Maschinentechnik

Automation und Maschinentechnik kommen immer häufiger aus einer Hand. Die Maschinenhersteller werden zu Systemanbietern. Bild: Isenburg

So kurbeln Hersteller die Automatisierung, Prozesskonstanz und Effizienz an – bei gleichzeitig hoher Teilequalität und unter Berücksichtigung neuer Bauteilfunktionen. Hierdurch soll sich die Wettbewerbsfähigkeit der Kunden erhöhen – ein durchschlagendes Verkaufsargument für die Maschinentechnik. Gefragt sind hierzu Systemlösungen mit Automatisierung, Prozesstechnik und Peripherie. Dabei entwickeln sich die Akteure im Markt zu kompletten Systemanbietern.

So hat der österreichische Spritzgießmaschinenhersteller Engel Roboter und Peripheriekomponenten aus der eigenen Entwicklung und Fertigung im Programm. Nicht umsonst fragen Kunststoffverarbeiter Systemlösungen aus einer Hand nach. Bereits vor etwa zehn bis 15 Jahren begannen Unternehmen abweichend von ihren Kernkompetenzen möglichst ergänzend weitere Produkte und Dienstleistungen in ihr Angebot aufzunehmen. Hierzu wird jedoch stets zusätzliches Know-how benötigt, und Kompetenzen sowie Erfahrungen müssen aufgebaut werden.

Spritzgießen

Das Spritzgießen ist einer der dominierenden Fertigungsprozesse der Kunststoffbranche. Bild: Isenburg

Eine ähnliche, jedoch etwas anders gelagerte Strategie verfolgt Wittmann Battenfeld aus Wien. Das eigentliche Kerngeschäft von Wittmann sind Temperiergeräte für die Bereitstellung und Abführung der Wärmeenergie bei der Kunststoffumformung. Nach dem dramatischen Konkurs des Spritzgussmaschinen-Pioniers Battenfeld aus dem sauerländischen Meinerzhagen vor etwa zehn Jahren hat man einiges an Know-how übernommen und produziert nun auch Spritzgießmaschinen.

Komponenten aufeinander abstimmen

Doch zurück zu Engel: Als Begründung für den Entwicklungsprozess nennen die Verantwortlichen: „Nur wenn alle Komponenten einer Fertigungszelle von Anfang an exakt aufeinander abgestimmt werden, lassen sich die Effizienzpotenziale optimal ausschöpfen.“

Portalroboter

Portalroboter, wie der von Wittmann, sind ein weit verbreitetes Entnahmegerät bei der Herstellung von Kunststoffteilen. Bild: Isenburg

Als Systemlieferant trägt Engel die Gesamtverantwortung inklusive der Komponenten, die gemeinsam mit Partnern realisiert werden. Dies beschleunigt in vielen Fällen die Projektierung, Inbetriebnahme und vereinfacht auch später den Service, so der österreichische Maschinenbauer weiter. Auch die Steuerung der eigenen Roboter ist vollständig in die Maschine integriert. Damit kann auf eine gemeinsame Datenbasis zurückgegriffen werden. In enger Zusammenarbeit mit den Anwendern reduziert dies die Zykluszeit. Die Maschinen produzieren mehr Teile pro Zeiteinheit: Ein Effekt, der häufig bei Alles-aus-einer Hand-Lösungen zu beobachten ist. Werden zum Beispiel die Kühlwasserqualitäten von Temperiergeräten so eingestellt, dass sie nicht zu Kalkabscheidungen und Korrosionen an den Wänden der Kühlkanäle führen, erhöht dies den Wärmestrom beim Erstarren der Kunststoffmasse nach dem Schmelzen zur Formgebung. Auch diese Art der vorbeugenden Instandhaltung verkürzt Zykluszeiten erheblich.

Im System denken

Moderne Spritzgießaggregate führen ihre Bewegungen mit größter Präzision aus. Jedoch kann es zu Schwankungen der eingespritzten Kunststoffmasse kommen. Mit einer neuen, zwangsschließenden Rückstromsperre lassen sich die Gewichtsschwankungen durch ein kontrolliertes und steuerbares Verschließen der Rückstromsperre nach dem Plastifiziervorgang auf ein Minimum reduzieren. Darüber hinaus setzt man bei Engel auf Industrie-4.0-Lösungen.

Beim Spritzgießen

Beim Spritzgießen wird das 3D-Drucken nicht als Konkurrenz, sondern eher als Ergänzung zur Fertigung kleiner Serien empfunden. Bild: Isenburg

Noch breiter in Richtung System-Anbieter aufgestellt ist man aktuell bei der Wittmann Group aus Wien – zusammen mit der Wittmann Battenfeld Spritzgießtechnik. In das Produktionsprogramm gehören Spritzgießmaschinen, Automatisierungsroboter, Temperiergeräte und das zugehörige Equipment. Zu einem Erfolgsmodell des Unternehmens gehört der Roboter zur Entnahme von Angussystemen, zum Beispiel nach dem Spritzgussprozess W818. Bis zum jetzigen Zeitpunkt wurden über 5000 Exemplare gebaut. Eine Systemerweiterung ermöglicht es nun, dass diese beliebten Geräte eine Traglast von sechs Kilogramm bewältigen. Neue Entwicklungen zielen auf eine Erweiterung der Freiheitsgrade bei den Bewegungen sowie die Entnahme von Angüssen mit pneumatischen und servobetriebenen Geräten ab.

Bei der Temperiertechnik arbeiten die Generalisten mit einem Mehrkreissystem. Hiermit kann die Wärmeabfuhr durch die Auslegung und Steuerung einzelner Temperierkanäle im Spritzgießwerkzeug optimiert werden. Diese Idee wurde bereits vor etwa 20 Jahren entwickelt und vom gesamten Markt übernommen. Das Ergebnis ist ebenfalls eine Verkürzung der Zykluszeiten und verbessert auch die Zahnwalzenmühle. Angüsse zum Beispiel können so direkt neben der Maschinen wieder in Granulat verwandelt werden. Auch hier greift die Automation, weil die Angüsse per Roboter und Fließbänder zugeführt werden können. Beeindruckend ist die Breite des Produktspektrums, auch unter dem Gesichtspunkt des dahinter stehenden Ingenieur-Know-hows.

Ein Pionier der Kunststofftechnik ist das Unternehmen Kautex Maschinenbau aus Bonn. Die Maschinenfabrik existiert seit 80 Jahren und beschäftigt sich mit der Herstellung von Maschinen für den Bau von Blasform- und Extrusionsmaschinen. So gehört die Herstellung von Maschinen zur Produktion von PET-Flaschen zu einem bearbeiteten Marktsegment. Kautex Maschinenbau gilt als einer der Pioniere der Kunststoffbranche aus der Wirtschaftswunderzeit. Neuerdings hat das Traditionsunternehmen das Thema Composites für sich entdeckt. So haben die Maschinenbauer eine Kompetenz für die Herstellung von Tanks aus den faserverstärkten Kunststoffen entwickelt. „Dies ist ein stetig wachsendes Segment, an dem wir uns beteiligen wollen“, so Christian Kirchbaumer vom Traditionsunternehmen mit über 1000 Mitarbeitern. Wer sich über weitere Aktivitäten der quirligen Branche informieren will, ist auf der Fakuma, dem Kunst-stoffevent des Jahres, am richtigen Platz. Diese wird vom 13. bis zum 17. Oktober in Friedrichshafen organisiert. bf

Autor Dr. Thomas Isenburg, freier Autor für fluid

Ulrich Reifenhäuser

Im Vergleich mit Papier, Glas und Metall, die tausend Jahre und viel mehr auf dem Buckel haben, ist Kunststoff der jüngste Werkstoff.
Ulrich Reifenhäuser, Geschäftsführer von Reifenhäuser. Bild: Reifenhäuser

fluid hakt nach

…bei Reifenhäuser, Spezialist für die Entwicklung und Herstellung von Kunststoffextrusionsanlagen. Zu aktuellen Entwicklungen der Branche befand sich fluid im Gespräch mit Ulrich Reifenhäuser, Geschäftsleitung Sales.

Welche großen Trends bestehen innerhalb der Kunststoffbranche?

Im Vergleich mit Papier, Glas und Metall, die tausend Jahre und viel mehr auf dem Buckel haben, ist Kunststoff der jüngste Werkstoff. Seine Entwicklung geht auf den Beginn des 20. Jahrhunderts zurück. Erst seit 1950 wurde sein Verbrauch bemerkbar. Wir reden also über einen relativ jungen Werkstoff. Das heißt auch, er hat noch Potenzial zur Verbesserung der etablierten Prozesse. Bei den Verfahren, zum Beispiel beim Materialeinsatz, wird dieses deutlich werden: Das heißt, wir reduzieren den Rohstoff und haben die gleiche Funktion. Andererseits gibt es immer wieder neue Polymere. Kunststofferzeuger sind noch lange nicht fertig mit dem, was da an neuen Materialien kombiniert mit neuen Maschinen auf den Markt kommen wird. Ich glaube es gibt keinen Werkstoff, der variabler und unterschiedlich einsetzbarer als Kunststoff ist. Gerade im Bereich der Verpackungen wird es Funktionsintegration in solche Produkte geben. Früher sollte eine Folie nur dicht sein und Feuchtigkeit abhalten. Dann sollte sie transparent, viel leichter und dünner sein als Glas. Heute werden extreme Barriereeigenschaften gefordert. In die Verpackung kann dann eine bestimmte Chemie eingebaut werden, bis wir an die Frischhaltegrenze kommen. Schauen Sie sich das Beispiel einer Babywindel an. Wenn Sie das Höschen anziehen, dann gibt es einen kleinen Streifen. Dann sieht man von außen, ist die Windel feucht oder ist sie nicht feucht. Das heißt Funktionsintegration in Kunststoffmaterialien oder hochtrabende Hybridmaterialien.

Welche Konsequenzen hat das für den Maschinenbau?

Ein echter Quantensprung war beim Spritzgießen das 3D-Drucken. In der Einzelteilfertigung werden Kunststoffteile dreidimensional aufgebaut. Das ist eine ganz junge Geschichte und ist schon heute im Baumarkt zu finden. Mir hat gestern jemand erzählt, er sei beim Zahnarzt gewesen und brauchte ein Implantat. Dieses wurde nach der Vermessung durch 3D-Drucken hergestellt. Nach etwa 15 Minuten kam ein Kunststoffimplantat heraus, das in den Zahn hineinpasste. Das ist angewandter 3D-Druck.

Welche Hypes gibt es in der Branche?

Ein Hype ist Industrie 4.0. Das ist eine Geschichte, die auch politisch stark unterstützt wird. Aber meiner Meinung nach wird da etwas gemacht, was eine logische Entwicklung ist. Die Maschinen sind vollautomatisch gesteuert. Zahleiche Informationen werden schon heute von den Maschinen erfasst. Künftig wird dies noch einen Schritt weiter gehen. Alles wird optimiert verarbeitet werden, und vorbeugende Instandhaltungsprogramme kommen auf den Plan. Die Produktqualität wird schon über die Maschinenqualität gemessen werden. Bei Toleranzabweichungen versucht man, durch Relationen und Korrelation Abnutzungen zu erfassen. Damit wiederum werden informationsgefütterte Inspektions- und Wartungssysteme gespeist und Fertigungs- und Logistikprozesse weiter optimiert werden. Industrie 4.0 wird ein bisschen gehypt – obwohl diese die logische Konsequenz digitaler Datenerfassung und Vernetzung ist. Industrie 4.0 wird die Effizienz weiter steigern.

Wie wird die Branche auf die wirtschaftliche Entwicklung in China reagieren?

China kommt nach großen Wachstumsschüben und -zahlen nun in eine etwas schwächere Phase hinein. Das Land wächst nach wie vor – nur langsamer. Es wird schließlich jeder Wirtschaftsstruktur zugestanden, sich in einer Wellenstruktur zu entwickeln. Für manche Unternehmen ist China überproportional wichtig: Wenn ich 60 Prozent meines Umsatzes in China mache, dann würde mich das sehr tangieren. Die meisten Unternehmer achten jedoch darauf, dass keine Kundengruppe über zehn Prozent wächst, damit die Abhängigkeit nicht zu groß wird. Auch Russland wächst langsamer. Wobei ich in Russland einen Nachholbedarf für Kunststoffe sehe. Der Werkstoff Kunststoff wächst weiter, sodass wir mit den schwächelnden Regionen China und Russland klarkommen.

Anderseits sehe ich in Südostasien eine gute Zeit auf uns zukommen. Auch in Indien erwarte ich mit der neuen politischen Situation einen Wachstumsschub. Europa sehe ich aus den nordmediterranen Krisen herauskommen. Gehen wir weiter: Die USA ist zurzeit stark. Sie haben Schiefergas. Die Amerikaner distanzieren sich davon, China als Produktionsstandort zu nutzen. Sie wollen mit Ressourcen aus dem eigenen Land selbst produzieren. Ich glaube, dass der Ölpreis, der zurzeit bei 47 Dollar pro Barrel liegt, steigen wird. Südamerika, insbesondere Kolumbien, wächst. Dort gibt es Potenzial und wir verkaufen. 2015 und 2016 werden stabile Jahre sein. Grundsätzlich sind wir in einer Branche, die wächst, das ist meine klare Prognose.

 Das Interview führte Dr. Thomas Isenburg, freier Autor für fluid