Die Ettlinger Kunststoffmaschinen GmbH geht als Sondermaschinenbauer bei jedem Auftrag auf die minimal benötigte Leistung ein und ermittelt dafür eine maßgeschneiderte Lösung aus dem Baukastensystem. Eine besondere Herausforderung an die Stabilität stellte sich bei Kunststoffpaletten für Asien durch das dortige feucht-heiße Klima.
„Im Gegensatz zur Serienproduktion können wir jede Maschine genau auf den Anwendungsfall anpassen“, erklärt Roderich Ettlinger, Geschäftsführer der Ettlinger Kunststoffmaschinen GmbH. Dabei wird der Einspritzdruck so weit wie möglich reduziert, das Plattengewicht verringert und die Schneckengeometrie optimiert. Denn diese drei Parameter sind es, die über einen Großteil des Energiebedarfs entscheiden:
Je höher Kunststoff beim Einspritzen komprimiert werden muss, desto mehr Energie ist dafür zu investieren. Bei einem großen Schussvolumen spielt der Einspritzdruck deshalb eine enorme Rolle in der Energiebilanz. An zweiter Stelle steht der Energiebedarf der Werkzeugbewegung auf der Schließseite, der vom Gewicht der Schließplatte und dem Reibfaktor bestimmt wird. Und Energiefresser Nummer drei einer Spritzgießmaschine ist die Plastifiziereinheit.
Sobald der Energiebedarf der Einzelverbraucher für den jeweiligen Anwendungsfall ermittelt ist, wird die Maschinenhydraulik ausgelegt und darüber entschieden, ob die Plastifiziereinheit am besten vollhydraulisch oder hybrid angetrieben wird. Das Zweistufensystem aus einem mit Heiz- und Kühlzonen versehenen Extruder und einem Einspritzzylinder mit Kolben lässt hier eine größere Freiheit in der Auslegung der Antriebsleistung zu.
Durch das eingesetzte Niederdruckverfahren reduziert sich zudem der Energiebedarf, denn der Kunststoff muss beim Einspritzen weniger stark komprimiert werden. Die Einspritzdrücke liegen zwischen 200 und 800 bar und gehen in die Energierechnung linear ein. Die erforderlichen Schließkräfte sind dadurch vergleichsweise niedrig. Dieses Maschinenkonzept ermöglicht ein hohes Schussvolumen von 120 l und mehr und eine sehr homogene Schmelze, da Misch- und Scherteile – wie in der Extrusion üblich – verwendet werden können. Das Ergebnis ist eine schonende und gleichmäßige Plastifizierung. „Ein weiterer Vorteil entsteht durch das geringere Werkzeuggewicht und die damit kleineren bewegten Massen“, sagt Ettlinger. Denn aufgrund des niedrigen Innendruckes können die Werkzeuge leichter gebaut werden, da sich als Werkstoffe auch Aluminium oder Alu-Stahl-Kombinationen einsetzen lassen. Zusätzlich profitiert wird von den besseren Kühleigenschaften dieser Materialien.
Wenn die Schließplatte anstelle von Gleitführungen auf Rollen gelagert wird, ergeben sich weitere Einsparmöglichkeiten. Denn dadurch verringert sich der Reibfaktor um das Hundertfache, für die Fahrbewegung wird nur noch der halbe Energieaufwand benötigt. Maschinenbauer Ettlinger gibt ein Rechenbeispiel: „Bei einer Spritzgießmaschine mit 25 000 kN Schließkraft wird mit einer Rollenführung nur ein Fünftel der Energie gegenüber einer Gleitführung verbraucht – bei gleichem Gewicht der Schließplatte und gleichen Bewegungsparametern. Das ist eine Einsparung von circa 27 Kilowatt.“ Nicht gerechnet wurde dabei die Energieeinsparung, die sich durch das leichtere Werkzeuggewicht beim Niederdruckspritzguss ergibt.
Bis nach Asien findet das Maschinenkonzept von Ettlinger seinen Einsatz. Die Herstellung von Kunststoffpaletten, die den dortigen klimatischen Bedingungen standhalten, stellte eine besondere Herausforderung an die Kernkompetenz des Unternehmens, anwenderspezifisch konfigurierte Lösungen zu finden. Da die dort bisher verwendeten Holzpaletten aufgrund des feucht-heißen Klimas zu schnell anfingen, zu faulen und unbrauchbar wurden, sollten stattdessen langlebigere Kunststoffpaletten zum Einsatz kommen. Um die Stabilität des Kunststoffs auch bei Einsatztemperaturen über 45 °C zu garantierten, führte Ettlinger im Vorfeld eine aufwändige Test- und Simulationsreihe durch.
Da sich die Werkstoffauswahl bei der Konstruktion eines Produktes in erster Linie an der Temperatur des Bauteils im Einsatz orientiert, ging man bei der Entwicklung der Paletten nach einem stringenten Konzept vor: Die Palettengeometrie wurde zunächst nach Erfahrungswerten mit Hilfe einer Computersimulation theoretisch ausgelegt, parallel wurden verschiedene Paletten unter Einsatzbedingungen vor Ort getestet und Schwachstellen ermittelt. Ausschlaggebendes Kriterium für die Produktion war, dass der Kunststoff thermisch und mechanisch nicht geschädigt wird. Angesichts der klimatisch ungünstigen Bedingungen entschied sich Ettlinger deshalb für einen höherwertigen Kunststoff mit einer besseren Stabilisierung, dessen Festigkeit dann durch eine optimale Konstruktion und sehr sorgfältige Produktion gewährleistet werden konnte.
„Uns kommt bei solchen Aufträgen zugute, dass wir eine kleine Firma sind“, berichtet Ettlinger. „Wir sind in der Lage, schnell und flexibel zu reagieren und den Auftraggeber von Anfang an in die Entwicklung mit einzubeziehen.“ So sei es dem mittelständischen Unternehmen auch möglich, stets anwenderspezifisch auf sämtliche Faktoren einzugehen, die eine Relevanz für den Produktionsprozess haben. Durch eine optimale Abstimmung von Einspritzdruck, Plattengewicht und Schneckengeometrie der verwendeten Maschine werde zudem eine maximal energieeffiziente Herstellung erreicht.
Ivonne Eißler Pressebüro Gebhardt-Seele, München
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