Frank Schuster, Sales Director Packaging bei Engel (l.), und Michael Feltes, Vice President Business Unit Packaging, vor dem Messeexponat auf der Drinktec 2017 Foto: K-MAGAZIN

Superschnell und effizient

Energieeffizienz

Engel zeigt, was im Bereich Verschlussfertigung heute möglich ist.

Auf der Drinktec in München zeigte Engel eine Fertigungszelle, die extrem schnell und dabei energieeffizient Verschlüsse herstellt.

Wie läuft der Prozess bei so hoher Geschwindigkeit sicher ab?
Michael Feltes: Die Zykluszeit beträgt 2,15 Sekunden im Produktionszyklus! Das heißt, die Verschlüsse sind Gutteile und könnten jederzeit auf einer Abfüllanlage verarbeitet werden. Die Maschine, auf welcher das Werkzeug läuft, gehört zu unserer E-Cap-Serie. Das ist eine vollelektrische Hochleistungsmaschine, die speziell auf die Bedürfnisse der Verschlusskappenproduktion zugeschnitten ist. Da alle Achsen der Maschine mit elektrischen Servo-Direktantrieben angetrieben werden, erreichen wir eine überragende Prozessstabilität und Präzision. Das ermöglicht Zykluszeiten bis unter zwei Sekunden. Und dies bei einer sehr guten Schuss-zu-Schuss-Reproduzierbarkeit.

Welche technischen Meilensteine waren dafür entscheidend?
Frank Schuster: Neben den Servo-Direktantrieben tragen mehrere Faktoren zur Prozesssicherheit bei kurzen Zykluszeiten bei. Unter anderem ist das der abgedichtete Kniehebel, der gegenüber offenen Systemen keine Schwankungen zulässt. Der schließseitige Kugelgewindetrieb und die Lagerung sind mit einer Ölumlaufschmierung ausgeführt. Dies ermöglicht eine optimale Kühlung über einen Wasser­wärmetauscher und so kürzere Zykluszeiten. Der Auswerfer ist ein hoch dynamischer Direktantrieb, der extrem kurze Auswerferzeiten realisieren kann. Und eine unserer jüngsten Entwicklungen, der kinetische Energiespeicher, trägt ebenfalls zu einer hohen Dynamik der Maschine bei.

Steigt der Energieverbrauch, wenn man den Prozess beschleunigt?
Frank Schuster: Wenn man den spezifischen Energieverbrauch betrachtet, fällt dieser sogar. Der Energieverbrauch pro Teil sinkt! In der Praxis benötigt die Maschine natürlich mehr Energie. Dieser Verbrauch steigt relativ linear mit der Last der Antriebe.

Fällt bald die Ein-Sekunden-Marke?
Michael Feltes: Die Entwicklung hin zu den momentanen Zykluszeiten wurde durch das Thema Nachhaltigkeit getrieben, also das Streben, immer leichtere Kunststoffteile produzieren zu müssen. Um ein geringeres Teilegewicht zu erreichen, waren neue Produktdesigns mit dünneren Wanddicken notwendig. Dünnwandige Verschlüsse sparen Material und damit Energie, Gewicht sowie Kosten ein.
Damit ein Verschluss dabei noch alle notwendigen physikalischen Eigenschaften aufweisen konnte, mussten aber auch neue Materialien betrachtet werden. Darauf aufbauend wurden immer leistungsfähigere Maschinen entwickelt! Irgendwann sind die physikalischen Grenzen des Machbaren seitens Leichtverschluss jedoch erreicht. Aber wer weiß? Vielleicht sprechen wir wirklich in fünf Jahren nicht mehr von 2,x Sekunden im Produktionszyklus, sondern von 1,x Sekunden …

Wie genau gelingt die hohe Energie­einsparung beim Messeexponat?
Frank Schuster: Das ist recht simpel! Unser E-Cap Konzept für die Herstellung von Getränkeverschlüssen ist zu 100 Prozent vollelektrisch. Im Gegensatz zu hybriden Antriebskonzepten erreichen wir die Energieeinsparung über den höheren Wirkungsgrad der elektrischen Antriebe in Kombination mit einem sehr effizienten Kugelgewindetrieb, der die rotatorische Bewegung in eine translatorische Bewegung umsetzt.

Besteht hier Potenzial für noch mehr Einsparung oder ist das Limit erreicht?
Michael Feltes: Die elektrischen Antriebe bieten hier noch Potenzial. Dies sieht man an unserer jüngsten Entwicklung, dem kinetischen Energiespeicher! Hier wird, vereinfacht gesagt, die Bremsenergie in einem Schwungrad gespeichert und wenn Energie benötigt wird, kann diese dem System entnommen werden! Ein weiterer Vorteil ist, dass Spitzenströme, die elektrische Antriebe beim Anlaufen benötigen, um circa 35 Prozent reduziert werden.

Philipp Lubos

Aufmacherbild: K-MAGAZIN