Der Name Kunststofftechnik Backhaus hat in der Automobilindustrie und anderen Branchen, die besonderen Wert auf Qualität, Innovationskraft und Liefertreue legen, einen ausgesprochen guten Klang. Nach einem Management Buy-Out ist es dem neuen Eigentümer, Manfred Gante zusammen mit einer 130-köpfigen Kernmannschaft gelungen, den Betrieb, der aus einer Konzernstruktur herausgelöst wurde, nach zwölf Monaten Schwerstarbeit wieder in sicheres Fahrwasser zu lenken. Der Firmenchef hat dabei konsequent auf die Verbesserung der Energie- und Prozesstechnik gesetzt, um die zwingend notwendige Wettbewerbsfähigkeit wiederzuerlangen.

»Aus meiner vorhergehenden Tätigkeit als Werkleiter wusste ich, in welchen Bereichen es Optimierungspotenziale gab. Es musste uns in kürzester Zeit gelingen, diese Potenziale zu heben, um einen Fortbestand des Unternehmens und damit vieler Arbeitsplätze zu sichern. Da ich den geschäftsführenden Gesellschafter der ONI-Wärmetrafo GmbH aus Lindlar, Wolfgang Oehm, seit Jahren sehr gut kenne und sein Wissen rund um die Kunststoffverarbeitung schätze, war für mich die Verpfl ichtung seiner Mannschaft im Hinblick auf die Energie- und Prozessoptimierung beim Neustart eine klare Sache. Wir haben uns ein hohes Ziel stecken müssen und ein positives Ergebnis erwartet!«, so beschreibt Manfred Gante seine Beweggründe für eine konsequente Neuausrichtung des Unternehmens in Sachen Energieeffizienz und Prozessoptimierung.

Der Stromverbrauch von Spritzgießmaschinen macht den Löwenanteil der Stromrechnung und einen wesentlichen Anteil der Gesamtkosten bei Backhaus aus. Die stark gestiegenen und weiter steigenden Energiepreise belasten das Unternehmen daher zunehmend. Aus diesem Grund sucht man nach Möglichkeiten, den Stromverbrauch der Maschinen effektiv und nachhaltig zu senken. Die von ONI vorgestellte »EtaControl®«-Technologie sollte sich als der ideale Lösungsansatz erweisen. »Im Vorfeld standen wir dieser technischen Lösung ziemlich skeptisch gegenüber. Wir wollen mit dieser Technik zwar unseren Stromverbrauch reduzieren, müssen aber unter allen Umständen verhindern, dass sich daraus negative  Auswirkungen auf unseren Fertigungsprozess ergeben. Nach einer entsprechenden Zusage durch ONI und Vorstellung der bei anderen Verarbeitern erzielten Einsparergebnisse waren wir regelrecht gezwungen, zumindest einen Test mit der ›EtaControl®‹-Technik zu fahren«, fasst Gante seine damaligen Bedenken zusammen. Kernstück dieser Technik ist ein kontrolliertes Ölstrom- Management, das sich automatisch und bedarfsgerecht an den Energiebedarf der Maschine im Zyklusablauf und das jeweilige Formteil anpasst. Im Vorfeld werden im laufenden Fertigungsprozess Leistungsmessungen an der Maschine durchgeführt und ein Leistungsprofil erstellt. Über eine intelligente, von ONI neu entwickelte Frequenzregelung, die auf die bestehende Steuerung der Spritzgießmaschine aufgesetzt wird, erfolgt dann die Leistungsanpassung im Praxisbetrieb.

Die Regelung greift dabei nicht in die vorhandene Maschinensteuerung ein, sondern arbeitet autark. Als Regelparameter werden Prozessinformationen wie Signale von potenzialfreien Kontakten zum Zyklusverlauf, Ströme der Proportionalventile sowie analoge Pumpensignale aus der Maschine abgegriffen.

Wesentlicher Vorteil dieser Technik neben der hohen Stromeinsparung ist, dass die Leistungsfähigkeit der Spritzgießmaschine nicht eingeschränkt, also zu 100 Prozent erhalten bleibt! Durch einen Schlüsselschalter lässt sich die Funktion der »Eta-Control®«-Leistungsanpassung, unter Beibehaltung der Maschinenparameter und Zykluszeiten, einfach zu- oder abschalten.

Für den Testbetrieb wurde eine Pilotmaschine mit einer Schließkraft von 660 MP und einer Antriebsleistung von 75 Kilowatt ausgewählt. Laut Leistungsmessung vor dem Umbau wurden für den Fertigungsprozess davon effektiv zirka 41 Kilowatt benötigt. Nach dem Umbau und Ausrüstung mit der »EtaControl®«-Technologie waren für den gleichen Fertigungsprozess, unter Beibehaltung aller Maschinenparameter, nur noch zirka 23 Kilowatt erforderlich. Die erzielten 18 Kilowatt Leistungsminderung waren ein überaus beeindruckendes Ergebnis. Unter Berücksichtigung von lediglich 4800 Jahresproduktionsstunden errechnet sich daraus eine jährliche Stromeinsparung von 86.400 Kilowattstunden. Zusätzlich werden die Maschinenkühlung und die Trafostation entlastet, Spitzenverbräuche reduzieren sich und Anschlussleistungen für Produktionserweiterungen werden frei. So hat eine einzige Maßnahme zur Energieverbrauchsreduzierung gleich mehrere Folgeeffekte, die sich positiv auf die Gesamtenergiebilanz auswirken.

»Wir hatten auf Grund der Projektvorstellung durch die ONI-Fachleute zwar einiges erwartet, das Ergebnis der Maschinenoptimierung an der Pilotanlage war für uns jedoch umwerfend. Nach diesem Top-Ergebnis haben wir die Umrüstung der von ONI vorgeschlagenen Maschinen beauftragt und konnten damit den Stromverbrauch dieser Maschinen um zirka 40 Prozent senken. Besonders erfreulich ist, dass sich die Kosten für die Maschinenoptimierung in zirka 1,3 Jahren durch die erzielten Einsparungen in allen Bereich selbst finanzieren«, resümiert Manfred Gante den Einsatz der »EtaControl®«-Technologie.

 

Schlüsseleffekt Werkzeugtemperierung

Qualität, Prozessstabilität und Stückposten sind in der Spritzgießfertigung wesentlich durch die Werkzeugtemperierung bestimmt. Diese Erkenntnis ist zwar nicht neu, jedoch werden die durch eine produktorientiert arbeitende Temperierung erzielbaren Ergebnisse wegen fehlender Vergleichbarkeit vielfach nicht gesehen. Manfred Gante hatte dagegen die Vorteile der dynamisch arbeitenden »Rhytemper®«-Werkzeugtemperierung schnell für sich erkannt.

Bei Backhaus werden hochwertige Kunststoffteile für die verschiedensten Industriebranchen gefertigt. Die Qualität der Produkte und die Stückkosten sind wie überall entscheidende Faktoren, wenn es um Kundenbindung und Wettbewerbsfähigkeit geht. Bei einigen Produkten hatte sich gezeigt, das mit konventioneller Temperiertechnik die geforderte Produktqualität nur schwer und sich die notwendigen kurzen Zykluszeiten absolut nicht realisieren ließen.

Die Konsequenz wäre ein Verlust von wesentlichem Auftragsvolumen oder das Schreiben von tief roten Zahlen gewesen, woraus in beiden Fällen große Probleme für das Unternehmen erwachsen wären. Dieser Problematik musste man effizient begegnen und setzte dazu auf das dynamisch arbeitende »Rhytemper®« Temperiersystem aus dem Hause ONI.

Um einen objektiven Vergleich zwischen herkömmlicher Temperiertechnik und dynamischen Systemen zu erhalten, waren vergleichbare Bedingungen zu schaffen. So wurden im Vorfeld die Betriebs- und Fertigungsabläufe optimiert und alle Möglichkeiten herkömmlicher Temperiertechnik ausgeschöpft. Erst nachdem diese Optimierung realisiert und Ergebnisse hinsichtlich Qualität, Prozessstabilität und Zykluszeit vorlagen, wurde die Fertigung unter Verwendung der »Rhytemper®«- Technik fortgeführt. Die Ergebnisse in diesem Bereich waren sehr überzeugend. So konnten die Zykluszeiten zwischen 10 und 22 Prozent, der Energieaufwand massiv und die Ausschussquote merklich reduziert werden. Als zusätzliches Plus konnte nach der »Rhytemper®«-Installation festgestellt werden, dass die Belastung des Werkzeugkühlkreises merklich zurückging.

»Aus der Erfahrung heraus wissen wir, dass moderne Maschinentechnik im Zusammenspiel mit innovativer Werkzeugentwicklung und einem hochwertigen Werkzeug nach einer systemangepassten Werkzeugtemperierung verlangt. Nur wenn alle am Kernprozess beteiligten  Komponenten optimal arbeiten, kann sichergestellt werden, dass kontinuierlich Top-Produkte bei einem möglichst niedrigen Energieeinsatz produziert werden. Aus diesem Grund haben wir die ›Rhytemper®‹-Technik konsequent zum Einsatz gebracht, nutzen die Vorteile bestmöglich aus, haben unsere Produktqualität ein Stück weit verbessert und haben vor allen Dingen unsere Stückkosten wieder in den Griff bekommen«, erläutert Gante seine Erfahrung mit modernen ONI-Temperiersystemen.

 

Kältemaschinen auf Minimum, Heizen mit Abwärme

Das Kühlwasser für die Spritzgusswerkzeuge mit einer konstanten Vorlauftemperatur von zwölf Grad Celsius wurde in der Vergangenheit über das gesamte Jahr mit Kältemaschinen erzeugt. Kältemaschinen sind jedoch Energiefresser und sorgen für einen hohen Stromverbrauch und eine entsprechend hohe Stromrechnung. Bei Backhaus sieht das ONIKonzept eine Kühlenergieversorgung über Kältemaschinen lediglich in den warmen Sommermonaten und einer Übergangszeit vor. Etwa 65 Prozent der Produktionsstunden wird auf den Einsatz von Kältemaschinen verzichtet. Die Kühlenergieversorgung für den Werkzeugkreis mit einer Leistung von mehr als 500 Kilowatt übernimmt in der Übergangs- und Winterzeit eine so genannte Winterentlastung. Bei dieser Technik ersetzen vorhandene Freikühler die Kältemaschinen je nach Außenlufttemperatur ganz oder teilweise und der Energieverbrauch reduziert sich dabei auf zirka zwei bis drei Prozent des bisherigen Verbrauchswertes.

An Stelle von Erdgas oder Heizöl wird bei Backhaus für die Heizwärmeversorgung kostenlose Abwärme aus der Ölkühlung der Spritzgießmaschinen genutzt. Das Temperaturniveau von 35 Grad Celsius im Kühlkreis-Rücklauf eignet sich ideal zum Beheizen von Räumen. Im Fall Backhaus ist hier die Rede von zirka 1000 Kilowatt Abwärmeleistung. So lange, wie Abwärme aus den Maschinen zur Verfügung steht, wird kostenlos geheizt. Lediglich ein paar Stunden im Jahr, in denen wegen Revisionsarbeiten der Maschinenpark abgeschaltet werden muss, erfolgt die Versorgung mit Heizwärme über eine konventionelle Heizung. »Mit diesem Heizwärmekonzept von ONI haben wir die bisher entstandenen Heizenergiekosten um zirka 90 Prozent reduzieren können. Im Hinblick auf  weitere zu erwartende Energiepreissteigerungen ist diese Technik nicht hoch genug zu bewerten«, zieht Manfred Gante für diesen Bereich eine Teilbilanz.

»In der Situation in der wir waren, hatten wir großes Glück, einen solchen Partner wie ONI an unserer Seite zu wissen. Die haben uns nicht einfach etwas verkaufen wollen. Das Team um Wolfgang Oehm herum hat uns in den verschiedensten Bereichen hilfreich und beratend zur Seite gestanden, auch wenn es nichts zu verkaufen gab…das verstehen wir unter partnerschaftlicher Zusammenarbeit. Mit dem von ONI umgesetzten Energiekonzept ist es uns gelungen, die Energiekosten wieder in den Griff zu bekommen und unsere Wettbewerbsfähigkeit stark zu verbessern. Dass wir darüber hinaus einen wesentlichen Beitrag zur Umweltentlastung leisten, ist ein erfreulicher und schöner Nebeneffekt, von dem wir alle profitieren«, fasst Manfred Gante seine gesammelten Erfahrungen bei der Projektumsetzung mit ONI zusammen.

 

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