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11.10.2010

Schneller und sparsamer

Spritzgießmaschinen auf der K 2010

Der während der globalen Wirtschafts- und Finanzkrise aufgebaute Investitionsstau hat sich auf der K 2010 heftig entladen. Für einen zusätzlichen Schub sorgten die zahlreichen Innovationen und Neuheiten der Spritzgießmaschinenhersteller. Erhöhte Dynamik und bessere Energieeffizienz standen dabei ganz oben im Pflichtenheft der Maschinenbauer.

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So auch bei Sumitomo Demag: Zur K-Messe präsentierte das Unternehmen unter anderem die neue Bauserie El-Exis SP. SP steht hier als Abkürzung für „Speed Performance“. Durch die Weiterentwicklung aller bewährten Maschinenkomponenten der El-Exis-Baureihe bietet die neue Serie eine erhöhte Dynamik für Werkzeugbewegung, Einspritzen und Auswerfen sowie eine gesteigerte Effizienz bei der Hochgeschwindigkeitsproduktion von zum Beispiel Verschlüssen, dünnwandigen Kunststoffverpackungen und anderen Behältern. Die Baureihe soll sukzessive ausgebaut werden und mit neun Baugrößen das Schließkraftspektrum von 1500 bis 7500 kN abdecken. Die Maschine besitzt einen elektrischen Antrieb für die Dosierbewegung, einen elektrohydraulischen Antrieb für die Werkzeugöffnung sowie eine Speicherhydraulik für die Einspritzbewegung. Alle Nebenbewegungen sind über Servoventiltechnik hydraulisch angesteuert.

Die neue Bauserie verfügt jetzt – wie auch die vollelektrischen Intelect- und die hydraulische Systec-Maschine des Herstellers – über die einheitliche Steuerung NC5. Die neue Funktion „active adjust“ bietet dem Anwender die Möglichkeit, prozess- und formteilabhängig jede einzelne Maschinenbewegung zu beschleunigen und damit die Zykluszeit zu optimieren: Werkzeugöffnung, Auswerferbewegung sowie das Umschalten von Spritzdruck auf Nachdruck lassen sich durch Steigern oder Absenken der Geschwindigkeit mithilfe von Schiebereglern in der Steuerung beschleunigen oder verlangsamen. In der Summe ergeben sich reduzierte Trockenlaufzeiten für kürzere Zyklen und mehr Produktivität.

Hochdynamische Druck- und Geschwindigkeitsregelung

Eines der Ausstellungsstücke von Boy auf dem Messestand war die deutlich verbesserte Maschine 35 E mit 350 kN Schließkraft. Die wichtigste Neuerung ist der servomotorische Pumpenantrieb. Herz des Systems ist ein Synchron-Servomotor mit Zahnradpumpe. Über die Maschinensteuerung gibt der Anwender die Druck- und Mengensollwerte vor. Die Istwerte werden simultan erfasst und in geschlossenem Kreis geregelt. Ein Umrichter und eine spezielle Software erfüllen die komplexen Anforderungen einer hochdynamischen Druck- und Geschwindigkeitsregelung. Die Pumpendrehzahl wird stets exakt den Anforderungen des jeweiligen Zyklusschritts angepasst. Zwischen „Ende Dosierzeit“ und „Ende Kühlzeit“ stehen Motor und Pumpe still und Energie wird nicht verbraucht. Bei vielen Anwendungen ist der Energiebedarf so gering, dass eine Ölkühlung nicht mehr erforderlich ist. Bauartbedingt erbringt der servomotorische Pumpenantrieb eine höhere Bewegungsdynamik, die zu einer verkürzten Zykluszeit und einer höheren Teilequalität führt. Zusätzlich trägt die genaue Regelung zur Qualitätsverbesserung bei. Ein weiterer Vorteil dieser Technologie ist ein deutlich geringeres Geräuschniveau der Maschine. Die Spritzeinheit ist ausschwenkbar. Damit verkürzen sich die Wechselzeiten von Plastifizierzylinder und Düse. Die Aufstellfläche wurde ebenfalls optimiert. Mit nur 1,9 m² ist sie die kompakteste ihrer Schließkraftklasse. Eine Programmerweiterung stellt die neue 35 E HV mit Trennebeneneinspritzung dar. Ebenfalls zum Lieferprogramm gehört auch der Umspritzautomat 35 E VV. Diese sehr kompakte Maschine zum Umspritzen von Einlegeteilen begnügt sich mit einer Aufstellfläche von lediglich 1,7 m².

Rechtzeitig zur Messe erweiterteNetstal die bestehende Elion-Baureihe mit zwei neuen Modellen der Größen 2200 und 2800 kN. Dank der modularen Bauweise lassen sich erstmals die neuen elektrischen Schließeinheiten mit den hybriden Spritzeinheiten der Evos-Baureihe kombinieren. Die erreichten Trockenzyklen von 1,3 bzw. 1,4 s erlauben den Einsatz der Maschinen in Anwendungsgebieten, die bisher hydraulischen Maschinen vorbehalten waren. Neben der Erweiterung der Baureihe zeigte der Hersteller auch seine neue frei programmierbare Ablaufsteuerung Axos. Mit der Steuerung kann der Anwender einen maßgeschneiderten Prozessablauf ohne Einschränkungen für eine schnellere und flexiblere Prozessgestaltung einrichten.
Laut Männer ist bei der Fertigung von Mikroteilen der klassische Spritzguss und der klassische Formenbau an seine physikalischen Grenzen angekommen.

Neues Konzept für die Herstellung kleinster Kunststoffteile

Sie haben deshalb ein neues Konzept für die Herstellung kleinster Kunststoffteile mit nach Düsseldorf gebracht. Die Produktionszelle unterscheidet sich von den klassischen Spritzgießmaschinen schon in seiner Grundkonstruktion. Mit einer gekühlten, aus einem Stück gefertigten Maschinenplatte aus Stahl und der 3-Punkt-Lagerung ähnelt die stabile Konstruktion der von hochpräzisen Messmaschinen. Anders als bei herkömmlichen Spritzgießmaschinen finden der variotherme Prozess und die Entnahme der Teile außerhalb der Schließeinheit statt. Das Herzstück dieses Konzepts ist der Track-män: Die zweiteilige Werkzeughälfte besitzt einen Formeinsatz sowie ein integriertes Auswerferpaket – und wird nach dem Einspritzen aus der Schließeinheit heraus zu den einzelnen Funktionsstationen transportiert. Die Anlage führt dadurch gleichzeitig mehrere Prozesse aus. Das sorgt für eine hohe Taktfrequenz. Durch die Verwendung mehrerer Werkzeughälften innerhalb eines Produktionszyklus‘ ist es möglich, Teile mit verschiedenen Geometrien ohne Umrüsten der Maschine zu fertigen. Das ist insbesondere bei der Produktion kleinerer Mengen wirtschaftlich. Zusätzlich lässt sich die Werkzeughälfte mit einem Chip versehen, auf dem die erforderlichen Spritzparameter gespeichert sind. Somit herrschen optimale Produktionsbedingungen für jedes einzelne Spritzgussteil. Das Konzept bietet auch die Möglichkeit, weitere Module in das lineare System der Produktionszelle einzubinden, beispielsweise ein Einlegemodul oder eine Montageeinheit.

Einen Meilenstein nennt Arburg sein neues Einrichtassistent-Modul für die Selogica-Steuerung. Das Modul ermöglicht erstmals auch das begleitende Einrichten oder kurz „teachen“ des gesamten Maschinenablaufs. Menügeführt begleitet der Einrichtassistent den gesamten Rüst- und Einrichtvorgang in nur fünf Schritten – vom Werkzeugeinbau über die automatische Erstberechnung der Parameter bis zum fertigen Ablauf. Das System bleibt dabei immer offen für nachträgliche Anpassungen von Parametern und Abläufen. Zwei Vorteile stehen beim neuen Modul im Vordergrund: Der Einrichter braucht kein Experte in Sachen Steuerung mehr zu sein, um den kompletten Spritzgießprozess einrichten zu können. Darüber hinaus wird die Vorbereitung der Allrounder auf die Produktion durch die hohe Flexibilität des Assistenten und die im Hintergrund ablaufenden automatischen Funktionen sehr viel schneller umsetzbar als bisher.
Zur Messe wurde die Maschinenreihe Allrounder Hidrive um eine weitere Baugröße nach oben erweitert. Die große 920 H verfügt über eine neu konzipierte servoelektrische Kniehebel-Schließeinheit, 5000 kN Schließkraft und einen Säulenabstand von 920 mm x 920 mm. Besonders auf Anwendungen, die eine hohe Produktionsleistung bei gleichzeitig hoher Teilepräzision und schnelle Zyklen erfordern, ist das Maschinenkonzept ausgelegt. Es kombiniert servoelektrische Schließeinheiten mit leistungsstarken hydraulischen Spritzeinheiten und adaptiver Hydraulikspeichertechnik. Zusätzlich sorgen die Energierückspeisung der Servomotoren beim Abbremsen und der leistungsangepasste Hydraulikantrieb mit Pumpenmotor der Wirkungsgradklasse EFF1 für einen angepassten Gesamtenergiekonsum der Maschinen. Alles in allem ergeben diese Faktoren im Vergleich zu vollhydraulischen Maschinen eine Verringerung des Energieverbrauchs um bis zu 40 Prozent.

Elektrifizierte Variante

Engel zeigte in Düsseldorf unter anderem erstmals die neue entwickelte e-Insert – eine elektrifizierte Variante der vertikalen Insert-Maschine mit servoelektrischem Drehtisch und vollelektrischer Spritzeinheit. Der Schließprozess und das Auswerfen erfolgen über die neue Ecodrive-Servohydraulik. Eine weitere Neuheit wurde für den Bereich Packaging präsentiert. Mit der neuen vollelektrischen Baureihe e-Cap ist es dem Hersteller gelungen, den Anforderungen in der Verschlussproduktion hinsichtlich geringer Zykluszeiten, hoher Flexibilität und geringem Energieverbrauch gerecht zu werden und das mit einer Zykluszeit von unter drei Sekunden. Im Vergleich zu allen anderen Maschinen am Markt soll die e-Cap laut Hersteller den mit Abstand geringsten Energieverbrauch haben. Möglich wird dies durch eine neue Einspritzeinheit in Premium-Ausführung, die erhöhte Auswerferkraft sowie durch einen verstärkten Schließantrieb.

Mit der neuen Mars-Eco bietet Haitian eine wirtschaftliche Variante der bekannten Baureihe. Das Ausstattungspaket verspricht eine preisattraktive Alternative, die dem Verarbeiter eine wettbewerbsfähige Kunststoffproduktion von einfachen Standardteilen ermöglicht. Die Energieanalyse der Maschine ergibt einen Verbrauch von 0 Liter Wasser und 2,1 KW/h Strom. Preislich liegt sie etwa 50 Prozent unter den üblichen europäischen hydraulischen Standardmaschinen. Die neue Pallas-Serie des Herstellers wurde bereits auf der diesjährigen Chinaplast vorgestellt. Das Konzept ist einfach und simpel: Die energetischen Eigenschaften der Mars-Serie wurden mit mehr Geschwindigkeit und Präzision kombiniert. Auf der K-Messe stellte das Unternehmen den Prototypen PA1600/570 vor. Die Energieanalyse der Maschine ergibt einen Verbrauch von 0 Liter Wasser und 4,8 kW/h Strom – die Energieeinsparung im Vergleich zu einer herkömmlichen hydraulischen Maschine beträgt bis zu 70 Prozent.

Weltpremiere auf der K 2010 feierte die Zhafir-Mercury-Serie des Maschinenbauers. Die Baureihe ist das Ergebnis deutsch-chinesischer Teamarbeit: Entwickelt von deutschen Ingenieuren mit der Unterstützung erfahrener Produktionsexperten von Zhafir Ningbo und komplett gefertigt in Ebermannsdorf. Die Mercury repräsentiert eine neue Generation vollelektrischer Spritzgießmaschinen. Holme werden zu Seitenplatten und ermöglichen eine 70 Prozent größere Werkzeugfläche, ein vereinfachtes Kniehebelsystem erzielt mehr Präzision, die Trennung von Plastifizieren und Einspritzen sorgt für eine außergewöhnlich hohe Schmelzequalität und hohe Einspritzgeschwindigkeiten bei hoher Beschleunigung. Die Maschine spart bis zu 50 Prozent Energie gegenüber traditionellen Hochleistungsmaschinen. lan

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