Kautex Maschinenbau stellt zwar auf der K 2013 eine vollelektrische Blasformmaschine vor, doch bei

Kautex Maschinenbau stellt zwar auf der K 2013 eine vollelektrische Blasformmaschine vor, doch bei großen Anlagen (im Bild eine KLS 14-100 mit bis zu 550 kN Schließkraft) kommt nach wie vor Hydraulik zum Einsatz.

Um Industrie 4.0 kommt (fast) keiner aktuell herum: Etwas Smart-Automation steckt – wie Krones und Kautex beweisen – bereits in jeder Blasformmaschine. Ob mit hydraulischem, servoelektrischem oder elektrohydraulischem Antrieb.

Uns bewegt aktuell besonders der Trend zur Dezentralisierung“, erklärt Hartmut Davidson, Leiter Antriebstechnik, Mess- und Regelungstechnik/F&E bei der Krones AG aus Neutraubling, die ihre Streckblastechnik 2013 auf der Messe drinktec präsentierte. Die Antriebe der neuen Maschinen besitzen daher oft eine eigene Elektronik. Als angenehmen Nebeneffekt sieht der Experte, dass die Schaltschränke, dank smarter Antriebe, kleiner ausfallen oder manchmal sogar ganz entfallen.

Das Unternehmen entwickelt und produziert Streckblasmaschinen der Reihe Contiform für PET-Flaschen von 0,1 bis 3,5 l und PET-Weithalsbehälter.  Die Ansprüche an Antriebe und Steuerungen sind bei Leistungen von bis zu 81.000 PET-Flaschen pro Stunde enorm.

Außer der Elektronik zeichnet sich bei der süddeutschen Firma ein Trend bei der Antriebsart ab: Mit Nachdruck führt Krones direktangetriebene Torquemotoren ein, weil sie ohne Getriebe und Getriebespiel sowie Ölbefüllung arbeiten. „Wir setzen alles in allem im Prinzip alle Formen von Elektromotoren ein – vom Asynchron- bis hin zum Schrittmotor“, sagt Davidson. Zum Einsatz kommen unter anderem Servomotoren von SEW-Eurodrive, Baumüller, Bosch Rexroth, B&R und Kollmorgen.

Hartmut Davidson„Uns bewegt aktuell besonders der Trend zur Dezentralisierung. Daher besitzen die Antriebe oft eine eigene Elektronik.“
Hartmut Davidson, Krones

Pneumatik verwendet Krones beim sogenannten Recken. Dabei wird der Preform (Vorformling der PET-Flasche) nach dem Erhitzen mit Hilfe eines Dornes gestreckt und zugleich in die endgültige Behälterform geblasen.  Um  bei diesem Prozess den Energieverbrauch zu senken, führte der Maschinenbauer ein elektromagnetisches Recksystem ein, das komplett ohne  Druckluft auskommt und so den Gesamtluftverbrauch spürbar senkt.  Davidson: „Das elektromagnetische System arbeitet wesentlich flexibler und lässt sich daher schneller auf eine neue Flaschensorte einstellen.“ Beim Streckblasen kommt die neue Ventilschaltung Air Wizard Plus zum Einsatz, die das Wiederverwenden von 30 % des Druckluftverbrauchs für den nächsten Blasprozess (Betriebsdruck: bis zu 40 bar) ermöglicht.

PC- und SPS-Welt wachsen zusammen

Bei den Steuerungen für die Servotechnik verwendet Krones ausschließlich SPS-Systeme von B&R. „Die Leistung entspricht derjenigen von PC-basierten Systemen“, sagt der Experte. „Die B&R-Systeme sind sehr robust und hoch verfügbar. Aber die innere Struktur ähnelt der eines PC. Auf lange Sicht denke ich daher, dass PC- und SPS-Welt zusammenwachsen werden.“

In diesem Zusammenhang fallen immer öfter Schlagworte wie Industrie 4.0 oder Smart Automation. Davidson: „Wir beobachten, dass Technologien à la Smart Phone oder Tablet in unserem Bereich Einzug halten. Krones stellt daher schon die entsprechenden Schnittstellen und Benutzeroberflächen zur Verfügung. Entsprechende Entwicklungen zeigten wir auch auf der drinktec.“

Contiform 3 von Krones

Smartes Streckblasen: Die Contiform 3 von Krones produziert PET-Flaschen schneller, sparsamer und flexibler.

„Besonderen Wert legt Krones auf eine Online-Diagnose bei der Wahl seiner Servoantriebe. „Genau auf diesem Gebiet trennt sich die Spreu vom Weizen“, stellt Davidson fest. „Es gibt nur sehr wenige Anbieter, die Servoantriebe mit einer hochwertigen Diagnose herstellen. Und genau diese spielt eine überaus wichtige Rolle bei den von uns produzierten hochdynamischen Maschinen.“ Denn schon geringfügigste Mängel können die Qualität des Endprodukts beeinträchtigen. Und das gilt es selbstverständlich zu vermeiden.

Zu den Pionieren der Blasformtechnik zählt seit fast sieben Jahrzehnten die Kautex Maschinenbau GmbH in Bonn, die seit längerem weltweit auf dem Gebiet Extrusions-Blasformtechnologie führt. Kautex entwickelt und baut Blasformmaschinen für die Automobil- und Verpackungsindustrie sowie für Spezialanwendungen.

Trend zu elektrischen Servoantrieben

„Der Trend geht bei den Antrieben hin zu elektrischen Servoantrieben, weil sie zunehmend immer mehr können“, erklärt Heinz-Werner Eckerskorn, Leiter Forschung und Entwicklung. „Die Servoelektrik übernimmt daher immer mehr Aufgaben der Hydraulik.“ Vor diesem Hintergrund stellt Kautex auf der K 2013 in Düsseldorf auch eine vollelektrische Blasformmaschine für die Verpackungsindustrie vor.

Bei großen Blasformmaschinen mit schnellen und kraftvollen Schließeinheiten komme aber weiterhin Hydraulik zum Einsatz, beispielsweise wenn hohe Schließkräfte erforderlich sind. Servoelektrik verwendet Kautex bei dem gesamten Handling und bei kleineren Blasformanlagen etwa für Verpackungen. Eine Spezialität des Unternehmens sind Lösungen für die Automobilindustrie, für die Kautex Anlagen zum Herstellen von mehrschichtigen Kunststofftanks (bis zu sieben Coex-Schichten) baut, in denen vollhydraulische Schließeinheiten mit einer maximalen Schließkraft von 2000 kN und einer Höchstgeschwindigkeit von 400 mm/s arbeiten.

Heinz-Werner Eckerskorn„Wir haben Extruder von 2 bis 250 kW. Ich fände es schön, wenn es da bei den Antrieben nicht Sprünge bei der Technologie oder der Bedienung gäbe.“
Heinz-Werner Eckerskorn, Kautex

Eine Entwicklung hin zur sogenannten smarten Aktuatorik, bei der intelligente Antriebe über immer mehr Elektronik verfügt, beobachtet der F+E-Leiter dagegen nicht. Eckerskorn: „Wir haben eher einen Trend zu Antrieben mit Verbindungen zu EtherCAT und Profinet.“ Im Mittelpunkt steht eine zentrale Steuerung über Feldbus. Bei den Steuerungen fährt Kautex zweigleisig: Als Standardsystem dient eine PC-basierte Beckhoff-Steuerung. Auf Wunsch eines großen Kunden gibt es außerdem als SPS-Alternative eine Siemens S7-Steuerungseinheit mit WinCC-Bedienungsoberfläche.

Kautex verwendet bevorzugt feldbusfähige Antriebe in kompakter Bauform, die der Hersteller möglichst durchgängig in verschiedenen Leistungsklassen anbieten sollte. „Wir haben Extruder mit Leistungen von 2,0 bis 250 kW“, nennt Eckerskorn ein Beispiel. „Ich fände es schön, wenn es da bei den Antrieben nicht Sprünge bei der Technologie oder der Bedienung gäbe.“

Motor und Frequenzumrichter aus einer Hand

Ein Grund ist die weltweite Service-Mannschaft, der Kautex nicht zumuten kann, sich bei einer Produktfamilie immer wieder auf neue unterschiedliche Technologien und Bedienoberflächen einstellen zu müssen. Außerdem setzt der F+E-Leiter auf Lösungen, bei der sich unterschiedlichste Antriebstechnik an einem Zwischenkreis mit gemeinsamer Einspeisung anschließen lässt, um so Energie zu sparen. Kautex ordert auch mit Blick auf die Energieeffizienz Motor und Frequenzumrichter möglichst von einem Hersteller, weil diese Bauteile besser aufeinander abgestimmt sind. Eckerskorn: „Wir ziehen es vor, diese Lösungen mit dem Antriebslieferanten komplett auszulegen und an unsere Kräfte sowie Beschleunigungen anzupassen.“

Autor: Nikolaus Fecht, freier Journalist

„Elektromechanik wird nicht allen gerecht“

INTERVIEW: Dirk-Walter Herold, Bosch Rexroth

Dirk-Walter Herold

Dirk-Walter Herold, Leiter Vertrieb Kunststoff- und Druckgießmaschinen.

Was wünschen sich Hersteller von Blasformmaschinen?
Neben der klassischen vollhydraulischen Maschine, meist umgesetzt mit Speicherantrieb, gibt es verschiedene elektromechanische Ausführungen. Als kostenoptimierte Lösung sind die rein hydraulischen Maschinen nach wie vor der Standard im Markt. Die elektromechanischen Lösungen konnten bisher nicht allen Anforderungen des Marktes – also Preis und Technik der Schließeinheit – gerecht werden.

Was bietet Bosch Rexroth stattdessen an?
Wir verfolgen aktuell zwei weitere Ansätze: Der Einsatz von drehzahlvariablen Pumpenantrieben Sytronix SvP ohne Speicher in hydraulischen Maschinen. Diese Lösung ist besonders energieeffizient, da nur der für die Bewegung tatsächlich erforderliche Druck aufgebracht werden muss. Hierdurch ist auch weniger Kühlleistung für die Antriebstechnik erforderlich, die Lebensdauer des Öls steigt und die Geräuschemissionen sind geringer.

Und der andere Ansatz?
Er sieht die Auswahl der eingesetzten Antriebstechnik entsprechend der Anforderungen an die jeweilige Achse vor. Hier kommen zum Beispiel für die Schließachse, die neben einer hohen Geschwindigkeit auch hohe Kräfte aufbringen muss, elektrohydraulische Achsantriebe zum Einsatz. Die Hydraulik übernimmt die Funktion eines Umschaltgetriebes – beispielsweise zwischen Eil- und Kraftgang. Je nach Ausführung des Systems kann diese Umschaltung digital oder kontinuierlich erfolgen. Daneben gibt es auch Lösungen, bei denen dieser Übergang über ein Steuersignal variabel vorgegeben werden kann. Solche Achsantriebe sind sehr kompakt und können auch als eigenständige, autarke Achsen – ohne Anbindung an ein zentrales Hydrauliksystem – betrieben werden.

Was präsentieren Sie auf der K 2013 in Düsseldorf?
Zum einen elektrohydraulische und auch elektromechanisch Achsantriebe, zum anderen ein Antriebskonzept mit drehzahlvariablen Pumpenantrieben Sytronix SvP.