Dünnwandige Drucksache

In zunehmend mehr Bereichen des täglichen Lebens lösen PET-Flaschen Glasgebinde ab. Erzeugt werden die dünnwandigen Getränkebehälter in Streckblasformern wie dem KSB 6R des niederösterreichischen Herstellers KOSME. Im 3-Sekunden Takt erhalten die Flaschen durch Aufblasen mit hohem Druck in Negativformen ihre oft markenbildende Form. Konstruiert wird die alles andere als triviale Pneumatik mit EPLAN Fluid, einem der Systeme der EPLAN Plattform. Ende der Siebziger Jahre begannen Getränkeerzeuger erstmals, die bis dahin üblichen Glasflaschen zu ersetzen, einerseits durch Verpackungen aus Verbundkarton, andererseits durch Kunststoffflaschen. 2004 wurde bereits etwa die Hälfte aller alkoholfreien Erfrischungsgetränke in PET-Flaschen abgefüllt, dazu kommen immer mehr PET-Flaschen für Milch- und Milchprodukte, Fruchtsäfte, Bier und Spirituosen. Der Vorteil gegenüber Glasflaschen ist der beinahe vollständige Wegfall von Tara, also des Verpackungsgewichts. Dass eineinhalb Liter Flüssigkeit in einer PET-Flasche brutto ungefähr gleich schwer sind wie ein Liter in einer Glasflasche, spürt nicht nur, wer den Einkauf nach Hause schleppt, sondern senkt auch den Transportkostenanteil. Möglich wird das durch die Materialeigenschaften von PET (Polyethylenterephthalat). Der thermoplastische Kunststoff weist wegen seiner Polarität starke zwischenmolekulare Kräfte auf. Dadurch weisen Getränkeflaschen auch dann noch ausreichende Festigkeit auf, wenn sie extrem dünnwandig sind. Hergestellt werden PET-Flaschen, indem Spritzguss-Rohlinge – sogenannte Preforms - kontrolliert erhitzt, mit einem Dorn auf Länge gebracht und zuletzt mit Druckluft in eine Negativ-Form geblasen werden. Das geschieht vollautomatisch in Maschinen, die von der KOSME Gesellschaft m.b.H. im niederösterreichischen Sollenau produziert werden. Flaggschiff des PET-Blasmaschinensortiments ist die erst kürzlich im Markt eingeführte KSB 6R mit einer Leistung von bis zu 10.800 1,5 Liter Flaschen pro Stunde. Die gemeinsam mit der Mutterfirma KRONES entwickelte Rundläufermaschine wurde mit dem Ziel entworfen, Verlässlichkeit und Bedienerfreundlichkeit mit geringem Energieaufwand und höchstmöglicher Flexibilität zu schaffen. Dementsprechend kann die KSB 6R aus unterschiedlichsten Preforms PET-Flaschen von 0,1 bis 3,0 Liter und mit Halsringgrößen bis 43 mm produzieren. Starre Vertaktung
Bei näherer Betrachtung der Maschine offenbart sich ein hoch präzises mechanisches Wunderwerk. Die als Schüttgut angelieferten Preforms werden automatisch sortiert und hängend an die Maschine gebracht. Ein Transportgurt befördert sie mit exakt eingehaltenen Abständen und konstanter Geschwindigkeit durch den mehrstufigen Heizprozess, bevor sie von Greifern in die wie in einer stehenden Revolvertrommel angeordneten Blasformen eingesetzt werden. Nach dem Reckvorgang, bei dem ein über Kurvensteuerung pneumatisch betätigter Dorn den Förmling auf Länge bringt, wird die Flasche mit bis zu 40 bar Luftdruck in die Form geblasen. Ein Ausgabestern entnimmt die fertigen Flaschen nach Öffnen der Form und gibt sie zum Abtransport weiter. Ein Zyklus dauert weniger als drei Sekunden und duldet keine Unregelmäßigkeiten. Daher wird die Synchronizität auch nicht steuerungstechnisch hergestellt, sondern durch formschlüssige Verbindung aller mechanischen Teile der Maschine, die von einem zentralen FU-gesteuerten Elektromotor angetrieben wird. Während der direkt verzahnte, geradlinige Transport durch die Maschine auf einer Ebene mechanisch verhältnismäßig einfach ist – KOSME betrachtet das wegen der geringeren Fehleranfälligkeit als Vorteil – ist die Ansteuerung der Pneumatikzylinder und die Luftversorgung für den Blasvorgang keineswegs trivial. Immerhin befinden sich die Formen auf einer rotierenden Aufnahme mit sechs Kavitäten. Mit unterschiedlichen Drücken werden die Flaschen in einem mehrstufigen Verfahren in die Formen geblasen. Dabei wird die benötigte Druckluft für alle Vorgänge aus der Hauptblasluft zurück gewonnen. Optional dient ein Recyclingsystem für weitere Reduktion des Luftbedarfs. Auch müssen die Formen permanent auf konstanter Temperatur gehalten werden, was nur mit einer integrierten Flüssigkeitskühlung gelingt. Fluidtechnik professionell geplant
Den pneumatischen Teil der Maschine, ebenso wie den Flüssigkeitskreislauf, konstruiert Andreas Gamp. Seit 10 Jahren im Unternehmen, ist Gamp seit sechs Jahren in der Konstruktion beschäftigt. Mit mittlerweile drei Kollegen entwickelt er die Elektrokonstruktion mit EPLAN. Für die Fluid-Planung verwendet er seit etwa dreieinhalb Jahren EPLAN Fluid (früher fluidPLAN). „Wir gehörten zu den ersten Anwendern dieser Software in Österreich“, erinnert sich Andreas Gamp. Angesichts des erheblichen Pneumatik-Anteils – allein an Druckluftleitungen werden in einer KSB 6R mehr als 50 Meter verbaut – gehört er wohl auch zu den Power-Usern dieses spezialisierten Konstruktionstools. „Mit EPLAN Fluid kann ich sehr leicht eine projektspezifische Datenbank aufbauen und dadurch automatisiert die entsprechenden Stücklisten ableiten“, schildert Andreas Gamp die Vorzüge des Tools. „Es ist auch recht einfach, Pläne so zu gestalten, dass jeder Montagearbeiter leicht den Überblick behält.“ Dabei ist die Möglichkeit recht hilfreich, neben dem funktionellen Plan auch die jeweilige Teilstückliste auf dem selben Blatt darzustellen, ebenso wie Fotos zur Illustration der jeweiligen Einbausituation. Als Hauptvorteil der Software betrachtet der Konstrukteur jedoch die Geschwindigkeit der Umsetzung: „Nach abgeschlossener Dimensionierung ist die Umsetzung der konstruktiven Gedankenarbeit in einen vollständigen Plansatz mit allen Ableitungen eine Angelegenheit von wenigen Tagen. Früher war man damit ein paar Wochen beschäftigt.“ Dabei wird der Konstrukteur durch verschiedene Logikfunktionen und Automatismen des Systems unterstützt, die neben der Beschleunigung der Fluid-Planung helfen, alle Bauelemente stets im Blick und damit die Kosten im Griff zu behalten. Beispiel die flexiblen Projektoptionen, die schon in der Entwicklung berücksichtigt werden und bei der Auslieferung auf individuellen Kundenwunsch angepasst werden können. Hier gilt: Einfach die gewünschten Optionen ein- und ausschalten, und schon ist die passende Anlage ausgewählt. Es kommen nicht nur Anlagendimensionen sondern auch Funktionserweiterungen einer Anlage in Betracht. Die hinterlegten Optionen eines Projekts werden aus einem zentralen Dialog disziplinübergreifend konfiguriert – das macht komplexe Maschinen und Anlagen einfach beherrschbar. Flexibel für Änderungen
Änderungen sind eine Unbekannte in engen Zeitfenstern. Sie sind immer notwendig und müssen schnell und flexibel in ein Projekt übernommen werden. Mit dem Inplace Editing in EPLAN Fluid kommt das Änderungswesen auf Spitzenzeiten: Texte und technische Angaben (z.B. Bauteilkennzeichen, Bauteilgröße, Artikelnummer) lassen sich im Fluidschaltplan direkt bearbeiten, ohne den Bauteildialog zu öffnen. Selbstverständlich wirken sich alle Änderungen (sofern gewünscht) im gesamten Projekt aus - Online versteht sich. Änderungen in den Auswertungsseiten wie Wartungslisten lassen sich per Reverse Engineering einfach vornehmen, die dann ebenfalls online im Fluidplan angezeigt werden. Damit entfällt die zeitintensive Nachbearbeitung im Plan – für schnelle Ergebnisse. Nachdem bei Kosme die Entwicklung der KSB 6R nun abgeschlossen ist, wird nun als nächstes Projekt der Umstieg auf die neue Version von EPLAN Fluid ins Auge gefasst. Basierend auf der modularen EPLAN Engineering-Plattform, hält diese Kernfunktionen bereit, die gleichermaßen im Elektro-CAE wie auch im Fluid- oder EMSR-Engineering benötigt werden. Verschiedene Gewerke - alle auf einer Plattform
Die Durchgängigkeit der EPLAN Plattform, auf der EPLAN Fluid aufsetzt, eröffnet neue Potenziale für mechatronisches Engineering. Diese reale Integration trifft exakt den Trend vernetzter integrativer Lösungen Denn die Dokumentation des gesamten Engineering, egal ob Fluid-, Elektrotechnik oder Steuerungsdokumentation, basiert auf durchgängigen Daten mit extrem hoher Qualität. Mit EPLAN entfällt das zeitraubende Abgleichen der Steuerungsdaten. Selbst Teile eines Gerätes oder einer Baugruppe können ein eigenes Gewerk führen. So wird zum Beispiel in EPLAN Fluid einem Ventil das Gewerk Hydraulik, Pneumatik, Kühlung oder Schmierung logisch zugewiesen und mit Hilfe der Ebenenverwaltung zusätzlich grafisch herausgestellt. Es spielt dabei übrigens keine Rolle, ob der Kollege aus einer Nachbardisziplin wie z.B. der Elektrotechnik die gleiche Sprache spricht oder örtlich anwesend ist. Projekte können dank des Collaborative Engineering weltweit in verschiedenen Sprachen gleichzeitig bearbeitet werden – in eigener Sprache auf einheitlicher Datenbasis. So gewährleistet die EPLAN Plattformtechnologie das Arbeiten verschiedener Experten aus verschiedenen Bereichen online an einem System – mit klarer Abgrenzung der Disziplinen (in EPLAN „Gewerke“) – aber in einem System. Die dadurch erzielbare weitere Verbesserung des Workflows wird KOSME helfen, die bereits jetzt hervorragende Marktposition weiter auszubauen“, ist Andreas Gamp überzeugt.