Pneumohydraulik pusht Packmittel-Produktion

Wie der niederländische Verpackungsmittel-Hersteller Enkev mit Hilfe von Tox-Kraftpaket-Antriebszylindern und einem Tox-Pressensystem die Herstellung von Bio-Verpackungen aus Kokosnussschalen-Material wirtschaftlich gestaltet.

DR.-ING. HINRICH DOHRMANN

Autor Dr.-Ing. Hinrich Dohrmann ist Geschäftsführer der Tox Pressotechnik GmbH & Co. KG, Weingarten

Bio-Verpackungen aus Naturfasern oder: von zu Strängen und Matten verarbeiteten Fasern aus Kokosnussschalen, Sisal, Hanf, Flachs, Jute und Tierhaar zu Verpackungslösungen für unterschiedlichste Anwendungen – über derartiges Know-how verfügt das niederländische Unternehmen Enkev in Volendam von der Rohmaterial-Aufbereitung bis hin zur Produktion. Damit nimmt der Verarbeiter von Naturfasern eine Art Sonderstellung ein, zumal er nach eigenem Bekunden weltweit der einzige Hersteller ist, der „langlebige“ Bio-Verpackungen auch in kleinen Stückzahlen wirtschaftlich herstellen kann. Während kurzlebige und ohne weitere Aufbereitung recycel- oder kompostierbare Verpackungen aus Biomaterial relativ einfach und hochautomatisiert herzustellen sind, sieht das bei langlebig konzipierten Bio-Verpackungen, wie sie z. B. für die Lagerung und den Transport von landwirtschaftlichen Produkten benötigt werden, doch etwas anders aus. Gleichwohl unterliegen auch die Bio-Verpackungen marktwirtschaftlichen Gegebenheiten, dürfen also keine höheren Kosten verursachen, müssen trotzdem den geforderten Produktschutz bieten und vor allem auch mehrfaches Handling bei der Herstellung, bei Befüllen, beim Transport, bei der Lagerung, und nicht zuletzt auf dem Weg vom Supermarkt nach Hause zum Verbraucher schadlos überstehen. Mit der Kompetenz und dem Prozess-Knowhow zur Verarbeitung von Naturfasern, die bei Enkev früher hauptsächlich zu Bürsten etc. verarbeitet wurden, haben die Techniker zum Beispiel eine wirtschaftliche Lösung zum Verpacken von Eiern gefunden, die als Grundstein für die Weiterentwicklung zum heutigen technischen Standard anzusehen ist.

 

Verpackungen aus Bio-Material wirtschaftlich produzieren


Mit dem Einstieg in die Eier-Verpackung landeten die Niederländer einen Volltreffer, denn immer mehr Produzenten betrachten die Herstellung ihrer Waren ganzheitlich, was eben auch die Verpackung einschließt. Darüber hinaus erkannten andere Industriezweige die vielen Vorteile von Produkten aus Bio-Fasern, so dass es heute Anwendungen in der Automobilindustrie (Inlays von Fahrzeugsitzen), in der Wasserversorgungstechnik (Bio-Wasserfilter) oder auch in der Konsumgüter-Industrie (Tragetaschen) gibt. Um all diese Produkte wirtschaftlich herstellen zu können, wird bei Enkev ein mehrstufiger Prozess angewandt. Dessen zentrale Funktionen sind das Ausformen der Produkte in Formwerkzeugen sowie das an- beziehungsweise abschließende Besäumen und Ausstanzen etwa von Ausbrüchen mit entsprechenden Umschneid- und Stanzwerkzeugen. Eine spezielle Herausforderung ist dabei, die Umform- und Fertigschneid-Prozesse werkzeug- und ablauftechnisch so zu gestalten, dass die aus der Kombination Naturfasern und Naturlatex (als Bindemittel) zu fertigenden Produkte in reproduzierbarer Qualität herzustellen sind und buchstäblich in Form bleiben. Dafür wurde lange Jahre eine hydraulisch betriebene Presse genutzt, die sich aber im Laufe der Zeit als zu langsam, kaum automatisierungsfähig, zu unflexibel und zu wartungsintensiv erwies. Da gleichzeitig mehr Kapazitäten benötigt wurden, entschloss man sich bei Enkev zu einer Ersatzbeschaffung, aus der mit Hilfe von Standard-Produkten des Technologie-Unternehmens Tox Pressotechnik am Ende eine komplett neue Fertigungszelle entstand.

 

Schnelle Pressenantriebe – schnelle Produktionszyklen – mehr Ausstoß


Herz der Fertigungszelle ist eine Tox-4-Säulen-Presse vom Typ MAG, die von einem pneumohydraulischen Zylinder vom Typ Tox-Kraftpaket angetrieben wird. Der Antriebszylinder erzeugt bei 6 bar Druckluft maximal 172 kN Pressekraft. Damit ist es bei einem Gesamthub von 150 mm und einem Krafthub von 12 mm möglich, Produkte aus Kokosnussschalenfasern und Naturlatex in einem beheizten Formwerkzeug zu produzieren. Entsprechend des Werkzeug-Einbauraums der 4-Säulen-Presse beziehungsweise der Größe des Formwerkzeugs können Produkte in Größen bis 350 x 450 mm gepresst werden. Dies geschieht mittels dem schnellem pneumohydraulischen Antriebszylinder bei Bedarf im 8-Sekunden-Zyklus. Damit stieß die Produktionsleistung in ganz neue Dimensionen vor, gegenüber der früheren langsamen Hydraulik-Presse. Um nun diese Produktionseffizienz durchgängig darstellen und gewährleisten zu können, galt es auch den folgenden Arbeitsgang Besäumen und Stanzen zu automatisieren. Dafür wurde ein weiteres Pressensystem auf Basis eines 4-Säulen-Gestells aufgebaut, das ebenfalls mit einem Kraftpaket ausgerüstet ist. Auch hier erzeugt der Antriebszylinder bei 6 bar Druckluft bis zu 172 kN Press- und Stanzkraft, was zum Besäumen der Außenform wie zum Stanzen von Löchern und Ausbrüchen ausreicht. Für einen schonenden Werkzeugeinsatz ist dieses Kraftpaket mit einer hydraulischen Dämpfung und für einen schnellen Rückhub mit einer Bypass-Funktion versehen. Auch der Besäum- und Stanzprozess wird im 8-Sekunden-Zyklus durchgeführt, weshalb sich schnell die Frage nach der Beschickung der beiden Pressensysteme stellte. Enkev vollzog deshalb den Schritt in eine gegenüber früher deutlich höhere Automatisierungsstufe und installierte einen Roboter, der als „Multi-Handlingsystem“ für verschiedene Funktionen zuständig ist.

 

Automatisierte Qualitäts-Produktion im 8-Sekunden-Zyklus


Nach dem Formen in der Presse MAG nimmt der Roboter das Rohteil aus dem Formwerkzeug und legt es in das Besäum- und Stanzwerkzeug der daneben aufgebauten Tox-Stanzpresse. Dort wird das überschüssige Material abgetrennt und vom Roboter auf ein Förderband abgelegt.  Das Fertigteil gelangt auf ein weiteres Förderband und wird aus der Produktionszelle heraustransportiert und gestapelt. Die beiden Pressensysteme haben jeweils eine eigene Steuerung, die wiederum mit der Roboter- bzw. der Zellensteuerung korrespondiert. In den Pressensteuerungen wird mittels Druckschaltern erfasst, ob auch genügend Press- oder Stanzkraft aufgebaut ist, um die Prozesssicherheit zu gewährleisten.


Elmer Wiersma und Rene van Velse, bei Enkev zuständig für F & E, sind sich darüber einig, mit den pneumohydraulischen Antriebszylindern Tox-Kraftpaket und mit dem Standard- Pressensystem MAG die idealen Bausteine für die automatisierte Produktion von Bio- Verpackungen und technischen Produkten sowie Konsumgütern ausgewählt zu haben: „Wir haben erst die Pressen aufgebaut und getestet und dann den Roboter integriert. Die reine Produktionszeit ist ein entscheidender Faktor bei den Gesamtkosten für Verpackungen und Produkte aus Naturfasern-Verbindungen. Mit jetzt acht Sekunden haben wir eine drastische Verkürzung der Produktionszeiten und eine erhebliche Steigerung der Produktionsleistung,“ so Elmer Wiersma in seiner Bewertung zum Rationalisierungsprojekt. Ergänzend fügte Rene van Velse hinzu: „Wir konnten durch die hocheffizienten Pressensysteme und die Roboter- Automatisierung die Produktionskosten für die Teile aus Naturfasern spürbar reduzieren. Außerdem sind wir jetzt viel flexibler und können kleinere Serien wirtschaftlich fertigen, womit zum Beispiel nachhaltige Bio-Verpackungen auch für kleinere Hersteller attraktiv werden. Dass wir das Rationalisierungsprojekt realisieren konnten, ist auch ein Verdienst der Tox- Kraftpakete, die uns in Summe viel Geld einsparten. Wären wir bei hydraulischen Pressen geblieben, die ähnliche hohe Leistungen an Arbeitstakten und Fertigungszyklen aufweisen wie die Pneumohydraulik-Antriebe, hätte allein das Investment in die Hydrauliksysteme mehr als die Gesamtkosten für die jetzigen Pressensysteme betragen. Außerdem haben uns die robuste Technik, die einfache Systemintegration, der Wegfall von Hydraulikaggregaten sowie auch die Garantie für 10 Millionen Zyklen wartungsfreien Leistungsbetrieb überzeugt.“ 

www.tox-de.com

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Beitrag aus dima 2/2016:

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