Wie Deckerform und Toyo das Spritzgießen nachhaltiger gestalten

Auch auf der diesjährigen Fakuma liegt der Fokus bei Deckerform und Toyo auf dem nachhaltigen, umweltfreundlichen und wirtschaftlichen Herstellen von Kunststoffartikeln. Mit zwei Spritzgießmaschinen, einer Toyo Si-350-6s und einer Toyo Si-50-6s, zeigen die Unternehmen konkreten Anwendungen, wie sich Kunststoffteile umweltschonend und trotzdem wirtschaftlich und in hoher Qualität herstellen lassen.

Welche Anwendungen werden auf der Fakuma zu sehen sein?

Gemeinsam mit der Leonhard Kurz Stiftung demonstriert Deckerform und Toyo Europe die Produktion eines passiv spritzgeschäumten Doortrims mit In-Mold-Dekoration live auf einer vollelektrischen Toyo-Spritzgießmaschine Si-350-6s mit Spritzeinheit J450HE und einer Schnecke mit 60 mm Durchmesser und einem theoretischen Einspritzvolumen von 763 cm³. Das chemische Treibmittel zum passiven Spritzschäumen wird von einem gravimetrischen Digicolor-Dosiergerät beigemischt. Das Teilehandling übernimmt ein 5-Achs-Roboter 5X-25 von Sepro, die Temperierung erfolgt über zwei 9-kW- Deckerform –Temperiergeräte. Letztere gibt es mit 3, 9, 12, 18 und – als Sonderlösung – auch mit 25 kW Heizleistung.

Die zweite gezeigte Anwendung, eine hochwertige 8 g wiegende Klammer, ist als frei fallendes Kunststoffteil konzipiert. Sie entsteht live auf einer vollelektrischen Toyo-Spritzgießmaschine Si-50-6s D75E mit einem Schneckendurchmesser von 28 mm. Materialförderung und Trocknung stammen von Digicolor. Die Besucher können die Klammer vor Ort per Heißprägen veredeln und als Give-Away mitnehmen.

Der japanische Hersteller Toyo stellt ausschließlich vollelektrische Maschinen in 14 Größen mit Schließkräften von 50 bis 1300 t und einer breiten Palette an Spritzeinheiten her. Für das Unternehmen und dessen europäischen Vertriebs- und Servicepartner Deckerform zieht sich das Thema Nachhaltigkeit wie ein roter Faden durch alle Aktivitäten.

„Unsere vollelektrischen Toyo-Spritzgießmaschinen sind im Vergleich zu hydraulischen Anlagen deutlich energieeffizienter und damit auch nachhaltiger“, sagt Anna Tschacha, Geschäftsführerin, Deckerform Injection. „Die vollelektrischen Toyo-Spritzgießmaschinen sind ein elementarer Baustein im Konzept der Nachhaltigkeit bei Deckerform und bei unseren Anwendern.“

Die aktuelle Modellreihe an vollelektrischen Spritzgießmaschinen repräsentiert bereits die sechste Generation.

Vollelektrische Maschinen bieten ein breites Spektrum an Vorteilen gegenüber konventionellen hydraulisch oder servohydraulisch angetriebenen Modellen. Viele davon sind bauartbedingt: Der niedrige Energieverbrauch der vollelektrischen Toyo-Spritzgießmaschinen liegt unter anderem an den sehr effizienten elektrischen Direktantrieben.

„Im Durchschnitt brauchen wir bis zu 70 Prozent weniger Strom als hydraulische Maschinen“, erläutert Tschacha. „Das gilt auch bei dem Vergleich mit den neuesten hydraulischen Modellen. Es ist interessant, dass auch aktuelle moderne Modelle anderer Hersteller im Praxisvergleich immer noch deutlich mehr Energie verbrauchen, als die vollelektrischen Spritzgießmaschinen von Toyo: In unseren zahlreichen Praxistests haben wir bislang noch keine Maschine gefunden, bei der der Mehrverbrauch bei gleichen Anwendungen und auch sonst unter identischen Bedingungen nicht mindestens bei 40 Prozent liegt.“

Das Maschinenkonzept ist darauf ausgelegt, möglichst wenig Energie einzusetzen. Die Maschine benötigt – abgesehen vom minimalen Verbrauch ihrer Steuerung – immer nur dann Energie, wenn sie sich auch bewegt. Ist die Zuhaltekraft aufgebaut, hält in der Maschine das von Toyo patentierte doppelt V-förmige Kniehebelsystem hinter der beweglichen Platte die Kraft aufrecht, ohne dass weiter Energie zugeführt wird. Bei den hydraulischen Modellen muss der Druck des Hydrauliköls immer wieder von der Pumpe aufgebaut und gehalten werden. Unabhängig von den Schließkräften zwischen 50 und 1300 t entfällt dieser „Leerlaufverbrauch“ bei allen Toyo-Maschinen.

Zudem wird konsequent das Entstehen unerwünschter Abwärme bereits im Ansatz vermieden. Damit wird es den Maschinenbauern möglich, auf aktive Kühlmaßnahmen, etwa eine Wasserkühlung, weitestgehend zu verzichten. Der Einsatz energieeffizienter Direktantriebe ermöglicht beispielsweise den weitestgehenden Verzicht auf aktive Kühlungen in den Maschinen – so entfällt der Einsatz von Sekundärenergie, die sonst für Abtransport und Vernichtung unerwünschter Abwärme notwendig ist.

Weitere Details wie der bereits seriengemäß isolierte Schneckenzylinder ermöglichen stimmige, nachhaltige und zudem wirtschaftliche und effiziente Produktionslösungen für Kunststoffteile mit einem besonders kleinen CO₂-Footprint. Darüber hinaus beherrschen Toyo-Maschinen bereits in der seriengemäßen Ausstattung neben konventionellem Spritzgießen auch relevante Sonderverfahren, wie das Spritzprägen, oder das materialsparende Spritzschäumen.

Die vollelektrische Bauweise ermöglicht darüber hinaus eine sehr hohe Wartungsfreundlichkeit. Dem Anwender bleibt es beispielsweise erspart, bei hydraulischen Modellen, Schläuche zu tauschen. Die teure Investition von Hydrauliköl, lästige Ölwechsel und reparaturanfällige und empfindliche hydraulischen Komponenten entfallen somit. Die Maschinen werden in automatisierten Zyklen zentral geschmiert: Eine Toyo Si-100-6s mit 100 t Schließkraft benötigt bei 6.000 Betriebsstunden und einem Prozess mit 10 s Zykluszeit gerade einmal eine Kartusche Fett im Jahr.

Die Si-6s Reihe verfügt eine Steuerung, die sich per Touchscreen intuitiv bedienen lassen soll. Vorhanden sind dabei auch frei belegbare „echte“ und fühlbare Tasten. Aufgrund der direkt geregelten elektrischen Servoantriebe kann die Spritzgießmaschine, den Angaben zufolge, deutlich präziser einspritzen, und die Parameter lassen sich über den gesamten Vorgang exakt steuern. Das sorgt in der Serienfertigung für eine spürbar geringere Streuung bei den Bauteileigenschaften, etwa bei den Abweichungen im Bauteilgewicht. Die Teile werden viel gleichmäßiger, und auch der Verzug fällt deutlich geringer aus. Zudem lässt sich das Werkzeug dank der elektrischen Direktantriebe deutlich schneller Öffnen und Schließen als bei hydraulischen Maschinen. So ergibt sich eine Zykluszeiteinsparung von mindestens 10 %.

Für die Betätigung von Kernzügen und Schiebern kann der Maschinenhersteller optional auf den jeweiligen Bedarf ausgerichtete Hydraulikaggregate bieten, die voll in die Steuerung und in den Bauraum der Maschine integriert sind – abgestimmt auf die jeweilige Anwendung.

Fakuma 2023:
Halle A6, Stand 6320 und 6413

Quelle: Deckerform