Steigerung der Energieeffizienz des Kunststoff-spritzgießprozesses mittels eines neuartigen Plastifizierantriebs (SEPA)

Problemstellung
Kunststoff verarbeitende Unternehmen sehen sich mit steigenden Energiekosten konfrontiert, die einen zunehmenden Anteil an den Produktionskosten verursachen. Der Prozessschritt mit dem größten Energieverbrauch beim Kunststoffspritzguss ist das Aufschmelzen des granulierten Ausgangsmaterials in einem Plastifizieraggregat. Die erforderliche Energie für das Aufschmelzen durch Reibung wird von einem Elektromotor über eine sogenannte Plastifizierschnecke eingebracht.

Projektziel
as Ziel des Forschungsprojekts SEPA war die Realisierung von signifikanten Energieeinsparungen im Spritzgießprozess mittels eines neuartigen elektromotorischen Antriebssystems für das Plastifizieraggregat. Damit können Einsparungen in der Größenordnung von 20-30 v. H. im Vergleich zu konventionellen Antrieben erreicht werden.

Vorgehensweise
Die Innovation liegt in der erstmaligen Verwendung eines hocheffizienten elektrischen Antriebsmotors, einer sogenannten Transversalflussmaschine, als Direktantrieb für die Plastifizierschnecke. Dieser Motor wurde dazu für hohe Wirkungsgrade im Bereich der typischen Betriebszustände von Spritzgießmaschinen ausgelegt. Zudem erlaubt der Einsatz des Elektromotors als Direktantrieb den Verzicht auf Getriebe oder andere Übersetzungsmechanismen, wodurch der Gesamtwirkungsgrad des Antriebssystems deutlich erhöht und darüber hínaus auch Kostenfaktoren eliminiert werden können. Dazu wurde ein Transversalflussmotor mit geeigneten Leistungsparametern entwickelt sowie antriebs- und steuerungstechnisch in die Spritzgussmaschine integriert. Die prototypische Umsetzung und Erprobung erfolgte unter Produktionsbedingungen bei den projektbeteiligten Kunststoffverarbeitern.

Ergebnisse und Verwertung
Die Technologie stellt eine Möglichkeit zur Ressourcenschonung dar, die unmittelbar die Wettbewerbsfähigkeit steigert und nach Projektabschluss kurzfristig in die Produktion integriert werden kann. Maschinenhersteller haben die Möglichkeit, den neuartigen Antrieb in ihre Spritzgießmaschinenbaureihen aufzunehmen oder bestehende Anlagen damit nachzurüsten und somit dem Markt zugänglich zu machen. Die Forschungseinrichtung übernimmt die wissenschaftlich-technischen Projektergebnisse in die fachspezifische Hochschulausbildung und publiziert diese in Fachmagazinen und auf Konferenzen publizieren, so dass einem weiten Kreis von Kunststoff verarbeitenden Unternehmen die Nutzung der erarbeiteten Energieeinsparungspotenziale ermöglicht wird.

• Gesellschaft für Elektrogerätebau und Kunststoffverarbeitung mbH
• Heibl GmbH
• Technische Universität Ilmenau