Hybride Antriebstechnik
Elektrik und Hydraulik geschickt kombinieren
Beim Spritzgießen sind elektrische Antriebe energieeffizient. Hydraulische Antriebe hingegen spielen ihre Vorzüge aus, wenn es um kraftvolles Einspritzen und Kosteneffizienz geht.Der Königsweg ist die Kombination beider Antriebstechniken.
Die hybrid angetriebenen Spritzgießmaschinen der Baureihe Hidrive (H) von Arburg kombinieren präzises elektrisches Schließen und dynamisches hydraulisches Einspritzen. Die Jubiläumsmaschine Allrounder 470 H von Arburg zeichnet sich aus durch geringe Anschaffungs- und Betriebskosten, einen reduzierten CO2-Fußabdruck sowie einen Energiebedarf, der auf dem Niveau von elektrischen Maschinen liegt.
Hybride Technik punktet bei Spritzgießern
Gerhard Böhm, Geschäftsführer Vertrieb und Service bei Arburg, sagt: »Unsere Intention hinter dieser Maschinentechnologie wurde von den Besuchern unserer Technologietage als höchst interessant bewertet – für den technischen Spritzguss genauso wie für anspruchsvolle Anwendungen. Wir haben mit unserer hybriden Jubiläumsmaschine in drei Leistungsvarianten also den Nerv der Zeit genau getroffen.« Böhm beschreibt die Maschine als energiesparend, ressourcenschonend, produktionseffizient, bedienfreundlich und zuverlässig zugleich. Zudem betont er den einfachen Umgang damit, da die meisten Maschinenbediener mit hydraulischen Spritzeinheiten vertraut sind und deren Vorteile umfassend nutzen können.
Zukauf für Servomotoren
Durch die Eingliederung des Servomotoren-Herstellers AMKmotion in die Arburg-Familie liegen Entwicklung und Produktion des gesamten Antriebsstrangs in eigener Hand. Das gilt primär für Allrounder-Spritzgießmaschinen inklusive Umrichter und Motor und somit das Kernstück des Schließsystems, aber auch z. B. für die Werkzeugtechnik.
Für High-End-Spritzgießaufgaben ist der Planetenrollengewindetrieb in Kombination mit flüssigkeitsgekühlten Motoren ideal geeignet. Mit diesem elektrischen Direktantrieb, der z. B. in den hybriden Maschinen der Leistungsvarianten Premium und Ultimate verbaut ist, lassen sich alle Positionen extrem schnell und präzise anfahren und laststeife Kraftübertragungen sowie eine hohe Leistungsdichte realisieren. Auch über eine lange Lebensdauer hinweg und auch dann, wenn die Maschine unter Volllast läuft.
Die Kinematik des doppelten Fünf-Punkt-Kniehebels ist optimal auf den elektrischen Antrieb abgestimmt. Das sorgt für eine symmetrische Krafteinleitung bei Bewegungen und Zuhaltung – auch bei schweren Werkzeugen. Über eine servoelektrische Verstellung lässt sich der Kniehebel zudem komfortabel an unterschiedliche Werkzeugeinbauhöhen anpassen. Die optional erhältliche automatische Schließkraftregelung erzeugt eine gleichbleibende Zuhaltekraft und gleicht damit die Wärmedehnung des Werkzeugs automatisch aus.
Dynamische hydraulische Spritzeinheit
Weitere Voraussetzungen für die qualitativ hochwertige Teilefertigung sind eine homogene Materialaufbereitung und präzises Einspritzen. Die im Spritzgießen seit Jahrzehnten bewährten hydraulischen Antriebe punkten damit, dass sie ausgereift, robust, wartungsarm und langlebig sind. Sie eignen sich besonders gut für hohe Materialdurchsätze und erzielen hohe Kräfte, die sich auch für beliebig lange Nachdruckphasen aufrechterhalten lassen.
Für hohe Plastifizierleistungen können bei den hybriden Allroundern Hidrive je nach Leistungsvariante geregeltes Einspritzen, dynamische Hydraulikspeichertechnik und ein energiesparender servoelektrischer Dosierantrieb kombiniert werden.
Drei Leistungsvarianten für optimale Anpassung
»Unsere hybriden Allrounder lassen sich in allen Leistungsvarianten optimal an die jeweiligen Anforderungen anpassen«, sagt Guido Frohnhaus, Geschäftsführer Technik bei Arburg. »In der neuen Maschinengeneration stecken viele technische Neuheiten, die es nur von und bei Arburg gibt. Dazu zählen ein neues Ölmanagement-Konzept, eine Förderstromteilung und erweiterter Einsatz der Arburg-Servohydraulik.«
- Die neuen Maschinen Allrounder 470 H »Comfort« sind prädestiniert für technische, dickwandige oder vergleichsweise einfache Spritzteile, die in Zykluszeiten von typischerweise zehn bis 45 Sekunden gefertigt werden. Die Energiebilanz dieser Leistungsvariante ist im Vergleich zu einer entsprechenden hydraulischen Maschine um bis zu 50 Prozent besser, Kühlwasser- und Ölbedarf um bis zu 35 Prozent reduziert, die Trockenlaufzeiten sind mit 1,4 Sekunden rund 30 Prozent kürzer. Der Antrieb erfolgt über eine robuste Kugelumlaufspindel.
- Die hinsichtlich Produktionseffizienz weiter optimierte Leistungsvariante »Premium« erreicht Trockenlaufzeiten von 1,2 Sekunden. Mit ihr lassen sich vielfältige anspruchsvolle Anwendungen realisieren, wie z. B. die Fertigung von Präzisionsbauteilen für die Automobil- und Elektronikindustrie. Zur Serienausstattung zählen ein Planetenrollengewindetrieb, die Funktion Arburg elektromechanisches Dosieren (AED) für längeres Dosieren. Hinzu kommt die neue Förderstromteilung von Arburg für gleichzeitige, unabhängige Bewegungen von zwei hydraulischen Nebenachsen.
- Die höchste Leistungsvariante »Ultimate« wiederum ist speziell für schnelllaufende und anspruchsvolle Prozesse wie z. B. Dünnwandanwendungen in der Verpackungstechnik ausgelegt. Die Trockenlaufzeiten sind mit 0,9 Sekunden im Vergleich zu „Premium“ noch einmal deutlich kürzer. Zum Serienumfang zählen hier ebenfalls AED sowie Hydraulikspeichertechnik und die Gestica-Steuerung mit der Funktion »aXw Control ScrewPilot«, der Störungen des Füllverlaufs kompensiert und die Formfüllung stabil hält. Damit lässt sich letztendlich eine Einspritzpräzision auf dem Niveau einer elektrischen Spritzeinheit erreichen. Optional ist auch zyklusübergreifendes Dosieren möglich.
Servohydraulik senkt Energiebedarf
Die Leistungsvarianten »Comfort« und »Premium« verfügen über die Arburg-Servohydraulik (ASH). Bei dieser Technologie passt sich das Antriebssystem über einen drehzahlgeregelten, wassergekühlten Servomotor stufenlos an den tatsächlichen Leistungsbedarf an. Großer Vorteil dabei: Bei Stillstand der Maschine steht auch der Pumpenantrieb, sodass es keine Leerlaufverluste mehr gibt. Das ermöglicht einen energieeffizienten und emissionsarmen Betrieb und spart bis zu 50 Prozent Energie, vor allem bei Prozessen mit langen Kühlzeiten. Mit einem Allrounder 470 H »Comfort« lassen sich nach Anwendungsfall bis zu 12.000 Kilogramm CO2 im Jahr einsparen. Gleichzeitig reduzieren sich Kühlbedarf und Geräuschpegel der Maschine deutlich.
Förderstromteilung reduziert Zykluszeiten
Um trotz prinzipiell seriell arbeitender ASH-Technologie gleichzeitige Bewegungen zu realisieren, hat Arburg eine so genannte Förderstromteilung entwickelt, die bei der Leistungsvariante »Premium« zum Einsatz kommt. Über neueste Varan-Ventiltechnologie mit integrierter Sensorik können damit zwei hydraulische Nebenachsen, z. B. Kernzug und Auswerfer beim Werkzeugöffnen, parallel und unabhängig voneinander gefahren werden. Dabei teilen sich die Achsen bei Bedarf den verfügbaren Volumenstrom der ASH-Servopumpe. In Summe wirkt sich das doppelt positiv auf Energie- und Produktionseffizienz aus. Denn einerseits verbrauchen die Maschinen dadurch deutlich weniger Energie und andererseits reduzieren sich die Zykluszeiten. Und das ganz ohne Hydraulikspeicher oder Mehrpumpentechnologie mit zweitem Servomotor und zusätzlichem Frequenzumrichter.
Hohe Einspritzgeschwindigkeiten
Die hybriden Allrounder der Leistungsvariante »Ultimate« arbeiten für höchste Anforderungen an Dynamik und Prozessfähigkeit mit Hydraulikspeichertechnik. Über separate Regelventile lassen sich hier alle Bewegungsachsen unabhängig voneinander ansteuern und fahren. Der Hydraulikspeicher sorgt für ein konstantes Druckniveau. Ergebnis sind dynamische, schnelle und gleichzeitige Bewegungen und mehr Möglichkeiten zur Prozesseinstellung, wie z. B. Einspritzen beim Schließen des Werkzeugs oder Prägen.
Mit einem hybriden Allrounder in der Leistungsvariante »Ultimate« lassen sich Einspritzgeschwindigkeiten von bis zu 450 Millimetern pro Sekunde erreichen. »Künftig werden mit Ultimate-Maschinen sogar 550 Millimeter pro Sekunde und Beschleunigungen von bis zu 1 G möglich sein«, prognostiziert Guido Frohnhaus.
Hybride Antriebe für alle Ansprüche
Der Spritzgießmarkt verlangt heute mehr denn je modular anpassbare Antriebstechnik, mit der sich die Vorzüge sowohl aus der elektrischen als auch der hydraulischen Welt nutzen lassen – nämlich Schnelligkeit und Präzision gepaart mit Kraft und Dynamik. Mit dem neuen Allrounder 470 H hat Arburg eine moderne und kosteneffiziente Hybridmaschine geschaffen, die Anwender heute und in Zukunft benötigen und die es auf dem Markt bislang so noch nicht gab. Weitere Größen in allen Leistungsvarianten sollen folgen. Die neue, fein abgestufte hybride Maschinentechnologie ist hinsichtlich Trockenlaufzeiten und Einspritzgeschwindigkeiten vergleichbar mit vollelektrischen Maschinen. Damit sind die »neuen Hybriden« von Arburg eine energiesparende Alternative zu hydraulischen und eine wirtschaftliche Alternative zu elektrischen Maschinen. (uh)
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