Jetzt auf die parallele Werkzeugverschlauchung umsteigen
Jetzt auf die parallele Werkzeugverschlauchung umsteigen
Wie sich die Energiekosten für die Werkzeugtemperierung um ein Drittel reduzieren lassen
Die Temperierung des Spritzgießwerkzeugs nimmt entscheidend Einfluss sowohl auf die Qualität der resultierenden Bauteile als auch auf Effizienz und den Energieverbrauch des Herstellungsprozesses. Eine einfache Möglichkeit, die Qualitätskonstanz zu steigern und zugleich die auf die Temperierung entfallenden Energiekosten massiv zu senken, ist der Wechsel von der seriellen auf die parallele Verschlauchung des Spritzgießwerkzeugs.
Die serielle Werkzeugverschlauchung ist in den Spritzgießbetrieben deutlich häufiger anzutreffen als die parallele Verschlauchung. Der Grund: Die serielle Verschlauchung lässt sich einfacher und schneller installieren und es werden weniger Schlauchmeter benötigt. Im laufenden Betrieb bleiben hier jedoch viele Effizienz- und Qualitätspotenziale ungenutzt.
Mit einem Versuchsaufbau macht WITTMANN den Unterschied der beiden Verschlauchungsvarianten anschaulich deutlich.
Mit zwei Analog-Durchflussreglern wird das Spritzgießwerkzeug simuliert. Die Schaugläser erlauben es, den Einfluss sich verändernder Parameter mit bloßem Auge zu verfolgen. Zum Vergleichen ist der eine Durchflussregler seriell und der andere parallel verschlaucht.
Der Aufbau umfasst ein Zweikreistemperiergerät vom Typ Tempro plus D100 mit frequenzgeregelten Pumpen und einen digitalen Durchflussregler vom Typ Flowcon plus. In der Praxis stellen Tempro plus D und Flowcon plus im Zusammenspiel eine konstante Temperatur und Durchflussmenge sicher und sorgen für eine gleichmäßige Wärmeverteilung im Werkzeug.
Bereits kurz nachdem Tempro plus D und Flowcon plus eingeschaltet werden, macht sich ein Unterschied in den beiden unterschiedlich verschlauchten Wasserverteilerbatterien bemerkbar. Obwohl beide Temperierkreise mit gleicher Pumpendrehzahl arbeiten und alle Ventile vollständig geöffnet sind, ist der Durchfluss im Wasserverteiler mit paralleler Verschlauchung nahezu dreimal so hoch wie im Verteiler mit serieller Verschlauchung und das bei einem um zwei Drittel reduzierten Pumpendruck.
Für den Anwender bedeutet das, dass er bei paralleler Verschlauchung die Leistung des Temperiergeräts deutlich reduzieren kann, um auf den gleichen Gesamtdurchfluss wie bei der seriellen Verschlauchung zu kommen. Der Durchfluss ist bei der parallelen Verschlauchung weniger störanfällig, zum Beispiel wenn sich Kühlkreise durch Ablagerungen aus dem Kühlmedium zusetzen. Dies führt zu einer gleichmäßigen Temperaturverteilung und entsprechend einer konstanten Bauteilqualität. Positive Nebeneffekte sind ein verminderter Verschleiß und ein sparsamer Energieverbrauch, der unmittelbar die CO2 Bilanz und Stückkostenkalkulation verbessert.
Parallele Verschlauchung
Niedriger Arbeitsdruck: hoher Durchfluss
Gleichmäßige Temperaturverteilung: konstante Bauteilqualität
Verminderter Verschleiß: lange Wartungsintervalle
Sparsamer Energieverbrauch: wettbewerbsfähige Stückkosten
Serielle Verschlauchung
Erhöhter Arbeitsdruck: reduzierter Durchfluss
Ungleichmäßige Temperaturverteilung: erhöhtes Ausschussrisiko
Vorzeitiger Verschleiß: häufiger Ersatzteiltausch
Erhöhter Energieverbrauch: teure Produktion
Die Grafiken zeigen den Betriebsdruck (Grafik oben) und den Energieverbrauch der Pumpe (Grafik unten) jeweils bei einer seriellen und parallelen Verschlauchung für ein konkretes Praxisbeispiel mit einem Temperiergerät.
Serielle Anbindung:
3 bar
13,5 l/min
550 W/h
Parallele Anbindung:
1 bar
30 l/min
350 W/h
Serielle Anbindung:
3 bar
13,5 l/min
550 W/h
Parallele Anbindung:
1 bar
30 l/min
350 W/h
Rechenbeispiel
Im 24-Stunden-Betrieb bei einer Fünf-Tage-Woche und einem Strompreis von 15 Cent pro Kilowattstunde ergeben sich bei einer seriellen Verschlauchung des Werkzeugs für ein einzelnes Temperiergerät reine Stromkosten von 495 Euro im Jahr. Beim Wechsel auf eine parallele Anbindung reduzieren sich die Stromkosten auf 315 Euro. Nehmen wir einen mittelgroßen Spritzgießbetrieb mit 20 Maschinen mit jeweils mindestens zwei Temperiergeräten als Beispiel, dann summiert sich die Einsparung auf mehr als 7000 Euro.
