Mit nur 0,25 kW pro verarbeitetem Kilogramm Kunststoff produziert die vollelektrische Spritzgießmaschine Si-350-6s von Toyo energieeffizient per Spritzprägen in einem vollautomatisierten Prozess innerhalb von 20 s PET-Transportboxen.
Foto: Deckerform
Mit nur 0,25 kW pro verarbeitetem Kilogramm Kunststoff produziert die vollelektrische Spritzgießmaschine Si-350-6s von Toyo energieeffizient per Spritzprägen in einem vollautomatisierten Prozess innerhalb von 20 s PET-Transportboxen.

K 2022

Deckerform: Energieeffiziente Spritzgießmaschinen

Deckerform zeigt auf der K 2022, wie vollelektrische Spritzgießmaschinen von Toyo energieeffiziente Lösungen für die Kreislaufwirtschaft produzieren.

Zwei Spritzgießmaschinen des japanischen Maschinenbauers Toyo, die Deckerform vertreibt, belegen, dass Energieeffizienz und Kreislaufwirtschaft Hand in Hand gehen. So läuft auf einer Toyo-Maschine mit 4500 kN Schließkraft eine Packaging-Anwendung. Die konstante Materialversorgung gewährleisten Produkte des Peripheriespezialisten Digicolor, die seitliche Entnahme der Kunststoffteile übernimmt ein Roboter von Campetella. „Hier steht die Geschwindigkeit in Kombination mit dem niedrigen Energieverbrauch im Mittelpunkt, mit der eine elektrische High-End-Maschine arbeiten kann“, erklärt Anna Tschacha, Geschäftsführerin bei Deckerform Injection. Die Maschine produziert auf einem 2-fach-Werkzeug einen Food Container mit 0,55 mm Wandstärke aus jeweils 41,9 g PP – bei einer Zykluszeit von 4,5 s.

Spritzgießmaschine braucht 70 % weniger Strom

„Dabei brauchen wir bis zu 70 Prozent weniger Strom als hydraulische Maschinen“, erläutert Tschacha. „Das gilt auch für die neuesten hydraulischen Modelle. Und auch aktuelle vollelektrische Modelle anderer Hersteller liegen in Praxisvergleichen teilweise immer noch deutlich über dem Energieverbrauch von Toyo-Maschinen – in unseren zahlreichen und kontinuierlich weitergeführten eigenen Versuchen haben wir noch keine Maschine gefunden, bei der der Unterschied bei gleichen Werkzeugen und auch sonst unter identischen Bedingungen nicht mindestens bei 40 Prozent liegt.“

Das Maschinenkonzept ist darauf ausgelegt, möglichst wenig Energie einzusetzen. Die Maschine benötigt – abgesehen vom minimalen Verbrauch ihrer Steuerung – immer nur dann Energie, wenn sie sich auch bewegt. Ist die Zuhaltekraft aufgebaut, hält in der Maschine das von Toyo patentierte doppelt V-förmige Kniehebelsystem hinter der beweglichen Platte die Kraft aufrecht, ohne dass weiter Energie zugeführt wird.

Energieeffiziente Direktantriebe

Zudem vermeidet Toyo konsequent das Entstehen unerwünschter Abwärme bereits im Ansatz. Damit wird es den Maschinenbauern möglich, auf aktive Kühlmaßnahmen, etwa eine Wasserkühlung, weitestgehend zu verzichten. Der Einsatz energieeffizienter Direktantriebe ermöglicht beispielsweise den weitestgehenden Verzicht auf aktive Kühlungen in den Maschinen. So entfällt der Einsatz von Sekundärenergie, die sonst für Abtransport und Vernichtung unerwünschter Abwärme notwendig ist.

Transportbox entsteht per Spritzprägen

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Diese Transportkisten werden auf der K 2022 vollautomatisch in zwei Schritten per Heißprägen veredelt und sind trotz ihrer dünnen mittleren Wandstärke von 1,8 mm mechanisch sehr stabil, belastbar und verzugsarm. Zurückzuführen ist das auf das PET-Recyclingmaterial Recopound und auf das bei den vollelektrischen Toyo-Maschinen im Standard integrierte Spritzprägeverfahren.
Foto: Deckerform
Diese Transportkisten werden auf der K 2022 vollautomatisch in zwei Schritten per Heißprägen veredelt und sind trotz ihrer dünnen mittleren Wandstärke von 1,8 mm mechanisch sehr stabil, belastbar und verzugsarm. Zurückzuführen ist das auf das PET-Recyclingmaterial Recopound und auf das bei den vollelektrischen Toyo-Maschinen im Standard integrierte Spritzprägeverfahren.

Auch die Produktion einer hochwertigen Transportbox mit Stapelrand, die Toyo live auf dem Messestand zeigt, weist mit ihren 0,25 kW/kg verarbeitetem Kunststoff einen sehr geringen Energieverbrauch aus. Rund 0,16 kW davon sind als physikalische, nicht weiter reduzierbare Konstante für das Aufschmelzen der Kunststoffmasse notwendig. Bleiben also gerade einmal 0,09 kW für den Betrieb der Maschine selbst.

Per Spritzprägen wird die Transportbox, die eine Stellfläche eines DIN A4-Blatts hat und rund 400 g wiegt, auf einer vollelektrischen Toyo Si-350-6s mit 3500 kN Schließkraft hergestellt. Die Box entsteht in einer Stammform mit Wechseleinsatz und Heißkanal von Mold-Masters.

Komplett automatisierter Ablauf

In 20 s wird die Transportbox spritzgeprägt, von einem Roboter 5X-25 von Sepro entnommen und vollautomatisch in zwei Schritten per Heißprägen in einer Heißprägemaschine von Baier Maschinenfabrik veredelt. Die schnelle Zykluszeit liegt unter anderem am gewählten Spritzprägeverfahren und den direkt geregelten elektrischen Servoantrieben. Beim Spritzprägen bleibt das Werkzeug während des Einspritzens zunächst einige Zehntelmillimeter geöffnet und schließt erst kurz bevor die Schmelze den Trennbereich erreicht. Dabei füllt sich die Kavität leichter und mit deutlich geringerem Einspritzdruck. Zu diesem Zeitpunkt im Prozess ist der Großteil der Schmelze bereits in der Kavität. Beim Schließen des Werkzeugs wird die Kavität vollständig befüllt und das Material gleichmäßig verprägt. So entsteht eine sehr homogene Dichte im Werkstoff, die deutlich homogener als beim konventionellen Spritzgießen ist und damit die beste Voraussetzung für gleichmäßigen, berechenbaren und somit beherrschbaren Verzug bietet.

Besonders dünnwandige Kunststoffteile möglich

Das Spritzprägen ermöglicht ein besonders dünnwandiges Produkt: Mit ihrer mittleren Wandstärke von gerade einmal 1,8 mm ist die Transportkiste trotzdem sehr stabil. Speziell für Teile, die gestapelt werden sollen oder die sehr plan und ohne Verzug sein müssen, ist dieses Verfahren optimal geeignet.

Die Stabilität der sehr dünnwandigen Box bringt das verwendete Recyclingmaterial Recopound mit, der vom Partner Leonhard Kurz, einem Spezialanbieter für Dünnschichttechnologie, stammt. Der Werkstoff besteht zum überwiegenden Teil aus PET-Transferträgerfolienresten aus der graphischen Verpackungsveredelungs-Industrie, die beim Aufbringen hauchdünner Dekorations- und Funktionsschichten auf Produkte anfallen. Diese Folien, die sonst entsorgt werden, nimmt Kurz in einem aktiven Rücknahmeprozess zurück und recycelt diese in einem rein mechanischen Verfahren zu einem neuen Kunststoffgranulat. Besonders das geringe Verzugsverhalten und die hohe mechanische Belastbarkeit macht den Werkstoff als Alternative zu anderen Kunststoffen interessant – gerade auch dann, wenn die Bauteilentwicklung die positiven Eigenschaften des Materials mit intelligentem Engineering nutzt und herausarbeitet. sk