Modernes Montagekonzept für Extrusionsblasformmaschinen

„Unsere neue Halle haben wir 2017 auf der sprichwörtlichen grünen Wiese gebaut“, sagt Guido Langenkamp, der bei der Kautex Maschinenbau GmbH in Bonn die Projektierung und den Bau von Halle 3 betreut. Das neue Gebäude entstand auf der letzten freien Fläche am Firmensitz in Bonn und beherbergt die Produktion der vollelektrischen Extrusionsblasformmaschinen des Typs KBB. Die Maschinenserie ist seit 2013 auf dem Markt. Sie eignet sich vor allem für die Produktion von Verpackungen wie Flaschen und Kanistern und kommt bei den Kunden gut an. „Wir sind in den letzten Jahren stark gewachsen“, sagt Langenkamp. Kautex Maschinenbau beschäftigt in Bonn heute 550 Mitarbeiter, 750 sind es weltweit.

Auf KBB-Maschinen entstehen bis zu 20 Artikel gleichzeitig

Auf den Maschinen der KBB-Baureihe können mehrere Artikel mit Volumina von etwa 50 ml bis zu 30 l produziert werden, von kleinen Artikeln bis zu 20 gleichzeitig. In dem Marktsegment Industrial und Consumer Packaging, auf das die Serie zielt, ist die Nachfrage in den letzten Jahren stark gestiegen. „Das war für uns Anlass, die Produktionsflächen für die KBB‐Maschinen zu erweitern“, erklärt Guido Langenkamp.

Die neue Halle bietet eine zusätzliche Montagefläche von 3300 m2 sowie reichlich Platz für Büros, Technik‐ und Sozialräume. „Wir haben hier ein modernes Montagekonzept installiert, das für unsere Anforderungen ideal ist“, betont der Projektleiter. Die Flächen für die insgesamt neun Endmontageplätze sind großzügig bemessen – und jeder Platz verfügt über eine separate Versorgung mit den notwendigen Prozessenergien. Druckluft, Kühlwasser und 630‐A‐Strom werden über große, um 180° schwenkbare Ausleger zugeführt. „Das ist eine Besonderheit der neuen Halle“, sagt Langenkamp. Sie ist nicht nur Montagehalle, sondern hier werden die Maschinen auch getestet und eingestellt. „Unsere Kunden nehmen die Maschinen bei uns vor Ort ab. Dabei bringen viele die eigene Werkzeugform mit, mit der wir Tests unter reellen Bedingungen durchführen können. Zuweilen optimieren wir den Artikel auch gleich für den Kunden.“ Hierzu sei die Versorgung mit den Prozessenergien unerlässlich.

Hoher Bedarf an Druckluft zum Aufblasen und Nachkühlen

Ein besonderes Augenmerk lag bei der Auslegung der Maschinenversorgung auf der Druckluft, die für den Blasprozess in ausreichender Menge und Qualität vorhanden sein muss. „Beim Extrusionsblasformen sind Druck, Volumen und Schnelligkeit relevante Parameter für das Produktergebnis“, stellt Guido Langenkamp heraus. Im Prozess wird das Kunststoffgranulat zunächst im Extruder aufgeschmolzen und über eine Förderschnecke in den sogenannten Kopf gepresst. Hier werden die einzelnen Kunststoffschichten zusammengeführt und zu einem Schlauch geformt, der an das Formwerkzeug übergeben wird und mittels Druckluft in der Form aufgeblasen wird. Zum Aushärten wird das Werkzeug mit Wasser gekühlt, ehe der fertige Kunststoff‐Hohlkörper wieder mittels Druckluft nachgekühlt wird. Der Luftbedarf ist also immens.

Das Geheimnis liegt in kurzen Taktzeiten

„Je kürzer die Taktzeiten sind, umso effizienter ist der ganze Prozess“, erklärt Langenkamp. „Das Geheimnis besteht darin, die Produkte schnell aufzublasen, gut zu kühlen und schnell zu entspannen.“ Durch die vollelektrische Maschine ist der Prozess wesentlich effizienter und besser reproduzierbar als bei hydraulisch betriebenen Maschinentypen.

Bei der Einrichtung der Druckluftstation ließ sich Kautex von Sven Vogel unterstützen, dem Geschäftsführer der Luft‐Vogel Drucklufttechnik GmbH in Neunkirchen. Der Handelspartner von Atlas Copco betreut die Bonner schon seit über 20 Jahren in Sachen Druckluft. Trotzdem war das neue Projekt auch für den Experten etwas Besonderes: „Zum einen planen wir nicht jeden Tag eine komplett neue Peripherie, zum anderen erforderte die flexible Zuführung aller Medien zu den Maschinenplätzen eine individuelle Lösung – und nichts von der Stange.“ In der Halle verlegte Vogel eine Ringleitung aus fast 200 m Airnet‐Komponenten von Atlas Copco. Das Druckluftleitungssystem aus eloxiertem Aluminium ist dicht, strömungsoptimiert, korrosionsfest und schnell zu montieren. Von der Ringleitung aus werden die KBB‐Maschinen über weitere 40 m Airnet‐Leitungen und Schläuche mit Druckluft beschickt. „Für die Planung der Druckluftkapazität haben wir angenommen, dass maximal drei der größten KBB‐Maschinen gleichzeitig laufen“, erklärt der Druckluftexperte. Hierfür habe man als Wert einen Volumenstrom von 27 m3/min bei 8 bar errechnet. Solche Lastspitzen entstünden allerdings nur an wenigen Tagen, wenn mehrere Maschinen getestet werden.

Drehzahlgeregelte Kompressoren der neuesten Generation

Die Druckluft liefern drei öleingespritzte Schraubenkompressoren der neuesten Generation von Atlas Copco. Sie sind im Technikraum unter dem Dach der Halle untergebracht: zwei GA 55+ FF und ein drehzahlgeregelter GA 75 VSD+ FF. Alle drei sind mit Kältetrocknern ausgestattet, worauf das Kürzel FF, „Full Feature“, verweist. Der Zusatz VSD bedeutet „Variabel Speed Drive“. „Die neue VSD+‐ Technologie reguliert die Drehzahl des Motors automatisch und ist noch sparsamer als die erste Generation der Drehzahlregelung von Atlas Copco“, sagt Vogel. „Die erzeugte Druckluftmenge entspricht exakt dem Bedarf.“ Durch spezielle integrierte Permanentmagnetmotoren, neuartige Verdichtungselemente und einen Einlasswächter seien diese Kompressoren noch einmal deutlich effizienter als ihre Vorgänger. „Gegenüber einer schlecht ausgelasteten Drucklufterzeugung mit Volllast-Leerlauf-Regelung können Anwender mit dieser neuen Technologie ihre Energiekosten um bis zu 50 Prozent senken“, streicht Vogel heraus.

Energiesparsystem lastet Kompressoren gleichmäßig aus

Das Energiesparsystem ES6, ebenfalls von Atlas Copco, steuert die Auslastung der Kompressoren. Ein 4000‐l‐Druckluftbehälter trägt dazu bei, Lastspitzen abzufangen. „Den Kessel in den Technikraum einzubringen, war kein leichtes Unterfangen“, blickt Vogel zurück. „Da er für gelegentliche Dichtigkeitstests mit Wasser gefüllt werden muss, konnte er nur an einer bestimmten Stelle des Raums stehen, die über die nötige Tragkraft verfügt. Und hier passte er nur knapp unter die Decke.“ Ergänzt wird die Druckluftstation durch einen Öl‐Wasser‐Abscheider OSC 600 und UD+‐Filter. Diese Filter erreichen durch eine spezielle Technik dieselbe Luftreinheit, für die normalerweise zwei herkömmliche Ölfilter in Reihe benötigt werden – und sind damit um etwa 40 % energieeffizienter, weil der Druckabfall wesentlich geringer ist. „Die Druckluft ist weitgehend öl‐ und partikelfrei sowie trocken. Die Qualitätsklasse reicht für unsere Produkttests und ‐optimierungen aus“, sagt Langenkamp.

Effiziente Produktion von Bauteilen mit bis zu sieben Schichten

Welche Druckluftqualität die Kunden benötigen, richte sich wiederum danach, wofür das Endprodukt verwendet werde. In der Lebensmittelindustrie ist zum Beispiel häufig reine Druckluft der Klasse 0 (nach ISO 8573-1) gefragt. „Unser Vertrieb berät unsere Kunden auch zur Auslegung der notwendigen Peripherie“, sagt Langenkamp. Neben der Druckluftversorgung betreffe dies auch die Kältetechnik sowie Versorgungs‐ und Abfuhrbänder für Material und Produkte. „Die Anforderungen, die die Artikel unserer Kunden erfüllen müssen, steigen kontinuierlich. Das stellt auch uns vor immer neue verfahrenstechnische Herausforderungen, die wir gemeinsam mit dem Kunden lösen“, betont der Projektleiter. So bestehe ein moderner Kraftstofftank aus bis zu sieben Kunststoffschichten, und es würden immer mehr Bauteile noch vor der eigentlichen Formung des Tanks in diesen eingebracht. Auch das Thema Abfallvermeidung sei für Kautex-Kunden wichtig. „Heutzutage können wir bei mehrschichtigem Aufbau in bestimmten Schichten auch recycelte Kunststoffe wiederverwenden. Durch die Rückführung der prozessbedingt abgeschlagenen Kunststoffreste wird somit schon bei der Produktion Abfall vermieden. Ziel unserer Kunden ist es, die Produktion ökologisch und ökonomisch zu optimieren.“

Neue Druckluftstation konnte vom BAFA gefördert werden

Mit der nun ebenfalls ökonomisch und ökologisch optimal ausgelegten Halle ist Kautex sehr zufrieden. „Die neue Druckluftstation mit den neuesten GA‐Schraubenkompressoren von Atlas Copco ist hocheffizient und konnte daher durch das BAFA – das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle – gefördert werden“, sagt Langenkamp. Atlas‐Copco‐Kompressoren stellten die Druckluftversorgung im Unternehmen schon seit langem sicher, und mit der Zusammenarbeit habe man bisher gute Erfahrungen gemacht. „Auch die gemeinsame Projektumsetzung mit Sven Vogel hat reibungslos funktioniert.“ Dieser ist nun eventuell bald wieder gefordert. Denn als nächster Schritt steht laut Kautex nun ein ähnliches Konzept für Halle 1 an. Hier werden die Maschinenserien gefertigt, die sich etwa für die Fertigung großer Kraftstofftanks oder IBC‐Container eignen. „Derzeit müssen wir noch zu jeder Maschine, die wir für die Abnahme testen wollen, separat Versorgungsschläuche und ‐rohre über den Boden führen“, sagt Langenkamp. „Hierfür streben wir ein ähnlich flexibles System an, wie wir es in der neuen Halle verwirklichen konnten.“

Autorin: Ulrike Preuß, Journalistin in Hennef