• Brettnich, T. (2010): Elektrisch ist nicht gleich elektrisch [online]. Hüthig GmbH, 08. Okt. 2010, verfügbar unter: Link

Antriebe sind die größten Stromverbraucher in der Kunststoffindustrie. Moderne, frequenzgeregelte Synchronantriebe mit hohen Nennwirkungsgraden und sehr gutem Teillastverhalten realisieren als Extrusionsantriebe oder als Servopumpenantriebe bei Spritzgießmaschinen deutliche Energieeinsparungen. In vielen Fällen ist auch ein Nachrüsten sinnvoll, wie es von unterschiedlichen Unternehmen angeboten wird

Quelle(n):

• SKZ-ConSem GmbH (2010): Kunststofftechnik - Weniger Kosten durch weniger Energie [online]. SKZ-ConSem GmbH, 21. Dez. 2010, verfügbar unter: Link

Für Elastomere und Duroplaste ist die Minimierung des Volumens der Verteilerkanäle besonders wichtig, weil der hier aushärtende Stoff nur bedingt wiederverwertet werden kann und in der Regel entsorgt werden muss. Aus wirtschaftlichen Gesichtspunkten werden allerdings Vielnestformen mit umfangreichen Verteilersystem in breitem Maß eingesetzt, weshalb zur Reduzierung der entstehenden Materialkosten Kaltkanalsysteme an Bedeutung gewinnen.

Quelle(n):

• Menges, G.; Michaeli, W. und Mohren, P. (2007): Spritzgießwerkzeuge: Auslegung, Bau, Anwendung, 6. Auflage, Carl Hanser Verlag, München S. 133

Die mechanische Verriegelung ermöglicht ein konstantes Halten der aufgebrachten Schließkraft ohne weitere Energiezufuhr.

• Einsatz der Kniehebeltechnologie in vollelektrischen Spritzgießmaschinen; auch im Einsatz auf hydraulisch angetriebenen Schließeinheiten trägt der Kniehebel zur Steigerung der Effizienz bei; hinzu kommen bei hydraulisch angetriebenen Kniehebeln die hohe Verfügbarkeit und die geringen Wartungskosten.

• Die optimale Kraft-Geschwindigkeits-Charakteristik ermöglicht schnelle Verfahrbewegungen. Die ebenfalls sehr dynamische Ver- und Entriegelung reduziert die Trockenlaufzeiten einer Spritzgießmaschine.  Da die Verriegelung rein mechanisch ist und sich keine Ölsäule im Kraftverlauf befindet, ist eine Kniehebelschließeinheit zudem sehr steif.

• Kniehebel tragen zur Reduzierung des Energieverbrauchs als auch zur Erhöhung der Produktivität bei und beeinflussen damit nicht nur den Aufwand, sondern auch den Ertrag positiv

Quelle(n):

• Brettnich, T. (2010): Elektrisch ist nicht gleich elektrisch [online]. Hüthig GmbH, 08. Okt. 2010, verfügbar unter: Link

Vermeidung von Stillstandszeiten und Verringerung von Ausschuss durch den Einsatz eines neuartigen Kühl- und Filterkonzepts für das Hydrauliköl der Spritzgießmaschinen.

Bei diesem System existiert neben dem eigentlichen Druckkreis der Maschine ein weiterer Hydraulikkreis, welcher durch eine kleine, energieeffiziente Flügelzellenpumpe im Niederdruckbereich betrieben wird und ausschließlich den Ölfilter und -kühler versorgt. Dieser zusätzliche Hydraulikkreis arbeitet unabhängig von den anderen Hauptdruckkreisen und erlaubt so die Nutzung eines Ölfeinstfilters. Ein laminarer Ölfluss ohne Pulsation auch während der zyklusbedingten Pausenzeiten ermöglicht eine Ölstandszeit von 40000 Stunden. Die Lebensdauer von Pumpen, Ventilen, Zylindern und Dichtungen erhöht sich durch das sehr saubere Öl.

Dadurch werden wartungsbedingte Stillstände weitestgehend reduziert. Die Verfügbarkeit und damit die Effizienz der Maschine verbessern sich. Die kontinuierliche Kühlung mit optimalem Wärmeübergang ermöglicht höhere Kühlervorlauftemperaturen, was aufwändige Kühlsysteme überflüssig macht.

Quelle(n):

• Brettnich, T. (2010): Elektrisch ist nicht gleich elektrisch [online]. Hüthig GmbH, 08. Okt. 2010, verfügbar unter: Link

Die Spritzgießmaschine allein bietet schon eine enorme Energieeinsparung durch die Wahl der korrekten Einstellungen.
Oft sind meisten Parameter auf Maximum oder viel zu hoch eingestellt.  Meist wird die Zuhaltekraft sowie der Spritzdruck auf das Maximum eingestellt, die Zylindertemperaturen oft zu hoch gewählt, etc. Hierdurch ist der Verschleiß und der Stromverbrauch der Maschine höher - egal ob Hydraulik- oder Elektromaschine.

• Enorme Energieeinsparungen bietet die Schließkraft. Die genormte Angabe der Zuhaltekraft der Spritzgussmaschine sagt nur aus wie hoch die maximal mögliche Zuhaltekraft ist. Nicht aber dass dies ein fester Einstellwert ist. Die Schließkraft sollte demnach runtergeregelt werden. Aber auch nur so weit runter das keine nennenswerte Werkzeugatmung auftritt. Als Grenzwert, kann je nach zu verarbeitende Kunststoff 0,01 bis 0,02 mm angesehen werden.  Einige Hersteller bietet auch die Möglichkeit einer stufenweise Einstellung der Zuhaltekraft. Hierbei kann nochmal eine Menge Energie gespart werden - insbesondere wenn man sich die Laufzeit einer Maschine im ganzen Jahr anschaut und nicht nur einen einzelnen Zyklus. Ein weiterer Vorteil des Runterregulieren der Zuhaltekraft ist, dass Maschine und Werkzeug nicht länger als unnötig mechanisch belastet werden.

• Auch bei der Schmelzaufbereitung lassen sich die Energiekosten verringern. Dazu sollte möglichst nicht mit der oberen Schmelztemperatur gefahren werden. Oftmals genügt es, mit einem am unteren Niveau der materialabhängigen Temperatur zu arbeiten. Dadurch wird beim Aufheizen Energie eingespart, das Bauteil erreicht schneller die Entformungstemperatur, weil weniger Wärmeenergie abgeführt werden muss und demzufolge muss auch die Kühlwasseranlage weniger Wärmeenergie abführen. Die Schneckendrehzahl kann aber etwas angehoben werden, dies kommt einem schnelleren Zyklus zugute aber auch die dadurch entstehende Friktionswärme lässt das Kunststoffgranulat aufschmelzen. Die Einstellungen sollen mit hoher Sorgfalt vorgenommen werden, denn eine zu hohe Schneckendrehzahl beschädigt das Granulat thermisch und der Verschleiß der Maschine würde enorm gesteigert. Eine weitere Möglichkeit zur Energieeinsparung im Zylinderbereich ist, wenn man diesen speziellen den Verlust der Wärmestrahlung vermindert.

• Wie bei der Zuhaltekraft sollte der Spritzdruck auch nicht höher als nötig eingestellt werden. Hierbei kann m.H. von Überwachungsgrafiken und Überwachungsparameter die perfekte Einstellung gefunden werden. Beim Einspritzen lässt sich durch die gewählte Einspritzgeschwindigkeit auch hier Einfluss auf den Energieverbrauch, sowie auf den Spritzdruck nehmen. Oft lässt sich durch eine geringere Einspritzgeschwindigkeit auch der tatsächlich gebrauchte Spritzdruck senken.

• Bei der Werkzeugtemperierung sollte immer nur die Temperatur gewählt werden, die tatsächlich  aufgrund der Rahmenbedingung erforderlich ist. Auch hier hilft es mit der unteren Werkzeugtemperierung testweise zu starten.  Das kommt nicht nur den Energieverbrauch zugute, sondern auch der Zykluszeit. Da eine geringere Temperatur des Kühlwassers schneller Wärme abtransportieren kann wodurch eine kürzere Kühlzeit möglich ist.  Die Erfahrung zeigt, dass Auslegung und Positionierung der Temperierkanäle im Werkzeug noch immer nicht durchgängig formteilgerecht umgesetzt werden.

• Sehr schnelles Öffnen und Schließen der Form mit maximaler Kraft bringt im Zyklus nicht immer echten Zeitgewinn und kostet viel Energie. Zwar sollten die Kräfte auch nicht zu gering gewählt werden, da die Schließseite ohne Werkzeug bereits schon einige Tonnen wiegt. Bei einer 2.300 t Maschine kommt sogar ein Leergewicht von der Schließeinheit von ca. 45 t zusammen. Kommt da nun noch ein dementsprechendes Werkzeug drauf, werden fast 50 t bewegt. Um diese fast 50 t abzubremsen wird eine enorme Energie benötigt die über die Ölkühler wieder abgeführt werden müssen. Desweiteren sollte die Maschine nur soweit wie nötig geöffnet werden, um Energie und Zykluszeit zu sparen.

Quelle(n):

• Gonzalez, T. (2009): Mit Maschineneinstellungen Energie sparen. [online]. Kunststoffportal Kunststoffreport.de, 10. Apr. 2009, verfügbar unter: Link

• Als Alternative gegen zu groß dimensionierte Angüsse und somit unnutzbarer Formmasse und um trotzdem Einfriereffekten entgegenzuwirken, werden zunehmend Heißkanalsysteme eingesetzt (diese erlauben eine deutlich längere und gezieltere Beeinflussung des Formteilbildungsprozesses in der Nachdruckphase).

• Um die Probleme der aufwendigen thermischen Isolierung zur Kavität hin und die Gefahr hoher Orientierungen im Bereich des Angusses zu beheben, haben sich beim Pulverspritzgießen Kombinationen aus Heißkanalverteilern mit kurzem erstarrtem Anguss bewährt.

Quelle(n):

• Menges, G.; Michaeli, W. und Mohren, P. (2007): Spritzgießwerkzeuge: Auslegung, Bau, Anwendung, 6. Auflage, Carl Hanser Verlag, München S. 132

• Reduzierung von Ausschuss u. Nacharbeit und somit von Materialverlusten, Energieeinsatz und Abfall durch Optimierung der Temperierung

• die Formmassen sind meist mit Mineralpulvern, Fasern und Holzmehl oder anderen Stoffen gefüllt, so dass sie bei den niedrigen Temperaturen im Zylinder (<120°C) der Dosiereinheit eine relativ hohe Viskosität besitzen

• die Werkzeuge sind bis 100 K höher als die Plastifiziereinheit beheizt, damit durch eine engmaschige Vernetzung eine schnellere Erstarrung erfolgt

• für die Qualität der Formteile: genaue Überwachung des Temperierkreislaufs und Verwendung von Temperiergeräten, welche für den Umlauf stets gleich temperierter Kühlmittel sorgen

• Spalten an den Trennfugen max. 0,015 mm, um Grate zu vermeiden

Quelle(n):

• Menges, G.; Michaeli, W. und Mohren, P. (2007): Spritzgießwerkzeuge: Auslegung, Bau, Anwendung, 6. Auflage, Carl Hanser Verlag, München S. 53

• Reduzierung von Ausschuss und Nacharbeit und somit von Materialverlusten, Energieeinsatz und Abfall durch Optimierung von Parametern und der Formgebungswerkzeuge

• um eine Vernetzung vor Eintritt in das Werkzeug zu vermeiden, werden die Plastifiziereinheiten in der Regel < 100°C eingestellt (Ausnahme: Flüssigkautschuke)

• da die Formmassen bei der Berührung mit der heißen Wand des Formnestes zunächst, bevor sie vernetzen, dünnflüssiger werden, müssen die Spaltbreiten der Trennfugen < 0,01 mm sein, um Gratbildung zu vermeiden. Das ist oft bei größeren Werkzeugen schwer zu realisieren.

Quelle(n):

• Menges, G.; Michaeli, W. und Mohren, P. (2007): Spritzgießwerkzeuge: Auslegung, Bau, Anwendung, 6. Auflage, Carl Hanser Verlag, München S. 53

• Reduzierung von Ausschuss und Nacharbeit und somit von Materialverlusten, Energieeinsatz und Abfall durch Optimierung der Plastifiziereinheit und der Formgebungswerkzeuge

• vernetzende Formmassen erhalten erst unter Einfluss von Wärme durch Vernetzung ihren endgültigen hochmolekularen Aufbau. Deswegen dürfen die Formmassen in der Plastifiziereinheit nur gerade so wenig warm werden, dass eine zum Füllen der Kavität ausreichend niedrige Viskosität entsteht. Dadurch wird verhindert, dass durch zu frühes Vernetzen der Prozessablauf nicht oder unvollständig bis zur Formteilbildung abläuft.

• die Plastifiziereinheit wird daher meist < 100°C gehalten und durch kompressionslose Schnecken die Erzeugung von Reibungswärme auf ein Minimum beschränkt.

• das Werkzeug hingegen ist auf einem so hohen Temperaturniveau, dass eine schnelle Reaktion und damit Vernetzung eintritt; eine Grenze nach zu hohen Temperaturen hin ergibt sich aus der Forderung , dass nicht bereits Teile der Oberfläche der Formteile thermisch geschädigt werden.

• Kaltkanalwerkzeuge für Großserien (bei denen die Werkzeugkosten nicht entscheidend zu den Fertigungskosten beitragen), um den Materialverbrauch durch vernetzen der Formmasse im Verteilersystem zu reduzieren

Quelle(n):

• Menges, G.; Michaeli, W. und Mohren, P. (2007): Spritzgießwerkzeuge: Auslegung, Bau, Anwendung, 6. Auflage, Carl Hanser Verlag, München S. 52

• zur Vermeidung eines umfangreichen Angusssystems und somit von unnutzbarer Formmasse bietet sich insbesondere für kleine Formteile das Injection-Transfer-Moulding (ITM) an

• das ITM hat speziell für den Kautschukspritzguss eine interessante Weiterentwicklung erfahren, die eine nacharbeitungsfreie Fertigung gestattet: das s.g. Flashless-Verfahren arbeitet mit einer relativ dünnen Wand zwischen Drucktopf und Kavitätenplatte, die sich unter Druck im Drucktopf durchbiegt und damit dann auf die die Kavitäten umgebende Trennebene drückt

Quelle(n):

• Menges, G.; Michaeli, W. und Mohren, P. (2007): Spritzgießwerkzeuge: Auslegung, Bau, Anwendung, 6. Auflage, Carl Hanser Verlag, München S. 134

Durch den intelligenten Einsatz von Inline-Thermographie direkt am Formteil kann die Werkzeugtemperierung im Spritzgießprozess optimal geregelt werden. Dadurch wird Zykluszeit und Ausschuss reduziert und die Wirtschaftlichkeit des Prozesses erhöht. Die Folge ist u.a. auch ein reduzierter Energieverbrauch.

Quelle(n):

• SKZ-ConSem GmbH (2010): Kunststofftechnik - Weniger Kosten durch weniger Energie [online]. SKZ-ConSem GmbH, 21. Dez. 2010, verfügbar unter: Link

Ein Schwachpunkt bei hochpräzisen Teilen stellt noch häufig Rückstromsperre dar. Hier kommen immer noch Systeme zum Einsatz, die sich nicht aktiv ansteuern lassen. Das Schließverhalten bei herkömmlichen Rückstromsperren – egal ob Ring- oder Kugelrückstromsperren – ist von verschiedenen Prozessparametern wie zum Beispiel Staudruck, Dekompression, Schmelzehomogenität und Einspritzbewegung abhängig. Erst der durch das Einspritzen entstehende Schmelzedruck schiebt den Sperrring oder die Kugel der Rückstromsperre nach hinten und verschließt diese dadurch.

Bis dahin fließt allerdings ein Teil der plastifizierten Schmelze über die Rückstromsperre zurück. Durch übliche Prozess- oder Materialschwankungen variiert auch das Schließverhalten der Rückstromsperre und dadurch die Menge an zurückfließendem Material. Dies sorgt für Schwankungen im Massepolster und beim Schussgewicht, was wiederum zu schwankender Qualität der Spritzgießteile und zu Ausschuss führen kann.

Die schaltbare Rückstromsperre setzt an diesem Punkt an. Ein aktives Schließen der Rückstromsperre am Ende des Dosiervorgangs sorgt für erhöhte Prozesskonstanz. Eine definierte Schließbewegung durch das zurückdrehen der Schnecke und damit das aktive Schließen der Rückstromsperre sorgt für absolut konstantes und aktiv beeinflussbares Schließverhalten.

Die Prozesskonstanz wird erhöht, die Schwankungen im Massepolster und im Schussgewicht werden reduziert und die Gefahr von Ausschuss minimiert. Diese neue Technologie kann bei Anwendungen mit höchsten Anforderungen an die Präzision auf vollelektrischen Maschinen zum Einsatz kommen, denn auch die Vermeidung von Ausschuss erhöht die Effizienz.

Quelle(n):

• Brettnich, T. (2010): Elektrisch ist nicht gleich elektrisch [online]. Hüthig GmbH, 08. Okt. 2010, verfügbar unter: Link

Zur Erhöhung der Verfügbarkeit in der Produktion von Spritzgießteilen ist ein schonender Umgang mit dem Spritzgießwerkzeug unerlässlich. Passende Lösungen hierfür sind beispielsweise Linearführungen mit Rollenwälzkörpern für die bewegliche Werkzeugaufspannplatte. Eine solide Konstruktion der Gesamtmaschine ermöglicht Plattenparallelitäten, die deutlich über den Empfehlungen der Euromap liegen. Der Verschleiß der Werkzeuge wird damit deutlich reduziert. Gleichzeitig sorgt ein reduzierter Reibwiderstand in den Führungen ebenfalls für geringere Verluste und damit für eine Steigerung der Energieeffizienz.

Bei der Verwendung eines Werkzeugschutzsystemes wird der Kraftverlauf beim Schließen des Werkzeugs aufgezeichnet. Auf diese gespeicherte Masterkurve kann in einem frei einstellbaren Achsabstand eine Kontrollkurve gelegt werden. Schneidet nun beispielsweise wegen eines in der Trennebene hängenden Teils bei einer Schließbewegung der aktuell gemessene Kraftverlauf die Kontrollkurve, stoppt die Maschine aktiv die Schließbewegung.

Da das System im Gegensatz zu den herkömmlichen Werkzeugschutzsystemen selbst bei voller Verfahrgeschwindigkeit zuverlässig funktioniert, werden kürzeste Werkzeugbewegungszeiten erreicht. Das System sorgt daher nicht nur für einen sicheren Schutz der Spritzgießwerkzeuge sondern auch für eine Reduzierung der Zykluszeit. Die Effizienz des Produktionssystems steigt.

Quelle(n):

• Brettnich, T. (2010): Elektrisch ist nicht gleich elektrisch [online]. Hüthig GmbH, 08. Okt. 2010, verfügbar unter: Link

Die Umwandlung  von elektronischer in hydraulische Energie ist entscheidend für den Energieverbrauch, was maßgeblich von der Fähigkeit der Maschine bestimmt wird, den Leistungsbedarf dem Spritzgießzyklus anzupassen. Spritzgießmaschinen mit Konstantpumpenantrieb sind nicht in der Lage, die Leistung bedarfsgerecht zur Verfügung zu stellen. Eine Anpassung an den aktuellen Leistungsbedarf erfolgt durch Dissipation der überschüssigen Leistung über Ventile. Dies führt zu einem schlechten Wirkungsgrad und spiegelt sich im hohen Energieverbrauch wider.
Zur Verbesserung des Wirkungsgrads ist eine Leistungsanapassung unumgänglich. Hierzu bestehen folgende Möglichkeiten:

• Zum einen lässt sich der Leistungsbedarf durch den Einsatz von Regelpumpen mit verstellbaren Fördervolumen dem aktuellen Bedarf anpassen. Die Verstellung  des Fördervolumens erfolgt dabei entweder durch eine hydraulische Steuerung oder elektrisch. Die Pumpe wird dabei weiterhin mit konstanter Drehzahl betrieben. Nachteilig hierbei ist, dass gerade im Bereich mit geringem Fördervolumen diese Pumpen einen schlechten Wirkungsgrad aufweisen und dass bei einer hydraulischen Verstellung ein bestimmter Steuerdruck aufrechterhalten werden muss. Dem steht als Vorteil ein niedriger Preis gegenüber.

• Eine andere Möglichkeit zur Leistungsanpassung besteht in der Kombination eines Konstantpumpenantriebs mit einem drehzahlgeregelten Motor.

• Bei größeren Maschinen erfolgt eine Leistungsanpassung durch den Einsatz mehrerer Konstantpumpen, die wahlweise zu- bzw. abgeschaltet werden können. Hierdurch ist eine Anpassung des Leistungsbedarfs möglich.

Der Energieverlust einer Konstantpumpenangetriebenen Spritzgussmaschine liegt bei 80%, bei einer Regelpumpenangetriebenen Spritzgussmaschine liegt der Verlust nur bei 20%.

Quelle(n):

• Johannaber, F. (2004): Kunststoff-Maschinen-Führer, 4. Ausgabe, Carl Hanser Verlag, München S. 203, S. 204

• Durch eine neue Spritzgussmaschine, die elektrische Linearantriebe statt Hydraulikzylinder einsetzt, können jährlich mehr als 1,7% Energie (elektrisch) eingespart werden. 
• Die Amortisation der Maßnahmen liegt bei weniger als drei Jahren.

• Eine vollhydraulische Spritzgussmaschine mit ungeregeltem Drehstrommotor wurde mit einem zusätzlichem Hydraulikaggregat versehen.

• Im Betrieb wurde die Spritzgussmaschine dann durch eine neue energieeffiziente Maschine mit Servoantrieb ersetzt.

• Stromeinsparung von 344 MWh innerhalb einer geschätzten Betriebszeit von 10 Jahren

• gleichmäßigere Erwärmung und kürzere Heizzeiten (im Vgl. zur Infrarotheizung)

• Reduzierung des Energieverbrauchs der Blasmaschine für den Heizprozess

• Durch Ultraschallmesstechnik Optimierung des RTM-Prozesses
• Exakte Prozessführung und dadurch Reduzierung der Zykluszeit
• Reduzierung der Spülzeiten und des Harzabfalls sowie Energieeinsparung
• Entwicklung von neuen RTM-Werkzeugen und RTM-Bauteilen zeit- und kostensparender
• Erhöhung der Wirtschaftlichkeit

• trockene Beschichtungen mit permanenter Trennwirkung, die ohne oder nur mit geringem Trennmittelzusatz auskommen
• Grundlage dafür ist die Plasmapolymerisation, ein innovativer Fertigungsprozess unter Anwendung der Niederdruck-Plasmatechnik: mittels Abscheidung durch das Plasma lassen sich bestimmte Oberflächeneffekte erzielen – beispielsweise eine Antihaftwirkung
• Zusätzlich zur Trennwirkung bieten plasmapolymere Beschichtungen auch einen gewissen Korrosionsschutz.
• diese plasmapolymeren Beschichtungen haben bereits Erfolg versprechende Trennwirkungen gezeigt: Bei bestimmten Polyurethan-Systemen funktionierte die Trennung mehrere tausend Mal ohne Trennmittelzugabe.
• auch andere Kunststoffmaterialien wie Polyolefine, Polyvinylchlorid, Polyesterharze und thermoplastisches Polyurethan können mit der Acmos-Trennschicht dauerhaft entformt werden; ebenso ist sie prinzipiell geeignet, um Bauteile aus kohlefaserverstärktem Kunststoff für die Luftfahrtindustrie zu entformen.

• durch optimale Konstruktion lassen sich Kunststoffformteile gratfrei und vom Anguss getrennt herstellen
• Reduzierung von Nacharbeit und somit Ressourceneinsparung (reduzierte Materialverluste, Energieeinsatz und Abfallmenge)
• höhere Prozesssicherheit resultiert in geringeren Ausschuss oder in kürzerer Zykluszeit und somit in Produktivitätssteigerung

Quelle(n):

• Menges, G.; Michaeli, W. und Mohren, P. (2007): Spritzgießwerkzeuge: Auslegung, Bau, Anwendung, 6. Auflage, Carl Hanser Verlag, München S. 1

• Verringerung von Nacharbeit und Abfall kann durch formale Qualitätsmanagement-Systeme (QMS) erreicht werden

• die Vermeidung von Nacharbeit verringert Materialverluste, Energie- und Wassereinsatz, reduziert ggf. den Aufwand bei der Abwasserbehandlung

• höhere Prozesssicherheit resultiert in geringeren Ausschuss oder in kürzerer Zykluszeit und somit in Produktivitätssteigerung

Quelle(n):

• Umweltbundesamt (2005c): Merkblatt über Beste Verfügbare Techniken in der Oberflächenbehandlung von Metallen und Kunststoffen. Umweltbundesamt, Dessau, auch verfügbar als PDF unter: Kap 4.1.1 & BREF S. 200 Link