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Materialverteilung vollautomatisiert

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Zentralversorgung Die Procter amp; Gamble Manufacturing GmbH Braun produziert im Werk Walldürn Rasierer und Epilierer. Als die Versorgung der Spritzgieß­maschinen zu unflexibel wurde, hat P amp;G Braun in eine neue zentrale Materialversorgungsanlage mit vier Navigatoren und zentraler Granulattrocknung von Koch-Technik investiert.
"Jedes Material auf jeder Maschine, innerhalb kürzester Zeit, repro­duzierbar und unterhalb der maximal zulässigen Restfeuchte", umreißt Frank Breunig, Initiative, Project amp; Process Engineer Moulding amp; Lacquering, die Vorgaben für eine neue Materialversorgung.

Neues Konzept

Neben der zentralen Förderung sollte auch die Materialverteilung automatisiert ablaufen. Da sehr viele Materialien in kleinen Mengen verarbeitet werden, sollten Sicherungsmechanismen schon bei der Materialübergabe falsches Material verhindern. Weiterhin war es angebracht, die Technik der Granulattrocknung zu erneuern. Ebenfalls wichtig: die Möglichkeit der zentralen Überwachung der gesamten Materialversorgung.

Insgesamt drei Trockenlufttrockner vom Typ CKT versorgen 38 Trocknungsbehälter mit einer Trockenluftmenge von insgesamt bis zu 1.600 m³/h.

Koch-Technik plante dabei mit einem komplett neuen Konzept: Die Materialversorgung sollte auf Basis von Saugförderung durch zentral erzeugtes Permanentvaku­um erfolgen. Ein solches System hat eine Vakuum- oder Saugleitung und mehrere Förderleitungen für den Materialtransport. Das Material, hier ausgelegt auf Granu­late mit einer Korngröße­ zwischen circa 2 und 4 mm und einem Schüttgewicht 0,6 bis 0,8 kg/dm³, kann so über große Entfernungen gefördert werden. Die gesamte Anlage ist aus fünf Einzelsystemen zusammengesetzt: Das erste System versorgt die Trocknungs­behälter der neuen Granulattrocknung von Koch-Technik.

Über die vier anderen Systeme ist es möglich, jedes vorgetrocknete Material zu jeder Bedarfsstelle in der Spritzerei zu transportieren. Die Planung nach Bedarfsstellen ist nötig, weil viele Funktionsteile in Mehrkomponentenspritzguss gefertigt werden und ein Spritzgießautomat dementsprechend über mehrere Bedarfsstellen verfügt. Folglich wird jeder Bedarfsstelle ein Förderabscheider zugeteilt, der direkt auf der Spritzgießmaschine das Material ansaugt und von der Förderluft trennt. Um eine erneute­ Befeuchtung von hygroskopischem Material im Leitungssystem zu verhindern, ist im materialführenden System eine doppelte Leersaugung geplant.

Im Bereich der Materialaufgabe sind Oktabin-Stellplätze und Container zur Sackaufgabe vorgesehen und mit einer Materialverifizierung über Barcodescan abgesichert. Vier Materialleitsysteme vom Typ Navi­gator verteilen das Material, ausgehend von der Granulattrocknung, auf die Spritzgießmaschinen. Alle Steuerungen der Anlagen werden in der Koch-Visualisierung zusammengeführt.

Bis zu 1.600 Kubikmeter Trockenluft pro Stunde

Die zentrale Anlage zur Granulat­trocknung ist auf einer Bühne installiert: Drei große Trockenlufttrockner vom Typ CKT mit Ökoanlagensteuerung versorgen hier 38 Trocknungsbehälter mit einer Trockenluftmenge von insgesamt bis zu 1.600 m³/h. Erzeugt wird die Trockenluft taupunktgesteuert. Das heißt, in einem Kreislauf durchströmt knochentrockene Luft das Granulat in den Trocknungsbehältern. Dabei nimmt die Luft die Feuchtigkeit des Granulats auf und gibt sie später an ein Trockenmittel ab.

Gleichzeitig wird in einem zweiten Kreislauf ein gesättigtes Trockenmittel rege­neriert. Sobald die zu trocknende Luft den Taupunkt von –30 °C erreicht, was einem Wassergehalt der Trockenluft von 0,33 g/m³ entspricht, schaltet die Steuerung zwischen den Kreisläufen von Trocknung und Regenerierung um. Damit das Granulat auch material­schonend getrocknet und nicht übertrocknet wird, ist die patentierte Koch-Ökoanlagensteuerung integriert. Diese erkennt, ob das Material die zur Verarbeitung notwendige Restfeuchte erreicht hat, und nimmt dann den Behälter­ aus dem Trocknungskreislauf und schaltet ihn nach längerer Verweilzeit ohne Trocknung wieder zu.

Neben dem Schutz vor Übertrocknung bedeutet das auch eine beachtliche Energieeinsparung. Auch die frequenzgeregelten Gebläse tragen zur energiesparenden Granulattrocknung bei: Sobald ein Behälter in den Ruhezustand versetzt wird, reduzieren sie automatisch den Trockenluftstrom. Auf einer 3,5 m hohen Bühne unter­halb des Sheddachs der Halle­ stehen die Granulattrockner: Die Trocknungsbehälter mit Volumen von 100 bis 250 l wurden seitlich von den Trocknern installiert, die kleineren, 20- bis 60-l-Behälter davor in den Bühnenboden eingelassen.

Materialleitungen flexibel verwalten

Im Fokus der flexiblen Materialverteilung stand für P amp;G die Weichenstellung für getrocknetes Material direkt zur Spritzgießmaschine. Die Materialverteilung via Navigator ist hochflexibel, sicher, frei von Verunreinigungen und spart die Zeit des Umkuppelns. Bis zu 40 eingehende Material- und weiterführende Maschinenleitungen kann ein Navigator verwalten. Werden zusätzliche Ein- oder Ausgänge gebraucht, können mehrere Navigatoren eingesetzt werden. Jedes Einzelsystem ist hier mit einem Materialleitsystem ausgestattet – insgesamt vier Navi­gatoren mit durchschnittlich je 24 Materialeingängen.

Zur Weichenstellung fahren die pneumatischen Schieber des Navigators die gewünschte Material- und die Maschi­nenleitung in der Mitte zusammen. Die Leitungen werden für die Dauer des Materialtransports direkt miteinander verbunden. Darüber hinaus wird jeder Fördervorgang registriert und in der von Koch-Technik installierten­ Visualisierung dokumentiert.

Mit der modular aufgebauten Koch-Visualisierung lassen sich alle Aktivitäten der eingebundenen Peripherie in Echtzeit nachverfolgen. Die Software überwacht die gesamte Anlage. Über einen Monitor können alle Stationen des Materials wie Materialspeicher, Granulattrocknung, Navigatoren und Förderabscheider visuell verfolgt und bei Bedarf angepasst werden. Alle Aktivitäten der Anla­ge werden aufgezeichnet und zertifizierungssicher gespeichert. Zudem bietet die Visualisierung die Schnittstelle zum GRP-System von P amp;G Braun.

Direkt verbunden mit der Trocknerbefüllung und den Optionen zur Materialsicherheit, speichert die Software alle Materialwechsel und verifiziert die Materialzuordnungen an den Behälter- und Stellplatzsicherungen. Über Barcodescans und einen Datenabgleich wird ein Einfüllen von falschem Material schon bei der Materialaufgabe unterbunden. Vor dem Einfüllen des Granulats in einen der 28 Sackaufgabebehälter wird zuerst der Code des Mate­rials gescannt und dann der Barcode des Behälters.

Die eingelesenen Daten werden sofort in der Visualisierung abgeglichen. Der Container öffnet sich erst, wenn die Daten übereinstimmen. Gleiches gilt auch für die zehn gesicherten Stellplätze, von denen das Granulat aus einem Oktabin angesaugt wird. Hier wurden die Plätze durch Sensoren gesichert, die eine Belegung oder einen Tausch jedes einzelnen Oktabins registrieren. Auch hier wird eine Saugstelle erst freigegeben, wenn bei Neubelegung das Materi­al im Oktabin verifiziert wurde.

Keine Stillstandzeiten

Materialführende Leitungen prägen das Bild um die vier Navigatoren, die mit den Materialspeichern unterhalb einer Bühne, auf der die Granulattrockner stehen, installiert wurden.

Bei der Installation war es von vornherein wichtig, dass es zu keinen Stillstandzeiten in der Fertigung kommt und der Umbau während der laufenden Produktion ausgeführt wird. Vor Ort wurden die Trocknungsanlage, Materialspeicher, vier Navigatoren sowie gut 6,3 km Förder- und Saugleitungen installiert. 84 Förderabscheider von Typ A2 wurden für die Spritzgießautomaten vorgesehen. Die 2-l-Förderabscheider besitzen dabei eine Förderleistung von 5 kg/h.

Im gesamten Versorgungssystem sorgen Drehkolbenvakuumpumpen für ein gleichbleibendes Permanentvakuum zum Materialtransport. Die Vaku­umpumpen arbeiten frequenzgeregelt, also bedarfsabhängig, was einerseits den Energieverbrauch senkt und andererseits, neben dem Geräuschpegel, den Verschleiß in der materialführenden Verrohrung mindert.

Jede Pumpe wird von einem Sa3 Sicherheitsfilter vor Verunreinigungen in der Förderluft geschützt. Die Sicherheitsfilter reinigen die staubbeladene Luft von allen Fremdpartikeln, die größer als 2 µm sind. Um den Schalldruck der Pumpen zu reduzieren, wurden diese, jeweils zwei übereinander, auf schallschutzverkleidete Gestelle montiert. Die Schallschutzeinhausung spart Platz und reduziert den Schalldruck jeder Pumpe um 8 bis 10 dB.

Zuletzt wurden die A2-Förder­abscheider in der Spritzerei an die neuen Leitungen angeschlossen. Die neue Verrohrung hatten die Monteure von Koch zuvor oberhalb der Bestandverrohrung verlegt. "Die Förderabscheider konnten kontinuierlich im laufenden Betrieb direkt auf der Spritzgießmaschine getauscht werden. Jeder neue Abscheider ging sofort in Betrieb, so dass es keine Unterbrechung beim Wechseln gab", erinnert sich Thorsten Köhler aus dem Bereich Moulding bei P amp;G Braun.

db

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