Fertigungszellen und elektrische Maschinen – diese Trends setzen Maschinenhersteller auf den Messen und zeigen dazu viele Neuentwicklungen. Aber: Sind sie bei den Verarbeitern wirklich willkommen? Sind Energieeffizienz und Prozessintegration resultierend aus dem hohen Kostendruck wirklich die wichtigsten und damit investitionsentscheidenden Themen, die die Verarbeiter bewegen? Das Expertengespräch kurz nach der K-Messe sollte hier Hinweise geben, ob die vorgestellten Novitäten tatsächlich den Nerv der Kunststoffverarbeiter treffen. Als Fazit aus der äußerst lebhaften Diskussion über die Vor- und Nachteile von hydraulischen und elektrischen Spritzgießmaschinen sowie von Fertigungszellen lässt sich festhalten, dass die Maschinenhersteller einige Signale des Marktes nicht richtig deuten.

Die Antriebstechnik bei Spritzgießmaschinen ist seit langem ein umstrittenes Thema. Sind elektrische Maschinen besser, effizienter, präziser? „Warum ist auch heute noch das Interesse an hydraulischen Maschinen so ungebrochen groß“, stellte Prof. Ansgar Jaeger von der FHWürzburg eine berechtigte Frage zu Beginn in den Raum. Die Absatzzahlen der elektrischen Maschinen wachsen zwar, halten sich jedoch in Grenzen. Eigene Erfahrungen mit elektrischen Maschinen haben bereits alle am Tisch sitzenden Verarbeiter gesammelt. Und die Erwartungen sind aufgrund der Marketingversprechen hoch: Die Elektrischen sollen präziser und wiederholgenauer arbeiten. Und obwohl die Herstellkosten nur wenig durch die Energiekosten beeinflusst werden, sind die steigenden Strompreise ebenfalls einer der Gründe, einen Wechsel zu testen, auch da sich die Preise beider Maschinentypen angenähert haben.

Hohe Erwartungen an die Produktqualität bisher eher enttäuscht

In Unternehmen innerhalb der Firmengruppe Ros sind zum Teil schon sehr lange elektrische Maschinen unterschiedlicher Fabrikate im Einsatz. Werner Beuerlein, Geschäftsführer von Kunststofftechnik Ros, zeigte sich von der Qualität der Spritzlinge aber eher enttäuscht: „Wir haben die Maschinen natürlich auf schwierige Teile angesetzt, auf schwer zu verarbeitende, hochgefüllte Werkstoffe. Und wir haben auf beiden Maschinentypen dasselbe Artikelspektrum produziert. Leider konnten wir nicht zweifelsfreinachweisen, dass die Elektrischen in punkto Produktqualität besser sind.“

Aber ist denn für diese Herausforderung ein Wechsel derAntriebstechnik überhaupt der Königsweg? Michael Bauser, Geschäftsführer bei Bauser Kunststofftechnik, verneint dies. Seit etwa vier Jahren stehen in seiner Produktion vollelektrische Maschinen neben hydraulischen. Doch er ist der Meinung, dass man mit einer optimierten Ausrüstung – beispielsweise besseren hydraulischen Komponenten und einer Lageregelung – aus einer hydraulischen Maschine im Hinblick auf die Präzision dieselbe Leistung herausholen kann, wie aus einer elektrischen. Allerdings glaubt er bei der Reproduzierbarkeit geringfügig bessere Ergebnisse erzielen zu können. „Aus unserer Sicht kann ich dennoch nicht sagen, dass die Zukunftsmaschine für den Spritzguss, den Energiebedarf außen vor gelassen, eine Vollelektrische sein wird.“ Der reduzierte Energiebedarf einer Spritzgießmaschine ist ein Anreiz, aber nicht entscheidend, denn der Energieverbrauch mache nur etwa 5% der Herstellkosten aus, erläuterte Prof. Jaeger.
Trotzdem ist das Interesse am Energiesparen hoch. Vordergründig ein Widerspruch, letztlich fürchten aber die Verarbeiter weiter steigende Strompreise und denken langfristig. Da die elektrischen Maschinen höhere Investitionskosten erfordern, sind folglich neue Möglichkeiten zum Energiesparen bei hydraulischen Maschinen höchst willkommen. Eine davon ist Etacontrol von Oni, das auf der K-Messe erstmals gezeigt wurde. Es handelt sich dabei um eine kontrollierte Leistungsanpassung der Maschinen und eine daraus resultierende Wirkungsgradoptimierung. Versprochen wird eine Energieeinsparung im Durchschnitt von 36 Prozent (siehe Kasten „infoDIRECT“). Dr.Thomas Zipp, geschäftsführender Gesellschafter bei Weber Kunststofftechnik und Formenbau sieht darin eine Chance, mindestens fünf Jahre alte hydraulische Maschinen aufzurüsten, um ohne große Investitionskosten die größtmögliche Energieeinsparung zu realisieren. „Solche Anpassungen nehme ich mit, aber die Entscheidung dafür ist nicht präzisions- oder qualitätsgetrieben. Unser größtes Problem ist nicht die Energie. Die größten prozessualen Herausforderungen sind für uns die rohstoffseitigen Chargenschwankungen, die sowohl bei hydraulischen als auch bei den elektrischen Maschinen steuerungsseitig nicht ausgeregelt werden und deshalb Schwankungen in der Produktqualität hervorrufen.“ Und dafür haben weder die Maschinenhersteller noch andere Ausrüster bisher zufriedenstellende Lösungen für die Verarbeiter parat. Das Thema Qualitätssicherung wurde am Nachmittag lebhaft diskutiert und wird in einem weiterenExpertengespräch in einer der nächsten Ausgaben veröffentlicht (siehe Kasten „Vorschau“). Einig waren sich alle an der Diskussion Beteiligten darin, dass sich die hohen Mehrkosten von 25 Prozent für die elektrischen Maschinen nicht lohnen. Bei 10 bis 15Prozent allerdings würden die Teilnehmer am Expertengespräch übereinstimmend einen Wechsel eher inBetracht ziehen.

Elektrische Maschinen: Leise Schönheiten, geringere Wartungskosten

Zumal es bei der Betrachtung der Unterschiede imVergleich zu den hydraulischen Maschinen durchaus auch Positives zu vermerken gibt. Denn nicht umsonst sind ihre elektrischen Schwestern durchaus auch gefragt. Dr. Marco Wacker, Technischer Vorstand bei Oechsler sieht die größten Vorteile in der deutlich geringeren Geräuschentwicklung und der kostengünstigeren Wartung: „Die ganzen Anforderungen wie Schlauchwechsel, Ölwechsel, Ölwanne, Undichtigkeiten fallen weg.“ Und Bauser ergänzt sogar noch einen weiteren Vorteil, der ins Auge fällt: „Wir müssen unsere Kunden begeistern, zufrieden stellen reicht heute nicht mehr aus. Und da ist es schon eine Frage, wie der Maschinenpark aussieht, durch den sie den Kunden führen. Neben einer älteren hydraulischen Maschine löst eine Elektrische durchaus einen Wow-Effekt aus.“ Vor allem für Verarbeiter aus der Medizintechnik ist die Sauberkeit der elektrischen Maschinen häufig eines der Argumente zu investieren: Stichwort Reinraum. Doch nur ein Zehntel der medizintechnischen Teile werde imReinraum produziert, so Prof. Jaeger. In der Tat ist Medizintechnik nicht gleich Medizintechnik. Oftmals sind die Produkte nur so genannte technische Teile, für die deutlich geringere Anforderungen an die Sauberkeit gelten, wie Dr. Wacker ausführt.
Womit erklärt werden kann, weshalb auch manch medizintechnisches Teil auf einer hydraulischen Maschine produziert wird. Denn sobald für komplexe Geometrien oder Hinterschnitte Kernzüge verwendet werden müssen, die selbst hydraulisch angetrieben sind, lohne sich – so sind sich alle am Tisch einig – die Investition in eine elektrische Maschine nicht mehr, da für die Kernzüge ein hydraulisches Beistellaggregat bereitgestellt werden muss. „Und mit elektrisch angetriebenen Kernzügen verteuern sich die Maschinen weiter, so dass die Investkosten zu hoch werden“, fasst Prof. Jaeger die Problematik bezogen auf die elektrischen Maschinen zusammen.

Auch sind die Zeiten weitestgehend vorbei, in denen für ein Produkt eine eigene Maschine angeschafft werden konnte. Heute seien die Produktionen vor allem eines:flexibel, stellt Dr. Wacker fest. Diese Flexibilität ist notwendig, um im Wettbewerb bestehen zu können. „Es ist nicht mehr so, dass eine Maschine für nur ein spezielles Produkt angeschafft werden sollte. Definitiv aber würden wir uns keine Maschine mehr einkaufen, die nicht mit Kernzügen arbeiten kann“, wobei er einschränkt: „Wir haben allerdings für Langläufer unter den Produkten selbstverständlich auch hochautomatisierte Anlagen.“
Flexibilität ist für die Verarbeiter ein wichtiges Stichwort vor allem inBranchen mit kurzen Produktlebenszyklen, wie beispielsweise der Verpackung, der Elektronik, aber zum Teil auch der Automobilbranche. Je länger eine Maschine ununterbrochen laufen und produzieren kann, umso mehr Geld verdient der Verarbeiter. Bei neuen Produkten, neuen Anforderungen, die der bisherige Maschinenpark nicht darstellen kann, ist es daher wichtig möglichst rasch produktionsfähig zu sein. Komplette Fertigungszellen aus einer Hand ist die Antwort der Maschinenhersteller auf diesen Bedarf. Wie offen sind die Verarbeiter für das Konzept der Fertigungszelle, der Produktionsanlage aus einer Hand? „Zu einer Fertigungszelle gehören Peripheriegeräte, Temperierung, Automation mit Folgeprozessen inklusive und alles integriert in eine Maschinensteuerung“, präzisierte Prof. Jaeger das Thema.

Komplette Fertigungszellen umstritten

Nahezu alle großen Maschinenhersteller bieten mittlerweile Fertigungszellen für die unterschiedlichsten Anwendungen an. Plug-and-Play-Spritzguss aus einer Hand. Das Konzept dahinter: einAnsprechpartner, einLieferant, eine Verantwortung. Eigentlich müsste diese Idee aufgehen, denn zum einen kann die Prozessintegration so vorangetrieben werden, zum anderen reduziert sich die Time-to-market für die Verarbeiter entscheidend, da die Abstimmung innerhalb eines Projekts minimiert ist. Doch die Zustimmung am Tisch der anwesenden Verarbeiter hält sich dennoch in Grenzen: „Wenn ich mir eine Fertigungszelle von einem Maschinenhersteller einkaufe, dann ist das eins zu eins adaptierbar und die Konfiguration kann an einen meiner Wettbewerber ein zweites Mal verkauft werden. Und schon ist der Wettbewerbsvorteil aus meinem Prozess-Know-how dahin.“, gibt Dr. Wacker zu bedenken. „Schlimmer wäre sogar noch, es entwickelte sich erst gar nicht“, fügt Prof. Jaeger hinzu. Auch Bauser ist sich dieser Gefahr sehr bewusst und er hat im Unternehmen bereits erste Maßnahmen ergriffen:„Mit dem Know-how, das wir dem Maschinenhersteller über das Pflichtenheft für eine Fertigungszelle geben, verkauft er dasselbe an einen Marktbegleiter. Daher haben wir innerhalb von sechs Jahren nun ein eigenes Automationcenter gebildet.Wir fertigen unsere eigene Peripherie für Entnahme, Teileablage, -nachbearbeitung bis hin zur -förderung.“ – „Auch wir bauen eigene Montage- und Prüf-Vorrichtungen, denn unsere Module bestehen aus vielen Einzelteilen. Wir machen die gesamte Montage, Inline- oder End-of-Line-Prüfung selbst. Und dieses Know-how werden wir nicht rausgeben“, ergänzt Dr. Zipp, der noch einen weiteren Vorteil in einer solchen In-house-Automatisierung sieht: „Bei kleinenStückzahlen achten wir bewusst auf flexible, variabel anpassbare und rüstfreundliche Vorrichtungen. Es ist die Pfiffigkeit unserer hausgemachten Lösung, die dafür sorgt, dass sie sich innerhalb der nächsten ein bis zwei Jahre amortisiert und wir (teil-)automatisiert deshalb sogar gegen die manuelle Montage in Low-Cost-Countries konkurrieren können.“

Automation in der Maschinenbedienung integriert

Ein Ansatz der Maschinenhersteller, der in vielen Fertigungszellen realisiert ist, findet aber durchaus Anklang in der Runde: „Wenn wir unsere Ingenieure und Techniker über das Bedienterminal beim Einrichtprozess entlasten können, haben wir einen echten Kosten-Nutzen-Vorteil“, betont Bauser die Wichtigkeit dieses Themas. Die Verkürzung der Rüstzeiten ist aufgrund der notwendigen Flexibilität eine bedeutende Stellschraube bei den Herstellkosten geworden. An der Schnittstelle Mensch-Maschine steht die Bedieneinheit. „Aber der Mensch kommt im Denken derMaschinenhersteller zu wenig vor. Die Entwicklungen sind sehr technologiegetrieben“, richtete Dr. Zipp seinen Appell an die Großen und Kleinen derBranche.

Der Wunsch der Verarbeiter, der sich im Gespräch entwickelte, ist eine frei konfigurierbare und selbst programmierbare Bedienoberfläche, in die die einzelnen Komponenten einer individuell zusammengestellten Fertigungszelle herstellerunabhängig und individuell integriert werden können. „Die Oberfläche sollte sich im Look-and-Feel vom Verarbeiter konfigurieren lassen und bei der Bedienung ebenso viel Spaß machen, wie ein iPad.Dabei darf es keine Rolle spielen, von welchem Hersteller Maschine, Automation oder Peripherie stammen. Die Oberfläche wäre idealerweise mit einfachen Apps versehen, die die Ansteuerung der einzelnen Fertigungsinsel-Komponenten ermöglicht“, präzisiert Dr.Zipp. Eine ebenso einfache wie technisch bestechende Idee: Die Bedieneinheit integriert die Steuerungen aller Prozessschritte der Produktion auf einer einfach zu bedienenden und modernen Oberfläche, die nicht die technologischen Möglichkeiten der einzelnen Komponenten, sondern vielmehr die individuellen Anforderungen des Prozesses via Apps in den Mittelpunkt stellt. Die Bedienung könne dann nicht nur intuitiv erfolgen, sondern steigere sogar die Motivation der Formgeber, die diese Art der Technik vom eigenen iPhone oder iPad her kennen. „Wenn ich Maschinen mit einem Bedienpult habe, mit dessen Oberfläche ich quasi aufgewachsen bin, weil ich es für andere Zwecke auch nutze, dann ist das ein ganz entscheidender Vorteil“, sieht Dr. Wacker sogar Ansätze zur Lösung des Fachkräftemangels in der Kunststoffverarbeitung. Eine solche Bedieneinheit wäre ein echtes Plus für die Schnittstelle Mensch-Maschine. Und vielleicht auch ein echtes Plus für die Maschinenhersteller in der Wettbewerbssituation mit China, die nicht nur die Verarbeiter trifft.

China: Bedrohung, potenter Markt und Impulsgeber

Dr. Zipp vermutet, dass die Maschinenhersteller ihre asiatische Konkurrenz noch unterschätzen und plädiert dafür, den Wettbewerb zwischen den Maschinenbauern zu öffnen, indem europäische Verarbeiter durchaus auch leistungsfähige chinesische Maschinen in die eigene Produktion aufnehmen. „Denn internationalen Wettbewerb zuzulassen ist sportlich, das erzeugt eine neue Nutzen-Dynamik imHerstellermarkt, von der wir alle profitieren könnten.“ In seinen Augen erscheint eine elektrische Maschine eines chinesischen Herstellers, die preisgleich mit einer hydraulischen europäischen Maschine wäre, durchaus eine Überlegung wert. Im Hinblick auf die Qualität der produzierten Teile ist Beuerlein, sofern es sich nicht um High-Tech-Teile handelt, prinzipiell derselben Meinung. Er wirft jedoch eine andere Frage auf: „Was mache ich, wenn ich Ersatzteile oder einen Kundendienst brauche? Und die einzige Vertretung sitzt in Italien? Nein, für uns ist die Nähe zum Kundendienst oder dem Maschinenhersteller zunehmend wichtiger bei anstehenden Investitionsentscheidungen. Durch die Krise der vergangenen Monate haben wir hier gelernt, auch hierzulande die Spreu vom Weizen zu trennen.“

Die Teilnehmer halten das eigene Know-how für besonders wichtig, um sich auch in Zukunft von chinesischen Verarbeitern unterscheiden zu können. Die wichtigen Fragen, die dabei zu beantworten sind, betreffen die Technologie bei Werkzeugen und Maschinen sowie den eigentlichen Prozess. Denn „der Chinese hat Geld und kann sich das Beste vom Besten leisten, sowohl bei den Maschinen, als auch bei den Werkzeugen“, sieht Bauser die Situation. Er setzt auf das Know-how seiner Mitarbeiter. Respektvolle Beobachtung beschreibt seine Haltung zu China, während Dr. Wacker vor allem den chinesischen Markt mit im Blick hat. Oechsler hat im Gegensatz zu Bauser einen chinesischen Produktionsstandort. „Das Geschäft in China hat uns mit durch die Krise geholfen“, stellt er, wie viele andere Unternehmen fest. Die 100%ige Tochter von Oechsler ist nicht mit chinesischen, sondern mit denselben Maschinen ausgerüstet wie die europäischen Standorte. Um dem Thema Know-how-Transfer zu begegnen sind zum einen hohe Sicherheitsstandards beim anstehenden Neubau vorgesehen, zum anderen habeman nur eine Chance: „Wenn Sie Qualität liefern wollen müssen sie die Mitarbeiter besser bezahlen als chinesischer Standard, um sie zu halten. Das Lohnniveau wird sich daher dort aufschaukeln, denn wenn der Nachbar besser bezahlt, sind ihre Leute von heute auf morgen weg.“

China als eine der größten Industrienationen kann folglich nicht nur Bedrohung sein. Es ist ein Land im Umbruch, ein Land mit anderen Gesetzmäßigkeiten, das mit seiner Dynamik andere Märkte und Technologien im Wettbewerb herausfordert. Nur unterschätzen sollte man dieses Land wahrlich nicht. Christine Koblmiller

Erhöhte Marktchancen
Herausforderungen bei elektrischen Spritzgießmaschinen

  • Die Energieeffizienz der Spritzgießmaschinen ist nicht kaufentscheidend.
  • Die Erwartung an die Qualitätsverbesserung durch elektrische Maschinen konnte bisher nicht bestätigt werden.
  • Die Wartungskosten elektrischer Maschinen sind geringer.
  • Zehn bis Fünfzehn Prozent Mehrpreis für Anwendungen ohne hydraulische Komponenten sind akzeptabel.

Anforderungen an Fertigungszellen

  • Fertigungszellen im Sinne von Gesamtanlagen entsprechen nicht den Bedürfnissen der Verarbeiter. Größtes Bedenken ist der Know-how-Transfer.
  • In die Steuerung der Fertigungszelle sollte die komplette Peripherie integriert sein.
  • In den Fertigungszellen sind vor allem die flexibleren 6-Achser gewünscht.
  • Die Fertigungszellen sollten eine mobile frei konfigurierbare Touch-Bedienoberfläche enthalten, die an das iPad-Bedien-Konzept angelehnt ist.

Teilnehmer
Kunststoffverarbeiter

  • Michael Bauser, Geschäftsführer,Werner Bauser, Wehingen,mail@bauser.de
  • Werner Beuerlein, Geschäftsführer, Kunststofftechnik Ros, Küps,beuerlein@ros-kt.de
  • Dr. Marco Wacker, Technischer Vorstand,Oechsler, Ansbach, m.wacker@oechlser.com
  • Dr. Thomas Zipp, Geschäftsführender Gesellschafter, Weber Kunststofftechnik und Formenbau, Dillenburg, zipp.th@weber-dillenburg.de

Gastgeber, Moderatoren

  • Prof. Ansgar Jaeger, FH Würzburg
  • Martina Bechstedt, Plastverarbeiter
  • Christine Koblmiller, Plastverarbeiter

 

Vorschau
Design und Qualitätssicherung

Hochwertige Oberflächen, angenehme Haptik, langlebige, wertig anmutende Produkte: Forderungen der Endverbraucher an moderne Kunststoffprodukte. Bei allen noch so ausgefeilten Technologien zur Oberflächenveredelung ist die Qualität des Teils vor allem abhängig von der Spitzgussqualität. Und hier verursachen die Schwankungen in der Rohstoffqualität die meisten Schwierigkeiten beim gespritzten Teil. Ideal wäre es, diese Chargenschwankungen erkennen, um sie im Prozess ausregeln zu können. Die Ergebnisse des Expertengesprächs zu diesem Thema erscheinen in einer der nächsten Ausgaben des Plastverarbeiter. Damit Sie diese sicher nicht verpassen, schreiben Sie uns! Gerne senden wir Ihnen die Zusammenfassungen der Experten?gespräche direkt per E-Mail zu:

christine.koblmiller@huethig.de

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Christine Koblmiller