Nach dem Rohrpost-Prinzip

Von Ausnahmen abgesehen sind die Zeiten längst vorbei, in denen der Mann an der Spritzgießmaschine (heute: Kunststoff-Verfahrensmechaniker) sich per Stechkarre einen Sack mit Granulat aus dem Lager holt, diesen aufschlitzt und das Material per Handschippe in den Trichter der Maschine füllt. Heute beschicken zentrale oder dezentrale, automatische Fördersysteme mit integrierten Trocknern eine theoretisch unbegrenzte Zahl von Maschinen direkt aus einem Silo mit Granulat und Pulver unterschiedlicher Kunststoffe. Sie wechseln selbständig oder auf Knopfdruck von der einen Sorte oder Farbe auf die andere, vermeiden Leerlauf im Prozess und sparen bis zu 2 % Material ein, das bei der Handbeschickung verschüttet oder verschmutzt würde. Darüber hinaus sind sie in der Lage, Masterbatch- oder Mahlgutmaterialien im gewünschten Verhältnis zum Basiskunststoff an die Maschine zu liefern.

Dabei dominieren pneumatische Systeme. Sie zeichnen sich durch einen schonenden und schnellen Materialtransport aus, durch hohe Flexibilität beim Zuführprozess und bei Materialwechseln. Ähnlich wie bei der Rohrpost bewegen sie das zu fördernde Material in einem Fördermittelstrom (meist Luft) und können entweder im Druckbetrieb arbeiten oder im günstigeren Saugbetrieb, wenn die Fördermengen nicht zu groß sind.

Eine Förderanlage besteht grundsätzlich aus einer Material-Aufgabestelle, einer Rohrleitung und einer Abscheidevorrichtung, die das Granulat vom Luftstrom trennt. Ein Druck- oder Strömungserzeuger verdichtet die Luft und baut eine Strömung auf. Zwei Möglichkeiten gibt es dafür – drücken oder saugen: Die kontinuierlich arbeitende Druckförderung kommt vorrangig dann zum Einsatz, wenn ein bestimmtes Material hohe Durchsätze oder lange Förderwege zu bewältigen hat. In diesem Fall sitzt das Gebläse vor der Materialaufgabe. Die Granulate werden in die Rohrleitung eingeschleust und zum Abnahmepunkt transportiert. Am Ende der Rohrleitung trennt ein Abscheider das Fördergut von der Förderluft, die anschließend über einen Filter gereinigt wird.

Bei der vorwiegend diskontinuierlich arbeitenden Saugförderung befindet sich das Gebläse hinter dem Abscheider am Ende der Förderstrecke. Das Granulat wird – beispielsweise über einen Rüssel – aufgenommen und bis zum Abscheider gesaugt. Das Material lässt sich von bis zu 20 Aufgabestellen an bis zu 40 Abgabepunkte verteilen.

Dezentrale Einzelfördergeräte kommen zum Zug, wenn nur wenige Spritzgießmaschinen zu versorgen sind oder wenig Material verbraucht wird, außerdem bei großen Distanzen zwischen den Maschinen oder häufigem Wechsel von Farbe und Qualität der Materialien. Die Geräte bestehen grundsätzlich aus einem Fördergutbehälter mit eingebautem Luftfilter, einem aufgesetzten oder separaten Gebläse, einem Saugschlauch mit Rüssel und einer Steuerung. Ein Vakuumgebläse saugt das Fördergut über den Saugrüssel an und transportiert es in den Fördergutbehälter der Maschine. Nach der vorgewählten Förderzeit schaltet das Gebläse ab. Jetzt öffnet das Material durch sein Eigengewicht die Auslaufklappe des Behälters und fließt in den Trichter der Verarbeitungsmaschine. Danach schließt die Auslaufklappe wieder automatisch und leitet einen neuen Fördervorgang ein. Für höhere Förderleistungen werden die dazu benötigten größeren Gebläse nicht mehr auf den Fördertrichter aufgesetzt, sondern neben den Geräten aufgestellt. Materialdurchsätze von 150 g/h bis 2500 kg/h sind möglich.

Je nach Material sorgen verschiedene Filter im Fördergutbehälter für saubere Filterluft, konstante Förderleistung und ein sauberes Gerät – etwa aus Polyamidgewebe oder Polyesterfilz. Sie können mechanisch oder mittels Druckluft am Ende oder Beginn eines Förderzyklus gereinigt werden. Dieses System ermöglicht eine von äußeren Einflüssen weitgehend unbeeinträchtigte, automatisierte Produktion. Es können personalarme Schichten ohne Materialnachfüllung gefahren werden. Eine dezentrale Materialzuführung rechnet sich somit auch für kleinere Spritzgießbetriebe – selbst dann, wenn häufige Produktions- oder Materialwechsel anstehen. Einzelsysteme sind preisgünstig in der Anschaffung und einfach zu installieren.

Zentrale Mehrstellen-Förderanlagen kombinieren mehrere Aufnahme- und Abgabestellen und werden dann installiert, wenn viele Verarbeitungsmaschinen im Einsatz sind und der Materialverbrauch groß ist, wenn das Material aus einem zentralen Material- oder Trocknungssilos kommt und nur wenig variiert. Solche Systeme arbeiten entweder materialbezogen, maschinenbezogen oder als Mischsystem aus beiden Varianten. Zwischen 16 und 64 Förderstellen werden hier über ein oder mehrere Gebläse und eine zentrale Filtereinheit und Steuerung mit den Verarbeitungsmaschinen verbunden.

Bei der materialbezogenen Förderung sind die Rohrleitungen einem Material fest zugeordnet. Das sorgt für schnellen und sicheren Materialwechsel direkt an den Spritzgießanlagen. Der damit verbundene erhöhte Installationsaufwand lohnt sich beim Einsatz von wenigen unterschiedlichen Materialien an mehreren Maschinen.

Die maschinenbezogene Förderung kommt hingegen mit nur einer Rohrleitung pro Maschine aus und wird vor allem dann eingesetzt, wenn viele Materialien oder viele Maschinen eingesetzt werden. Bei einem Materialwechsel in der Produktion wird die Zuführung beispielsweise über Rohrweichen bedarfsgesteuert umgestellt.

Manchmal jedoch ist es nötig, auf Mischsysteme auszuweichen. Bei der Planung sollten neben den verfahrenstechnischen auch die wirtschaftlichen Aspekte berücksichtigt werden. Besser noch ist die gesamtheitliche Betrachtung: So kann es zum Beispiel von Vorteil sein, neben der Förderung gleich auch die Materialtrocknung und -dosierung in das System zu integrieren.

Bei getrocknetem Material ist die Förderung aufwendiger, da auf dem Weg zur Maschine keine Feuchtigkeit mehr hinzu kommen darf. Also muss mit entfeuchteter Luft gefördert werden. Nach dem Beenden des Fördervorgangs muss die Saugleitung restlos entleert werden. Um ein Wiederbefeuchten des Materials im Einzugsbereich der Maschinen zu verhindern, wird immer nur die kleinstmögliche Menge zur Verfügung gestellt.

Bei der Planung sollte beachtet werden, dass die Systeme intuitiv und sicher zu bedienen sind – frei konfigurierbar und mit hoher Betriebssicherheit. Programmierer und Bediener sollten alle Anweisungen in Klartext erhalten. Und es sollte möglich sein, die Maschinen in der Reihenfolge ihrer Bedarfsmeldung zu beschicken. Oder die Beschickung läuft verbrauchsgesteuert, abhängig vom erfassten Durchsatz einer Förderstelle.

Klaus Diebold Fachjournalist in Nürnberg

Zu den Vorteilen einer zentralen Materialversorgung gehören ein geringerer Personalaufwand, ein verringerter Platzbedarf, weniger Materialschwund sowie niedrigere Betriebskosten für Flurförderfahrzeuge. Trotzdem ist die zentrale Versorgung nicht auf jeden Fall die beste Lösung. Faustformel: Hat ein Betrieb mehr als acht Bedarfsstellen oder verarbeitet mehr als 150 kg/h Gesamtdurchsatz, kann er von einer zentralen Materialversorgung wirtschaftlich profitieren.