Die energiesparende Technologie für EBM-Maschinen hat sich von einem Marketing-Aushängeschild zu einem harten kommerziellen Erfordernis entwickelt. Für die meisten Blasformanlagen ist Strom heute die zweite größte steuerbare Kostenpost nach dem Kunststoff und in Regionen mit hohen Tarifen oder Karbon-Meldebezeichnungen ist sie die Kostenpost, die am stärksten steigt. Eine einzelne Extrusionsblasformmaschine, die drei Schichten arbeitet, kann bei Joghurtgläsern aus HDPE mehr Strom im Jahr verbrauchen als ein ganzes Bürogebäude mit vergleichbarem Grundriss. Dennoch kann dieselbe Maschine, richtig dimensioniert, mit erheblich geringerer Energieleistung die gleiche Leistung erzielen.
Apollo, ein Wanplas-Werk in Zhangjiagang in der Nähe von Shanghai, hat mehr als zwanzig Jahre damit verbracht, automatische Extrusionsblasformen zu entwickeln. Über 4.000 solcher Systeme sind in mehr als 90 Ländern im Einsatz. Im gesamten gehaltenen Bestand verläuft das Muster stets gleich: Der Unterschied zwischen einer effizienten und einer ineffizienten Maschine besteht in selten in einem einzigen bahnbrechenden Bauteil. Es ist die Summe von einer Dutzend vorsätzlicher Ingenieursentscheidungen, von denen jede einige Prozentpunkte von einem anderen Untersystem abnimmt.
In diesem Artikel wird genau erklärt, wie die Energie in einer Extrusions-Blow-Molding-Maschine verteilt wird, und dann jedes Untersystem nacheinander betrachtet: der Extruderantrieb, die hydraulische Energieeinheit, die Heizung des Rohres und des Verformungskopfes, das Druckluftsystem und die Formkühlung. Es wird erläutert, in welchen Aspekten die messbaren Unterschiede zwischen festen Verdrängungspumpen, lastabhängigen variablen Pumpen, Servohydraulik-Einheiten und vollständig elektrisch angetriebenen Systemen liegen. Vergleich wird zwischen Mica-, Keramik-, infraroten halogengebundenen und induktiven Heizsystemen hergestellt. Es wird quantifiziert, was die Rückgewinnung von Blow-Air tatsächlich vermarktet. Zum Schluss wird eine auf Prioritäten basierende Modernisierungsplanung präsentiert, die jede Anlage für Maschinen auf den Treppen eine Anwendung ermöglichen kann – ob sie nun mit einer Apollo-Kennzeichnung oder einer von Bekum, Kautex Maschinenbau, Uniloy oder Graham Engineering versehen ist.
Die Energieeffizienz wird richtig ausgedrückt, wie es Ingenieure verstehen: Als spezifischer Energieverbrauch in kWh pro Kilogramm produzierter Ware und kWh pro tausend Produkte, gemessen an der Maschinengrenze. Die relativen Kosten und die Amortisationsdauer werden in qualitativen Bändern und mit Basiswerten angegeben, und nicht als absolute Zahlen, da Steuern, Zölle und lokale Lohnkosten zu weit variieren, um für eine einzelne Zahl nützlich sein zu können.
Warum der Energieverbrauch jetzt eine Kernspezifikation im Rahmen der EBM ist
Der Energieverbrauch ist in der Extrusionsblowmolding nicht länger eine sekundäre Spezifikation mehr, sondern ein wichtiges Auswahlkriterium, das direkt darüber entscheidet, ob eine Behälter-Produktionslinie über eine Betriebszeit von zehn Jahren konkurrenzfähig bleibt. Drei Faktoren haben dazu geführt, dass dies der Fall ist, und keiner von ihnen wird sich verändern.
Die erste Komponente ist die Tarifvolatilität. Die Strompreise in vielen Exportregionen sind deutlich unvorhersehbarer geworden, als das noch vor einem Jahrzehnt der Fall war, und Blasfolienverarbeitung ist von Natur aus ein stromintensiver Prozess. Im Unterschied zum Harzpreis, der oft über indexierte Verträge an den Kunden weitergegeben werden kann, wird der Strompreis normalerweise vollständig von dem Conversor absorbiert. Ein Gerät, das ausschließlich nach Anschaffungskosten und Förderleistung ausgewählt wird, kann in seinem Betriebsjahr unauffällig weit mehr als den Kapitalwert an Strom verbrauchen.
Die zweite Kraft ist die regulatorische Carbon-Berechnung unter Kundenauftrag. Markeninhaber im Lebensmittel- und Getränkebereich sowie in der Verpackung für tägliche Chemikalien und Pharmazeutika verlangen zunehmend Emissionsdaten zur Palette 3 von ihren Verpackungslieferanten. Diese Daten können nicht ohne Energie-Messung pro Maschine erzeugt werden. Ein Fertiger, der pro Tausend Stücken nicht die kWh einer bestimmten Verpackung mitteilen kann, ist unabhängig von der Qualität der verwendeten Teile konkurrenzlos.
Die dritte Kraft ist die Reife der Technologie selbst. Servo-hydraulische Antriebe, Permanentmagnet-Synchronmotoren und Induktionsrohrohresung waren vor fünfzehn Jahren teure Neuheiten. Heute sind sie branchestandard, gut unterstützt und von vielen Zulieferern erhältlich, wodurch sowohl das Preisvorteilsmoment als auch der technische Risiko gesunken sind. Was früher ein experimenteller Nenner war, ist heute eine reproduzierbare Engineering-Option.
Wirtschaftlichkeit des spezifischen Energieverbrauchs
Blow-Luft-Wiedergewinnung, Leckdetektion, zweistufiger Vorblow und Hauptdruck, Druckanpassung
Diese Lücke von etwa 0,4 kWh/kg klingt zunächst nicht dramatisch, bis man sie mit dem jährlichen Produktionsvolumen multipliziert. Eine Maschine, die jährlich 400 Tonnen HDPE produziert und dabei einen Nachteil von 0,4 kWh/kg aufweist, brennt jährlich 160.000 zusätzliche Kilowattstunden, ohne dass es sich um zusätzliche Leistung handelt. Ausgedrückt als Indizes, bei denen eine moderne effiziente Maschine mit 100 Indizes als Ausgangspunkt dient, befindet sich eine schlecht konfigurierte Altersmaschine für das gleiche Produktionsprogramm im Bereich von 140 bis 165 Indexpunkten.
Die Energieeffizienz beim Strangguss wird nicht durch einen einzigen Bauteil erzielt. Sie entsteht durch eine systematische Angriffslinie auf sechs Subsysteme, von denen jedes zwischen 3 und 60 Prozent der gesamten Maschinenlast ausmacht, und durch die Messung der Ergebnisse anstatt deren Annahme.
Wo die Leistung eigentlich hingeht: Energieverbrauch einer EBM-Maschine
Bei einer typischen Extrusions-Liegeformemaschine mit einem Durchsatz von 5 Liter HDPE-Jerry-Kannen ist der Antrieb der Extruder der größte Energieverbraucher, in der Regel zwischen 45 und 60 Prozent, gefolgt von der Hydraulikstützkraft, dem Heizen von Zylinder und Werkzeugkopf, dem Druckluftsystem und der Formenkühlung. Die Kenntnis dieser Verteilung ist die Voraussetzung für jedes rationale Energieprogramm, weil Bemühungen, die optimierung eines Subsystems, das 4 Prozent der Last ausmacht, nie einer bescheidenen Verbesserung eines Subsystems mit einer Last von 50 Prozent gerecht werden können.
Die unten aufgeführten Kennzahlen basieren auf einer repräsentativen Konfiguration: Eine Ein-Stopp-Maschine mit einem 90 mm-Einlaufschneckenextruder, L/D = 25:1, kontinuierliche Extrusion mit einem Einlagendüsenkopf, hydraulischer Spanneinheit und Maschinegebundener Entschlackung. Der Durchsatz beträgt etwa 60 bis 80 kg/h an HDPE mit einem Schmelzeviskositätswert von circa 0,3 g/10 min bei 190°C und 2,16 kg, gemessen nach ASTM D1238. Das Gewicht des Behälters beträgt etwa 180 bis 220 g. Die Umgebungstemperatur wird mit 25°C angenommen.
Tabelle 1: Energieaufteilung einer EBM-Maschine für 5-Liter-HDPE-Flasken
| Untersystem | Anteil an der gesamten Maschinenleistung | Ladebild | Primäre Einsparungsfaktoren |
|---|---|---|---|
| Extruderantrieb (Motor, Getriebe, Schnur) | 45–60 % | Dauerhaft, fast ständig | Motorklasse IE4/IE5, Sperrschraube, gerilltes Zuführrohr, Schmelztemperaturkontrolle |
| Hydraulische Energieeinheit (Festziehen, Wagen, Luftanschlag, Deflashen) | 10–20 % | Stark intermittierendes flächiges Schweifen, lange Idle-und Halteleistungsphasen | Servo-hydraulische Pumpe, Lastsensorregelung, Speicheroptimierung, gänzlich elektrisches Ansteuerungssystem |
| Heizung von Behälter, Adapter und Werkzeugkopf | 8–15% | Beim Start hoch, im Standby-Zustand niedriger Arbeitszyklus | Isoliermantel, Induktions- oder Infrarot-Heizung, selbsttuningendes PID, Konsolidierung der Bereiche |
| Druckluft (Blasluft plus Pneumatik) | 8–15% | Pulsgesteuertes, zeitlich begrenztes Nachfragespurte | Messen, was Sie sparen: Energieüberwachung, kWh/kg und ISO 50001 |
| Kühlerschaltung und Schimmelkühlung | 6–12% | Kontinuierlich mit saisonalen Schwankungen | Erhöhtes Wassersetpunkt, freie Kühlung, Plattenwärmetauscher, variable Drehzahlpumpen |
| Hilfsgeräte (Zerrußer, Transporteur, Einlegemaschine, Trockner) | 3–6% | Intermittent, häufig im Dauerbetrieb | Nachfrage-gesteuerte Kupplungsfolgen, Schleifung der Schredderklingen, optimale Fördermengen |
Drei praktische Schlussfolgerungen ergeben sich direkt aus dieser Tabelle. Zum einen geht mit jedem Energieprogramm, das die Extruder außer Acht lässt, nur die Hälfte des Problems an. Zum anderen ist die hydraulische Trommel der Subsystem mit dem größten Abstand zwischen Durchschnitts- und Spitzenanforderung, weshalb sie so stark auf die Servosteuerung reagiert. Drittens repräsentieren Druckluft und Heizung einen Anteil, der dem des Hydrauliksystems vergleichbar ist, und beide können in der Regel erheblich günstiger verbessert werden.
Es ist auch wertvoll, zu beachten, was diese Aufteilung bewußt auskluddert. Maschinenniveaustufen wie der Zentralkompressoraum, Kühltürmenvorräther, Beleuchtung und HVAC-Systeme liegen außerhalb der Maschinengrenze. Ein Umsetzer, der Maschinen von verschiedenen Lieferanten vergleicht, muss bestätigen, ob die angegebenen Verbrauchsleistungen an der Maschinenausgangsstelle gemessen werden oder einen Anteil dieser Installationen enthalten, denn der Unterschied kann über 20 Prozent betragen. EUROMAP 60.1 und 60.2 existieren genau dazu, diese Unklarheit zu beseitigen, indem sie die Messgrenze und den Referenzzyklus definieren.
Servo-hydraulische Antriebstechnologie und die Grenzen der Pumpeneffizienz
Die hydraulische Aggregatakte ist der Teil, in dem das Vorkenntnis zwischen installierter Leistung und nutzbarem Arbeitsergebnis am gröbsten ist und somit der Ausnutzungsgrad pro Einheit von Engineeringaufwand am höchsten ist. Im Extrusionsblasformen erfordern die Festhaltemodule, die Fahrtraverse, die Blasstange und die Entschichterzylinder kurze Peaks hoher Strömungsleistungen, die nur von langen Phasen mit nahezu null Nachfrage getrennt werden. Eine herkömmliche Pumpe mit fixer Pumpe-und Displacement-Leistung kann diese Zustände nicht unterscheiden.
Warum eine festrechtemenge-Pumpe so viel Energie verschwendet
Eine Festverdrängungspumpe, die von einem Induktionsmotor mit konstanter Drehzahl angetrieben wird, liefert jeden zweiten Moment die gleiche Fließmenge, unabhängig davon, was die Maschine benötigt. Wenn die Klemme geschlossen ist und einfach hält, oder wenn die Maschine wartet, bis der Klumpfisch die benötigte Länge erreicht, kann der Fließstrom nicht nützen. Er wird über ein Entlastungsventil abgeführt, und die gesamte hydraulische Energie wird in Wärme im Öl umgewandelt. Diese Wärme muss anschließend von einer Ölwärmewiederleitzuführung entfernt werden, die selbst Kühlwasser und Pumpenenergie verbraucht. Die Anlage zahlt daher zweimal: einmal für die Erzeugung des verspielten Fließstroms, und noch einmal für die Abführung der von ihm erzeugten Wärme.
Bei einem typischen EBM-Zyklus erfolgt die nützliche Hydraulikarbeit nur in einem kleinen Teil der Gesamtzykluszeit. Der Rest ist stillstehend, wartend oder mit niedriger Leistung betrieben. Das ist die strukturelle Unwirksamkeit, die die Servotechnologie beseitigt.
Lastsensorbare Vordisplanzumpfe
Eine Pumpe mit variabler Hubleistung und Lastsensorregelung passt ihren Schubplatteneinstellwinkel so an, dass der tatsächlich ausgetragene Fluss den Nachschubs entspricht und der Systemdruck die Last plus ein kleiner Pufferwert hält. Dadurch wird der Großteil des Entlassens durch die Entlastungsventile beseitigt, und der Leistungsumfang ist eine echte Verbesserung gegenüber der festen Hubleistung. Allerdings läuft der Antriebsmotor dennoch kontinuierlich im Volltreffer, sodass die Erzeugung von Auftrieb, Bearingreibung, internes Leckage der Pumpe und der Standby-Druckpuffer konstant Strom verbrauchen, auch wenn die Maschine gar nichts tut. Lastsensorregelungen reagieren zudem langsamer auf plötzliche Flow-Anforderungen als ein exakt kalibrierter Servosystem, da die Schubplatte eine mechanische Trägheit hat.
Servomotor und Getriebedruckpumpe
Eine Servohydraulik-Einheit kombiniert einen permanentmagnetischen Servo-Motor mit einer Geometriepumpe und schließt den Kreis über Druck und Flow durch den Antriebsmechanismus selbst. Wenn die Maschine Flow benötigt, beschleunigt der Motor; wenn nicht, springt er auf ein niedriges Niveau oder bleibt völlig still. Während der Haltephasen liefert das Servo-Antrieb nur den geringen Flow, der zur Kompensation für interne Leckagen benötigt wird, so dass die gemessene Eingangsleistung während der Haltephasen nur einen kleinen Bruchteil der Betriebsleistung beträgt und sich nicht auf der volle Pumpenlast bewegt.
Während eines kompletten EBM-Zyklus beträgt die dabei entstehende Reduktion des Verbrauchs der hydraulischen Antriebseinheit normalerweise zwischen 15 und 40 Prozent im Vergleich zu einer Festdrehzahlpumpe als Basis. Das jeweilige Volumen im genannten Bereich hängt weitgehend vom Wirkungsgradabstand ab. Eine Maschine für kleine Behälter mit kurzem Standzeit liegt nahe der unteren Grenze, weil die Pumpe die meiste Zeit tatsächlich beschäftigt ist. Eine Großbehältermaschine mit einem Akkumulatorskopf für Trommeln mit einem Volumen von 200 l, bei der die Klemme in jedem Zyklus für eine lange Kühlperiode gehalten wird, liegt nahe der oberen Grenze.
Servohydraulische Systeme bieten drei weitere Vorteile, die oft mindestens so wertvoll sind wie die Energieeinsparungen. Die Öl-Temperatur liegt deutlich unter der Norm, wodurch die Lebensdauer von Dichtungen und Schläuchen verlängert wird und die Last auf dem Öl-Kühlkreislauf verringert wird. Der Geräuschpegel fällt merklich ab, was für die Einhaltung gesetzlicher Vorschriften von großer Bedeutung ist. Und die Wiederholbarkeit von Druck und Fluss verbessert sich, was die Stabilität bei der Programmierung der Form und der Wanddickentrennung gewährleistet.
Vollständig elektrisches Extrusionsblasformen
Gänzlich elektrisch betriebene Maschinen ersetzen die hydraulische Antriebseinheit vollständig durch servoangetriebene Gleitringe und Kippmechanismen für die Klemmung, die Bewegung der Kette und die Blow-Pins. Da es keine Flüssigkeit, keine Entspannungsventile und keinen Ölkühler gibt, betragen die Standbyverluste Null und der Antriebsstrom wandelt die elektrische Eingabe in mechanische Arbeit mit der höchsten Effizienz aller hier besprochenen Architekturen um. Die Serie vollständig elektrischer Maschinen von Apollo umfasst Behälter von 200 ml bis 20 Liter und wird am häufigsten für pharmazeutische, medizinische und Anwendungen für hochreine Alltagskräfte empfohlen, bei denen ein Risiko der Schmutzung mit Öl nicht akzeptiert werden kann.
Die jeweils geltenden Grenze liegen vor. Eine voll elektrisch gesteuerte Bedienung ist am sinnvollsten, wenn der Zyklus kurz und häufig ist, die jährlichen Betriebsstunden hoch, die Behältergröße klein bis mittel ist und die Reinheitsvorgaben streng sind. Sie wird mit zunehmender Behältergröße zunehmend unpraktisch, weil die Klemmkraft und der Stosschritt, die für große Industriebehälter erforderlich sind, die Anordnung von Kugelwellen und Querwänden in einen Bereich einstimmen, in dem eine servohydraulische Steuerung weiterhin kompakter, robuster und wirtschaftlicher ist. Für Apollo´s ABLD-Serie von 20 l bis 1500 l bleibt die Servohydraulik die empfohlene Architektur.
Tabelle 2: Vergleich der Hydraulik- und Antriebsarchitektur für EBM-Maschinen
| Antriebsarchitektur | Energieverbrauchsklasse | Reaktionsgeschwindigkeit | Wartungsbedarf | Öl-Kühlbelastung | Relativer Kapitalaufwand |
|---|---|---|---|---|---|
| Festdrehzahlpumpe mit stufenlos geregeltem Motor. | Höchster Verbrauch (Zieleinstellung 100) | Mittelmäßig | Hoch | Hoch | Niedrig |
| Pumpe mit variabler Hubmenge und Lastsensing | Mittlere Kategorie (Index 78–88) | Mittelmäßig | Mittel bis Hoch | Mittelmäßig | Mittelmäßig |
| Servomotor mit festem Getriebepumpe (servohydraulisch) | Niedrig (Index 60–85) | Schnelles Durchlaufen | Mittelmäßig | Niedrig | Hoch |
| Doppelte Servo-Pumpe mit unabhängigen Mess- und Verriegelungszirkeln | Sehr niedrig (Index 55-75) | Sehr schnell | Mittelmäßig | Niedrig | Sehr hoch |
| Vollständig elektrifiziert (Servomotor und Drehgestänge) | Niedrigster Index (50–70) | Sehr schnell | Niedrig | Keine. | Premium |
Die Indexwerte beziehen sich nur auf hydraulische und betriebstechnische Energie und sind ermittelt anhand einer Fixwellenkonfiguration mit 100 Indexpunkten zu einem repräsentativen Zyklus für eine 5-Liter-Dopfferflasche. Sie sollten nicht als Gesamtwert für die Maschine empfangen werden. Da die hydraulische Energieeinheit 10 bis 20 Prozent der Gesamtmaschinenleistung darstellt, führt eine Umstellung von der Fixwellenkonfiguration auf das Servohydrauliksystem in der Regel zu einer Senkung des Gesamtmaschinenverbrauchs um 3 bis 8 Prozent, was sinnvoll ist, aber im Verhältnis betrachtet werden muss.
Energieeffizienz beim Extruder: Motorklasse, Schraubengeometrie und kWh/kg
Der Extruder ist der Hauptenergieverbraucher in jeder kontinuierlichen Extrusionsblasverstopfungsmaschine, weshalb eine Einsparung von ein Prozent hier mehr wert ist als eine Einsparung von zehn Prozent im Pressschneidenzug. Die Effizienz des Extruders wird von drei interactierenden Faktoren bestimmt: der elektrischen Effizienz des Motors und des Antriebs, der mechanischen Effizienz des Getriebes und der thermodynamischen Effizienz, mit der die Schraube Umdrehungsarbeit in Schmelze bei der erforderlichen Temperatur und Homogenität wandelt.
Effizienzklassen der Motoren in Anlehnung an IEC 60034-30-1
Die IEC 60034-30-1 definiert Effizienzklassen IE1 bis IE5 für Schaltstrommotoren, und diese Klassifizierung ist die eindeutigste spezifische Kennzeichnung, die einem Maschinenkäufern zur Verfügung steht. Der Unterschied zwischen einem IE2-Motor und einem IE4- oder IE5-Motor derselben Leistung beträgt einige Prozentpunkte Effizienz, aber diese Punkte gelten kontinuierlich für die größte Last der Maschine, und zwar rund um die Uhr.
Ein Standard-AC-Induktormotor, der von einem Wechselfrequenz-Inverter angetrieben wird, ist weiterhin der häufigste Antriebsmechanismus für Extruder und als IE3-Spannungsklasse eine vollkommen akzeptable Wahl. Der wichtigste Aspekt ist, dass die Effizienz von Induktormotoren bei Teilbelastung und vermindertem Drehmoment abnimmt. Extruder werden sehr häufig mit 50 bis 75% der Nenndrehzahl gearbeitet, genau in dem Bereich, in dem die Wirkungsgradkurven des Induktormotors beginnen abzubauen, und wo sich der Leistungsfaktor des Motors verschlechtert.
Ein Permanentmagnet-synchronmotor, oder PMSM, verhält sich anders. Da das Rotorfeld durch Magnete und nicht durch induzierten Strom erzeugt wird, sind die Rotorverluste bedeutend geringer und die Wirkungsgradskurve bleibt über ein weitaus breiteres Drehzahlspektrum flach. Die Antriebe für Extruder mit PMSM erreichen oft die Stufe IE4 und bei größeren Gehäusegrößen bis zu IE5. Darüber hinaus arbeiten diese Antriebe deutlich kühler, was die Verlustleistungen des Motorfans reduziert und die Lebensdauer der Lager und der Isolierung verlängert. Bei einer Direktantriebskonfiguration können das Getriebe in manchen Fällen vollständig entfallen, wodurch weitere zwei bis vier Prozent der Übertragungskapazität eingespart werden.
Schraubengeometrie und profilierte Förderhülsen
Das Design zählt, wie viel vom Getriebeschwerarbeits ansonstiger Müll wird und wie viel unnötiger Scherkraft bedeutet, die später durch Behälterkühlungsventilatoren abgebaut werden muss. Eine konventionelle einzelfliegende Dosierschraube ist von Staufluss und Scherkraft abhängig, um das Polymer zu schmelzen. Eine Barrierenschraube trennt das feste Bett physisch vom Schmelzebad durch ein zweites Steuerrad, das zu geringerer Scherkraft bei gleichmäßigerem Schmelzen des Polymeren führt. Bei HDPE und PP reduziert eine gut konzipierte Barrierenschraube mit Mischungssektion den spezifischen Energieverbrauch um einen messbaren Anteil bei gleichzeitiger Verbesserung der Schmelzhomogenität und Senkung der Schmelztemperatur um mehrere Grad.
Ein geriffeltes Förderrohr ändert die Physik am anderen Ende der Schraube. Axiale Rillen, die in die intensiv gekühlte Förderzone eingebracht wurden, erhöhen die Effizienz des Feststofftransportes so deutlich, dass die Durchsatzleistung unabhängiger von der Kopfdruckhaltung wird und die Schraube die gleiche Leistung bei geringerer Drehzahl erbringt. Eine niedrigere Drehzahl der Schraube führt zu einer geringeren Reibungswärmeentwicklung, einer niedrigeren Schmelztemperatur, einem geringeren Kühlbedarf im Anschluss an die Anlage und zu niedrigerem spezifischem Energieverbrauch. Geriffelte Förderungen sind besonders wertvoll bei der Verarbeitung von hochmolekularem HDPE mit niedriger Schmelzflussrate, was die Materialklasse ist, die für Kraftstofftanks, Chemiedrums und Trinkflaschen verwendet wird.
L/D-Verhältnis: 24:1 versus 30:1
Das Verhältniss Länge zu Durchmesser wird häufig diskutiert als ob eine längere Länge automatisch besser wäre. Aus energetischer Sicht ist die Beziehung nicht monoton. Ein 24:1-Zylinder ist kürzer, hat eine geringere Oberflächengröße und verursacht weniger viskoses Widerstandsverlust, sodass er bei moderatem Durchsatz die effizientere Wahl sein kann. Ein 30:1-Zylinder bietet eine längere Aufenthaltsdauer und eine bessere Schmelz- und Mischfähigkeit, was einen höheren Durchsatz pro Revolution und eine bessere Verarbeitung von Aufgießfüllstoff und Masterbatch ermöglicht. Der zusätzliche Zylinderlängenanteil hat jedoch auch die Nachteile, dass er ein größeres Oberflächenwärmeverlust, einen höheren Drehmomentbedarf und eine längere thermische Übertragungsstrecke verursacht.
Die von Apollo angewendete praktische Anleitung ist einfach. Bei Behältern aus einem einzigen Material aus HDPE und PP mit geringem Regranulatanteil liegt der spezifische Energieverbrauch bei 24:1 bis 25:1 am niedrigsten. Bei Rezepturen mit einem beträchtlichen Regranulatanteil, Farbmasterbatch oder bei mehrschichtiger coextrusion ist die Sollverteilung 28:1 bis 30:1 gerechtfertigt, da das Alternativ, ein kurzes Laufwerk harder zu drehen, mehr Reibungskalte erzeugt als die zusätzliche Bohlenlänge kostet.
Tabelle 3: Konfiguration des Extruders und spezifischer Energiefresser beim HDPE
| Extruder-Konfiguration | Typischer spezifischer Energieverbrauch (kWh/kg) | Schmelztemperatur-Trend | Am besten geeignet für |
|---|---|---|---|
| Glattes Förderrohr, herkömmliche Dosierschraube, IE2-Induktionsmotor | 0,40–0,48 | Hohe Scherkraft | Alte Maschinen, untere Betriebsbelastung |
| Glattgewinded Behälter, Barriere-Schraube mit Mischungsbereich, IE3-Inverter-Antrieb | 0,33–0,40 | Mittelgradig | Allzweck-PET- und PP-Behältnisse. |
| Gekantetes Zulaufrotor, Barrierenschraube, IE3-Inverterantrieb | 0,29–0,36 | Niedrig bis mittelhoch | Hohem Molekulargewicht von HDPE, niedrige MFR-Klassen |
| Rillen im Förderrohr, Sperrdrehschraube, PMSM bei IE4/IE5 | 0,25–0,32 | Niedrig | Drei-Schichtbetriebe mit Priorität für die Energieversorgung |
| Wie oben bei direktem Antrieb (Getriebeanteil entfällt) | 0,24–0,30 | Niedrig | Auswahl geeigneter Maschinengrößen, bei denen Drehmoment und Geschwindigkeit in bester Übereinstimmung stehen |
Diese Werte stellen den spezifischen Energieverbrauch eines Extruders für HDPE dar und schließen hydraulische Antriebe, Druckluft und Kühlung aus. Sie berücksichtigen den Betrieb im Gleichgewichtszustand bei 70 bis 85 Prozent der geprüften Schraubendrehzahl und korrekt aufeinander abgestimmten Schmelzentemperaturen. Verschiedene Kunststoffe bewegen die Basislinie erheblich: PP liegt generell etwas niedriger als HDPE, festes PVC erfordert niedrigen Verschleiß und sorgfältiges Wärmemanagement, PC und PA verlangen höhere Schmelzentemperaturen und damit einen höheren Energieeintrag, und PETG liegt zwischen den Polyolefinen und den technischen Kunststoffen.
Ein häufig unterschätzter Faktor ist die Temperaturkontrolle der Schmelze. Jede zusätzliche 10 °C an unnötiger Schmelztemperatur muss zunächst durch Motordrehung und Heizkraft erzeugt und anschließend durch die Kühlung der Spritzform wieder entfernt werden, wodurch die Zyklusdauer länger wird. Daher wird unnötige Schmelztemperatur dreifach gesteigert. Applows Inbetriebsetzer finden routinemäßig, dass Beleuchtungsmaschinen um 15 bis 25 °C heißer laufen, als die Harzlage erfordert, ausschließlich aufgrund eines Temperaturprofils, das von einem nicht zusammenhängenden Projekt vor Jahren kopiert und nie erneut überprüft wurde.
Erwärmung von Trommel und Stanzkopfle: Heiztechnik, Isolierung und Zonensteuerung
Die Oberflächenwärmebehandlung des Rohres und der Matrizenkopplung macht in der Regel zwischen 8 und 15 Prozent der gesamten Maschinenleistung aus und ist der Teil der Anlage, in dem die meisten Energieeinsparungen erzielt werden können. Im stationären Betrieb erzeugt der Schleppwiderstand des Schraubenganges die meiste Wärme, die dafür sorgt, dass die Schmelze ihre Temperatur behält, nicht jedoch die Heizungen. Das eigentliche Aufgabengebiet der Heizungen besteht darin, die an die Umgebung abgegebene Wärme zu ersetzen. Ein Großteil dieser Verlustleistung ist vermeidbar.
Vergleiche der Heiztechnologien
Keramikbänderheizung
Infrarot-Halogen-Heizstrahler übertragen Energie vor allem durch Strahlung bei kurzen Wellenlängen und nicht durch Wärmeübertragung. Sie erreichen ihre Betriebs-Temperatur schnell und reagieren schnell auf Steuerhinweise, wodurch Überlagerungen vermindert und der Startzeit verkürzt wird. Ihr limitierender Faktor ist, dass die Strahlungsübertragung von der Emissionsfähigkeit und der Sauberkeit der zu beheizenden Oberfläche abhängt. Deshalb können die Leistungs-Kennzahlen schwanken, je nachdem, wie sich die Röhren-Oberfläche oxidiert.
Induktionsheizschalen verfolgen einen grundlegend anderen Ansatz. Statt ein externes Element aufzuwärmen und die Wärme nach innen zu leiten, erzeugt eine Induktionsspule Wirbelströmungen direkt in der Wand des Stahlrohrs. Da das Rohr selbst die Wärmequelle bildet, wird kein Verlust am Element-Rohr-Grenzstück beobachtet, und die äußere Oberfläche der Induktionsschale bleibt relativ kühl. Die Mengenreduzierungen bei der Heizenergie gegenüber unbeheizten Micaschienen sind deutlich, und die Schale fungiert zudem als Isolierung. Induktionsheizung beseitigt auch den klassischen Fehlerfall, bei dem eine leergeriebene Heizschiene in einem mittleren Bereich unerkannt bleibt, während benachbarte Zonen die Beeinträchtigung ausgleichen.
Tabelle 4: Vergleich der Technologien für eine Heizung der Hülsen und der Werkzeugköpfe
| Erwärmungsmethode | Effizienzklasse der Wärmübertragung | Aufwärmgeschwindigkeit | Oberflächenverlust ohne Isolation | Lebensdauer | Relative Kosten |
|---|---|---|---|---|---|
| Mica-Band-Heizkraft | Niedrig | Mittelmäßig | Hoch | Kurz bis mittel | Niedrig |
| Keramikbandheizung | Mittelmäßig | Mittelmäßig | Mittelmäßig | Lang | Mittelmäßig |
| Aluminium-Heizform mit Kühlkanälen | Mittel bis Hoch | Mittelmäßig | Mittelmäßig | Lang | Hoch |
| Infrarot-Halogenheizung | Hoch | Sehr schnell | Mittelmäßig | Mittelmäßig | Hoch |
| Induktionsgewärmte Steuerungen | Sehr hoch | Schnelles Durchlaufen | Niedrig (die Außenhülle ist vom Hersteller isoliert) | Sehr lang | Sehr hoch |
Isolierjacken: das Maß mit der höchsten Rentabilität für die Maschine
Die Befestigung von abnehmbaren Isolationshüllen über die Bandheizungen am Kühler, Adapter und Düsenkopf reduziert die Strahlungs- und Konvektionswärmeverluste um etwa 20 bis 40 Prozent. Der genaue Wert hängt von der Schmelztemperatur, der Umgebungsluftgeschwindigkeit rund um die Maschine sowie dem Anteil der Oberflächen, die bedeckt werden können, ab. Höhere Schmelztemperaturen und luftigere Anlagenplanungen gleichen dieses Vorteil jedoch aus.
Drei praktische Aspekte zeigen, ob das Maßnahme erfolgreich ist. Erstens müssen die Jäckchen abnehmbar und richtig verarbeitet sein, um die Zugangsmöglichkeiten zu Thermoelementen, Heizenderklemmen und Bildwechslern nicht zu beeinträchtigen; Jäckchen, die die Wartung behindern, werden entfernt und nie wieder eingebaut. Zweitens ist die Matrizenkopflöffel oft der wertvollste Bereich zum Isolieren, da sie bei hoher Temperatur mit einer großen exponierten Oberfläche arbeitet und im Gegensatz zum Rohrrost keine Scheiteisung bekommt. Drittens verringert die Isolierung die Wärmebelastung, die das elektrizierte Gehäuse der Maschine und die umgebende Luft erfährt, was in klimatisierten Werken zu einem zweiten, indirekten Einsparpotenzial führt.
Zonenkontrolle, Thermoelementeigenschaften und selbsttunes PIDs
Die Qualitätskontrolle ist ebenso wichtig wie die Heizgeräte-Hardware. Eine schlecht abgestimmte PID-Schleife, die um den Sollwert oscilliiert, verbraucht Energie in zwei Richtungen: Die Heizgeräte überschreiten den Sollwert, dann laufen die Kühlventilatoren, um die Temperatur wieder zu senken. Jede verbrauchte Kilowattstunde in diesem Zyklus ist komplett verschwendet. Moderne selbsttunende PID-Regler mit Autotuningsroutinen beseitigen den Großteil davon, indem sie die thermischen Eigenschaften jeder Zone individuell erkennen.
Die Platzierung des Thermoelements ist wichtiger, als die meisten Betreiber glauben. Ein Thermoelement in einem flachen Becken reagiert eher auf die Oberflächentemperatur der Heizung als auf die Schmelztemperatur, wodurch der Controller die Heizung vorzeitig abschaltet und anschließend überreagiert. Tiefenbecken-Thermelektronen, die so angeordnet sind, dass sie die Behüllung spätestens in der Nähe der Schmelze messen, geben ein präziseres Signal und ermöglichen eine präzisere, energiesparende Steuerung. Apollo verwendet bei allen Maschinen der Series ABLB und ABLD Zone-übergreifende Tiefenbecken-Thermelektronen mit unabhängiger automatischer Kalibrierung.
Schließlich kann man die Startsequenz überdenken. Wenn alle Zonen gleichzeitig auf den Sollwert eingestellt werden, entsteht ein großer simultaner Nachfragespitzpunkt, der die Erreichung von Nachfragerückständen wie Tarifizierungen bei der Stromversorgung der Anlage verursachen kann. Eine stufenweise Inbetriebnahme, bei der die Zonen in einem gesteuerten Prozess aufheizen und eine Einwirkzeit haben, um die Wärme durch die Fasswand zu transportieren, flacht den Nachfragespitzpunkt ab und vermindert das Risiko thermischer Belastung des Fasses und der Schraube.
Druckluft: Die am wenigsten geschätzte Energiekosten bei der Blasformung
Druckluft ist der teuerste Energieträger in jeder Kunststoffschaumeinrichtung und oft überflüssig. Die Erzeugung von Druckluft ist von Natur aus ineffizient: Nur ein kleiner Teil der elektrischen Energie, die einem Kompressor zugeführt wird, wird zu nützlicher pneumatischer Arbeit, und der Rest wird in Wärme umgewandelt. Jede Leckage, jede unnötige Druckstufenumstellung und jede Kubikmeter Luft, die in die Atmosphäre entweicht, ist daher ein verdoppelter elektrischer Kostenfaktor.
Wie viel Luft ein EBM-Gerät tatsächlich benötigt
Beim Blasformver쇄verfahren wird Druckluft für zwei unterschiedliche Zwecke eingesetzt, die sehr unterschiedliche Anforderungen haben. Die Blaspur erweitert den Parison gegen die Formhöhle und arbeitet typischerweise zwischen 6 und 10 bar, abhängig von der Behältergeometrie, der Wandstärke und der Harzgebung. Die Steuerungsluft treibt Ventile, Bläsestimmlern, Ejektoren und Transporteinrichtungen an und benötigt in der Regel nicht mehr als 6 bar.
Ein häufiger und kostspieliger Fehler besteht darin, die gesamte Maschine und häufig den gesamten Betrieb bei dem höchsten Druck zu betreiben, den ein einzelner Verbraucher benötigt. Die Kompressorleistung steigt mit dem Austrittdruck, sodass jeder unnötige Bar ein dauerhaftes Bußgeld für die hergestellte Luft verursacht. Die Trennung des Hochdruckstossluftkreises vom allgemeinen Regelungsluftkreislauf, entweder mit einem speziellen Booster oder mit einem angemessenen Zonen-Verteilungsnetz, ist eine der effizientesten Maßnahmen für komprimierte Luft.
Zwei-Schritt-Blaseinrichtung: Vorblasen und Hauptblasen
Die zweistufige Blasung teilt die Inflation in einen niederdruckigen Vorblas, der den Preform sanft ausdehnt und sie gegen die Kavität legt, gefolgt von einem Hochdruck-Hauptblas, der das Formen abgeschlossen und das Material gegen die Formfläche für eine präzise Definition und Kühlkontakt presst. Der Energievorteil ist direkt: Der Großteil des Behältervolumens wird bei niedrigem Druck befüllt, und nur die letzte Formungsstufe erfordert vollen Druck. Die zwei-stufige Blasung verbessert auch die Verteilung der Wanddicken und reduziert das Risiko eines Ausbläsens der Preform an dünnen Bereichen, sodass der Argument für die Qualität und der Argument für die Energie auf dieselbe Weise hinken.
Luftwiedergewinnungssysteme mit Druckluftansaugung
Am Ende der Blasphase befindet sich der geblasene Luft in der fertigen Behälter noch unter dem vollen oder nahezu vollen Blädruck. In einer herkömmlichen Maschine wird diese Luft einfach über eine Ablassklappe in die Umgebung entweicht, wodurch die gesamte Kompressionsenergie verloren geht und ein lautstarker Schallimpuls entsteht. Ein Blassauerückgewinnungssystem führt die abblasende Luft hingegen über ein Rückschlagsventil in einen niedrigeren Druckempfänger, der anschließend vorab geblasene Luft, Druckluft für die Pneumatik oder in die Zwischentrennstufe des Kompressors zurückführt.
Realistische Rückgewinnungsraten liegen zwischen 25 und 50 Prozent des Druckluftvolumens. Wo ein bestimmter Installationsort liegt, hängt von mehreren Faktoren ab. Größere Behältervolumen erzeugen mehr absolutes Luftvolumen pro Zyklus. Höhere Druckluftdrehzahlen lassen mehr Energie zurückgewinnen. Kurze Zyklen bedeuten mehr Rückgewinnungseinzelfälle pro Stunde. Sollte auf der anderen Seite der Behälterraum zu klein sein, die Zyklen zu lang und der Druck zu niedrig, so sinkt die Attraktivität der Rückgewinnung, da die Fixkosten des Empfängers, der Ventile und Rohrleitungen über ein geringeres zurückgewinnbares Volumen verrechnet werden müssen. Die Rückgewinnungssysteme haben außerdem den Vorteil, dass die Geräuschkulisse der Maschine deutlich reduziert wird, da die Druckluft nicht mehr direkt in die Atmosphäre entfällt.
Lecksicherung und Verteilungsgestaltung
Ein Kompressionslüftungsbetrieb, der niemals systematisch ein Lecksuchprogramm durchgeführt hat, weist in der Regel eine erhebliche Menge an Lecks auf. Da Lecks rund um die Uhr, inklusive Wochenenden und Stillstandszeiten, bestehen, verbrauchen sie Energie, wenn überhaupt keine Produktion stattfindet. Ultrasonische Lecksuchgeräte identifizieren Lecks durch ihre charakteristischen Signatur in Hochfrequenz. Ein Techniker kann während des normalen Betriebs eine gesamte Anlage überprüfen, ohne dass etwas abgeschaltet werden muss. Ein Vierteljährliches Ultrasonikgutachten mit gekennzeichneten Reparaturmessungen ist eine der kostengünstigsten und am besten abrechnungsbaren Energie-Messungen, die ein Kondenstaromatiker vornehmen kann.
Die Systemkonfiguration ist fast genauso wichtig. Unterdimensionierte Rohrleitungen führen zu Druckverlusten, die von den Betreibern oft dadurch ausgeglichen werden, dass sie den Ausstoßdruck des Kompressors erhöhen, was das gesamte System belastet. Korrekt dimensionierte Leitungsnetze, eine ausreichende lokale Empfängerkapazität in der Nähe der Maschine zur Pufferung der pulsierenden Blasenanforderung und kurze, großzügig dimensionierte Endverbindungen ermöglichen es, den Kompressor bei dem nach Möglichkeit niedrigsten Einstellpunkt zu betreiben. Lokaler Empfänger sind im Spritzguss besonders wichtig, weil das Nachfrageprofil stark pulsierend ist; ohne Pufferung sieht der Kompressor wiederholt Druckeinbrüche und startet unnötig.
Tabelle 5: Messwerte für Druckluft im Verpackungsbereich
| Messen | Auswirkungen auf die Druckluftenergie | Sekundärnutzen | Relativer Investitionsaufwand |
|---|---|---|---|
| Quartalsweise Ultraschall-Lüftendichtheit dieb und Reparaturen | Große Reduzierung, immer wiederkehrend | Stabilisierung des Systemsdrucks | Niedrig |
| Trenne Druckluft und Kontrollluft und stelle die Luftdruckebenen ein | Abgemilderte bis starke Reduktion | Längere Lebensdauer von Ventil und Dichtungsmaterial | Niedrig bis Mittel |
| Zweistufenige Vorblasenplus Sequenzierung des Hauptblasens | Mittlerer Kraftstoffverbrauch | Gleichere Wanddickeverteilung | Niedrig |
| System zur Rückgewinnung von Blasluft (25–50 % Rückgewinnung) | Große Ermäßigung | Signifikanter Lärmnachteil | Mittel bis Hoch |
| Lokale Empfänger in der Größe für pulsierende Blasluftbedarf | Mittlerer Kraftstoffverbrauch | Weniger Zyklen der Kammerspülung, die Last und Entladung umfassen. | Niedrig |
| Wärmerückgewinnung des Kompressors für die Brauchwasserbereitung | Keine Veränderung der Luftenergie, Offset von Heizöl | Reduziert die Belastung des Heizelements | Mittelmäßig |
Kühlung der Form und Chiller-Effizienz
Die Kühlung des Schmelzgefäßes verbraucht 6 bis 12 Prozent der an der Maschine benötigten Energie und reguliert gleichzeitig die Zyklusdauer. Dies macht sie zum Subsystem, in dem Energieoptimierung und Produktivitätsoptimierung in Konflikt geraten können. Kälteres Wasser verkürzt die Kühlzeit und erhöht die Leistung, aber für die Herstellung des kälteren Wassers wird unproportional mehr Kühlluftenergie benötigt. Die richtige Antwort ist nicht das am kältesten mögliche Wasser, sondern die höchste Wassertemperatur, die immer noch die erforderliche Zyklusdauer und Maßhaltigkeit sicherstellt.
Wassertemperatur und Leistungsgrad des Kühlers
Die Effizienz eines Klimakompressors wird durch den Wirkungsgrad, dem Verhältnis zwischen der Wärme, die entzogen wird, und der elektrischen Energie, die verbraucht wird, beschrieben. Der Wirkungsgrad steigt signifikant, wenn die Solltemperatur des Kühlwassers höher ist, da der Kälteschrankzyklus weniger Temperaturabfall überwinden muss. Gemäß einem in der industriellen Kühlung weit verbreiteten Faustregel verbessert die Erhöhung der Verdampfertemperatur um einen Grad Celsius die Effizienz des Klimakompressors um einige Prozent.
Bei den meisten extrudierten Spritzguss-Anwendungen mit HDPE und PP beträgt die Temperatur des Spritzgießwasseres zwischen 8 und 15 °C. Viele Betriebe wählen standardmäßig den unteren Wert dieser Range aus Gewohnheit. In der Praxis wird durch die Geometrie der Behälter, die Wanddicke und die Kristallinität des Harzes jedoch festgelegt, welche Temperatur tatsächlich erforderlich ist. Dickwandige Industriebeschäftsbefehle profitieren tatsächlich von einem kälteren Wasser. Dünnwandige Flaschen kühlen in der Regel bei 12 bis 15 °C ausreichend durch, und die Unterschiede in der Kältesystemleistung zwischen 8 °C und 14 °C über einen ganzen Jahr sind erheblich. Der Risiko, zu kalt zu laufen, ist nicht nur Energie, zusätzlich kondensiert unter dem lokalen Taupunkt Wasser auf Formen und Kühlstrecken, das zu Oberflächenfehlern auf den Behältern und Korrosion an den Formen führt.
Freies Kühlen und Blechwärmetauscher
Die kostenlose Kühlung, auch Wirtschaftskühlung genannt, verwendet die Umgebungsbedingungen, um Prozesswärme abzugeben, ohne den Kompressor zu betreiben. Wenn die Außentemperatur der Luftfeuchtigkeitsknoten niedrig genug ist, kann ein Kühlturm oder ein Trockenerhitzer Wasser produzieren, das kühl genug ist, um das Prozess-Wärmewäschegerät zur direkten Abkühlung zu nutzen, und der mechanische Verdampfer läuft mit geringer Last oder ist still. In temperierten Klimazonen ermöglicht dies einen bedeutenden Teil der jährlichen Kühlstunden; in kältigen Klimazonen übertrifft dies den Großteil des Winters.
Für diese Konfiguration ist ein Plattenwärmetauscher zwischen dem Kühlturmkreis und dem geschlossenen Prozesskreis von entscheidender Bedeutung. Er trennt das offene Turmwasser mit seinem gelösten Sauerstoff, seiner biologischen Belastung und seinen suspendierten Feststoffen vom sauberen geschlossenen Kreislauf, der die Formen beliefert. Ohne diese Trennung verstopfen die Kühlkanäle der Formen schnell, die Wärmeübertragung wird geschädigt, die Zykluszeiten verlängern sich, und die Anlage vertriebt weit mehr als das, was durch die freie Kühlung eingespart wird.
Konformale Kühlkanäle und Kühlkaetternthermische Entwurf
Der Entwurf des Kühlkanals im Formeninneren bestimmt, inwieweit das Wasser tatsächlich Wärme abführt. Konventionelle gerade gebohrte Kanäle sind von der Bohrgeometrie abhängig und verursachen häufig heiße Stellen an Griffen, Halsabschluss, verdickenden Bereichen und Eckbereichen des Base. Konformale Kühlkanäle, die durch additive Fertigung oder durch die Herstellung des Formteils aus verbundenen Schichten hergestellt werden, folgen der Kontur der Kavität mit einem konstanten Versatz. Das Ergebnis ist eine gleichmässigere Wärmeentzug, weniger heiße Stellen, kürzeres Kühlzeit und reduzierte Verkrümung.
Die konformale Kühlung verursacht relativ hohe Kosten für das Werkzeug und ist nicht für jede Applikation gerechtfertigt. Sie macht wirtschaftlich Sinn bei hoher Auslastung und bei Langlaufformwerken, bei denen selbst eine Sekundenverringerung der Zykluszeit zu einer erheblichen jährlichen Produktionsleistung führt und bei denen Verziehen oder Schrumpfungsvariationen historisch zu Ausschüssen geführt haben. Für Kurzlauf-oder häufig wechselnde Formwerke liefern konventionelle Kanäle bei größerer Aufmerksamkeit für die Turbulenzflussraten die größten Vorteile zu einem Bruchteil der Kosten.
Pumpe und Fließregelung
Kühlwassermotoren sind oft die vernachlässigte Last. Eine Motorpumpe mit festem Drehzahl, die für den schlimmsten Modellbetrieb dimensioniert ist, arbeitet bei voller Leistung, unabhängig davon, wie viele Stationen aktiv sind oder welcher Modell installiert ist. Der Einbau eines variablen Drehzahlantriebs mit Differenzdrucksteuerung ermöglicht es, dass die Motordrehzahl der Pumpe dem tatsächlichen Bedarf entspricht. Da die Motordrehzahl der Pumpe ungefähr mit dem Kubus des Durchflusses zusammenhängt, führt eine geringe Reduzierung des Durchflusses zu einer großen Energiereduzierung. Ebenso wichtig ist, dass der Durchfluss in jedem Kreislauf turbulent statt laminar ist. Turbulenter Durchfluss leitet Wärme mehrere Male effizienter ab, sodass ein etwas höherer Durchfluss im richtigen Kreislauf die Kühlzeit wesentlich kürzer macht als ein viel höherer Durchfluss, der wankelläufig über alle Kreisläufe verteilt wird.
Kontinuierliche, nahezu konstante Energieverdunstung
Keine Energiersparungsmaßnahme sollte ohne eine Methode zur Verifizierung umgesetzt werden, denn gemessene Einsparungen haben die Neigung, verschwinden zu lassen. Die Energievermessung pro Maschine ist die Basis jedes glaubwürdigen Energiemanagements, und sie ist im Vergleich zu fast allen anderen in diesem Artikel diskutierten Maßnahmen kostengünstig.
Energievermessung pro Maschine und die richtigen Anzeigen
Ein dreiphasiger Energiezähler, der am Haupteinzug der Maschine installiert ist und in kurzen Abständen aktuelle Leistung, reaktive Leistung, Leistungsfaktor und kumulierte Energie erfasst, macht die Energie aus einer abstrakten Anlageparameter zu einem betrieblichen Parameter, der von einem Wachturmmitarbeiter verwendet werden kann. Sobald diese Daten verfügbar sind, leisten zwei Indikatoren die meiste nützliche Arbeit.
Der spezifische Energieverbrauch in kWh pro Kilogramm normalisiert sich nach dem Teilegewicht und ist der richtige Indikator für die Vergleichung der Maschineneffizienz, Schraubenkombinationen und der Kunststoffveränderungen. Der Energieverbrauch pro tausend Bauteile, ausgedrückt in kWh pro 1.000 Stück, ist der richtige Indikator für die wirtschaftliche Angebotserstellung und für die CO2-Berechnung der Kunden, da diese Container kaufen und nicht Kilogramm. Eine Anlage sollte beides verfolgen. Eine Änderung, die den Energieverbrauch in kWh/kg verbessert und den Energieverbrauch in kWh pro 1.000 Bauteile gleichzeitig verschlechtert, bedeutet normalerweise, dass sich das Teilegewicht nach oben bewegt hat, was ein Kunststoffkostenproblem darstellt, das sich als Energieindikator versteckt.
Zusammenführung von Energie und OEE
Energie-Daten werden deutlich effizienter, wenn sie mit der Gesamt-Equipment-Effizienz verglichen werden. Der Grund ist einfach: Eine Maschine, die geheizt, gedrückt und ihren Extruder betreibt, aber keine verkaufsfähigen Behältnisse produziert, verbraucht einen großen Teil ihrer Leistungsfähigkeit bei absoluter Kapazitätsauslastung, wobei nichts produziert wird. Standby-und nichtproduktive Zustände verbrauchen typischerweise ein erheblicher Teil der Leistungsaufnahme, da Heizungen, Hydraulikanlagen und das Kühlsystem weiterhin aktiv sind.
Dies bedeutet, dass Ausfallzeiten für Energiekosten sorgen, die niemals in einer herkömmlichen OEE-Kalkulation berücksichtigt werden. Die Abbildung von verbrauchtem Strom in Relation zu der Anzahl der fertigen Teile, stundenweise, zeigt genau, welche Verschiebungen, Umstellvorgänge und Fehlermodi die teuersten sind. In vielen Produktionsanlagen zeigt diese Analyse, dass die größte Möglichkeit zur Energieeinsparung nicht in einer Technologie-Update besteht, sondern in der Eliminierung der langen Standzeiten während Wechsel und Qualitätsprüfungen.
Standardrahmen
ISO 50001 bildet das Managementsystem für Energie ab: Politiken, Grundlagen, Energiekennziffern, Aktionspläne und Managementüberprüfungen. ISO 50006 gibt praktische Anleitungen zur Definition von Grundlagen und Kennziffern, die die meisten Werke betreffen. Eine Zertifizierung ist nicht erforderlich, um von den damit verbundenen Vorteilen zu profitieren; allein die Einführung der Festlegung von Grundlagen und Kennziffern führt zu den meisten Erfolgen.
Auf Maschinenseite definieren EUROMAP 60.1 und 60.2 standardisierte Messverfahren und Referenzbedingungen für die Energieeffizienz von Plastikmaschinen, was einen Vergleich zwischen Lieferanten ermöglicht. Ohne eine gemeinsame Messgrenze und einen definierten Referenzzyklus sind die angegebenen Verbrauchsangaben von verschiedenen Lieferanten nicht vergleichbar. IEC 60034-30-1 regelt die Klassifizierung der Motorwirkungsgrad, und Käufer sollten die erforderliche IE-Klasse in der Kaufspezifikation explizit festlegen und nicht einfach die Standardkonfiguration des Lieferanten annehmen. Die Konformität mit der Maschinenrichtlinie sowie EN 422, die speziell die Sicherheit von Blasformmaschinen behandelt, sind weiterhin gesondert erforderlich und sollten nicht mit der Energieeffizienz in Verbindung gebracht werden.
Erstellung einer defensiblen Basislinie
Veränderungen in der Gesamtmaschinearchitektur
Die Roadmap zum Energieeinsparungs-Umbau von Apollo
Die korrekte Reihenfolge der Implementierung ist genauso wichtig wie die Maßnahmen selbst, denn frühe, kostengünstige Optimierungen ermöglichen spätere, kostspielige Upgrades, und zuerst muss ein Metrizer eingeführt werden, bevor Investitionen getätigt werden können. Die folgende Roadmap zeigt die Abfolge, die Apollo-Ingenieure ihren Kunden empfehlen, die vorhandene Extrusions-Blow-Moulding-Maschinen betreiben, unabhängig davon, ob diese Maschinen von Apollo oder einem anderen Hersteller stammen.
Tabelle 6: Energieeinsparungsmaßnahmen nach Priorität
| Messen | Einsparung bei den betroffenen Untersystemen | Einsparung bei der Gesamtmaschinenleistung | Komplexität der Implementierung | Relativer Investitionsaufwand | Amortisationsklasse |
|---|---|---|---|---|---|
| Programm zur Erkennung und Reparatur von Druckluft-Leckagen | 10–30% | 1–4 % | Einfach | Niedrig | Kurz |
| Isolierungen für Geräteköpfe und Werkzeugköpfe | 1–2% | 2–5 % | Einfach | Niedrig | Kurz |
| Energievermessung pro Maschine und Bedienelemente | Möglichkeit zur Senkung der Kosten | 3–8% durch Verhaltensänderungen | Einfach | Niedrig | Kurz |
| Überprüfung des Schmelztemperaturprofils und PID-Autotuning | 5–15 % | 2–6% | Einfach | Niedrig | Kurz |
| Temperatur des abkühlten Wassers wurde innerhalb der Prozessgrenzen erhöht | 8–20 % | 1–3 % | Einfach | Niedrig | Kurz |
| Kopplungen für Nebenausrüstungen (Krippenbrecher, Förderband und Lader) | 1–2% | 1–2% | Einfach | Niedrig | Kurz |
| Sequenzierung von zweistufiger Vorblasen und Hauptblasen | 10–25 % | 1–3 % | Mittelgradig | Niedrig bis Mittel | Kurz |
| Variablenmotoren zur Steuerung der Kühlwasserpumpen | 25–45 % | 1–3 % | Mittelgradig | Mittelmäßig | Mittelmäßig |
| System zur Rückgewinnung von Blaspur | 25–50 % | 2–6% | Mittelgradig | Mittel bis Hoch | Mittelmäßig |
| Retrofit der Servo-Hydraulikanlage | 15–40 % | 3–8 % | Schwierig | Hoch | Mittelmäßig |
| Kostenlose Kühlung mit Plate-Wärmetauscher | 1–2% | 2–6 % jährlich | Schwierig | Hoch | Mittelmäßig |
| Induktionsheizjacken auf der Rohrbasis und der Darmausformungsschlange | 30–60 % | 3–7 % | Schwierig | Sehr hoch | Mittlere bis lange Sicht |
| Upgrade des PMSM-Extruder-Motors auf IE4/IE5 | 8–18% | 4–10 % | Schwierig | Sehr hoch | Mittlere bis lange Sicht |
| Wandfeder-und rillenförmiger Fütterungsbehälter-Umwandlung | 10–25 % | 5–14 % | Schwierig | Sehr hoch | Mittelmäßig |
| Ersatz durch eine voll elektrische Maschine | 30–70% saisonal | 15–30 % | Projekt | Premium | Lang |
Wie man die Roadmap liest
Die Prozentzahlen in den zweiten und dritten Spalten sind nicht additiv. Nachdem die Verbundmantelung die Heizkosten schon gesenkt hat, bietet eine anschließende Nachrüstung der induktiven Erwärmung nur noch einen geringeren Nutzen als die Zahlen in dieser Tabelle des Standalones nahelegen. Das Gleiche gilt für die Druckluft: Nach der Reparatur von Leckagen und der Anpassung des Drucks kann ein Blower-Regen-Wärmerückgewinnungssystem nur auf einem geringeren Grundstock arbeiten. Die Reihenfolge hat also reale finanzielle Konsequenzen, und die billigen Maßnahmen sollten immer zuerst kommen, sowohl weil sie die teuren Maßnahmen finanzieren als auch weil sie die reduzierte Ausgangsposition festlegen, mit der die teuren Maßnahmen gerechtfertigt werden müssen.
Beachten Sie auch, dass die Maßnahmen mit dem größten Einfluss auf die gesamte Maschine, die Umrüstung von Schrauben und Kehlen und der Upgrade der PMSM-Motoren, diejenigen sind, die auf den Extruder zielen. Dies folgt direkt aus Tabelle 1. Ein Werk, das alle leicht durchzuführenden Maßnahmen abgeschlossen hat und noch einen entscheidenden Schritt vornehmen muss, wird diese Bereichsänderung irgendwann durchführen.
Wie verringern Apollo-Ingenieure den Energieverbrauch in jeder Serie?
Apollo, ein Wanplas-Werk, integriert die Energieeffizienz bereits im Spezifikationsstadium in die Maschine und betrachtet sie nicht als optionale Zubehörliste, da die Nachrüstung immer teurer ist als die Integration von vorn herein. Mit zehn Serien und mehr als achtzig Modellen für Behälter von 200 ml bis 1500 l unterscheidet sich die konkrete Konfiguration je nach Anwendung, die grundlegende Engineeringphilosophie ist jedoch in der gesamten Produktpalette einheitlich.
Serien ABLB, 200 ml bis 20 l
Die ABLB-Serie umfasst acht Maschinentypen, die die Behältergrößen abdecken, die in der Verpackung von Lebensmitteln und Getränken, täglichen Chemikalien und Arzneimitteln dominieren. Da diese Maschinen schnell Durchlauftaktzeiten mit hohen Jahresstunden aufweisen, legt Apollo für die Maßnahmen den Fokus darauf, die mit der Anzahl der Durchlauftaktzeiten skalierbar sind: Servo-hydraulische Antriebsbauteile für die Klemm- und Fahrverzahnungen, verkettete Vorspritzung und Hauptspritzung, isolierte Matrizenköpfe und Tiefewellthermokoppler mit einer unabhängigen automatischen Justierung des Bereiches. Die Extrudieranläufe werden standardmäßig mit Inverters der Stufe IE3 ausgelegt, wobei PMSM der Stufe IE4 verfügbar ist, wenn der Verstromungsbereich des Kunden dies rechtfertigt.
ABLD-Serie, 20 bis 1500 Liter
Die ABLD-Serie umfasst Großraumbehälter, Industrie-Drums, chemische Zwischenbehälter und große technische Komponenten. Diese Maschinen weisen grundlegend unterschiedliche Energieeigenschaften auf: Die Zyklen sind lang, die Spannkräfte sind hoch, und die Haltephase beim Kühlen dominiert den Zyklus. Hier zeigt die Servohydraulik ihren größten relativen Vorteil, denn eine Festleistungspumpe würde in der überwiegenden Zeit eines jeden Zyklus den Meeresstrom über ein Entlastungsventil abpumpen. Die Akkumulatorisierung wird als energiebezogene Entscheidung sowie als prozessbezogene Entscheidung behandelt, da ein richtig dimensionierter Akkumulator eine kleinere Pumpe zur Versorgung großer Spitzenbelastungen zulässt.
Voll elektrische Serie, 200 ml bis 20 L
Die Vollelektrisch Series eliminiert die Hydraulikaggregate vollständig. Für Kunden, die pharmazeutische Behältnisse, medizinische Verpackungen oder hochreine tägliche Chemikalienflaschen herstellen, beseitigt die Abwesenheit von Hydrauliköl eine Kontaminationsquelle, die durch jede Menge Wartungsdisziplin nicht vollständig eliminiert werden kann. Das Energieargument ist ebenso stark bei Anlagen mit hohen Stromtarifen und Dreischichtbetrieb, wo die nahezu nullen Standby-Stromverluste auf mehrere tausend Stunden im Jahr ausfallen. Apollo positioniert die Vollelektrisch Series als die empfohlene Wahl, wenn das Volumen der Behälter, die Frequenz der Arbeitsschleifen und die Anforderungen an die Reinheit in dieselbe Richtung weisen.
Materialhandling und das umfassendere Wanplas Ökosystem
Die Energieeffizienz endet nicht mit der Maschine. Apollo-Maschinen verarbeiten PE, PP, PVC, PA, PC, ABS, PS, EVA, TPU und PETG. Jedes Material hat sein eigenes Energieprofil. Hochmolekulares HDPE mit geringer Schmelzviskosität erfordert mehr Drehmoment und profitiert am meisten von gerillten Rohrbefeurungsgeschossen. PVC benötigt geringe Scherung und eine strenge Temperaturregelung, um eine Verringerung zu vermeiden, was bedeutet, dass die Qualität der Heizregelung wichtiger ist als die Leistung des Rohrförders. PC und PA benötigen eine intensive Trocknung, und die Trocknung selbst ist ein wichtiger Energieverbraucher. Daher sind in die Maschine zu spezifizierende kondenswasserdicht kontrollierte Trockner mit regenerierbarer Lastregelung zu empfehlen.
Wenn ein Konverter viel Recyclingmaterial erzeugt, werden der Knochenbrecher und die Transportanlage Teil des Gesamtenergiekonzeptes. Die Fweite der Blöcke hat direkte Auswirkungen auf den spezifischen Energieverbrauch. Für Werke, die in ein voll geschlossenes Kreislaufrecyclingsystem investieren, liefert die Wanplas-Fabrik Polyretec-Waschmaschinen und Pelletierlinien. Die Wanplas-Fabrik Kerke stellt parallel entwirrte Doppelschraubenschmelzextruder für die Compoundierung und Pelletierung recycelten Materials in stabile, gleichbleibende Rohstoffe zur Verfügung. Gleichbleibende Rohstoffe sind selbst ein Energiemaß, da eine konstante Feststoffdichte und Meldehözrat die Möglichkeit bieten, den Blasformextruder an einem konstanten, optimierten Betriebspunkt zu betreiben, anstatt kontinuierlich zu korrigieren.
Inbetriebnahme, Verifizierung und Unterstützung
Apollo testet die Maschinen in seiner 8.000 Quadratmeter großen Fabrik in Zhangjiagang vor dem Versand. Ingenieure stehen für die lokale Montage und Inbetriebnahme zur Verfügung. Die Energieverifizierung während der Inbetriebnahme ist einfach und sollte im Rahmen des Akzeptanzprotokolls angefordert werden: Vergleichen Sie die Maschinengrenzen mit der Energie über einen definierten Produktionsdurchlauf bei der vereinbarten Durchsatzleistung, berechnen Sie kWh/kg und kWh pro 1.000 Stück und notieren Sie diese Werte als Ausgangswert der Maschine an 100 Indexpunkten. Dieser Ausgangswert wird dann zum Referenzwert für die gesamte Lebensdauer der Maschine, wodurch zukünftige Verschlechterungen sofort erkennbar werden.
Unter dem Markenzeichen Wanplas umfasst die gemeinsame Verpflichtung die Anpassung der Maschinen für Werkzeuge und Spannung, die aufwendige Installation durch Ingenieure vor Ort, die Überwachung des Einsatzzustands, die Prüfung der Werkzeuge vor der Auslieferung, einen jährlichen Bonus für kostenlose Ersatzteile, eine Garantie für den Transport, eine Garantie für die Produktionskapazität und eine Garantie für die Qualitätsstandards. Konkurrierende Lieferanten wie Bekum, Kautex Maschinenbau, Uniloy, Graham Engineering und Automa bieten eigene Energiemaßpakete an, die von den Käufern nur auf gemeinsamer Messbasis und nicht auf der Basis von Werbeaussagen vergleicht werden sollten. Die in EUROMAP 60.1 und 60.2 definierten Referenzbedingungen dienen genau diesem Zweck.
Häufig gestellte Fragen
Wie viel Strom verbraucht eine typische Spritzquereformmaschine pro kg Produkt?
Eine ordnungsgemäss konfigurierte Ein-Stationen-HDPE-Maschine, die 5-Liter-Jerry-Kannen produziert, verbraucht typischerweise zwischen 0,55 und 0,95 kWh pro Kilogramm fertiger Produkt, gemessen an der Maschinengrenze, und umfasst den Extruderantrieb, die Hydraulik, die Aufheizung der Behälter und die montierte Pneumatik. Der Extruder allein entspricht meist 0,25 bis 0,45 kWh/kg dieses Gesamtwertes. Ältere Maschinen mit Festvolumenpumpen, Lehmbandheizungen und ohne Isolierjacken liegen oft über 1,2 kWh/kg für identische Teile. Überprüfen Sie immer, ob das von einem Lieferanten genannte Wert auch die Versorgungseinrichtungen des Werks umfasst, wie z. B. das Kompressorraum und das Kühlgerät, denn allein diese können die Zahl um mehr als 20 Prozent erhöhen.
Spart eine servohydraulische EBM-Maschine wirklich 15 bis 40 % Energie?
Dieser Bereich bezieht sich auf das hydraulische Antriebsaggregat, nicht auf das gesamte Gerät. Da das hydraulische Antriebsaggregat bei Extrusionsblasformschmieden etwa 10 bis 20 Prozent der gesamten Maschinenleistung ausmacht, führt eine Servo-hydraulische Nachrüstung normalerweise zu einer Einsparung von 3 bis 8 Prozent der gesamten Maschinenleistung. Maschinen mit langen Haltephasen, großen Akkumulatorköpfen oder langsamen Zyklen liegen am oberen Ende, da die konventionelle Pumpe sonst den größten Teil des Zyklus mit einem überschüssigen Flussanteil belastet. Maschinen für kleine Behältermengen mit kurzen Zyklen liegen am unteren Ende.
Wann macht eine voll elektrische EBM-Maschine mehr Sinn als eine servohydraulische?
Volldigitale Extrusions-Blow-Molding ist am stärksten für Behälter von 200 ml bis ca. 20 l, bei hohem Durchsatz, in Reinraumbereichen oder der pharmazeutischen Industrie, sowie in Anlagen mit hohen Stromtarifen und langen Jahreslaufzeiten. Ab etwa 30 l und insbesondere bei Maschinen mit Accumulatorkopflauf zur Herstellung großer Industrie-Fässer ist die hydraulische oder servohydraulische Betätigung aufgrund der enorm hohen Spannenkraft und langen Stanzlängen noch praktischer. Die relativen Investitionskosten voll gedigitalisierter Technik sind höher, so dass sich die Kosten-Nutzen-Rechnung stark von den Jahreslaufzeiten abhängig macht.
Wie viel Heizenergie können Faserisolierungen sparen?
Isolierjacken, die über Bandheizungen geführt sind, vermindern typischerweise die Strahlungs- und Konvektionsverluste an der Barrel und dem Stanzkopf um 20 bis 40 Prozent, abhängig von der Schmelztemperatur, dem Umgebungsluftstrom und der Kovertung. Da die Heizung der Barrel und des Stanzkopfs etwa 8 bis 15 Prozent der gesamten Maschinenleistung ausmacht, bedeutet dies eine Verringerung des Gesamtverbrauchs um 2 bis 5 Prozent bei geringen Investitionen und kurzer Amortisationsdauer. Der Stanzkopf ist oft der wertvollste Bereich zum Isolieren, weil er heiß ist, eine große exponierte Oberfläche aufweist und keine Scheiterungswärme von der Schraube erhält.
Was ist ein Blower Luftrecycling-System und wie viel Luft werden da tatsächlich wiedergewonnen?
Ein Bläserluft-Wiedergewinnungssystem fängt den beim Ende der Blästuftphase aus dem Behälter ent pretreatmenten Luft auf und leitet sie über ein Rücklaufventil zu einem niedrigdruckigen Sammelbehälter, der die Vorblästuft, die Maschinenpneumatik oder die Zwischentür der Kompressor versorgt. Wiedergewinnungsraten von 25 bis 50 Prozent des Blästagevolumens sind bei Maschinen realistisch, die größere Behälter bei kurzen Arbeitskreisläufen und hohem Bläsughochdruck herstellen. Das System reduziert auch den Maschinenlärm erheblich, da die Hochdruckluft nicht mehr direkt in die Atmosphäre entweicht.
Welche Energiesparmittel in einer älteren EBM-Maschine sollten zuerst durchgeführt werden?
Beginnen Sie mit der Erkennung von Druckverlusten durch Druckmessung und anschließend mit dem Ausrüsten von Fördervorrats- und Matrizenkapplagen und der Messung der Energie pro Maschine. Alle drei Optionen bringen geringe Investitionskosten mit sich, sind einfach zu implementieren und haben eine kurze Amortisationszeit. Messungen sollten bereits frühzeitig installiert werden, auch wenn sie keine direkten Einsparungen bewirken, da sie jedes weitere Messprozedere von einer Behauptung zu einem verifizierten Ergebnis führen. Erst nachdem diese Grundlagen vorhanden sind, macht es Sinn, eine Servohydraulik-Einheit, einen PMSM-Extruder-Motor oder eine Induktionsheizung zu beurteilen.
verändert die weitere Verarbeitung die Energieverbräuche einer EBM-Maschine?
Ja. Regranulat weist im Vergleich zu neuem Granulat eine niedrigere Volumendichte und eine unregelmäßige Partikelgeometrie auf, wodurch die Effizienz der Füllung mit Feststoffen im Vorratsbereich reduziert wird und der spezifische Energieverbrauch um 3 bis 10 Prozent bei gleichbleibender Durchsatzmenge steigt. Der Crusher selbst ist eine parallele Last. Rauharme Vorratsbehälter, konsistente Blattgrößen und ein kontrolliertes Regranulat-Gewichtsverhältnis verhindern ein Großteil dieser Nachteile. Wenn sich die Qualität des Regranulats stark schwankt, erstreckt das Compoundieren und Pelletieren des recycelten Materials zu einem konsistenten Ausgangsmaterial, das mit Twin-Screw-Geräten der Wanplas-Fabrik Kerke durchgeführt wird, den Betriebszustand des Extruders und zahlt sich meist allein durch eine reduzierte Variabilität amortisiert.
Welche Standards gelten für die Messung des Energieverbrauchs von Blasformmaschinen?
EUROMAP 60.1 und 60.2 definieren die Messverfahren und Referenzbedingungen, die verwendet werden, um die Energieeffizienz von Kunststoffmaschinen auf eine vergleichbare Basis zu bewerten. Die IEC 60034-30-1 klassifiziert die Motoreffizienz in die Banden IE1 bis IE5, und Käufer sollten die erforderliche Klasse ausdrücklich in der Kaufspezifikation angeben. Die ISO 50001 bietet das Rahmenwerk für ein Energiemanagementsystem, und die ISO 50006 behandelt Baseline und Energiekennziffern. Die Maschinensicherheit wird separat geregelt, wobei die EN 422 die Blasformmaschinen im Rahmen der CE-Anforderungen abdeckt, und die Harzmeltflussrate wird nach ASTM D1238 oder ISO 1133 gemessen.
Kann die Erhöhung der Temperatur des abgekühlten Wassers wirklich sinnvolle Energie sparen?
Ja, und es ist eine der kostengünstigsten Maßnahmen, die zur Verfügung stehen. Der Wirkungsgrad des Kältetrockners verbessert sich bei jedem Grad, den die Einstelltemperatur des Verdampfers steigt, weil der Kälteschlauch weniger Temperaturstufen zu überwinden hat. Viele Betriebe laufen mit Formkühlwasser bei 8 °C rein aus Gewohnheit, obwohl mit 12 bis 15 °C der Zykluszeitbedarf für dünnwandige Behälter erfüllt ist. Der Grenzwert ist die Kondensation: Wasser unter dem lokalen Taupunkt verursacht Feuchtigkeit auf Formoberflächen und Kühlleitungen, was zu Oberflächendefekten und Korrosion führt. Überprüfen Sie die Zykluszeit und die Partikqualität bei der höheren Einstellung, bevor Sie diese festlegen.
Fazit
Energieeinsparende Technologie für EBM-Maschinen ist kein einzelnes Feature, das auf einer Bestellung angegeben werden kann. Es handelt sich um eine vertikal aufgebaute Ingenieursdisziplin, die beginnt, wo die Energie eingesetzt wird, über die Behebung eines jeden Subsystems entsprechend seinem Anteil und beruht stark auf Messungen, um zu bestätigen, dass die Einsparungen real und dauerhaft sind.
Die Ergebnisse aus dem gesamten vorhandenen Portfolio von Apollo deuten auf eine klare Hierarchie hin. Der Extruder-Antrieb, der zwischen 45 und 60 Prozent der Gesamtmaschinenleistung aufweist, ist der Bereich, in dem die größten absoluten Einsparungen erzielt werden können. Diese sind möglich durch IE4- und IE5-Motorklassen, Barriere-Schraubengitter, geriffelte Zufuhrrohre und ein diszipliniertes Regelungssystem für die Schmelztemperatur. Die hydraulische Stromversorgungseinheit reagiert stark auf Servosteuernung, ganz besonders weil ihre Betriebszyklus so unregelmäßig ist, und liefert 15 bis 40 Prozentige Einsparungen für diese Subsystem. Die Heizung der Rohre sowie die Druckluft gemeinsam bilden einen vergleichbaren Anteil und sind weitaus preiswerter zu adressieren. Isolierungsmanteln reduzieren die Oberflächenverluste um 20 bis 40 Prozent, die Erzeugung und Rückgewinnung von Druckluft schaffen wiederum 25 bis 50 Prozent der benötigten Druckluft. Die Kühlung der Formen rundet den Zyklus ab. Eine erhöhte Wassereingangs- und Freikühlung generieren Einsparungen, die fast keine Implementationskosten verursachen.
Die praktische Empfehlung ist unabhängig von der Maschine-Marke oder von ihrem Alter unverändert. Installieren Sie vor der maschinenspezifische Energiemessung die Leckage-Arbeitsweise für komprimierte Luft und isolieren Sie anschließend den Behälter und den Matrizenkopf, denn dies ist eine geringinvestierende, einfach durchführbare Maßnahme mit einer kurzen Amortisationszeit. Definieren Sie kWh/kg und kWh pro 1000 Fässer als maschinenspezifische Kennzahlen gegenüber einem Basiswert von 100 Indexpunkten, verknüpfen Sie sie mit OEE-Daten, so dass ungenutzter Betrieb sichtbar wird, und nur dann entscheiden Sie sich für die Investitionen in die Komponenten Extruder und Hydraulik vom Typ "hoch" oder "sehr hoch".
Apollo, ein Wanplas-Werk, das über zwei Jahrzehnte Erfahrung im Extrusions-Blasformen und mehr als 4.000 Maschinen verfügt, die in über 90 Ländern betrieben werden, spezifiziert diese Maßnahmen für die ABLB-Serie, die ABLD-Serie und die Vollelektrisch-Serie. Käufer, die eine neue Kapazität evaluieren, sollten die nach Maschinengrößen gemessenen Energiewerte unter den Referenzbedingungen von EUROMAP anfordern, die IE-Motorklasse explizit spezifizieren und einen Energieverifizierungszyklus im Akzeptanzprotokoll enthalten. Eine Maschine, die unter diesen Bedingungen ausgewählt wird, wird sich lange Zeit ihren Wert bewähren, nachdem eine Maschine, die nur aufgrund des Kaufpreises ausgewählt wurde, zum teuersten Betriebsmittel im Betrieb geworden ist.
