Für viele Verpackungsanwendungen ist eine vollelektrische Spritzgießmaschine das Non-plus-Ultra in Sachen Energieeffizienz. Im Bild eine Engel E-Motion 380 (Bildquelle: Engel)

Für viele Verpackungsanwendungen ist eine vollelektrische Spritzgießmaschine das Non-plus-Ultra in Sachen Energieeffizienz. Im Bild eine Engel E-Motion 380 (Bildquelle: Engel)

Die Umwelt zu schonen ist in – und zwar aus gutem Grund. Einen Beitrag dazu leisten Kunststoffverpackungen. Denn im Vergleich zu Glas oder Metall sind sie erheblich leichter und erfüllen ihren Zweck, das jeweilige Produkt zu schützen, oftmals besser. Daher bestanden laut IK Industrievereinigung Kunststoffverpackungen, Bad Homburg, 63 Prozent im Jahr 2015 (neuere Zahlen stehen noch nicht zur Verfügung) aller Verpackungen für den Endverbraucher aus Kunststoff. Inklusive Industrieverpackungen sind es 44,7 Prozent. Das entspricht einer großen Angriffsfläche, um Ressourcen zu sparen. Was die Verpackungshersteller zu nutzen wissen: Zwischen 1991 und 2013 sank das durchschnittliche Gewicht von Kunststoffverpackungen um 25 Prozent. Das entspricht 1 Mio. Tonnen Kunststoff, der nicht aus Rohöl hergestellt, energieintensiv verarbeitet und transportiert werden musste. Wohlgemerkt wurde das erreicht, und zugleich erfüllten die Verpackungen dennoch ihren Zweck in Form von Haltbarkeit, Hygiene und verschärfter gesetzlicher Auflagen. Unterm Strich also auch ein großer Beitrag zu Energieeffizienz.

Der Speicher auf Basis des Schwungradprinzips (hier in einer Engel E-Speed 500) nimmt die Bremsenergie der Werkzeugaufspannplatten auf und stellt sie bei Bedarf – zum Beispiel zum erneuten Beschleunigen – wieder zur Verfügung. (Bildquelle: Engel)

Der Speicher auf Basis des Schwungradprinzips (hier in einer Engel E-Speed 500) nimmt die Bremsenergie der Werkzeugaufspannplatten auf und stellt sie bei Bedarf – zum Beispiel zum erneuten Beschleunigen – wieder zur Verfügung. (Bildquelle: Engel)

Verpackungsspritzguss bietet unzählige Ansätze für Energieeffizienz

Steigende Energiepreise oder Ressourcenschonung: Aus welchem Grund man auf Energieeffizienz setzt, ist nicht entscheidend. Denn lohnenswert ist sie so oder so. Manchmal steht es nicht einmal im Fokus, Energie zu sparen, etwa beim Spritzgießen von Verpackungen. Hier haben sich die elektrischen Maschinen längst durchgesetzt, die den Ruf genießen, besonders energieeffizient zu sein. Jedoch zeigen ganzheitliche Betrachtungen der Verpackungsproduktion, dass es erstens auf die konkrete Anwendung ankommt – nicht umsonst spielen Hybridmaschinen nach wie vor eine erhebliche Rolle im Verpackungsspritzguss. Zweitens ist die Antriebsart der Spritzgießmaschine nur eine von unzähligen Einflussfaktoren für den Energieverbrauch im Herstellprozess. So haben Einspritzzeit, Schließkraft oder Werkzeugwandtemperatur einen erheblichen Einfluss auf den Gesamtenergieverbrauch. Mit den abnehmenden Wandstärken sinkt dagegen der Einfluss der Massetemperatur. Denn wo weniger Material zum Einsatz kommt, muss auch weniger plastifiziert werden. Um bei sinkenden Wandstärken die Zykluszeit zu halten, ist es allerdings nötig, den Einspritzdruck zu erhöhen.

In diesen Zusammenhang stellen Wissenschaftler der Johannes Kepler Universität (JKU) in Linz, Österreich, ihre Versuchsergebnisse, wonach es beim Erhöhen des Einspritzdrucks aufgrund dünner Wandstärken zu weiteren Problemen kommen kann: Die Forscher belegten nämlich anhand eigener Versuche, dass die Viskosität der Schmelze bei steigendem Druck ebenfalls steigt. Das wiederum wirkt sich auf die nötige Schließkraft aus. Um bis zu 66 Prozent stieg diese in den Versuchen. Im Sinne der Energieeffizienz scheint es also sinnvoller, die Massetemperatur zu erhöhen, um die Fließfähigkeit zu steigern und damit das Füllen der Kavitäten sicherzustellen – sofern das Material dazu noch Spielraum lässt.

Energieverbrauchs-relevante Parameter identifizieren

Aufgrund der vielen Einflussfaktoren und deren komplexen Zusammenwirken ist es wichtig, möglichst viele Prozessparameter daraufhin zu untersuchen, wie stark sie auf den Energieverbrauch einwirken. So ist auch das Institut für Integrierte Produktion Hannover (IPH) vorgegangen, als es die Produktion von Phoenix Contact auf Energieeinsparpotenziale abklopfte. Versuche mit einem Testprodukt führten zu dem Ergebnis, dass das Senken der Werkzeugtemperatur von 70 auf 60 °C sowie das Erhöhen des Nachdrucks von 400 auf 600 bar sowie das Senken des Einspritzvolumenstroms von 27,5 auf 17,5 cm3/s zu einem um knapp 18 Prozent geringeren Spezifischen Energieverbrauch führte. Zugleich stieg die Bauteilqualität bezüglich Maßabweichung und Schwindung.

David Löh

Über den Autor

David Löh

ist Redakteur des Plastverarbeiter.
david.loeh@huethig.de