Systeme zur Energie- und Medienver- und -entsorgung sind die Lebensadern von städtischen Siedlungen. In der öffentlichen Wahrnehmung stehen sie, weil in der Regel unterirdisch verlegt und daher unsichtbar, jedoch weit hinten. Dennoch findet auch hier ein fast klassischer Materialwettbewerb statt: Kunststoff gegen die traditionellen Werkstoffe Beton und Keramik. Durch die stetige Weiterentwicklung der Verarbeitungstechnik können Kunststoffe ihre Vorteile, wie die Kombination aus geringem Gewicht und hoher Festigkeit, sowie chemischer Beständigkeit bei immer größeren Bauteilen ausspielen. So hat der Schachthersteller Romold aus Freilassing im Januar 2010 ein Schachtsystem mit 1.000 mm Nennweite aus hochfesten Polypropylen-Spritzgussteilen auf den Markt gebracht. Bereits 1992 hatte der Kunststoffverarbeiter die ersten indus-triell rotationsgeformten Kunststoffschächte in Deutschland auf den Markt gebracht – damals eine kleine Revolution in der Branche. Und aufgrund ihrer Vorteile konnten sich die Kunststoff-Schächte auch im Markt etablieren.
Spritzguss statt Rotationsformen
erhöht die Gestaltungsfreiheit
Spritzgießen bedeutet bei dieser Anwendung nicht Niederdruck- oder Schaumspritzguss, sondern Hochdruckspritzguss – trotz der Größe und des Gewichts der Formteile, die am oberen Ende der serienmäßigen Machbarkeit liegen. Die Spritzgießwerkzeuge dafür wurden von Haidlmair Werkzeugbau in Nussbach/Österreich entwickelt und gebaut. Die Hauptvorteile der spritzgegossenen Schächte sind die höhere Festigkeit der PP-Struktur, sowie die im Vergleich zum Rotoformen höhere Gestaltungsfreiheit. So konnten am Schacht mehr umlaufende Rippen angebracht und ausgeformt werden. Sie dienen sowohl der Erhöhung der Strukturfestigkeit, als auch der Verzahnung mit dem Erdreich.
Das neue Schachtsystem ist als Modulsystem aufgebaut. Es besteht im Unterschied zur Betonversion aus lediglich drei Gehäusekomponenten. Modul Eins ist der Schachtboden. Er kann durch nachträglich angebrachte Steckmuffen mit dem Rohrleitungssystem verbunden werden. Auf den Schachtboden wird mit Modul Zwei aufgebaut. Es ist der so genannte „Schachtring“. Er wird in vier Höhenvarianten produziert. Dies ermöglicht die flexible Anpassung der Gesamthöhe an die Einbausituation. Modul Drei ist der „Schachtkonus“. Er verjüngt sich zur Einstiegsöffnung mit einem Durchmesser von 625 mm, die mit einem Schachtdeckel verschlossen wird. Zubehörteile, wie die Leitersprossen oder Dichtringe komplettieren das System. Insgesamt bietet das neue Schachtsystem eine optimale Kombination aus Festigkeit, Beständigkeit und geringem Manipulationsgewicht. Dies wird vor allem im Vergleich mit einer Beton-Variante deutlich: Sie bringt rund 1.600 kg auf die Waage, während der Polypropylenschacht komplett nur rund 110 kg oder um 93 % weniger wiegt. Was das für die Transportkosten zur Baustelle und die Handhabung dort bedeutet, bedarf keiner weiteren Erläuterung. Trotz des geringen Eigengewichts müssen keine Abstriche bei den Anwendungseigenschaften in Kauf genommen werden. Auch der Auftrieb durch das Grundwasser wird durch die dichte Anordnung der äußeren Radialrippen verhindert.
Handhabung von Groß-Werkzeugen mit Wechseleinsätzen
Ebenso beeindruckend wie die Dimensionen der Spritzgussteile sind die Größen der drei Spritzgießwerkzeuge. Sie wiegen insgesamt 130 Tonnen. Das größte und schwerste, ist das „Familien-Werkzeug“ für den „Schachtring“ mit dem die Durchmessergröße DN 1000 in vier Höhenabstufungen mit 1.000, 750, 500 und 250 mm produziert werden kann. Zur Höhenanpassung sind Wechseleinsätze in den vier Backenschiebern und auf dem zentralen Formkern vorgesehen. Dazu müssen nur die entsprechenden Kavitätensegmente entfernt und jeweils durch „Blindsegmente“ ersetzt werden. Zur Fixierung der Wechseleinsätze im Spritzgießwerkzeug dienen mechanische Schnellanschlüsse.
Was man bei Werkzeugen kleiner und mittlerer Größe als übliche Vorgangsweise kennt, wäre in diesem Fall angesichts der Größe und des Gewichts der Wechseleinsätze eine nicht zu bewältigende Titanenaufgabe für jeden Maschinenbediener gewesen. Somit blieb keine andere Lösung, als sich eines entsprechend kräftigen Manipulationsgeräts zu bedienen. Da passende Geräte dafür nicht verfügbar waren, wagten sich die Konstrukteure des Werkzeugbauers auch an die Handling-Technik für diese Schwergewichte. Die Vorrichtung besteht aus einer Trägerkonstruktion und dem eigentlichen elektrisch angetriebenen Manipulationsgerät. Die „Entlastung“ des Bedieners ist nicht der einzige Vorteil der Manipulationsvorrichtung. Von ebenso großer Bedeutung ist die Positionierpräzision beim Entnehmen und Einsetzen der Wechseleinsätze, die dadurch bestmöglich vor Beschädigungen geschützt werden. Dazu Helmut Fürtbauer, Verkaufsleiter des Werkzeugbauers: „Der Blick in die Stückliste des „Schachtring“-Werkzeugs ist in der Tat beeindruckend. 3.558 Normteile und 927 individuell gefertigte Teile sind dort aufgelistet, schließlich handelt es sich um vier Werkzeuge in einem.
Vor allem die Kombination aus Anzahl und Größe stellte eine nicht alltägliche Herausforderung dar, ebenso wie die Abstimmung der Wechseleinsätze auf das Grundwerkzeug und die Erprobung aller Varianten. Letzteres war eine der herausforderndsten Aufgaben in diesem Projekt, vor allem, da Spritzgießkapazität in dieser Größenordnung nicht an jeder Ecke verfügbar ist.“
Produktion auf Österreichs größter Spritzgießmaschine
40.000 kN Schließkraft und die Eignung das PP schnell und mit ausreichendem Schussgewicht plastifizieren zu können, waren die Vorgaben für den Produzenten der Schachtmodule. Die Entscheidung von Romold fiel letztendlich auf das Kärntner Unternehmen Europlast, bei dem Österreichs größte Spritzgießmaschinen vom Typ Engel Duo 100.000 / 4.000 in Betrieb sind. Seit Anfang 2010 läuft die Serienproduktion.
Zum Start der Serienproduktion zog Friedrich Ebner, Geschäftsführer der Romold-Holding in Salzburg, sein Resümee: „Mit der Markteinführung des Polypropylen-Schachtes in Spritzgießqualität hat das „Hin und Her“, ob Beton oder Kunststoff die richtige Wahl für ein Schachtbauwerk ist, aus unserer Sicht sein Ende gefunden“. „Romold hat“, so meint Ebner, „die Vorteile beider Systeme zusammengeführt“.
Der PP-Schacht habe zudem „den Preis eines vergleichbaren Betonschachtes gepaart mit dem geringen Gewicht, der Langlebigkeit, Flexibilität und Dichtheit eines Kunststoffschachts“. Dieses Ziel habe man mit einem „kompetenten Kooperationspartner“ für die Werkzeugtechnik erreicht. Dies habe, so Ebner, „entscheidend zum Erfolg dieses Projekts beigetragen“.
Erhöhte Marktchancen
Am Ende zählen die Gesamtkosten
Formteile für Abwasserschächte liegen mit ihrer Größe und ihrem Gewicht am oberen Ende der serienmäßigen Machbarkeit. Hauptvorteile gegenüber dem bisher eingesetzten Rotationsverfahren mit Polyethylen sind die höhere Festigkeit der Polypropylen-Struktur sowie die höhere Gestaltungsfreiheit. So konnten am Schacht mehr umlaufende Rippen angebracht und ausgeformt werden. Sie dienen sowohl der Erhöhung der Strukturfestigkeit, als auch der Verzahnung mit dem Erdreich. Damit kann der Hersteller, weil er jetzt auch im Preis mit Betonschächten gleichziehen kann, zusätzliche Marktanteile aus diesem Segment gewinnen. Die Entwicklung und Konstruktion der entsprechenden Spritzgieß-Werkzeuge für diese Großbauteile und die Handhabungstechnik für die schwergewichtigen Werkzeugeinsätze hatte daran einen wichtigen Anteil.
Auch bei den Anwendungseigenschaften der Kunststoff-Schächte müssen keine Abstriche in Kauf genommen werden. So konzentriert sich der Produktvorteil auf das Gewicht, das um etwas mehr als 90 % vermindert wird. Der Anwender vermindert dadurch seine Transportkosten und die Kosten für die Handhabung beziehungsweise den Einbau auf der Baustelle.
