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Für jede Bewegung einen eigenen Antrieb

Spritzgießen: Demag Ergotech baut hybride Modellreihe aus
Für jede Bewegung einen eigenen Antrieb

Weitere Varianten ihrer Hochleistungs-Spritzgießmaschine mit hybridem Antriebskonzept bringt Demag Ergotech auf den Markt. Die El-Exis-Modelle bieten eine hohe Dynamik beim Einspritzen und geringen Energieverbrauch.

Von unserem Redaktionsmitglied Haider Willrett

Den Kunden interessiert wenig, wie eine Maschine konstruiert ist“, sagt Helmar Franz, „er will, dass sie schnell und sparsam ist. Und die Qualität muss stimmen.“ Franz ist Sprecher der Geschäftsführung der Demag Ergotech GmbH in Schwaig bei Nürnberg.
Das alles soll die Baureihe Ergotech El-Exis bieten. „Die Hochleistungsmaschine vereint die Vorteile von vollelektrischen Spritzgießmaschinen und hydromechanisch angetriebenen Schnellläufern in sich“, sagt der Diplom-Ingenieur. Um das zu erreichen, analysierten die Techniker der Mannesmann-Tochter alle Maschinenbewegungen. Ziel war es, den bestmöglichen Antrieb für jede Bewegung zu finden. Franz: „Wir suchten Ansätze, um dem Anwender den höchsten Nutzwert zu schaffen.“ Dabei habe man erkannt, dass eine Kombination hydraulischer- und elektrischer Antriebe die beste Lösung sei. Die Erkenntnisse flossen in das Antriebskonzept der El-Exis ein.
Die jüngste Ergotech-Modellreihe ist deswegen mit je einem dezentralen Elektromotor für Plastifizierschnecke und Schließeinheit ausgestattet. Auswerfer, Schneckenvorschub, Düsenbewegung und Einspritzvorgang werden dagegen weiter hydraulisch betätigt. Dieses Konzept erlaubt parallele Bewegungen von Werkzeug, Plastifizier-schnecke, Kernzügen und Auswerfern. Der Plastifiziervorgang kann so fast über den ganzen Maschinenzyklus erfolgen, so dass der Werkstoff besser aufgeschmolzen und homogenisiert wird. Auf der Schließseite überträgt ein patentiertes hydrostatisches Getriebe die Kraft vom Elektromotor in den Kniehebel und setzt die Motordrehung in eine Linearbewegung um. Kombiniert mit einem hochauflösenden Wegemess-System resultiert daraus eine um den Faktor zwei bis vier präzisere Werkzeugbewegung als bei herkömmlichen Schnellläufern.
„Und das“, stellt Geschäftsführer Franz fest, „vermindert den Werkzeugverschleiß und bietet Vorteile bei der Entnahme von Formteilen durch Handlinggeräte oder Roboter.“
Zentralspeicher sorgt für hohe Dynamik beim Einspritzen
Die Entkoppelung der Antriebe ermöglichte den Demag-Entwicklern zudem, die Resthydraulik energetisch so zu verbessern, dass für eine Maschine mit 2000 kN Schließkraft eine Zentraleinheit mit 15 kW Antriebsleistung ausreicht. „Die Zentraleinheit einer vollhydraulischen Maschine der gleichen Größenordnung müsste etwa vier bis fünf Mal stärker ausgelegt werden“, weiß Franz. Die kleiner dimensionierten Antriebe laufen nur, wenn sie benötigt werden. Dadurch ist die El-Exis nicht nur deutlich leiser, sie verbraucht auch 40 bis 50 % weniger Energie als eine herkömmliche hydraulische Anlage. Mit diesen Werten liege sie im Bereich der vollelektrischen Maschinen, sei aber erheblich schneller und dynamischer, erläutert der Demag-Manager.
Die hohe Dynamik beim Einspritzen erreicht die El-Exis mit Hilfe eines hydraulischen Zentralspeichers. Ihre maximale Einspritzgeschwindigkeit von 1000 mm/s erreicht sie laut Franz bereits nach weniger als 0,1 s. Damit ist die Hybrid-Ergotech eine Hochleistungsmaschine mit sehr kurzen Zykluszeiten. Die Maschinenzeit liege je nach Produkt um 0,25 bis 0,35 s unter den Werten herkömmlicher Schnellläufer. Haupteinsatzgebiet der El-Exis sind Anwendungen, die besonders hohen Anforderungen an Leistung und Präzision der Maschine stellen. Präzisionsteile gehören ebenso zu ihrem Produktspektrum wie Teile mit besonders großem Verhältnis von Fließweg zu Wandstärke, etwa dünnwandige Verpackungsteile oder technische Verpackungen.
Die El-Exis-Modellreihe ist Teil des Ergotech-Baukastensystems. Wie bei den anderen modular aufgebauten Maschinen lässt sich die Ausstattung gezielt auf die jeweilige Anwendung abstimmen.
Als erstes Modell der Hybridbaureihe stellten die Franken auf der K `98 die Ergotech 200 El-Exis mit einer Schließkraft von 2000 kN vor. Seither folgten drei weitere Modelle mit Schließkräften von 1000, 1500 und 2500 kN. In diesem Jahr kommen eine 600-kN- und eine 1250-kN-Variante auf den Markt. Weitere Maschinen mit Schließkräften bis zu 3600 kN sind geplant. „Ob wir eine größere Maschine anbieten werden, ist noch offen. Unter 600 kN gehen wir aber nicht“, blickt Manager Franz in die Zukunft. Das sei wegen der Größe der Antriebe nicht mehr wirtschaftlich.
Über den Erfolg der Modellreihe freut sich der Diplom-Ingenieur, der im Unternehmen als emotionaler Initiator der El-Exis gilt, besonders: „Wir haben im vergangenen Jahr bereits 30 Maschinen verkauft. Und die ersten Aussagen unserer Kunden sind sehr positiv.“ Im laufenden Jahr rechnet man in Schwaig mit über 100 weiteren Bestellungen. Mittelfristig streben die Franken im Segment der Hochleistungs- und Schnelllaufmaschinen in Europa mit der Hybrid-Modellreihe einen Marktanteil von etwa 10 % an.
Die Anschaffungskosten für eine El-Exis liegen nach Hersteller-Angaben etwa um 5 % über denen einer üblichen hydraulischen Maschine. Vollelektrisch angetriebene Anlagen sind derzeit noch etwas teurer. Wegen ihres geringen Energieverbrauchs werden sie jedoch vor allem in Amerika und Asien immer beliebter. Diesem Trend können sich mittlerweile auch Hersteller nicht mehr entziehen, die bisher ganz auf hydraulische Maschinen oder solche mit Hybridantrieben setzten.
Auch Demag Ergotech entwickelt derzeit eine vollelektrische Spritzgieß-Maschinenreihe. Der Maschinenbauer reagiert damit auf die steigende Nachfrage nach diesen Anlagen im Ausland. Allerdings wird diese Baureihe ausschließlich für Standard-Anwendungen konzipiert. Mit der vollelektrischen Maschine möchte man verhindern, dass die El-Exis nur wegen ihres geringeren Energieverbrauchs in einem Marktsegment zum Einsatz kommt, für das sie sich eigentlich nicht rechnet. Helmar Franz: „Wir positionieren die El-Exis in dem Marktsegment, dessen Anforderungen sie wirtschaftlich erfüllt. Für Standard-Anwendungen ist sie schlicht überdimensioniert.“
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