Im hauseigenen Blockheizkraftwerk des Verarbeiters FKT wird nachhaltige Energie aus der Hackschnitzelverbrennung gewonnen. Foto: Motan

Zukunftsfähige Energiequellen eines Spritzgießers

Plastics in the Future

Von der Trocknung über zentrale Materialversorgung bis zur Werkzeugtemperierung setzt Automobilzulieferer FKT auf ein umfassendes Energiekonzept inklusive eigenen Blockheizkraftwerks.

13 Trockentrichter halten die bei FKT gebräuchlichen Werkstoffe in optimaler Verarbeitungsqualität vor, von hier gelangen sie über die zentrale Förderanlage an die Spritzgießmaschinen. Foto: Motan
13 Trockentrichter halten die bei FKT gebräuchlichen Werkstoffe in optimaler Verarbeitungsqualität vor, von hier gelangen sie über die zentrale Förderanlage an die Spritzgießmaschinen. Foto: Motan

Kunststoffverarbeitung in der Spritzgießtechnik ist ein energieaufwendiger Prozess, insbesondere wenn technische Kunststoffe bei hohen Temperaturen verarbeitet werden und hygroskopische Werkstoffe eingesetzt und aufwendig getrocknet werden müssen. Wer die verschiedenen Energieverbräuche mit einem umfassenden, möglichst nachhaltigen Energiekonzept abdecken kann, ist für die Zukunft gerüstet und hat einen harten wirtschaftlichen Vorteil im Anbieterwettbewerb.

Ein Beispiel dafür liefert die FKT GmbH, ein Automobilzulieferer für BMW und die Volkswagen Gruppe. Schwerpunktmäßig verarbeitet FKT am Standort Pförring nahe Ingolstadt Textilien, Netze, Aluminiumprofile und Kunststoffspritzgussteile zu komplexen Baugruppen. 2013 errang man beim BMW-Lieferantentag sogar einen der erstmals verliehenen Innovationspreise des Autobauers für ein neu entwickeltes „verstaubares adaptives Befestigungssystem“ mit hoher Festigkeit – eine Auszeichnung zum Aufstieg in den Kreis der großen Anbieter der Zuliefer­industrie.

13 Trockentrichter bei elf Spritzgießmaschinen bieten dem Verarbeiter vergleichsweise hohe Kapazitäten, um benötigte Materialien vorzuhalten und schnelle Produktionswechsel bei kleinen Losgrößen zu unterstützen. Im Spritzgießverfahren werden bei FKT in Pförring hauptsächlich verstärkte Kunststoffe mit hoher Abrasivität verarbeitet. Darunter vor allem PA GF50, PA GF30, ABS und TPE.

Der Spritzgießbereich wurde in den vergangenen Jahren ganz neu aufgebaut und umfasst heute elf Maschinen mit bis zu 6.500 kN Schließkraft. Vom Start der Spritzgießtechnik im Jahr 2010 an war eine Anlage von Motan für die Material­trocknung installiert, mittlerweile setzt das Unternehmen auf eine komplett zentrale Materialtrocknung und -versorgung in der Kunststoffverarbeitung.

Eigene Anlage für nachhaltige, ­kostengünstige Fernwärme

Als eine Besonderheit betreibt FKT seit 2010 ein eigenes Blockheizkraftwerk (BHKW) mit Hackschnitzelverbrennung zur Fernwärmeerzeugung, das auch mehrere Unternehmen und Gebäude im Umfeld versorgt. Aufgrund der Tatsache, dass FKT selbst auch an einem Heizungsbauunternehmen beteiligt ist, nutzt der Verarbeiter gern auch Know-how aus dem eigenen Haus, um ganz eigenständige Ideen für ein nachhaltiges Energiekonzept zu entwickeln. Beispielsweise durch den Aufbau des BHKW, das langfristig kosteneffizient mit Hackschnitzeln aus Privatwäldern der Umgebung befeuert werden kann.

Ein Wärmetauscher beheizt die Luft für den Trockner des Typs Luxor A 900 aus der Fernwärmeversorgung und sichert damit schon Temperaturen bis 80 °C ab. Foto: Motan
Ein Wärmetauscher beheizt die Luft für den Trockner des Typs Luxor A 900 aus der Fernwärmeversorgung und sichert damit schon Temperaturen bis 80 °C ab. Foto: Motan
Vom Luxor-Trockner werden die Trockentrichter auf ihrer Rückseite mit Trockenluft gespeist. Da diese aus der Fernwärmeversorgung geheizt worden ist, wird eine elektrische Beheizung erst bei Temperaturen über 80 °C notwendig. Foto: Motan
Vom Luxor-Trockner werden die Trockentrichter auf ihrer Rückseite mit Trockenluft gespeist. Da diese aus der Fernwärmeversorgung geheizt worden ist, wird eine elektrische Beheizung erst bei Temperaturen über 80 °C notwendig. Foto: Motan

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Auch das Kaltwasser für die Werkzeugkühlung wird kostengünstig gewonnen, und zwar über einen Grundwasserwärmetauscher, der die üblicherweise in solchen Fällen eingesetzte Kältemaschine vollständig ersetzt. Daneben wird das Grundwasser mit seiner übers Jahr konstant niedrigen Vorlauftemperatur sogar noch zur Klimatisierung der Büroflächen eingesetzt und strömt in den Sommermonaten durch die Leitungen der Fußbodenheizung.

Schließlich hat FKT auch noch zwei Gaskraftwerke für eine eigene unabhängige Stromerzeugung aufgebaut, insgesamt 5.000 kW werden dem Unternehmen dadurch zur Verfügung gestellt. Als Nächstes tüfteln die Oberbayern nun an einem zentralen Leitstand, der das gesamte Energiekonzept des Werkes vom Blockheizkraftwerk über die Grundwassersteuerung bis hin zur Lichtschaltung zentral steuert und weitere Optimierungschancen eröffnet.

Anlage steuert Trockenlufteinsatz
Die 13 Trockentrichter werden aus Oktabins versorgt, die Materialzuordnung erfolgt über den Kupplungsbahnhof; daneben sind zwei Zentralfilter installiert. Foto: Motan
Die 13 Trockentrichter werden aus Oktabins versorgt, die Materialzuordnung erfolgt über den Kupplungsbahnhof; daneben sind zwei Zentralfilter installiert. Foto: Motan

Mit der Unterstützung von Motan-Colortronic vollzog FKT dann 2011 den Schritt, die externe Wärmeversorgung in die Granulattrocknung einzubinden und die kostengünstige Fernwärme über einen Puffertank auch in der Werkzeugbeheizung zu nutzen. „Das haben wir im Zuge der ersten Ausbaustufe gemeinsam realisiert“, erklärt Geschäftsführer Guido Günthner. Die Trocknungsanlage mit 13 Luxorbin A-Trockentrichtern verschiedener Volumina und ein Kupplungsbahnhof von Motan-Colortronic bilden das Herz der zentralen Materialversorgung bei FKT.

Von Umweltkompetenz zeugen auch die Energieversorgung und Steuerung der Trocknungsanlage: Ein Trockner des Typs Luxor A 900 speist die Trockentrichter mit Trockenluft, die per Wärmetauscher aus der Fernwärmeversorgung geheizt wird. Nur wenn Temperaturen oberhalb 80 °C erforderlich sind, wird die Temperaturdifferenz über eine übliche elektrische Beheizung erzeugt. Bei Polyamid GF50-Varianten beispielsweise liegt die Differenz typischerweise lediglich bei 0 °C bis 20 °C. Lediglich einige in kleineren Mengen verarbeitete technische Kunststoffe verlangen darüber hinaus noch etwas über 100 °C liegende Trocknungstemperaturen.

Trotz dieser ungewöhnlichen Konfiguration wurde die gesamte Steuerung und Überwachung einschließlich der des Wärmetauschers lediglich durch Konfiguration in der Standard-Steuerungssoftware des mit ETA plus-Technologie ausgestatteten Motan-Trockners abgebildet.

Energiezufuhr passt sich Bedarf an

ETA plus regelt automatisch die Lufttemperatur und -menge in Abhängigkeit von Trocknungsparametern und Entnahmemengen. Die Energiezufuhr wird also ständig dem tatsächlichen Bedarf angepasst. Der ausschließliche Einsatz der Standardsoftware – trotz sehr spezieller Rahmenbedingungen – schafft Investitionssicherheit, da auch bei Software­updates und künftigen Erweiterungen keine individuellen Anpassungen erforderlich sind. Vorgesehen ist bereits die Anbindung an einen zentralen Leitstand.

Fallweise kommen insgesamt fünf Minicolor-Dosiergeräte zum Einsatz, um je nach Anwendung Additive direkt auf den Maschinen zudosieren zu können. Foto: Motan
Fallweise kommen insgesamt fünf Minicolor-Dosiergeräte zum Einsatz, um je nach Anwendung Additive direkt auf den Maschinen zudosieren zu können. Foto: Motan

FKT verarbeitet überwiegend verstärkte Werkstoffe mit hoher Abrasivität. Dementsprechend wurden Bögen der Förderanlage und der Kupplungsbahnhof aus Glas verbaut. Ebenso sind in den Trockentrichtern Glaseinsätze vorhanden, um den Wartungsaufwand minimal zu halten und hohe Prozesssicherheit zu erreichen. Der Kupplungsbahnhof bietet 13 Zugänge und sechs Ausgänge. Fallweise werden insgesamt fünf Minicolor-Dosiergeräte von Motan genutzt, um Additive direkt auf den Maschinen zudosieren zu können. Diese Dosiereinheiten können beliebig zwischen den Maschinen gewechselt werden, entsprechende Adapter sind überall vorhanden.

Mahlgut lässt sich jederzeit in ­laufende Prozesse einschleusen

Der Einsatz von Mahlgut ist bei FKT die Regel: Angüsse werden direkt an den Maschinen vermahlen und der Neuware zugemischt. Ansonsten wird eine zentrale Vermahlung genutzt. Die Motan-Förderanlage saugt direkt aus der Mühle ab und steuert das Mahlgut in die laufenden Prozesse ein. Die eingesetzten Metro HCG-Fördergeräte haben standardmäßig zwei Eingänge, die Steuerung kann diese – ebenfalls im Standard – nutzen. Zusätzliche Weichen sind damit nicht erforderlich.

 

Foto: BMW
Foto: BMW

Know-how fürs Auto
Überwiegend an die Volkswagen Gruppe und für BMW liefert FKT Baugruppen in durchschnittlich eher kleinen Stückzahlen. Nach Veränderungen der Eigentumsverhältnisse wurde das Familienunternehmen seit 2008 strategisch neu ausgerichtet: Aus dem reinen Montagebetrieb entstand in wenigen Jahren ein Systemlieferant mit hoher Fertigungstiefe und umfangreicher Entwicklungstätigkeit. Ideenentwicklung, Konstruktion, Validierung, Produktion und Assembling sind für die meisten aktuellen Produkte typisch. Dazu gehören in eher kleinen Serien produzierte Windschotts für Cabrios (s.o.), Beschattungssysteme für Pkw und Wohnmobile sowie eine Reihe weiterer optisch und funktional anspruchsvoller Baugruppen.

Mit 13 Trockentrichtern hat FKT vergleichsweise hohe Kapazitäten und die Möglichkeit, einen großen Teil der verwendeten Materialien parallel mit optimalem Trocknungsgrad vorzuhalten. Die typischerweise geringen Losgrößen bei FKT von durchschnittlich nur 4.000 bis 5.000 Stück verlangen noch mehr als in anderen Spritzgießproduktionen schnelles und einfaches Rüsten, um die Kosten im Griff zu behalten. Das gilt besonders auch für die zentrale Materialversorgung: Neben der möglichen Materialvielfalt im System legten die Planer deshalb – außer auf Wartungsfreundlichkeit, Ausbaufähigkeit und die Einbindungsmöglichkeit in das außergewöhnliche FKT-Energiekonzept – besonderen Wert auf die schnelle Reinigung. Bei Materialwechseln wird die Anlage automatisch leergesaugt, über die Absaugkästen direkt unter den Trichtern werden diese auf kurzem Weg entleert.

Zentrale Materialtrocknung und -versorgung sind für FKT wichtige Bausteine der effizienten Spritzgießproduktion. Deren zuverlässiger, störungsfreier und wartungsarmer Betrieb ist integraler Bestandteil der in nur wenigen Jahren aufgebauten und erweiterten Fertigung mit ihren für einen Automobilzulieferer außergewöhnlich kleinen Serien.

Thomas Schwachulla, freier Journalist

 

Anlaufbild: Motan