Elektrische Antriebe gewinnen beim Spritzgießen in Sachen Energieeffizienz an Bedeutung. Hydraulische Antriebe spielen ihre Vorzüge aus, wenn es um kraftvolles Einspritzen und Kosteneffizienz geht. Die Allrounder der neuen Maschinengeneration kombinieren die Vorteile beider Antriebstechniken.
Die hybrid angetriebenen Spritzgießmaschinen der Baureihe Hidrive (H) von Arburg, Lossburg, kombinieren präzises elektrisches Schließen und dynamisches hydraulisches Einspritzen. Dass die Jubiläumsmaschine Allrounder 470 H ein attraktives Antriebskonzept aufweist, bestätigt auch eine Umfrage unter den Besuchern der Arburg Technologie-Tage im März 2023.
Anlässlich des Jubiläums „100 Jahre Familienunternehmen Hehl“ präsentierten Guido Frohnhaus (l.), Arburg-Geschäftsführer Technik, und Gerhard Böhm, Geschäftsführer Vertrieb und Service, im Februar 2023 die Weltpremiere der hybriden Allrounder 470 H. (Foto: Arburg)
Hybride Technik punktet bei Spritzgießern
96 % der Befragten bewerteten die neuen hybriden Allrounder 470 H als einen passenden Ersatz für hydraulische, 95 % für elektrischen Maschine. Gerhard Böhm, Geschäftsführer Vertrieb und Service bei Arburg, resümiert: „Unsere Intention, die hinter dieser Maschinentechnologie steckt, wurde von den Befragten eindeutig bestätigt und als höchst interessant bewertet – für den technischen Spritzguss genauso wie für anspruchsvolle Anwendungen z. B. in der Automobil- und Verpackungsindustrie. Wir haben mit unserer hybriden Jubiläumsmaschine in drei Leistungsvarianten also den Nerv der Zeit genau getroffen. Denn sie ist energiesparend, ressourcenschonend, produktionseffizient, bedienfreundlich und zuverlässig zugleich. Zudem sind die meisten Maschinenbediener mit hydraulischen Spritzeinheiten vertraut und können deren Vorteile umfassend nutzen.“
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 geeignet. Mit diesem elektrischen Direktantrieb, der z. B. in den hybriden Maschinen der Leistungsvarianten Premium und Ultimate verbaut ist, lassen sich alle Positionen 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.
Elektrische Schließeinheit: Zur Serienausstattung der hybriden Allrounder H in der Leistungsvariante Premium zählt eine elektrische Kniehebel-Schließeinheit, energieeffizient und präzise angetrieben von einem Planetenrollengewindetrieb. (Foto: Arburg)
Die Kinematik des doppelten Fünf-Punkt-Kniehebels ist 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
„Unsere hybriden Allrounder in den Leistungsvarianten Comfort, Premium und Ultimate lassen sich optimal an die jeweiligen Anforderungen anpassen“, weiß 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 10 bis 45 s gefertigt werden. Die Energiebilanz dieser Leistungsvariante ist laut Arburg im Vergleich zu einer entsprechenden hydraulischen Maschine um bis zu 50 % besser, Kühlwasser- und Ölbedarf um bis zu 35 % reduziert, die Trockenlaufzeiten sind mit 1,4 s rund 30 % kürzer. Der Antrieb erfolgt über eine robuste Kugelumlaufspindel.
Die hinsichtlich Produktionseffizienz weiter verbesserte Leistungsvariante Premium erreicht Trockenlaufzeiten von 1,2 s. 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 für gleichzeitige, unabhängige Bewegungen von zwei hydraulischen Nebenachsen.
Der hybride Allrounder 470 H in der Leistungsvariante Premium verfügt über eine präzise Schließeinheit mit Planetenrollengewindetrieb und eine Spritzeinheit mit Arburg Servohydraulik (ASH). (Foto: Arburg)
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 s 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 eine Einspritzpräzision auf dem Niveau einer elektrischen Spritzeinheit erreichen. Optional ist auch zyklusübergreifendes Dosieren möglich.
Reduzierter Energiebedarf dank Servohydraulik
Hydraulische Spritzeinheit: Die hybriden Allrounder H der Leistungsvarianten Comfort und Premium verfügen über die Arburg-Servohydraulik (ASH). Bei dieser Technologie passt sich das Antriebssystem stufenlos an den tatsächlichen Leistungsbedarf an. (Foto: Arburg)
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. 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 % Energie, vor allem bei Prozessen mit langen Kühlzeiten. Mit einem Allrounder 470 H Comfort lassen sich laut Arburg je nach Anwendungsfall bis zu 12.000 kg CO2 im Jahr einsparen. Gleichzeitig reduzieren sich Kühlbedarf und Geräuschpegel der Maschine.
Förderstromteilung reduziert Zykluszeiten
Um mit der ASH-Technologie gleichzeitige Bewegungen von zwei Nebenachsen 1 und 2 realisieren zu können, hat Arburg die so genannte Förderstromteilung entwickelt. (Abb.: Arburg)
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 weniger Energie und andererseits reduzieren sich die Zykluszeiten. Und das ganz ohne Hydraulikspeicher oder Mehrpumpentechnologie mit zweitem Servomotor und zusätzlichem Frequenzumrichter.
Hohe Einspritzgeschwindigkeiten
Bei den hybriden Allroundern der Leistungsvariante Ultimate lassen sich mittels Hydraulikspeichertechnik über separate Regelventile alle Achsen unabhängig voneinander bewegen. (Foto: Arburg)
Die hybriden Allrounder der Leistungsvariante Ultimate arbeiten für hohe 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 der Ultimate-Variante lassen sich Einspritzgeschwindigkeiten von bis zu 450 mm/s erreichen. „Künftig werden mit Ultimate-Maschinen sogar 550 Millimeter pro Sekunde und Beschleunigungen von bis zu 1 G möglich sein“, blickt Guido Frohnhaus nach vorne.
