Marktübersicht Mischer und Dosierer

Exaktes Mischen und präzises Dosieren des Granulats sind das A und O einer modernen Kunststoffproduktion. (Bildquelle: Werner Koch)

In der Marktübersicht Mischer und Dosierer tauchen zunehmend neue volumetrische Dosierverfahren auf, die gegenüber herkömmlichen Verfahren eine größere Genauigkeit versprechen. Dennoch bremsen sie das Wachstum der gravimetrischen Dosierverfahren nicht. Ermöglichen letztere es doch, den Materialverbrauch zu verringern und so die möglicherweise höheren Investitionskosten schnell zu amortisieren. Unabhängig von der Art der Verfahren, ob gravimetrisch oder volumetrisch, erfolgt deren forcierter Einsatz, um die eingesetzten Materialien zu dokumentieren. Hilfreich ist dabei, dass die Geräte lebensmittelecht sind und ohne erheblichen Änderungsaufwand in Reinräumen eingesetzt werden können.

„Bei technischen Produkten, wie in der Automotive-Branche, waren Dosiersysteme oder Farbmischgeräte schon seit jeher im Einsatz“, äußert sich Wittmann, Wien, Österreich, zur Frage nach neuen Einsatzgebieten für die Geräte. Dies erfolgt „zum einen, um eine konstante Produktqualität zu erreichen und beizubehalten, zum anderen, um den Materialaufwand und die damit verbundenen Kosten so gering wie möglich zu halten.“ Weiter führt Wittmann aus, dass dies ein Thema ist, „welches bei einfachen Produkten“ bisher „nicht im Fokus stand. Weltweit werden Kunststoffverarbeiter immer häufiger mit dem Thema Kosten beziehungsweise Materialaufwand konfrontiert und dies hat, auch bei scheinbar kostengünstigeren Produkten, den Einsatz von Dosiergeräten forciert, oft um einfach den Verbrauch der unterschiedlichen Materialien nachweisen zu können.“ Andersartige neue Einsatzgebiete spricht Werner Koch Maschinentechnik, Ispringen, an: Dosiersysteme werden in der 3D-Drucktechnik zur „Zuführung von

Material oder bei der Herstellung von Druckmaterial“ verwendet. Plasticolor Woywod, Gräfelfing, berichtet, dass zur Vermeidung von Gewichtsverlust (Loss-in-Weight) „verstärkt gravimetrische Mischanlagen auf Spritzgießmaschinen“ zum Einsatz kommen. Außerdem erfolgen zunehmend die kontrollierte Dosierung von Gummi- oder ähnlichen Granulaten und eine Nachrüstung von Speisegeräten für Doppelschnecken-Extruder, die unterfüttert betrieben werden.

Marktübersicht Mischer und Dosierer

In das Materialversorgungssystem werden gerne auch Mischer und Dosierer integriert. (Bildquelle: Motan Colortronic)

Gesteigerte Genauigkeit

Hinsichtlich der Gerätetechnik zählt Woywod die heute geforderten Eigenschaften auf, die zu erfüllen sind. Dazu gehören schnellste Umstellzeiten, automatische Reinigung, hoher Sicherheitsstandard, die Qualität der Verarbeitung, ein Baukastensystem und die Möglichkeit der Nach- und Umrüstbarkeit. Amboss + Langbein, Haan, nimmt Bezug auf die allenthalben diskutierte Industrie 4.0, in deren Zuge die Steuerung der Geräte von außen oder über einen Browser zu steuern und einzustellen sind. Bei gravimetrischen Dosierern erfolgten nach dieser Firma Maßnahmen, die sicherstellen, dass diese auch „sicher in dem Bereich der kleinsten Dosierungen von 0,1 Prozent betrieben werden können.“ Auch Wittmann verweist darauf, dass „speziell bei gravimetrischen Dosiersystemen ein perfektes Zusammenspiel von den mechanischen Teilen und der Steuerung maßgeblich für Präzision und Konstanz verantwortlich ist. Die Steuerung wertet aus, ob der gewünschte Anteil jedes Materials dosiert wurde und die Mechanik hat dies umzusetzen.“ Das heißt, ein Dosiergerät zeichnet heute aus, dass die Reaktionszeit von Messwerten ausgewertet und anschließend gegebenenfalls fein nachdosiert wird. „Dies verlangt allerdings, dass Dosierventile nicht immer komplett geöffnet oder geschlossen werden, sondern es verlangt, dass Zwischenpositionen eingenommen werden  können, um so den Materialfluss zu beschleunigen oder zu bremsen“, ergänzt Wittmann hierzu.

Mit der Frage, ob volumetrisch oder gravimetrisch dosiert werden sollte, geht Wittmann auf die zugrunde liegende Verfahrenstechnik ein: Kunststoffgranulate sind in Gewicht und Fließverhalten unterschiedlich, weil sie in verschiedensten Formen und Größen verfügbar sind. Davon abhängig müssen sie richtig dosiert werden. Weiter führt Wittmann aus, dass „Dosieren auf Zeit mit anschließendem Verwiegen hier zu Schwankungen führen kann, speziell wenn Einflüsse von außen ein nachträgliches Kompensieren dieser Schwankungen nahezu unmöglich machen beziehungsweise diese Einflüsse nicht sofort bemerkt werden. Der gesamte Dosierprozess sollte daher mittels Wägetechnik geregelt werden“, die auf Gravimetrie beruht.

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Im Aufsatz einer Spritzgießmaschine. (Bildquelle: Werner Koch)

Energie-Effizienz ist gegeben

Zur Energie-Effizienz der Geräte merkt Koch an, dass diese „seit jeher als energieeffizient bezeichnet werden können.“ Dazu verweist Koch auf den Umstand, dass „die Leistungsaufnahme von Einzelgeräten zum Mischen, Fördern und Dosieren zum Beispiel unterhalb der Energie-Aufwendungen für die Beleuchtung in den Produktionshallen liegt.“ Diese Einschätzung ist auch dem Hinweis von Wittmann zu entnehmen, wonach „bei Dosiersystemen dieses Thema beziehungsweise diese Frage sie bis dato nicht erreicht hat.“ Bei zentralen Materialversorgungsanlagen berichtet Koch sehr wohl von der Möglichkeit, Energie einzusparen. Bei diesen Anlagen „können energieeffiziente Vakuumerzeuger“ mit frequenzgeregeltem Antrieb „zum Einsatz kommen, die den Förderstrom dem Bedarf anpassen.“

Genauigkeit verkürzt Amortisationszeit

„Je nach Genauigkeit der Dosiersysteme ist es machbar, dass sich bereits nach sechs Monaten die Investition in ein gravimetrisches System bezahlt machen kann“, stellt Wittmann fest und fährt fort, dass „bei etlichen Anwendungen so der Materialverbrauch reduziert, die Teilequalität verbessert und konstant gehalten und Betriebskosten gespart werden“ können. Woywod stellt eine verstärkte Nachfrage nach der Lebensdauer der Geräte fest, „um langfristiges Preis-Leistungsverhältnis zu bewerten.“ Konsequenz daraus ist das Erstellen kostenoptimierter Angebote, basierend auf einer „bedarfsgerechten Analyse der Kundenbedürfnisse.“ Darüber hinaus erfährt Woywod eine „verstärkte Nachfrage der Kunden nach dem Fertigungsort zur Sicherung der Qualitätsansprüche“ und die „Nachfrage nach Verfügbarkeit und Qualität des Serviceangebotes zur Sicherung der Mitarbeiterkompetenz und Verfügbarkeit der Maschinen.“

Über den Autor

Prof. Dr. Werner Hoffmanns

ist freier Mitarbeiter des Plastverarbeiter.

office@hoffmanns-texte.de