Für Fenster und Fassaden aus Aluminium sind heute hohe wärmedämmende Eigenschaften gefordert. Technoform Bautec Kunststoffprodukte, Fuldabrück, ist auf die Herstellung von Kunststoff-Isolierprofilen für die Bauindustrie spezialisiert. Technoform Extrusion Tooling konzipiert und baut am Standort Kassel-Lohfelden die dafür notwendigen hochpräzisen Werkzeuge für die Extrusion dieser Kunststoffprofile. Die damit produzierten Isolierprofile, in unterschiedlichen Ausführungen mit Aluminiumprofilen bzw. -schalen zum Verbund kombiniert, verleihen Fenstern undFassaden aus Aluminium durch die thermische Trennung ihre spezifischen Eigenschaften.

Für die Profilherstellung kommt in der Regel eine glasfaserverstärkte PA-66-Type zum Einsatz, um Festigkeit, Steifigkeit und Wärmeformbeständigkeit zuerreichen. Häufig finden auch Mischungen aus bis zu fünf Materialien Verwendung. Sie decken in unterschiedlichen Zusammensetzungen die Anforderungen an die Eigenschaften derProfile ab, die mit einer Genauigkeitvon ±0,05mm und einem Gewicht von7 bis 2000Gramm pro Meter herge-stellt werden.
Alle Materialmischungen müssen vor dem Verarbeiten getrocknet werden. Mit dem Abmustern bis zum Nachweis der Serientauglichkeit der Werkzeuge definiert der Werkzeugbauer gleichzeitig die Extrusionsparameter für die Serienproduktion an den Produktionsstandorten. Für Abmustern, Optimieren und Einfahren der Profilwerkzeuge stehen im unternehmenseigenen Technikum vier Extrusionslinien zur Verfügung.
In der Vergangenheit kamen die zum Abmustern der Werkzeuge benötigten Materialmischungen aus externer Herstellung, um anschließend vor Ort getrocknet zu werden. Dazu stand für Mischungen, die in größeren Mengen verarbeitet wurden, ein 1200-Liter-Trocknungstrichter zur Verfügung. Ein Somos D400-Trockner von Mann+Hummel Protec aus Bensheim versorgte ihn mit Trockenluft. Beistelltrockner trockneten kleinere Materialmengen direkt an den Extrudern. Auf Dauer bot dieses Vorgehen allerdings wenig Flexibilität, um Materialmischungen in kurzer Zeit variieren zu können.
In Zusammenarbeit mit den Bensheimer Materialaufbereitungsspezialisten wurde dieses Manko konzeptionell angegangen und behoben. Zum Abmustern neuer Profilwerkzeuge kommt jetzt eine Komplettanlage zum Einsatz, die die Anforderungen bei der Materialaufbereitung flexibel abdeckt. Diese Anlage umfasst zwei D400-Trockenlufttrockner und neun Trocknungstrichter mit einer Trocknungskapazität von insgesamt 3000Litern, ein gravimetrisches Dosier- und Mischsystem Somos Gramix Compact 400 sowie eine zentrale Förderanlage vom Oktabin bis zum Extrudereinzug. Mit dieser Konfiguration ist die Anlage auf die speziellen Anforderungen maßgeschneidert und bietet die gewünschte Flexibilität beim Beschicken der vier Extrusionslinien: parallel sowohl mit getrockneten Standard-Materialmischungen als auch mit individuellen Rezepturen, die sich aus bis zu fünf getrockneten Materialien direkt im laufenden Prozess dosieren und mischen lassen. Das ist im Technikum des Werkzeugspezialisten jetzt erstmals möglich.
Das zentrale Saugfördersystem hat bedarfsgerecht arbeitende Fördergeräte der Baureihe Somos FG200 auf den einzelnen Trocknungstrichtern, den Materialbehältern des Batchdosierers und den Materialtrichtern der Extruder. Ungetrocknete Materialien werden mit normaler Umgebungsluft gefördert, getrocknete Materialströme ausschließlich mit Trockenluft.

Individuelle Mischungsverhältnisse in der laufenden Erprobung variieren

Steht die Materialrezeptur für ein Profil von vornherein fest, werden die neu gebauten Werkzeuge mit diesen so genannten Standard-Materialmischungen eingefahren. Zum Trocknen stehen hierfür nun insgesamt drei Trocknungstrichter zur Verfügung: der bereits vorhandene mit 1200l und zwei neue Trichter mitje 300l, die der D400-Trockner mitTrockenluft versorgt. Die Mischungen bereitet der ebenfalls neu in das Gesamt-Fördersystem integrierte Chargendosierer Gramix Compact 400 gemäß Rezepturvorgabe direkt aus den in Oktabins bereitgestellten Materialien auf. Hierzu werden zwei Hauptkomponenten mit Dosierschiebern und bis zu drei Nebenkomponenten mit Dosierschnecken exakt dosiert, in einer nachgeschal-teten Mischkammer homogen gemischt und in die entsprechenden Trocknungstrichter gefördert.

Mit dieser Aufgabe allein wären die Möglichkeiten der Aufbereitungsanlage aber längst nicht ausgenutzt. Heuteverarbeiten die Extrudeure im Technikum immer häufiger auch von den erprobten Standardformulierungen abweichende, individuelle Mischungsverhältnisse. Nicht selten lautet die Anforderung dabei sogar, die Rezeptur in der laufenden Erprobung zu variieren. Ziel dabei ist, die Mischungszusammensetzung so zu optimieren, dass die bestmöglichen Profileigenschaften (mechanische und thermische Kennwerte) für die jeweilige Anwendung realisiert werden.
Und mit dieser Aufgabe kommt der volle Leistungsumfang der Aufbereitungsanlage zum Tragen. Die Materialmischung hierfür erzeugt wieder der Chargendosierer Gramix Compact, diesmal allerdings aus bereits getrockneten Komponenten. Für deren Trocknung sorgt die zweite Trocknungsanlage: eine Modultrichteranlage mit sechs Trocknungstrichtern, drei mit 100l und je einer mit 200, 300 und 400l Inhalt, wird mit Trockenluft vom zweiten D400-Trockenlufttrockner versorgt.

Mehrere Extruder mit unterschiedlichen Rezepturen beschicken

Die Software der Steuerung auf der Basis einer Siemens S7 visualisiert alle Abläufe und Funktionen auf einem 10″ großen Touchscreen: Alle im Technikum anfallenden Aufgaben beim Bemustern eines Werkzeugs lassen sich so komfortabel handhaben, beispielsweise Mischungsrezepturen auf Tastendruck kontrollieren, anpassen und für die Prozessdokumentation speichern.

Diese für das Unternehmen konzipierte Sondersoftware erlaubt eine komfortable Handhabung der im Extrusionstechnikum anfallenden unterschiedlichen Aufgaben. So wird beispielsweise ein (oder mehrere) Extruder mit einer Standardmischung aus einem der dafür bereitgestellten drei Trocknungstrichter beschickt. Parallel hierzu wird ein anderer Extruder mit einer Sondermischung beschickt, die der Batchdosierer aus den in der Modultrockneranlage getrockneten Komponenten individuell erzeugt. Die Flexibilität der Anlagensteuerung erlaubt es, selbst zwei oder mehrere Extruder im laufenden Betrieb mit individuellen Mischungsrezepturen zu versorgen. Sobald das Fördergerät eines Extruders Material anfordert, liest die Anlage die zugehörige Rezeptur ein, erzeugt die entsprechende Mischung und fördert sie in der maschinenbezogenen Materialleitung zum Extruder. Danach folgt die Mischungsherstellung für den zweiten Extruder, der Material mit eigener Rezeptur anfordert. Unterstützt wird dieser schnelle Rezepturwechsel durch die Mischerkonstruktion des gravimetrischen Dosier- und Mischsystems Gramix Compact 400 (Chargengewicht 4kg). Die für den Wechsel der Chargenzusammensetzung notwendige Restlosentleerung im laufenden Betrieb setzt einen totraumfreien Mischer voraus, was mit dieser Sonderkonstruktion realisiert ist.

Beim Abmustern und Einfahren neuer Profilwerkzeuge im Technikum betragen die Extruderlaufzeiten – je nach Werkzeugkomplexität und Aufgabenstellung – zwischen acht und 24Stunden. Daher lassen sich in diesem An-wendungsfall mit einem zentral in der Aufbereitungsanlage angeordneten Dosier- und Mischsystem beide Aufgaben abdecken: sowohl das Erzeugen vonindividuellen Mischungen im laufenden Extrusionsprozess als auch – in der übrigen Zeit – das Auffüllen der drei Trocknungstrichter mit der jeweiligen Standardmischung.

Kosteneffizienz
In Erprobungsphase optimieren

Ihre Eigenschaften verdanken die produzierten Isolierprofile der Perfektion und Zuverlässigkeit der vom Werkzeugbauer konzipierten, gebauten und für die Serienproduktion freigegebenen Werkzeuge und den darin zu Profilen geformten Werkstoffen. Mit der neuen Materialaufbereitungsanlage entstehen viele Freiheiten: Die optimale Materialmischung lässt sich flexibel, schnell und zuverlässig beim Abmustern der Werkzeuge erproben und gleichzeitig lassen sich alle Parameter für die spätere Serienproduktion im Vorhinein festlegen. Dies spart Kosten für Material und nachträgliche Anpassungen.

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Über den Autor

Grit Feistkorn, Leiterin Marketing, Mann+Hummel Protec, Bensheim, grit.feistkorn@mh-protec.com