Reinigung von Temperierkanälen

Gerade bei Hochleistungs- oder Werkzeugen mit konturnaher Kühlung können Probleme durch Ablagerungen schnell zu Qualitätsmängeln führen. Auftretende Verunreinigungen reduzieren den Durchfluss und verschlechtern den Wärmeübergang und vermindern damit die Leistungsfähigkeit. Diesem Umstand hat HB-Therm, St. Gallen, Schweiz, mit der Entwicklung des Reinigungsgerätes Clean-5 Rechnung getragen. Mit diesem System können Verschmutzungen und Verkalkungen in Kanälen und Kreisläufen von Werkzeugen wirksam entfernt werden. Spülung und Konservierung bereiten die Kreisläufe entweder auf einen neuen Einsatz oder eine schadlose Lagerung vor. Es kann darüber hinaus aber auch zur Reinigung von Wasser-Temperiergeräten und Schlauchleitungen eingesetzt werden. Die automatische Flussumkehr ist hierbei vorzuheben, weil durch den Gegen-Spüleffekt der Reinigungserfolg weiter optimiert wird. Automatisch läuft der Säuberungsvorgang auch deshalb, weil das Gerät den Bediener zum Hinzufügen der Reinigungs-, Neutralisierungs- und Konservierungsmittel in den benötigten Mengen auffordert.

Die Reinigung sowie die Füll-, Spül- und Entleerungszyklen führt das Gerät ohnehin selbsttätig aus.
Bei der Verwendung des Reinigungsgerätes wird der Schmutz in den Leitungen ab-, teilweise aber auch aufgelöst und abtransportiert. Die Sammlung der groben Verschmutzungen erfolgt in einem Siebkorb. Der Reinigungserfolg wird überwacht, Füllung und Entleerung erfolgen selbsttätig. Nach der Reinigung schliessen sich Spülung und Neutralisation an. Schliesslich schützt die Konservierung die gereinigten Oberflächen der Kanäle und Leitungen. Auch hier laufen Flussumkehr, Füllung und Entleerung vollkommen automatisch ab. Diese Massnahme dient vor allem der Vorbereitung der Werkzeuge auf eine sichere Lagerung. Die komplette Prozessführung mit Farbdisplay sowie die leistungsfähige, dichtungslose Inox-Pumpe haben die Schweizer Spezialisten von den Temperiergeräten Thermo-5 übernommen. Die Füllstandsmessung zur Überwachung und Berechnung der Mitteldosierung wird mit Ultraschall durchgeführt. Für Testresultate, Mittelverbrauch, Verdünnung und Alarme steht ein integriertes Logbuch zur Verfügung. Ökologisch wird das Reinigungsgerät durch den minimalen Verbrauch von Reinigungs- und Konservierungsmitteln.

Vielfältige Gesamteinsparungen

Soweit die Theorie. Wie aber funktioniert das Reinigungsgerät in der täglichen Praxis und welche Vorteile bringt der Einsatz in einer laufenden Fertigung? Die Kunststoffproduktion der Fischer Befestigungssysteme im südwestdeutschen Waldachtal-Tumlingen hat ein solches Gerät seit 2013 im Einsatz. Laut Torsten Dongmann, Technologe in der Kunststofftechnologie bei Fischer, sind die Erfahrungen durchweg positiv. Den Namen Fischer bringen die meisten natürlich zuerst mit dem Unternehmensbereich Befestigungssysteme in Zusammenhang, denn wer kennt sie nicht aus der eigenen An-wendung, die berühmten Fischer-Dübel? Aus der eigenen Kindheit oder aus der der eigenen Kinder sind auch die Baukästen und das High-Tech-Konstruktionsspielzeug Fischertechnik vielen ein Begriff. Fischer ist aber heute noch viel mehr.

Seit der Unternehmensgründung im Jahr 1948 sind zu den beiden bereits erwähnten Geschäftsbereichen noch die Fischer Automotive Systems mit Fahrzeugkomponenten als zweitgrösstes Unternehmens-Standbein sowie die Fischer Consulting hinzugekommen, die als Beratungsdienstleister aus dem im eigenen Unternehmen entwickelten Fischer Prozess System Lean-Management-Strategien entwickelt und permanent vorantreibt.

Die Unternehmensgruppe umfasst heute 43 Landesgesellschaften. 2013 erwirtschafteten weltweit 4.150 Mitarbeiter einen konsolidierten Umsatz von 628 Mio. EUR. Bei Fischer Befestigungssysteme am Standort Waldachtal-Tumlingen werden Spritzgieß-maschinen im 3-Schichtbetrieb eingesetzt. Die Eigenfertigungstiefe im Bereich Kunststoffteile liegt bei 100 Prozent. Das Reinigungsgerät wurde zunächst deshalb angeschafft, um die dafür eingesetzten Spritzgieß-Werkzeuge, also die gesamte Werkzeugpalette, durchreinigen zu können. Zum dahinterstehenden Konzept hält Torsten Dongmann fest: „Wir arbeiten in diesem Bereich nach einem vierstufigen Plan zur Erhaltung einer optimalen Wasserqualität im Unternehmen. Dazu gehörte zunächst die Etablierung einer geschlossenen zentralen Wasserversorgung über Vorhaltebecken und eine Filteranlage, um das Niveau des Mediums so hoch wie möglich zu halten. Wir haben dann aus Korrosionsschutzgründen die Vorgehensweise eingeführt, das in den Werkzeugen befindliche Medium dort zu belassen und die Zu- und Ableitungen zu verschliessen. Der dritte Aspekt betrifft die Anschaffung von tanklosen Temperiergeräten des Typs HB100 Z1 von HB-Therm  mit zyklischem Wasseraustausch.

Hier wird das Systemwasser nach jedem Werkzeugwechsel automatisch ausgewechselt, wenn eine neue Serienproduktion anläuft. Bei uns erfolgt dieser Austausch innerhalb des Gesamtwassernetzes. Schliesslich, und da kommt das Reinigungsgerät Clean-5 zum Einsatz, haben wir uns dazu entschlossen, auch eine Reinigung der Werkzeug-Kühlkanäle durchzuführen, um Produktion und Wassermanagement gleichermassen hochwertig umsetzen zu können.“

Spezielle Konstruktion zum reibungslosen Betrieb

Der Einsatz war in den ersten sechs Monaten zunächst ausschliesslich zur Reinigung aller vorgehaltenen Werkzeuge von Verschmutzungen sowie Verkalkungs-Altlasten angedacht. Ziel war hier, die zentrale Wasserqualität nicht durch Verunreinigungen im Rücklauf und in der Folge auch die Temperiergerätekreisläufe zu beeinträchtigen. Torsten Dongmann dazu: „Wir wollten dadurch den Schmutzeintrag mit Rückständen wie Rost oder Kalkpartikel im Prozesswasser minimieren, um so die Gesamtwasserqualität auf einer anspruchsvollen Ebene halten zu können. Gelohnt hat sich das Reinigungsgerät deshalb schon rein rechnerisch. Die Gesamteinsparungen durch verbesserte Wasserqualität und Reinigung der Kanäle belaufen sich im Sektor Werkzeugreparaturen auf cirka 150.000 EUR pro Jahr.“ Der zyklische Austausch des Systemwassers in den Temperiergeräten sowie die Spülung der Temperierkanäle zogen als Maßnahmen im Verbund eine erhebliche Verbesserung der Qualität des gesamten Prozesswassers bei Fischer mit allen positiven wirtschaftlichen und wartungstechnischen Vorteilen nach sich.

Längere Reinigungszyklen erfordern weniger Chemie

Zum problemlosen Einsatz des Reinigungsgerät hat die Betriebsmittelkonstruktion bei Fischer eine spezielle Dosierstation entwickelt und aufgebaut, in der sich neben dem Reinigungsgerät und sämtlichen Anschlüssen auch die Behälter für den Korrosionsinhibitor, den Neutralisator und den Korrosionsschutz befinden. Jedes dieser Mittel wird nacheinander dem Reinigungsprozess entsprechend einer Wiegestation zugeführt, genau dosiert und über das Reinigungsgerät in die Werkzeuge eingeleitet. Das dabei entstehende Abwasser wird einem Schmutzwassertank gesammelt und entsorgt. Auf der Werkzeugstation haben je nach Dimension zwei große oder bis zu vier kleinere Werkzeuge Platz. Nach der Durchreinigung aller eingesetzten Werkzeuge wäre auch die Erstellung eines Werkzeug-Reinigungsplans denkbar – eine Maßnahme, über die man bei Fischer nachdenkt. Und auch die Möglichkeit der Reinigung von Temperiergeräten zieht man mittelfristig ins Kalkül. Die Reinigungszyklen werden je nach Verschmutzungsgrad der Werkzeuge über das Reinigungsgerät angepasst. An diesen Verbesserungsmaßnahmen haben mit Torsten Dongmann und Marco Kannengießer von HB-Therm, beide Kooperationspartner gemeinsam gearbeitet.

Generell gilt jedoch die Devise, dass längere Reinigungszyklen gefahren werden, um den Verbrauch an notwendigen Chemikalien so gering wie möglich zu halten. „Kernaufgabe unserer gesamten Reinigungsaktivitäten“, so Torsten Dongmann weiter, „ist die Optimierung des Mediendurchflusses in unseren Werkzeugen. Dies ist ausschlaggebend für unsere Teilequalität und unsere Maschinenzyklen. Dass eine Reinigung notwendig wird, erkennen wir unter anderem an den Meldungen unserer Temperiergeräte. Registrieren wir hier einen Anstieg der Temperaturdifferenz, wird es Zeit, einzugreifen.“

Aber auch die Neuwerkzeuge werden vor ihrer ersten Bemusterung über das System gespült und konserviert. Diese Maßnahme wurde ergriffen, um auch den letzten Bearbeitungsschmutz, etwa Metallspäne, aus den Werkzeugen zu entfernen. Zwei Mitarbeitende sind für die Reinigungstätigkeiten eingesetzt. Sie loben das einfache Handling des Gerätes: „Der gesamte Ablauf ist menügeführt, was die Arbeit immens erleichtert. Dabei spricht der hohe Reinigungserfolg für sich, wie wir durch entsprechende interne Untersuchungen herausfinden konnten. Die Ergebnisse werden nicht zuletzt aber auch durch einen Blick in den Reinigungstank sichtbar. Wir erkennen daran, dass unsere Bemühungen, die Medienqualität in unserem Wasserkreislauf und damit das gesamte Produktionsniveau zu erhöhen, Sinn ergeben haben.“

Im Zuge des Wassermanagements wurden in den vergangenen Jahren aber auch die Temperiergeräte sukzessive ausgetauscht und von tankgebundenen Versionen auf tanklose Systeme umgestellt. Hier kommen von HB-Therm die tank- und dichtungslosen Temperiergeräte der Series-4 und Thermo-5 zum Einsatz. Heute sind es in Waldachtal-Tumlingen rund 95 Temperiergeräte und in der Automotive-Produktion am Standort Horb cirka 200 Geräte.

Autor

Roland Huber
ist bei HB Therm in St. Gallen, Schweiz, tätig.
info@hb-therm.ch