Wie sich die Energieeffizienz von Spritzgießmaschinen steigern lässt

Um vielleicht einmal ganz grundsätzlich in das Thema einzutauchen: Hat das Interesse von Kundenseite – aufgrund der aktuellen Situation am Energiemarkt – an energieeffizienten Lösungen noch einmal zugenommen, oder war dies aufgrund der schon fast traditionell hohen europäischen Energiepreise bereits zuvor Thema Nummer 1?

Markus Hanetseder: Energieeffizienz war natürlich schon immer ein Thema, wenn wir mit unseren Kunden über neue Maschinentechnologien gesprochen haben. Beispielsweise wenn es um die Entwicklung klassischer hydraulischer Varianten hin zu servo-hydraulischen Lösungen vor 10 bis 15 Jahren ging und wir aufzeigen konnten, welche Einsparmöglichkeiten sich hier ergeben. Die Servohydraulik hat sich dann zum Standard bei Engel entwickelt, bei dem wir mittlerweile in der dritten Generation angelangt sind.
Was damals aber noch keine so große Rolle bei unseren Kunden spielte, war der Aspekt Total Cost of Ownership. Man fokussierte sich am Ende auf die Initialkosten – das hat sich inzwischen und insbesondere innerhalb dieses Jahres aufgrund der massiv gestiegenen Energiekosten spürbar geändert. Der mittel- bis langfristige Betrachtungshorizont spielt nun also eine viel größere Rolle. Was sich ebenfalls geändert hat und bei der aktuellen Entwicklung eine Rolle spielt, sind die gewachsene Zahl an Fördermöglichkeiten auf Investitionen in die Energieeffizienz sowie die CO2-Besteuerung, die hier zusätzliche Incentives schaffen.
Dr. Norbert Müller: Was wir im Bereich der Anwendungstechnik feststellen ist, dass die Kunden sich mehr als früher für die konkrete Auslegung einer Maschine interessieren und nach Energieberechnungen fragen, bei denen die benötigten Kilowattstunden pro Kilogramm verarbeitetes Material einander gegenübergestellt werden – sei es bezogen auf eine Produktionsanlage oder auf ein bestimmtes Produkt. Und zwar erkennbar als Grundlage für Kaufentscheidungen.

Haben die Entwicklungen nun eigentlich dazu geführt, dass Ihre Kunden Investitionen vorziehen, weil sich Energieeffizienz deutlich schneller rechnet – oder führt die aktuelle Verunsicherung bezüglich der weiteren Entwicklung eher zu Zurückhaltung?

Hanetseder: Im Grunde sowohl als auch. Die Verarbeiter sehen natürlich, dass der ROI durch die Vervielfachung der Energiepreise deutlich schneller erreicht wird. Gleichzeit verunsichert das Risiko einer Rezession. Das spüren wir natürlich auch bei unseren Kunden. Werden beispielsweise aufgrund der gesunkenen Nachfrage in einem Automobilwerk in den USA weniger Fahrzeuge produziert und Neuinvestitionen damit nach hinten verschoben, dann spielt hier die Energieeffizienz erst einmal keine Rolle mehr. Unsere Kunden stehen also in einem Spannungsfeld von hohen Energiepreisen, die eine Investition attraktiv machen, und einer globalen Lage, die zu Verunsicherung führen kann.

Kommen wir nun zu den konkreten Lösungen: Mit den Effizienzpaketen von Engel sind in Summe bis zu 67 % Energieeinsparungen möglich. In welchen Bereichen liegen die größten Einzel-Hebel oder low hanging fruits?

Hanetseder: Im Grunde sehen wir hier viele verschiedene Hebel. Wichtig ist gleich zu Beginn die Auswahl des richtigen Maschinenkonzepts: Wenn ich eine kleinere Maschine mit geringerer Schließkraft wählen kann, wie das bei unseren Holmlosmaschinen sehr häufig der Fall ist, dann sinkt der Energieverbrauch quasi von alleine.
Erst danach geht es an die Betrachtung der einzelnen Komponenten. Die Antriebstechnik beispielsweise macht rund ein Viertel des Gesamtverbrauchs aus. Dazu kommen Aspekte wie die Zylinderheizung aber vor alallem auch die Werkzeugtemperierung. Denn diese schlägt mit 35 bis 40 % zu Buche.
Müller: Diese Herangehensweise werden wir auch sehr gut an einem Messeexponat auf der K im Oktober zeigen: Ein 32-fach Werkzeug, das aufgrund seiner Größe eine Spritzgießmaschine mit 280 t Schließkraft erfordert hätte. Dadurch, dass das Werkzeug als Etagenwerkzeug angelegt wurde, konnte die Maschinengröße auf 160 t Schließkraft reduziert werden. Das ist dann im Grunde, als würde man ein kleineres Fahrzeug fahren. Der Spritverbrauch sinkt ganz einfach automatisch.
Zwar gibt es ein paar Faustregeln, beispielsweise dass eine elektrische Spritzgießmaschine effizienter ausfallen kann als eine hydraulische Variante, – damit heben Sie aber nicht das ganze Potenzial. Man muss sich immer Produkt und Fertigungszelle zusammen ansehen und beim Kunden am besten ein kleines Team ausbilden, bestehend aus Beschaffungsleiter und Leuten, die in der Produktion arbeiten, die sich das Thema Energieeffizienz vornehmen und uns möglichst früh einbinden, sodass wir gemeinsam das beste Paket für die jeweilige Anwendung schnüren können. Bei Neuanschaffungen passiert dies bereits meistens, aber es kann sich durchaus auch bei Bestandsanlagen lohnen.

Sie sagten gerade, dass Engel die Pakete für neue und bestehende Spritzgießmaschinen anbietet – gibt es hier eigentlich Unterschiede bei den erreichbaren Einsparungen?

Hanetseder: Im Idealfall gehen wir von einer neuen Maschine aus, bei der die Effizienzlösungen von Anfang an Teil der Gesamtlösung sind, gerade was den Bereich der Temperierung angeht. Unsere Software-Lösungen sind aber auch in Bestandsmaschinen sehr einfach zu installieren, beispielsweise unsere Eco-Pakete. Mit diesen verschaffen wir dem Anwender erst einmal die nötige Transparenz, um zu identifizieren, wo die größten Energieverbräuche liegen, – um dann in der Folge Wege zu finden, diese zu optimieren. Mit Eco-Balance beispielsweise lassen sich die Stromspitzen beim Hochfahren der Maschine – dem Montagmorgen-Effekt – reduzieren oder auch einzelne Maschinen aktiv herunterfahren, wenn diese gerade nicht gebraucht werden. Mit einem solchen simplen Softwareupdate ermöglichen wir Kunden auf neuen wie auf alten Maschinen ganz unmittelbare Steigerungen der Energieeffizienz. Aber auch Nachrüstungen im Bereich der Temperierung sind technisch möglich. Allerdings sind Kosten und Aufwand höher als bei einer neuen Maschine, die mit der optimalen Temperierlösung projektiert wird. Hier ist es darum wieder wichtig, den ROI sauber zu berechnen, um eine Entscheidung zu treffen. Kunden, denen das zu theoretisch ist, bieten wir an, ihr eigenes Werkzeug bei uns im Technikum auf einer vergleichbaren Maschine aufzuspannen und dann die Unterschiede unter Live-Bedingungen zu testen.
Müller: Solche Versuche im Technikum bieten sich generell an, um das passende Paket zu schnüren. Wir können beispielsweise ermitteln, ob sich die Installation von IQ flow control bei einer bestimmten Restlaufzeit einer Maschine lohnt. Im Technikum können wir die Optionen ganz einfach ein- und wieder ausschalten und somit ein Bild unter Quasi-Realbedingungen erzeugen.

Energieeffizienz ist ja zumindest hierzulande kein „nice to have“ mehr, sondern eher ein „must have“, um überhaupt noch wirtschaftlich produzieren zu können. Gibt es aber trotzdem noch Kunden aus bestimmten Branchen oder Regionen, die sich bewusst gegen dieses Lösungsangebot entscheiden?

Hanetseder: Energieeffizienz geht längst alle an. Selbst in den Emerging Markets gibt es mittlerweile Diskussionen, die wir so vor einem Jahr nie geführt hätten. Die Energiekosten bewegen sich dort zwar auf einem Niveau, das mit Europa nicht zu vergleichen ist, trotzdem macht das Thema mittlerweile auch dort die Runde.
Müller: Ich denke, das Thema Energieeffizienz ist am Ende auch eine Frage der Transparenz. Egal, wie hoch oder niedrig die Energiepreise im jeweiligen Land sind – als Unternehmer möchte ich in aller Regel wissen, woher meine Kosten kommen. Und nicht zuletzt kommen auch Forderungen seitens der OEMs. Für deren Nachhaltigkeitsziele ist es ebenfalls wichtig, dass die ihnen zugelieferten Teile effizient und damit mit einem möglichst geringen CO2-Abdruck hergestellt werden. Dies zahlt in die Gesamtbilanz mit ein.

Wir sprachen vorhin schon kurz über einzelne Software-Bausteine. Aber etwas breiter gefasst: Welche Rolle spielt die Digitalisierung beim Thema Energieeffizienz?

Hanetseder: Digitalisierung ist ein riesiges Thema, das uns sowohl bei unseren internen Prozessen, aber auch vor allem bei unseren Kundenlösungen viele neue Möglichkeiten eröffnet. Da wir hier früh begannen, in die Entwicklung zu investieren, gehören wir heute zu den führenden Anbietern in diesem Bereich. Und um auf Ihre Frage zu antworten: Digitalisierung ist ein ganz großer Aspekt bei der Energieeffizienz. Die Temperierung zum Beispiel ist zunächst einmal eine Hardware, die aber in Kombination mit der digitalen Lösung IQ flow control so betrieben werden kann, dass die Energie optimal verteilt wird und keine Verlustenergien entstehen. Das entwickelt einen großen Hebel beim Kunden, weil er hierdurch auch insgesamt weniger Temperiergeräte benötigt. Es sinken also nicht nur die Energie- sondern auch die Investitionskosten. Das ist einer der wesentlichen Punkte bei den digitalen Lösungen: Es geht immer erst einmal darum, Transparenz zu schaffen, auf Basis dieser Informationen zu identifizieren, wo die Verbräuche liegen und dann entsprechende Maßnahmen abzuleiten – und so am Ende des Tages eine effiziente Gesamtlösung anbieten zu können.
Müller: Wir haben ja bereits über Lösungen wie Eco-Balance gesprochen, die ganz gezielt auf eine Optimierung der Last hinarbeiten. Es gibt darüber hinaus auch Lösungen, die im ersten Moment vielleicht ein anderes Thema adressieren, aber indirekt ebenfalls bei der Optimierung der Energieeffizienz unterstützen. Da wäre beispielsweise die Regelung der Schließkraft über IQ clamp control. Denn wenn ich die Schließkraft auf das nötige Minimum reduziere, habe ich Energie gespart. Genauso IQ weight control, womit ich die Ausschussrate reduzieren kann. Im Grunde zahlen sehr viele digitale Lösungen am Ende auch auf die Effizienz und damit einen niedrigen Energieverbrauch ein – auch wenn dies nicht die primäre Intension ist, weshalb sie eingesetzt werden. Extrem spannend finde ich persönlich zum Beispiel auch die Verkürzung der Zykluszeit. Denn diese steht fast im Widerspruch zu anderen Prozessen, bei denen eine höhere Geschwindigkeit einen höheren Energieverbrauch bedeutet. Im Spritzguss ist das anders. Wenn ich hier die Zykluszeit, die oft ohnehin nur wenige Sekunden beträgt, noch einmal um ein paar Zehntelsekunden reduzieren kann, dann sinkt der Energieeinsatz pro Bauteil. Um noch einmal das Thema Transparenz aufzugreifen: Es ist vor allem diese Cockpit-Funktion, die digitale Lösungen ermöglichen, die für die Verarbeiter so spannend ist, weil sie damit ganz einfach mehr über ihre Prozesse und die dort aktiven Verbräuche lernen.

Braucht das Bedien-/Wartungspersonal nach Installation der Effizienzpakete noch eine Schulung, oder sparen die Komponenten quasi geräuschlos im Hintergrund?

Müller: Sowohl als auch. Es gibt Lösungen, die ganz automatisch Transparenz schaffen, sobald sie installiert sind. Die hieraus erhalten Informationen und auf dieser Basis abgeleiteten Möglichkeiten benötigen aber natürlich ein gewisses Maß an Aufmerksamkeit. IQ flow control beispielsweise ist ein Produkt, das wir dem Kunden gut erklären. Es ist zwar nicht sehr komplex, aber es erfordert an ein paar Stellen ein Umdenken. Denn beim Temperieren von Werkzeugen wurde bislang immer versucht, möglichst große Durchflussraten in möglichst allen Kanälen des Werkzeugs zu erreichen. Ziel ist es aber nicht, einen konstanten Durchfluss über alle Kanäle zu haben, sondern dass zwischen Ein- und Ausgang die Temperaturdifferenz in allen Kreisen möglichst gleich ist. Das bedeutet ganz praktisch, dass dort, wo viel Kühlmedium durchgeht, ein geringer Durchfluss ausreicht. Diese Einzelkreisregelung ist mit einem klassischen Temperiergerät aber nicht möglich. Genau das ist diese Art von Umdenken, die wir unseren Kunden vermitteln. Die Einstellung an der Maschine ist dann ganz einfach. Denn das übernimmt ja IQ flow control. Aber diese etwas andere Herangehensweise, die zusammen mit einem geringeren Energieverbrauch zu einer homogeneren Temperaturverteilung und damit auch zu einer besseren Teilequalität führt, muss dem Kunden vermittelt werden, – damit er Ver-trauen in die Technik entwickeln kann. Denn entscheidend ist, dass wir für den Anwender zwar die Komplexität reduzieren, er aber weiterhin die volle Kontrolle über seinen Prozess hat.

Wer einsparen will, muss ja erst einmal investieren. Ab wann ist der magische ROI realistisch zu erreichen?

Hanetseder: Auch an dieser Stelle ist uns die Transparenz für den Kunden sehr wichtig, weshalb wir einen eigenen ROI-Rechner entwickelt haben, den wir auch mit auf die K nach Düsseldorf nehmen werden. Dazu werden wir vor Ort ein kleines Bauteil produzieren und gemeinsam mit den Besuchern durchrechnen, wie sich der ROI ändert, wenn bestimmte Software-Pakete aktiviert oder auch deaktiviert sind. Für das erwähnte Bauteil, das darf ich Ihnen an dieser Stelle schon verraten, würde sich der Invest in unsere Effizienz-Pakete bereits nach zwei Jahren rechnen. In anderen Fällen könnte der ROI bereits früher oder auch etwas später erreicht werden. Aber die Kernaussage, um die es uns geht, lautet: Es rechnet sich – und es rechnet sich schnell.

Quelle: Engel

K 2022: Halle 15, Stand B42-C58