Bei der Herstellung von Joghurtbechern, Lebensmittelschalen, Deckeln und weiteren thermogeformten Kunststoffverpackungen sind hohe Taktzahlen und eine große Wiederholgenauigkeit gefragt. Kunststofffolie wird dabei erhitzt, geformt, gestanzt, transportiert und gestapelt. Für die Energieeffizienz von Thermoformmaschinen entsteht daraus eine besondere Herausforderung: Mit steigender Produktivität nehmen die Beschleunigungs- und Bremsvorgänge zu, wodurch kurzzeitig hohe Leistungsspitzen auftreten.
Bei der Weiterentwicklung der Maschinenplattform „M-Line“ wollte Gabler Thermoform deshalb die Produktionsleistung erhöhen, ohne Netzanschluss, Schaltschrank und Energieversorgung entsprechend größer auslegen zu müssen. Gemeinsam mit SEW-Eurodrive entstand ein Konzept auf Basis des Automatisierungsbaukastens „Movi-C“ und der „Power and Energy Solutions“. Generatorische Energie aus dem Maschinenprozess wird dabei zwischengespeichert und für den nächsten Prozesstakt erneut genutzt.
Energiespeicher verbessern Energieeffizienz von Thermoformmaschinen
Statt die beim Bremsen entstehende Energie abzuführen, verbleibt ein großer Teil davon im System. Die Energiespeicher stellen sie bei kurzfristig hohem Leistungsbedarf wieder zur Verfügung. Dadurch muss die Netzversorgung nicht dauerhaft auf die Lastspitzen der Maschine ausgelegt werden. Steffen Lüking, Elektrokonstruktion und Entwicklung bei Gabler Thermoform, erläutert: „Der Einsatz von ,Movi-C‘; ermöglicht es uns, den Platzbedarf des Schaltschranks um rund zwei Drittel zu reduzieren. In der neuen Generation der ,M-Line‘ setzen wir Energiespeicher ein, die generatorische Energie im Zwischenkreis zwischenpuffern und dynamisch für den nächsten Prozesstakt wieder zur Verfügung stellen.“
Anschlussleistung sinkt von 140 auf 25 Kilowatt
Die antriebsseitige Anschlussleistung reduziert sich gegenüber der bisherigen Ausführung von rund 140 auf 25 Kilowatt. Gleichzeitig sinkt der Energiebedarf des Antriebssystems nach Angaben des Maschinenbauers um rund 40 Prozent. Auch die elektrische Infrastruktur fällt kompakter aus. Statt mehrerer Schaltschränke benötigt die neue Plattform nur noch einen Schaltschrank. Der Kabelquerschnitt der Netzzuleitung konnte von 70 auf zehn Quadratmillimeter reduziert werden. Zum Antriebskonzept gehören neben den Energiespeichern „Movidrive modular“, „Movitrac advanced“ und die dezentralen Kleinspannungsantriebe „Movimot performance ELV“. Letztere reduzieren den Verdrahtungsaufwand und unterstützen eine kompakte Maschinenarchitektur.
Höhere Produktivität bei geringerem Energiebedarf
Die Maßnahmen zur Energieeffizienz von Thermoformmaschinen gehen bei der „M-Line“ mit einer höheren Produktionsleistung einher. Die Plattform erreicht mehr als 250.000 Becher pro Stunde und bis zu 39 Takte pro Minute. Gleichzeitig wurde die Stanzkraft gegenüber der Vorgängergeneration um 25 Prozent erhöht. „In enger Zusammenarbeit mit SEW-Eurodrive konnten wir die Stanzkraft um 25 Prozent steigern, den Energiebedarf im Antriebssystem um rund 40 Prozent senken und die Leistung auf bis zu 39 Takte pro Minute erhöhen“, erklärt Silviu-Gabriel Madsen, Gebietsverkaufsleiter bei Gabler Thermoform.
Fazit: Energieeffizienz von Thermoformmaschinen beeinflusst Infrastruktur
Das Projekt verdeutlicht den Zusammenhang zwischen Energiebedarf und Dimensionierung der Maschineninfrastruktur. Werden Lastspitzen aus zwischengespeicherter Bremsenergie bedient, lassen sich Netzanschluss, Verkabelung und Schaltschranktechnik kleiner auslegen. Mit „Movi-C“ steht zugleich eine gemeinsame Plattform für Engineering, Antriebstechnik und Automatisierung zur Verfügung. Damit lässt sich das Konzept auf weitere Maschinenvarianten skalieren, ohne Energieversorgung und Automatisierung getrennt voneinander betrachten zu müssen.
Autorin
Andrea Balser
Public Relations Manager bei SEW-Eurodrive
