Energiekosten um 50 Prozent einsparen

Wie lässt sich der Energieeinsatz optimieren? Hier denken viele sofort an elektrisch angetriebene Systeme, die fast 80 Prozent des gesamten Stroms in Industrie und Gewerbe verbrauchen. Bei Spritzgießmaschinen bietet sich ein großes Einsparpotenzial durch den Einsatz sogenannter vollelektrischer und elektromechanischer Antriebe. Es lohnt sich aber auch einen Blick auf die aktuellen Entwicklungen der Werkzeugtechnik und deren einzelnen Komponenten zu werfen. Denn mit der wachsenden Vielfalt an Fertigungsverfahren steigen auch die Anforderungen an die Spritzgießwerkzeuge, wodurch diese weiter an Komplexität zunehmen werden.

Beim Thema „Effizienz“ hat GÜNTHER Heisskanaltechnik weitergedacht als viele Mitbewerber und sich schon früh als Vordenker einen Namen gemacht. Bereits zur K 2010 in Düsseldorf präsentierte der Technologieführer im Bereich Heißkanal- und Kaltkanaltechnik, eine revolutionäre, leistungsfähige und energieeffiziente Düsentechnologie. Siegrid Sommer, Geschäftsführerin bei GÜNTHER, beschrieb die Entwicklung der energieeffizienten Düsentechnologie auf Basis der Dickschichttechnik damals so: „Die Dickschichtheizer BlueFlow® für den Einsatz in den Heißkanaldüsen, haben insgesamt zehn Jahre intensiver Forschungs- und Entwicklungstätigkeit in Anspruch genommen. Mit der Standardisierung der Dickschicht-Technologie für Heißkanaldüsen haben wir etwas geschaffen, das eine platzsparendere und energieeffizientere Heißkanalauslegung ermöglicht und nicht zu unterschätzende Energieeffizienzpotenziale eröffnet. Eigentlich müsste diese Düse nicht „Blaue“ sondern „Grüne Düse“ heißen.“ Gegenüber herkömmlichen Messingkörper- sind die Dickschicht-Heizelemente wesentlich filigraner und haben einen geringeren Durchmesser. Die Heizbahnen, die nur eine Dicke von ca. 20 µm aufweisen, lassen sich dank der Dickschicht-Technologie sehr viel enger und auch individueller pro Temperierzone aufbringen. So lässt sich die Temperaturverteilung in der gesamten Düse viel exakter steuern. Und - die BlueFlow®-Technologie lässt eine kompaktere Heißkanalauslegung zu, wodurch das Werkzeug kleiner/kompakter werden kann und es können kleinere, leistungsangepasste Spritzgießmaschinen eingesetzt werden. Die Fertigung wird durchweg flexibler, gleichzeitig aber auch sehr viel energieeffizienter, was natürlich allen Spritzgießverarbeitern entgegenkommt, die auf Nachhaltigkeit und Energieeinsparungen setzen.

Marco Kwiatkowski, Prokurist und bei GÜNTHER verantwortlich für die Abteilung Dickschicht, erklärt die Vorteile der Präzision bei der Wärmeverteilung: „Die Leistungsverteilung kann mit den neuen Dickschichtheizern praktisch auf den Millimeter genau erfolgen, was eine sehr viel homogenere Beheizung und damit bessere Aufbereitung der Kunststoffmasse ermöglicht. So ist beispielsweise eine hohe Leistungskonzentration im vorderen Düsenbereich realisierbar, was geringere Temperaturspitzen zur Folge hat und zu einer höheren Qualität der Schmelze führt.“

Dank der Dickschicht-Technologie lassen sich auch die Heizbahnen und damit die Heizung noch näher an die zu verarbeitende Kunststoffschmelze bringen. Sogar die Leistungsverteilung über das gesamte Heizrohr hinweg lässt sich viel freier und genauer gestalten, da die Leiterbahnen feiner (Breite/Durchmesser) und präziser (Abstände zwischen den Heizwindungen) positioniert werden können. Die so optimierte Temperaturführung sowie die schnelle Reaktion der BlueFlow^®-Heißkanaldüse, verglichen mit konventionellen Düsenheizungen, beeinflussen den Energieverbrauch positiv. Durch die optimale Temperaturführung kommt es zu reduzierten Zykluszeiten sowie zu erweiterten Verarbeitungsmöglichkeiten. Siegrid Sommer hält fest: „Das bedeutet, der Heiz- und Kühlaufwand im Werkzeug wird geringer, aufgrund der kleineren Nestabstände. Somit werden auch die Werkzeugabmessungen kompakter und der Einsatz von Spritzgießmaschinen mit weniger Leistung ist möglich. Die Produktion wird insgesamt flexibler und gleichzeitig viel energieeffizienter.“ Das Beispiel der BERGI-PLAST GmbH ist hierfür exemplarisch. Für den auf Kunststoffverarbeitung und Formenbau spezialisierten Kunststoffverarbeiter aus Bad Gottleuba-Berggießhübel, ist die ständige Analyse aller Prozessschritte bei der Spritzgießverarbeitung Grundlage für seine Ressourcen- und Energieeffizienz. Das Unternehmen ermittelte in einer Versuchsreihe die Werte für den Energieeinsatz in drei baugleichen 12-fach-Werkzeugen für die Fertigung von sog. „FlipTop“ für Tuben. Verarbeitet wurde Polypropylen (PP) mit einem Schussgewicht von ca. 8 Gramm, bei einer Zykluszeit von 12 Sekunden. Einer der eingesetzten Heißkanäle kam von GÜNTHER und war mit den Düsen BlueFlow^® 4SHF80 ausgestattet. Bei dieser Düse mit BlueFlow^®-Technologie ergab sich eine Energieeinsparung von 23 Prozent gegenüber der Heißkanaltechnik anderer Hersteller.

Einen weiteren Vorteil bringt das Material der Dickschichtheizungen. So kommt bei der herkömmlichen Düsen-Heiztechnik Magnesiumoxid als elektrische Isolierung um den stromführenden Heizdraht zum Einsatz. Da dieses Material hygroskopisch ist, also Feuchtigkeit aus der Umgebung (meist in Form von Wasserdampf aus der Luftfeuchtigkeit) bindet, kann es beim schnellen Aufheizen zu einem Kurzschluss in der konventionellen Heizung kommen. Da die Dielektrium- und Leiterbahnen-Schichten der Dickschichtheizer nicht hygroskopisch sind und somit keine Feuchtigkeit gezogen wird, wird ein Durchbrennen der Dickschichtheizung verhindert.

Zusammenfassend kann man sagen, dass sich dank der technischen Features der BlueFlow^®-Technologie in der täglichen Praxis erhebliche Vorteile sowohl für die Werkzeugbauer als auch für die Spritzgießverarbeiter ergeben. Die insgesamt kleinere Baugröße der BlueFlow^®-Düse ermöglicht neben engeren Nestabständen auch eine höhere Designfreiheit bei der Teileauslegung. Deshalb sollten neue Werkzeuge von Anfang an mit den Dickschichtheizern bzw. den entsprechenden Düsensystemen von GÜNTHER ausgestattet oder ältere Spritzgießwerkzeuge mit der BlueFlow^®-Technologie nachgerüstet werden. Für den Spritzgießverarbeiter wirkt sich zudem der Einsatz kleinerer Spritzgießmaschinen auf die Betriebskosten aus und damit auch auf den Energieverbrauch.