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Vielfältige Einflüsse auf die Zentrierung

Die generelle Notwendigkeit der Einstellung der Zentrierung im Anfahrvorgang liegt auf der Hand, da Extrusionswerkzeuge häufig gereinigt und neu montiert werden oder gegenüber der letzten Produktion neue Gegebenheiten vorliegen. Aber auch bei einem anfangs perfekt zentrierten Rohr können während der laufenden Produktion verschiedene Einflüsse zu einer Exzentrizität führen. Diese lassen sich im Wesentlichen in drei Bereiche einteilen:

• Prozess- und Temperaturschwankungen, z.B. durch ungleichmäßig aufgeschmolzenes Material oder ungleichmäßige Beheizung des Extrusionswerkzeugs: Die Folge sind lokale Viskositätsunterschiede der Schmelze und damit auch die Gefahr von Wanddickenunterschieden.
• Materialeigenschaften bzw. die Neigung zur Bildung von Ablagerungen: Im Laufe der Zeit können sich Additive, Farbpigmente oder Zersetzungsprodukte aus der Schmelze an den Fließflächen des Werkzeugs ablagern. Diese Beläge verengen den Fließkanal an bestimmten Stellen und führen so zu einer dünneren Wand an dieser Position.
• Mechanischer Verschleiß bzw. Beschädigung von Teilen: Beim Handling der verschiedenen Komponenten während einer Demontage oder Montage sowie während der Reinigung können Düsenteile beschädigt werden. Dies kann dazu führen, dass im schlimmsten Fall Verformungen entstehen, die ohne die Korrekturmöglichkeit über die Zentrierung von Düse und Dorn zu einer ungleichmäßigen Wanddickenverteilung führen können.

Ein einmal zentriertes Rohr bleibt nicht zwangsläufig zentriert. Gerade die Kombination aus thermischen Effekten und sich verändernden Materialeigenschaften erfordert bei rein manueller Eingriffsmöglichkeit eine regelmäßige Kontrolle und gegebenenfalls eine Nachjustierung, um eine gleichbleibend hohe Produktqualität zu gewährleisten. Dies erfordert heute die ständige Verfügbarkeit und Aufmerksamkeit des Maschinenführers und bindet seine Kapazitäten. Folgende Nachteile der heute üblichen manuellen Zentrierung von Extrusionswerkzeugen werden durch den Einsatz der elektromechanischen Zentrierung zukünftig aufgehoben:

• Zeitaufwändiges Anfahren von Produkten in mehreren Iterationen (Messung/Verstellung von Hand/Messung) bis ein im Toleranzbereich zentriertes Rohr eingestellt ist. Lange Anfahrzeiten und übermäßiger Ausschuss werden vermieden. Gleiches gilt für die laufende Produktion. Wenn sich die Zentrierung aus dem erlaubten Toleranzfenster herausbewegt, muss der Maschinenführer diesen Zustand nicht mehr schnellstmöglich selbstständig bemerken und mit möglichst wenigen Iterationsschleifen optimieren, um große Ausschussanteile zu vermeiden.
• Häufig werden Produkte mit zu hohem Materialeinsatz gefertigt. Jede Korrektur der Wanddicke beinhaltet immer auch das Risiko, nach einer Verstellung wieder außerhalb der Toleranz zu liegen. Daher werden Rohre und Schläuche oft „zu dick“, also mit zu großem Materialverbrauch hergestellt. Mit der elektromechanischen Zentrierung können Toleranzfenster sinnvoll festgelegt und automatisiert kontrolliert werden.
• Im Produktionsalltag werden häufig lange Rohre als Hebel eingesetzt, um die Zentrierschrauben zu lösen bzw. anzuziehen. Nicht selten werden dabei Schrauben und/oder Gewinde stark beschädigt oder sogar zerstört. Hieraus resultieren ungeplante Stillstände und weiterer Produktionsausschuss. Derartige Probleme werden mit der elektromechanischen Zentrierung komplett vermieden.

Herausforderungen konnten gelöst werden

Durch spezielle konstruktive Details konnten zudem diverse Herausforderungen bei der Entwicklung der elektromechanischen Zentrierung gelöst werden. Eine zuverlässige Funktionsweise ist trotz der normalerweise sehr großen benötigten Kräfte zum Betätigen der Zentrierschrauben und der hohen Umgebungstemperaturen von bis zu 300 °C immer gewährleistet. Die elektromechanischen Antriebssysteme sind darüber hinaus sehr robust und es besteht keine Gefahr von Verunreinigungen oder Ölleckagen, wie z.B. bei hydraulischen Aktoren.

Zahlreiche Systeme der elektromechanischen Zentrierung sind bereits im produktiven Einsatz und führen zu bemerkenswerten Einsparungen von Zeit, Material und personellen Ressourcen. Mit der zukünftig verfügbaren Kopplung an vorhandene Inline-Wanddickenmesssysteme existiert nun eine weitere Möglichkeit, den Grad der Automatisierung einer Rohr- oder Schlauchextrusionslinie weiter zu erhöhen und die Wettbewerbsfähigkeit zu steigern. Die heutige Fehleranfälligkeit wird vermieden, gleichzeitig werden der Personalaufwand reduziert und die Produktqualität und Kosteneffizienz deutlich gesteigert.

Aufgrund der Relevanz der Technologie für die Segmente Digitalisierung und Ressourceneffizienz, können im Beschaffungsfall auch Möglichkeiten einer Investitionsförderung in Betracht gezogen werden.

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Die Kurzmeldungen der Woche – KW 5