Hohe Wirtschaftlichkeit durch die richtige Wahl bei der Vakuumtechnik

Die richtige Auswahl der Vakuumtechnologie kann in vielen Bereichen der Kunststoffver- und -bearbeitung immense Kosten einsparen. In ihrem Werk in Wolfsburg hat die Firma Röchling Automotive Germany SE & Co. KG die bestehende Vakuumversorgung zum Halten von Teilen auf Kaschieranlagen kritisch hinterfragt und zusammen mit der Dr.-Ing. K. Busch GmbH eine neue Lösung gefunden, deren jährliche Kostenersparnis weit über dem Zehnfachen der Investitionskosten liegt.
Fig. 1: Kaschieranlage mit vier Formauflagen zur Herstellung von Teilen für Innentürverkleidungen für die Automobilindustrie. Oben werden die Formteile aus Naturfaser-Polyprophylen angesaugt, unten werden die Stoffbezüge mit Schaumstoffschicht und Kleber eingelegt

Vakuum wird in der Kunststoffver- und -bearbeitung in vielen Anwendungen eingesetzt. Oft lohnt es sich, Prozesse und deren benutzte Vakuumtechnologie auf den Prüfstand zu stellen und diese kritisch zu durchleuchten. In vielen Fällen können diese in punkto Wirtschaftlichkeit und Betriebssicherheit optimiert werden. Im Werk Wolfsburg hat der verantwortliche Leiter der Instandsetzung Karsten Pavenstädt nach einer Optimierung für die bestehende Vakuumversorgung an zwei Kaschieranlagen gesucht und mit einer einfachen Lösung eine erhebliche Kostensenkung realisiert.

Röchling fertigt in diesem Werk Innentüren-Verkleidungen für Autos. Auf zwei Kaschieranlagen erhalten Trägerteile eine Dekoroberfläche. Dazu werden die vorgefertigten Trägerteile von unten in die Aufnahmen der Kaschieranlagen eingelegt und durch Vakuum gehalten (Fig. 1). In die Gegenformen wird der Bezug, wahlweise Stoff oder Kunstleder, eingelegt. Auf den Dekorfolien ist bereits eine Schaumstoffschicht und Klebstoff aufgetragen. In den Kaschieranlagen werden die Teile erwärmt und anschließend für einige Sekunden zusammengepresst, so dass sich das Formteil und der Bezug über den Kleber verbinden. Auf beiden Kaschieranlagen werden so alle stoff- oder lederbezogenen Teile hergestellt, die anschließend in der Montage in die Türverkleidungen eingebaut werden.

In der Vergangenheit wurden zur Erzeugung des Vakuums Ejektoren eingesetzt. Diese hatten zwei gravierende Nachteile:

  1. Sie konnten teilweise nicht genügend Haltekraft aufbringen, um die Teile sicher zu fixieren.
    Die Formteile aus Naturfaser sind unterschiedlich luftdurchlässig und nicht formstabil. Das heißt, dass sie durch die mangelnde Leistung nicht korrekt in der Formaufnahme angesaugt wurden und dadurch nicht plan auflagen. Somit wurde zusätzlich Leckluft von den Ejektoren angesaugt, was die Saugleistung der Ejektoren noch weiter überforderte.
    In der Praxis bedeutete dies, dass leicht verzogene Formteile nicht gehalten und somit nicht kaschiert werden konnten. Sie mussten als Ausschuss ausgesondert werden.
  2. Die jeweils vier Ejektoren benötigten als Energiequelle übermäßig viel Druckluft, so dass teilweise ein Reservekompressor zugeschaltet werden musste und es dennoch nicht ausblieb, dass das ganze Druckluftnetz zusammenbrach. Der Druckluftverbrauch pro Tag mit zwei Schichten betrug im Schnitt 1.280 Kubikmeter. Bei 230 Produktionstagen pro Jahr und Kosten von 16 Euro pro 1000 Kubikmeter Druckluft summierten sich die Kosten für die Druckluft zum Betreiben der Ejektoren auf ca. 4.700 Euro pro Jahr.
     

Bevor die Entscheidung zum Kauf eines weiteren Kompressors fiel nahm Karsten Pavenstädt Kontakt mit der Dr.-Ing. K. Busch GmbH auf und ließ sich von einem Vakuumspezialisten beraten. Gemeinsam wurden alle gegebenen Parameter betrachtet und nach einer geeigneten Lösung gesucht. Busch empfahl den Einsatz einer frequenzgeregelten Mink MV Klauen-Vakuumpumpe, die beide Kaschieranlagen mit dem notwendigen Haltevakuum versorgen sollte. Karsten Pavenstädt war zunächst skeptisch, ob eine solche Vakuumpumpe, angetrieben mit einem 2,1 Kilowatt-Motor, insgesamt je acht Ejektoren an jeder Kaschieranlage ersetzen könnte.


Fig. 2: Simplex VO 0080: A vacuum system with a frequency-controlled Mink MV claw vacuum pump and a vacuum vessel

Schlussendlich wurde Anfang 2017 ein Simplex VO Vakuumsystem (Fig. 2) installiert. Es besteht im Wesentlichen aus einer Mink MV Klauen-Vakuumpumpe, die auf einen Vakuumbehälter montiert ist. Durch den frequenzgeregelten Antrieb dieser Vakuumpumpe und einen Druckschalter am Vakuumbehälter, arbeitet die Mink MV völlig autark und hält im Vakuumbehälter konstant das voreingestellte Vakuumniveau. Die Vakuumpumpe ist direkt zwischen beiden Kaschieranlagen aufgestellt. Sie ist durch Schläuche mit den jeweils vier Formaufnahmen verbunden. Unmittelbar vor den Formaufnahmen befinden sich Ventile in den Schlauchleitungen, die öffnen, sobald ein Formteil eingelegt wird. Das Saugvermögen der Mink Klauen-Vakuumpumpe ist so hoch, dass das Formteil fest angesaugt und somit sicher fixiert wird. Der zwischengeschaltete Vakuumbehälter ermöglicht, dass das notwendige Vakuumniveau sofort anliegt, was den Prozess erheblich beschleunigt. Nach dem Zusammenpressen und Verkleben der Teile schließen die Ventile wieder und die kaschierten Teile können manuell entnommen werden.

Die errechnete Energieeinsparung zwischen den druckluftbetriebenen Ejektoren und der Mink Klauen-Vakuumpumpe hat sich in der Praxis nochmals erhöht. Denn durch das schnelle Ansaugen der Teile und deren perfektes Anliegen in der Formaufnahme benötigt die Vakuumpumpe weniger Saugvermögen. Durch ihre integrierte bedarfsabhängige Steuerung fährt sie die Leistung sofort zurück, so dass sie im Durchschnitt nur zu 20 Prozent ausgelastet ist. So ergibt sich ein jährlicher Energieverbrauch von 200 Euro, was einer Energieeinsparung gegenüber der zuvor eingesetzten Ejektoren von 4.500 Euro jährlich entspricht.

Auf nahezu Null wurde der Ausschuss reduziert, weil alle Teile sicher fixiert werden können und die Vakuumleistung an beiden Kaschiermaschinen permanent dem exakt eingestellten Vakuumniveau entspricht, auch wenn verzogene oder sehr luftdurchlässige Teile gehalten werden müssen.

Die höchste Einsparung wird ebenfalls durch die konstante und permanent vorhandene Vakuumleistung ermöglicht. Die Mitarbeiter können jetzt zwei der kaschierenden Teile gleichzeitig einlegen, die dann sofort gehalten werden. Dadurch erhöhen sich die Stückzahlen.

Der verantwortliche Leiter der Instandsetzung Karsten Pavenstädt ist mit dieser Lösung, die er zusammen mit der Dr.-Ing. K. Busch GmbH realisiert hat, hochzufrieden. Neben der Kosteneinsparung hat er nun eine moderne und sichere Vakuumversorgung, die annähernd wartungsfrei und ohne Betriebsmittel arbeitet. Die Geräuschemission durch die Ejektoren direkt an den Kaschieranlagen ist ebenso entfallen. Da die Mink Klauen-Vakuumtechnologie wesentlich geräuscharmer als Ejektoren arbeitet, wurde die Geräuschbeeinträchtigung an den Arbeitsplätzen deutlich minimiert. Außerdem muss er nicht in einen zusätzlichen Kompressor investieren, da die betriebliche Druckluftversorgung nun wieder völlig ausreichend dimensioniert ist.


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