Roth Industries: Mniejsze zużycie energii dla lepszego formowania wtryskowego
Wydajność i ochrona środowiska – dwie strony tego samego medalu
. Prowadzenie produkcji całkowicie neutralnej dla klimatu to szczytny cel, jednak dla przedsiębiorstw musi on „w ostatecznym rozrachunku” przynosić również korzyści finansowe. Firma Roth Industries zdołała to pogodzić przynajmniej w zakładzie w Wolfgruben w 2017 roku. Znaczący wkład w to osiągnięcie miały technologie oszczędzania energii firmy Oni w dziedzinie formowania wtryskowego oraz odpowiednie planowanie na wcześniejszym etapie.
Celem produkcji przyjaznej dla środowiska od kilku lat kieruje się firma Roth Industries, zatrudniająca 1250 pracowników, do której należy również Roth Plastic Technology. W pełni neutralną dla klimatu produkcję udało się osiągnąć w ciągu 2017 roku w zakładzie w Wolfgruben w Górnej Hesji, gdzie skupia się przede wszystkim technologia formowania wtryskowego. „Dla naszej rodzinnej firmy jest to kamień milowy w rozwoju”, wyjaśnia dr Anne-Kathrin Roth, przedstawicielka rodziny właścicieli.
Sukces rozwoju firmy opiera się jednak przede wszystkim na innowacyjnych produktach i wydajnej produkcji, które zapewniają przewagę konkurencyjną. Dlatego Roth Plastic Technology już wiele lat temu zaczęła inwestować wyłącznie w szczególnie energooszczędne wtryskarki – i konsekwentnie wykorzystywać powstające przy tym ciepło odpadowe. W tym celu Roth współpracuje już od lat 90. z firmą Oni Wärmetrafo w kilku lokalizacjach. Wraz z firmą Oni opracowano i wdrożono również koncepcję energetyczną dla najnowszej, szeroko zakrojonej rozbudowy zakładu Roth w Wolfgruben.
Wielokrotne wykorzystanie energii
W ramach rozbudowy produkcji formowania wtryskowego i powierzchni logistycznych firma Roth w zakładzie w Wolfgruben zakupiła kolejne wtryskarki i systemy automatyzacji, a także stworzyła dodatkowe pomieszczenia biurowe i powierzchnie logistyczne. „Obecnie maszyny ogrzewają powierzchnie biurowe i magazynowe do temperatury zewnętrznej wynoszącej -6 stopni Celsjusza „bez ani jednej kropli oleju”, jak ogłasza dyrektor zarządzający Herbert Blodig, opierając się na doświadczeniach zakładu z pierwszej zimy w dość surowym klimacie północnej Hesji. Według jego szacunków pozwala to zaoszczędzić około 15 000 litrów oleju opałowego”. Część ciepła odpadowego trafia do systemu „aktywacji rdzenia betonowego”, aby zimą utrzymać strefy załadunkowe wolne od lodu. Tutaj instalacja Oni dostarcza ciepło do rozwiązania zrealizowanego przez firmę Roth przy użyciu komponentów z własnego asortymentu.
Obecnie firma Roth eksploatuje w tej lokalizacji 38 wtryskarek o sile zamykania od 200 do 7500 kilonewtonów, z których część to maszyny wielokomponentowe. Planowana jest dalsza rozbudowa. Ponadto firma Roth dysponuje dwoma największymi na świecie instalacjami do formowania z rozdmuchem zbiorników, a także posiada obszerne know-how w zakresie technologii kompozytów włóknistych: na przykład, według firmy Roth, produkowany jest tu jedyny na świecie zbiornik ciśnieniowy na ciepłą wodę wykonany z tworzywa sztucznego.
Pętle rurowe w hali produkcyjnej dostarczają wodę chłodzącą do układu hydraulicznego wtryskarek oraz obiegów form. W zależności od wymaganej wydajności chłodniczej i zapotrzebowania na ciepło w systemie grzewczym sterownik Oni – kierując się zasadą bezpiecznej pracy i uwzględniając parametry takie jak temperatura zewnętrzna – zapewnia najbardziej energooszczędne zarządzanie energią w danej sytuacji. Zapotrzebowanie na ciepło nowoczesnych systemów grzewczych niskotemperaturowych jest zaspokajane przede wszystkim z ciepła odpadowego wtryskarek. W systemie zintegrowane są również sprężarki powietrza sprężonego poprzez wymienniki ciepła. Tylko nadwyżka energii jest odprowadzana przez chłodnice swobodne. Stosowane są tu wyłącznie systemy zamknięte z pompami o regulowanej prędkości obrotowej. W przypadku wystąpienia szczytowego zapotrzebowania na energię wykorzystywana jest chłodziarka z trzema rejestrami. Do chłodzenia hydraulicznego służą chłodnice swobodne.
Sercem całej technologii oszczędzania energii wraz ze sterowaniem, wymiennikami ciepła i pompami jest kompaktowy kontener, który można elastycznie ustawić. Liczne interfejsy w systemie umożliwiają łatwą zmianę lokalizacji kontenera w przypadku zmian operacyjnych – a także szybką wymianę technologii w razie ewentualnych problemów. Jednak według informacji Herberta Blodiga takie problemy nie wystąpiły, ale mimo to skorzysta się z tej elastyczności, ponieważ planowana jest już kolejna faza rozbudowy zakładu. Wówczas kontener będzie można przenieść tymczasowo, na przykład na czas budowy, lub na stałe. Dzięki temu rozbudowa całej instalacji o kolejny moduł będzie możliwa w prosty i ekonomiczny sposób. Pomimo wszystkich starań mających na celu obniżenie konkretnego i całkowitego zużycia energii w przedsiębiorstwie, bezpieczeństwo produkcji ma najwyższy priorytet. Dlatego w przypadku wszystkich pomp i filtrów zadbano o pełną redundancję. Regularne, automatyczne przełączanie między podwójnymi elementami instalacji zapewnia ich stałą gotowość do pracy w razie potrzeby. Ponadto ułatwia to konserwację.
Regulacja temperatury narzędzi: mniej energii – wyższa jakość
Ponadto firma Roth wykorzystuje w wielu maszynach i narzędziach technologię regulacji temperatury opracowaną przez Rhytemper, spółkę zależną firmy Oni. Obsługuje ona nawet 36 kanałów chłodzących. „Zamiast stosować pięć do sześciu urządzeń do regulacji temperatury w jednej komórce produkcyjnej, co generuje około 1000 euro kosztów energii elektrycznej na pompy dla każdego urządzenia rocznie, plus dodatkowe koszty ogrzewania, sensownie wykorzystujemy ciepło odpadowe z narzędzi za pomocą instalacji Oni”, wyjaśnia Herbert Blodig. „Nie pozwalamy, aby ogrzewanie i chłodzenie działały przeciwko sobie, ale ze sobą”. Oznacza to, że zamiast uruchamiać ogrzewanie i chłodzenie w każdym cyklu w sposób bardzo energochłonny, tutaj stosuje się wyłącznie chłodzenie. Ma to znaczenie przede wszystkim w przypadku złożonych geometrii, a zwłaszcza podczas przetwarzania polipropylenu. Oba te obszary stanowią główne obszary działalności firmy Roth. „Zwrot z inwestycji” zależy od konkretnych warunków brzegowych wynikających z wytwarzanych produktów i rodzaju formy. Herbert Blodig zakłada jednak w każdym przypadku zwrot z inwestycji w ciągu mniej niż trzech lat, a w wielu przypadkach nawet znacznie krócej.
Ponadto ten rodzaj regulacji temperatury wpływa na wydajność maszyny i jakość elementów. Jakość wyprasek znacznie wzrasta, ponieważ dzięki znacznie większemu zbiornikowi wody niż w typowych urządzeniach do regulacji temperatury oraz równomierności chłodzenia czasy cyklu są zazwyczaj krótsze. Ponadto jakość powierzchni elementów jest zdecydowanie lepsza. Jako przykład Herbert Blodig podaje pokrywę zbiornika termicznego o masie 1,7 kg, której czas cyklu udało się skrócić o 18 procent – przy znacznie mniejszym wypaczeniu i wysokiej jakości powierzchni.
Szybko od pomysłu do pełnego wdrożenia
„Pierwsze pomysły dotyczące naszej nowej siedziby w Wolfgruben pojawiły się pod koniec 2014 roku, ale potem sprawy nabrały tempa. Już w połowie 2016 roku ruszyła produkcja” – tak krótko podsumowuje przebieg wydarzeń Herbert Blodig. W związku z tym projektowanie systemów energetycznych i ich realizacja musiały przebiegać równolegle z pozostałymi etapami budowy oraz uruchomieniem obiektu. Zastosowanie w firmie Roth miało dla Oni kilka szczególnych aspektów: Roth produkuje w kilku zakładach między innymi szeroki asortyment komponentów do nowoczesnej techniki klimatyzacyjnej w mieszkaniach i budynkach komercyjnych.
W firmie Roth dysponuje się zatem obszerną wiedzą specjalistyczną w zakresie techniki grzewczej i chłodniczej. Przedstawione przez firmę Oni koncepcje i rozwiązania można więc tutaj bardzo szczegółowo poddać analizie i ocenie pod kątem efektywności energetycznej i przyszłościowości – z wyraźnie pozytywnym wynikiem. Ponadto w wielu miejscach produkty własne firmy Roth zostały włączone do ogólnej koncepcji firmy Oni. „Mimo to”, jak mówi Herbert Blodig, „technologia oszczędzania energii działała szybko i bez opóźnień. Praktycznie nie mieliśmy fazy rozruchu”. Sterowanie zostało zaprogramowane już wcześniej, w pierwszych dwóch tygodniach rzeczywistej eksploatacji konieczne były jedynie drobne regulacje. Jedynym dodatkowym zadaniem była wymiana pompy na model o mniejszych rozmiarach, co pozwala zaoszczędzić kolejne około 400 euro kosztów energii elektrycznej rocznie.
Móc i chcieć
Ten przykład jasno pokazuje, że w wielu obszarach przedsiębiorstwa – nawet w zakładach energochłonnych – dostępne są techniki pozwalające na trwałe obniżenie zużycia energii. Pokazuje on również, że dzięki temu można osiągnąć korzyści zarówno pod względem kosztów, jak i jakości produktów. Szczególnie obiecujące są długoterminowe, kompleksowe strategie. To, że w firmie Roth strategie zrównoważonego rozwoju mogą być konsekwentnie realizowane pomimo ostrej konkurencji, jest również ważną kwestią dla rodziny właścicieli. Aktywnie i zdecydowanie wspiera ona odpowiednie inwestycje w porozumieniu z ekspertami z dziedziny produkcji, gospodarki budowlanej, a także specjalistami zewnętrznymi. „To, że od 2017 roku cała firma prowadzi produkcję w sposób neutralny dla klimatu, również dzięki energooszczędnym systemom Oni, nie jest jednak celem samym w sobie. Równolegle wzmocniono konkurencyjność dzięki obniżeniu kosztów” – mówi dr Anne-Kathrin Roth.
