KunststoffXtra 6/2021 by SIGWERB GmbH

6 / 2021

Juni 2021

KUNSTSTOFF XTRA OFFIZIELLES ORGAN VON K U N S T S T O F F. s w i s s

DIE FACHZEITSCHRIFT FÜR WERKSTOFFE – VERARBEITUNG – ANWENDUNG

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Willkommen in der virtuellen Welt von ENGEL 22 – 24 Juni 2021 Im Juni 2021 ist es so weit – das ENGEL live e-symposium öffnet seine Tore. In diesem Jahr erwarten Sie in der virtuellen Welt von ENGEL innovative Technologien, spannende Anwendungen und nachhaltige Lösungen sowie neue Möglichkeiten der Digitalisierung. Begleiten Sie uns virtuell und erleben Sie die Zukunft des Spritzgießens.

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EDITORIAL

Die Crux mit der Verfügbarkeit Nach Jahren des kontinuierlichen Wachstums bis zum absoluten Rekordjahr 2018, erhielt die Kurve 2019 einen Knick. Viele Betriebe sahen im Rück-

www.granula.ch www.granula.eu

KUNSTSTOFF XTRA

gang aber keine Bedrohung, sondern vielmehr eine willkommene Gelegenheit zur Konsolidierung, zur Rückbesinnung auf Klasse statt Masse und die Chance, wieder mehr Zeit zu haben, vertieft auf die Kundenbedürfnisse einzugehen. Das Jahr 2020 startete vielversprechend bis zu dem Zeitpunkt, als «Corona» kam und zuerst einmal alles auf den Kopf stellte: Messen fielen wie Dominosteine der Pandemie zum Opfer, persönliche Kontakte sanken auf Null. Wie die Unternehmen ’das Jahr zum Vergessen’ genutzt haben, zeigen die Wirtschaftsdaten, die der Verband kunststoff.swiss jährlich bei seinen Mitgliedern und Nichtmitgliedern einholt. Positiv ist, dass die Einbussen wesentlich geringer ausfielen als ursprünglich befürchtet. Die Kunststoffindustrie wurde auch weniger gebeutelt als die Maschinen-, Elektro- und Metall-Industrie (MEM-Industrie). Erfreulich ist, dass sich quer durch beide Branchen ein Erholungstrend ab-

Für das laufende Jahr präsentiert sich die Lage zumindest pandemiemässig entspannter. Die Sorgen, die die Kunststoffbranche aktuell umtreiben, resultieren wieder aus dem Marktgesetz von Angebot und Nachfrage. Manch ein Verarbeiter wird bedauern, seine Materialeinkäufe nicht im letzten Jahr getätigt zu haben. Da waren die Rohstoffpreise noch auf einem Niveau, das gute Margen zuliess. Seit anfangs 2021 kennen die Preise nur eine Richtung: nach oben. Verarbeiter sind Preisschwankungen gewohnt. Die Kombination aber, von Pandemie, die die Lieferketten ins Stocken, ja bis zum völligen Erliegen brachte, und der gleichzeitig hohen Nachfrage sowohl nach technischen Kunststoffen, wie auch nach Standardkunststoffen lassen die Preise explodieren. Bemüht man den Standardspruch, «die Krise als Chance» sehen, bleibt beim einen oder anderen Markt Player vielleicht die Erkenntnis hängen, dass Lagerhaltung und die Absicherung von Lieferketten über diverse (auch inländische) Kanäle eine gute Investition in die Zukunft sind.

Marianne Flury, Redaktorin m.flury@sigwerb.com

6/2021

Masterbatch für Biopolymere Medizinaltechnik

zeichnet (Fokus-Thema).

KUNSTSTOFF XTRA

INHALTSVERZEICHNIS

FOKUS

Umsatzrückgang von 2019 geht weiter Sparten

Jahre

2017

2018

Rohstofflieferanten

2’777’780

Handelsfirmen

1’122’870

1’235’157

Verarbeiter

9’510’562

10’547’216

781’743

858’353

Maschinen u. Peripherie

3’061’113

2019

2020

Geschäftsjahr besser als erwartet 2’862’141

2’638’894

1’191’927

1’172’967

9’977’664

9’728’225

785’393

521’879

42’580

45’986

44’836

43’536

190’324

209’356

206’216

201’473

Verwertungsbetriebe

39’380

46’469

46’004

45’009

Übrige

73’383

77’052

76’667

75’747

14’538’623

16’080’702

15’190’848

14’429’749

Dienstleistungsbetriebe Formenbauer

Total

[Umsatz in TCHF]

Die Zahlen der Schweizer Kunststoffindustrie lassen aufatmen: Der befürchtete massive Rückgang konnte in Grenzen gehalten werden und der Ausblick auf das Jahr 2021 lässt Optimismus zu. 5

Wirtschaftsdaten 2020 – Quelle: Umfrage KUNSTSTOFF.swiss

27.05.2021

Nanoplastik – ein unterschätztes Problem?

Aus dem Plastikmüll in den Weltmeeren entstehen durch Verwitterung und Abbauprozesse Kleinstpartikel. Wie gefährlich sind die kleinsten von ihnen, so genanntes Nanoplastik, überhaupt?

CIRCULAR ECONOMY

Kreislaufwirtschaft hautnah erleben

Das KATZ plant in Aarau eine Kreislauffabrik. Damit soll Circular Economy direkt erfahrbar werden.

Forscher zeigen, wie Plastikpartikel mithilfe von Magneten aus dem Wasser entfernt werden können.

Durchbruch im Recycling von GFK-Abfällen

IMPRESSUM

KUNSTSTOFF XTRA

Die Fachzeitschrift für Werkstoffe – Verarbeitung – Anwendung Erscheinungsweise 10 × jährlich Jahrgang 11. Jahrgang (2021) Druckauflage 4600 Exemplare WEMF / SW-Beglaubigung 2020 4175 Exemplare total verbreitete Auflage 1394 Exemplare davon verkauft ISSN-Nummer 1664-3933 Internet www.kunststoffxtra.com Geschäftsleiter Andreas A. Keller

Anzeigenverkauf SIGImedia AG Jörg Signer Alte Bahnhofstrasse 9a CH-5610 Wohlen Telefon +41 56 619 52 52 Telefax +41 56 619 52 50 info@sigimedia.ch Redaktion Thomas Meier Telefon +41 79 310 01 59 thomas.meier@sigwerb.com Marianne Flury (Senior Editor) Telefon +41 32 623 90 17 m.flury@sigwerb.com

VERFAHRENSTECHNIK Mischschlauchköpfe neu konstruiert

Im SLM-Verfahren hergestellte Extrusionswerkzeuge sind bereits erfolgreich getestet worden. Bisher nutzen aber nur wenige Firmen die Vorteile der neuartigen Konstruktionen.

Herausgeber/Verlag SIGWERB GmbH Unter Altstadt 10, Postfach CH-6302 Zug Telefon +41 41 711 61 11 info@sigwerb.com, www.sigwerb.com Anzeigenverkaufsleitung Thomas Füglistaler

UMWELT Mikroplastik magnetisch entfernen

CIRCULAR ECONOMY

Glasfaserverstärkte Duromere gelten in der Industrie als nicht recycelbar. Dem Schweizer Start-up iwas-concepts AG ist es gemeinsam mit dem IKT der FHNW nun gelungen, eine kreislauffähige Lösung zu finden.

UMWELT

Vorstufe Triner Media + Print Schmiedgasse 7 CH-6431 Schwyz Telefon +41 41 819 08 10 beratung@triner.ch www.triner.ch

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Abonnemente Telefon +41 41 711 61 11 info@sigwerb.com www.kunststoffxtra.com Jahresabonnement Schweiz: CHF 38.00 (inkl. Porto/MwSt.) Jahresabonnement Ausland: CHF 58.00 (inkl. Porto)

Copyright Zur Veröffentlichung angenommene Originalartikel gehen in das ausschliessliche Verlagsrecht der SIGWERB GmbH über. Nachdruck, fotomechanische Vervielfältigung, Einspeicherung in Datenverarbeitungsanlagen und Wiedergabe durch elektronische Medien, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des Verlags. Für unverlangt eingesandte Manuskripte wird keine Haftung übernommen. Copyright 2021 by SIGWERB GmbH, CH-6302 Zug

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KUNSTSTOFF XTRA

INHALTSVERZEICHNIS

WERKZEUG-/ FORMENBAU Automatisierung schafft Wirtschaftlichkeit

CLUSTER

FORSCHUNG/ ENTWICKLUNG Polycarbonat beschichten

Auch bei der Auslegung und Konstruktion eines Spritzgiesswerkzeugs gibt es Automatisierungspotenzial.

INDUSTRIE 4.0 Veränderungen im Spritzgiessprozess erkennen

Ein neues Forschungsprojekt am KuZ ermittelt, wie hochtransparente, kratzempfindliche Polycarbonate oberflächenveredelt werden können.

Vorsichtiger Optimismus ist angesagt

Das Ziel vieler Spritzgiessverarbeiter ist es, den Spritzgiessprozess vollständig zu automatisieren. Der Einsatz von Machine Learning bietet eine interessante Möglichkeit.

PUBLIREPORTAGE

VERARBEITUNG

Mangelnde Verfügbarkeit von Rohstoffen setzt die kunststoffverarbeitende Industrie unter Druck. Es gibt aber gute Gründe für Optimismus.

Fliegender Start für kürzeste Entnahmezeit

KUNSTSTOFF XTRA OFFIZIELLES ORGAN VON K U N S T S T O F F. s w i s s

DIE FACHZEITSCHRIFT FÜR WERKSTOFFE – VERARBEITUNG – ANWENDUNG

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NEWS

PRODUKTE

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schäftsalltag, in einer sehr anspruchsvollen Zeit. Es braucht ein hohes Mass an Durchhaltevermögen, insbesondere auch wenn es bildlich gesprochen bergauf geht. Was jetzt gefragt ist, sind Weitblick, Selbstvertrauen und ein klarer Fokus auf das Wesentliche. Wir als KUMA Solution GmbH sind bereit, zusammen mit unseren Kunden und Partnern das Potenzial zu nutzen, um gemeinsam noch stärker und effizienter zu werden.

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6/2021

Juni 2021

Seit nun mehr 10 Jahren sind wir mit unseren Produkten am Markt Schweiz präsent. Unsere Kernkompetenzen liegen nicht nur im Bereich der allgemeinen Peripherie, sondern auch in kundenspezifischen Lösungen. Vom Kunststoffrecycling und dem Teiletransport über den Anlageschutz, die Werkzeugbeheizung sowie die Automatisation von Prozessen können wir einen echten Mehrwert schaffen. Um unsere Kunden noch umfassender bedienen zu können, haben wir uns ein grosses Know-how im Anlagebau, insbesondere den Rohrleitungen für Granulattransport, -verteilung und Vakuum-Systeme erarbeitet. Von der Planung bis zur Inbetriebnahme sind wir Ihr Partner. Aktuell befinden wir uns alle, ob privat oder im Ge-

6 / 2021

Bei der Entnahme der Fertigteile im Spritzgiessprozess leistet die Minimierung der Form-Offen-Zeit einen entscheidenden Beitrag zur Verkürzung der Zykluszeit.

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31.05.21 09:02

KUNSTSTOFF XTRA

Fokus

Wirtschaftszahlen der Schweizer Kunststoffindustrie 2020

Geschäftsjahr besser als erwartet Das ’Corona-Jahr’ 2020 liess die Industrie Schlimmes erwarten und die allgemein herrschende Unsicherheit verstärkte die Befürchtungen. Nun hat der Verband Kunststoff.swiss die Zahlen der Kunststoffindustrie ausgewertet und diese überraschen. Der befürchtete massive Rückgang konnte in Grenzen gehalten werden und der Ausblick auf das Jahr 2021 ist zwar durchzogen, lässt aber Optimismus zu.

Umsatzrückgang von 2019 geht weiter

Der Konjunkturrückgang hatte sich bereits nach dem absoluten Boomjahr 2018 abgezeichnet. 2019 musste die Kunststoffindustrie über alle Bereiche hinweg einen Umsatzschwund von 5,5 Prozent hinnehmen. Für das Corona-Jahr erwartete die Branche entsprechend weitere Einbrüche. Diese sind auch erfolgt, aber mit einem Minus von 5 % über die gesamte Branche geringer ausgefallen als befürchtet. Zudem sind nicht alle Bereiche gleichermassen hart getroffen (Abb. 1).

Vom Taucher bis zum mässigen Rückgang Einen empfindlichen Taucher erlitten die Maschinen- und Peripheriehersteller. Der Einbruch erfolgte vor allem in der 1. Jahreshälfte. Ab September 2020 zogen die Geschäfte gemäss Aussagen einzelner Maschinen- und Peripheriehersteller wieder an, konnten aber den Rückgang nicht wettmachen. Der Umsatz fiel von CHF 785,4 Mio. auf CHF 522 Mio., was einem Minus von 33,5 % gegenüber dem Vorjahr entspricht. Kurt Röschli, Geschäftsführer von Kunststoff.swiss, vermutet, dass die Verarbeiter coronabedingt und wegen der daraus resultierenden Verunsicherung, bezüglich Investitionen auf die Bremse getreten sind. Nicht ganz so hart wurden die Rohstofflieferanten getroffen. Deren Umsätze gingen von CHF 2862 Mio. auf 2639 Mio. zurück (-7,8 %). Das widerspiegelt die Preisentwicklung der Rohmaterialien, die sich im Verlaufe des letzten Jahres mehrheitlich gegen unten bewegten. «Wir hatten 2020 wesentlich tiefere Rohstoffpreise. Ich gehe davon aus, dass die Verarbeiter im Hinblick auf die Pandemie die Lager geleert haben. Entsprechend haben auch die Rohstoff4

Sparten

Jahre

2017

2018

2019

2020

Rohstofflieferanten

2’777’780

3’061’113

2’862’141

2’638’894

Handelsfirmen

1’122’870

1’235’157

1’191’927

1’172’967

Verarbeiter

9’510’562

10’547’216

9’977’664

9’728’225

Maschinen u. Peripherie

781’743

858’353

785’393

521’879

Dienstleistungsbetriebe

42’580

45’986

44’836

43’536

190’324

209’356

206’216

201’473

Verwertungsbetriebe

39’380

46’469

46’004

45’009

Übrige

73’383

77’052

76’667

75’747

14’538’623

16’080’702

15’190’848

14’429’749

Formenbauer

Total

[Umsatz in TCHF] Abb. 1: Umsatzrückgang von 2019 geht weiter. 5

Wirtschaftsdaten 2020 – Quelle: Umfrage KUNSTSTOFF.swiss

hersteller ihre Kapazitäten runtergefahren mit dem Resultat, dass 2021 die Rohstoffe um den Faktor 2 und mehr teurer wurden», analysiert Röschli die Situation. Die Verknappung betrifft nicht nur Kunststoffe; das Szenario zieht sich durch alle Bereiche – Holz, Metall, Stahl, Karton, Elektronik. Die Kunststoffverarbeiter kamen vergleichsweise mit einem ’blauen Auge’ davon. Deren Umsätze sanken von CHF 9978 Mio. auf CHF 9728 Mio. (-2,5 %). Betrachtet man die Umsätze der übrigen Markt Player, so halten sich auch hier die Rückgänge in Grenzen: sie bewegen sich zwischen -1,6 % (Handelsfirmen) und -2,9 % (Dienstleistungsbetriebe). Der Umsatzrückgang der Gesamtbranche von -5,0 % ist auch bemerkenswert, weil beispielsweise die Maschinen-, Elektround Metall-Industrie (MEM-Industrie) 2020 einen Einbruch von 9,8 % erlitten hat. Röschli erklärt die Differenz damit, dass der Bundesrat bereits zu einem frühen Zeitpunkt die Kunststoffindustrie als systemrelevant erklärt hat. Zudem haben Verpackungen, Hygieneartikel und Produkte und Geräte in der Medizintechnik einen Teil der Umsatzeinbussen ausgeglättet.

27.05.2021

Eine Bemerkung am Rande: Im vierten Quartal 2020 erreichten die Auftragseingänge der MEM-Industrie fast wieder das Vorjahresniveau. Es bestehen nach Auskunft von Ivo Zimmermann, Kommunikationsleiter Swissmem, ermutigende Anzeichen, dass sich dieser Erholungstrend 2021 fortsetzen wird. So deutet der PMI (Purchasing Managers Index) in fast allen Absatzmärkten auf ein teils kräftiges Wachstum hin. Auch die Erwartungen der Unternehmerinnen und Unternehmer für die kommenden zwölf Monate seien entsprechend positiv.

Deutlich weniger Firmen, Personal wurde gehalten Betrachtet man die Anzahl der Firmen resp. der Mitarbeitenden der Kunststoffindustrie zeigt sich ein durchzogenes Bild (Abb. 2). Auf der einen Seite gibt es markant weniger Firmen (-13 %). Als Gründe dafür nennt Röschli Konkurse, Fusionen und die andauernde Abwanderung ins Ausland. Verschärft habe sich die Situation sicher durch die Tücken der Pandemie. Dem Firmenschwund steht eine ziemlich konstant gehaltene Belegschaft gegen6/2021

Grafiken: Kunststof f.swiss

Marianne Flury

KUNSTSTOFF XTRA

Fokus

Weniger Firmen und weniger Mitarbeitende Jahre

2016

2018

2019

2020 MA

Firmen

Sparten

2017

864

873

879

822

Handelsfirmen

137

2'374

123

2'398

116

2'406

139

2'382

144

2392

Verarbeiter

Rohstoffe

435

25'745

419

26'002

421

27'432

435

27'654

443

27'001

Maschinen u. Peripherie

1'402

1'458

1'476

1'446

1'308

Dienstleistungsbetriebe

213

216

219

217

199

Formenbauer

958

972

982

956

Verwertungsbetriebe

101

103

118

120

103

Übrige

240

245

252

257

248

833

31'897

783

32'267

775

33'764

854*

33'935

743

33'029

Total

weil der Trend wahrscheinlich wegen Materialengpässen weiterhin rückläufig ist», befürchtet Röschli. «Starke Einbussen kann die Medizin nicht wettmachen.» Mit gros sem Abstand folgen die Bereiche Medizin (8,54 %), Fahrzeug (5,13 %), Elektro und Elektronik (2,26 %) und Haushalt (1,22 %). Weitere Segmente wie Landwirtschaft, Möbel u.a. verzeichnen einen Anteil von jeweils < 1 %.

Abb. 2: Weniger Firmen und weniger Mitarbeitende.

Kunststoffabfälle bleiben vermehrt im Inland

über. So bildet die Mitarbeiteranzahl mit einem gestiegenen Einsatz von RecyclingWirtschaftsdaten 2020 – Quelle: Umfrage KUNSTSTOFF.swiss 6 27.05.2021 einem Minus von 2,7 % die Schrumpfung material. der Firmen in keiner Weise ab. «Ich bin stolz auf die Kunststöffler. Sie haben lang- Export so tief wie fristig gedacht und verantwortungsvoll ge- seit Jahren nicht mehr handelt», stellt Röschli erleichtert fest. Der Export von Halbfabrikaten und Fertig«Man kann die Mitarbeiter nicht wie eine waren aus Kunststoff ist auf CHF 3,15 Mrd. Ware aus dem Schrank nehmen und dann zurückgegangen und hat damit das tiefste wieder zurückstellen. Mitarbeiter sind das Niveau der letzten 10 Jahre erreicht. Auf wichtigste Kapital einer Firma; dazu muss das Konto von Halbfabrikaten kommen CHF 1,5 Mrd. (1,644 Mrd.), auf das von man Sorge tragen.» Fertigware CHF 1,650 Mrd. (1,743 Mrd.) Höherer Kunststoffverbrauch (Abb. 3). Auf den ersten Blick mag erstaunen, dass Röschli vermutet, dass die KMU sich 2020 die verarbeitete Menge von Kunststoff und auf den Heimmarkt konzentriert haben. Kautschuk von 686 282 auf 719 899 Ton- Aufgrund von ihm vorliegendem Zahlennen (+4,9 %) zugenommen hat. Auf das material vom März und April 2021 ist er Konto von Kunststoff geht ein Plus von zuversichtlich, dass der Export im laufen5,5 %, währenddem der Kautschukver- den Jahr wieder zulegen wird. brauch um 4,6 % zurückging. Bei den Kunststoffanwendungen ergeben Röschli begründet dies damit, dass ein Teil sich bekanntermassen jeweils nur geringe der Plastikabfälle zum Rezyklieren expor- Verschiebungen. Unangefochten bleibt mit tiert und dann als recyceltes Material wie- einem Anteil von 40,22 % (39,4 %) der der importiert wird. «Diese Materialien er- Verpackungssektor der Spitzenreiter, gescheinen dann in Konsequenz als folgt vom Bau mit einem Anteil von importiertes Rohmaterial (Recyclingmate- 37,43 % (38,3 %). «Die beiden Bereiche rial).» Einen Mehrverbrauch ortet Röschli machen zusammen fast 80 % aus. Der Fertigfabrikaten weiter gesunken auchExport im Aufbauvon von Lagerbeständen und Rückgang beim Bau macht mir Sorgen,

Seit Jahren nehmen die Importe von Kunststoffabfällen stetig zu. Der Sprung von 65 389 auf 91 587 t – das ist ein Plus von 40 % – ist jedoch aussergewöhnlich. «Der Import ist wichtig, weil wir schlicht nicht genügend Recyclingmaterial zur Verfügung haben und nicht in genügend guter Qualität. Wir sind auf Partner angewiesen», begründet Röschli den Volumenanstieg. Auf der anderen Seite geht der Export kontinuierlich zurück, zuletzt von 89 602 auf 83 023 t (-7,3 %). Diese Entwicklung ist ganz im Sinn der Basler Konvention, die den Export von Post Consumer Abfällen PPC) verbietet. Haupthandelspartner sowohl im Im- wie auch im Export sind Deutschland und Österreich.

 besserer Absatz im Heimmarkt

Ausblick Gemäss Umfrage des Verbands im März dieses Jahres sind 42 % der Teilnehmer zuversichtlich, dass das laufende Geschäftsjahr umsatzmässig besser ausfallen wird als 2020. 23 % fürchten eine weitere Verschlechterung der Situation. Positiv stimmt, dass 62 % am Personal festhalten oder dieses gar aufstocken (22 %) wollen. Weitere Informationen und Grafiken finden sich unter folgendem QR-Code:

Exporte von Halbfabrikaten und Fertigwaren aus Kunststoff 4000 3500 3000

Mio CHF

2500 2000 1500 1000

Quelle: EZV

500 0

2011

2012

2013

2014

2015

Halbfabrikate

2016

2017

2018

2019

2020

Fertigfabrikate

Abb. 12 3: Export von Fertigfabrikaten weiter gesunken – besserer27.05.2021 Absatz im Heimmarkt. Wirtschaftsdaten 2020 – Quelle: Eidgenössische Zollverwaltung (EZV)

6/2021

Kontakt Kunststoff.swiss Kurt Röschli Schachenallee 29C CH-5000 Aarau +41 62 834 00 67 k.roeschli@kunststoff.swiss www.kunststoff.swiss

n 5

KUNSTSTOFF XTRA

Circular Economy

Die Kreislauffabrik am KATZ macht Recycling zum Erlebnis

Kreislaufwirtschaft hautnah erleben Das Kunststoff- Ausbildungs- und Technologie-Zentrum (KATZ) plant in Aarau eine Kreislauffabrik. Damit soll Circular Economy direkt erfahrbar werden. Gleichzeitig wollen die Initianten aber auch bei der Validierung und Entwicklung neuer Kreislauflösungen mitwirken.

Das KATZ wurde vor 30 Jahren als Verein gegründet. «Wir sind hauptsächlich in der Aus- und Weiterbildung tätig, bilden Fachkräfte aus und vermitteln vor allem Kunststoffverarbeitungstechnologien. In unserer Werkstatt kann man diese Technologie erleben und mit allen Sinnen erfahren», sagt der Geschäftsführer Rémy Stoll. Im Bereich Technologie und Innovation stellt das KATZ sein Technikum aber auch Entwicklungsabteilungen von Firmen und Hochschulinstituten zur Verfügung. Hier können Versuche durchgeführt oder im hauseigenen Labor Werkstoffeigenschaften überprüft werden. Stoll: «Zum einen wollen wir die Ausbildung systematisieren und zum anderen wollen wir die Technologie verfügbar machen, also den Transfer in die Industrie erleichtern.» Um das Angebot den aktuellen Bedürfnissen anzupassen, arbeitet man am KATZ an einer Kreislauffabrik. Circular Economy ist in der Kunststofftechnologie schon seit Jahrzehnten ein Thema. Die zentrale Frage lautet: Wie kann man Kunststoff im Kreislauf belassen, also am Ende eines Produktlebenszyklus das Material einer neuen Nutzung zuführen? «Wir sind sehr breit aufgestellt und haben alle Prozesse und Verfahren im Haus, die es dazu braucht. Daraus haben wir die Idee für die Kreislauffabrik entwickelt», sagt Stoll.

Kreislauf als Konzept Die Kreislauffabrik ist keine Fabrik im eigentlichen Sinn sondern ein Konzept, bei dem es darum geht, Kreislaufwirtschaft zu visualisieren. Die benötigten Technologien existieren alle, aber laut Stoll sind sie kleinteilig verteilt auf mehrere Branchen oder Firmen. Das KATZ will das Zusammenspiel der Verarbeitungsverfahren an einem Ort 6

Bilder: Katz

Thomas Meier

Eine kleine Produktionslinie demonstriert, was es alles braucht, um aus Milchflaschen ein Schneidbrett herzustellen.

zeigen. Später sollen Interessierte in der Kreislauffabrik auch daran forschen und eigene Ideen validieren können. Allein die Kunststoffverarbeitung ist ein vielfältiges Thema. Es braucht Maschinen, den Werkzeugbau und den Kunststoff selbst. Das heisst schon in der Verarbeitung müssen drei Disziplinen zusammenarbeiten. Stoll: «Mit der Kreislaufwirtschaft kommt die Abfallwirtschaft noch dazu. Es geht aber auch noch in die Richtung der Anwendung von Kunststoffprodukten. Da können wir Brücken bauen und z. B. die Abfallwirtschaft mit der Kunststofftechnik zusammenbringen.»

Interdisziplinäre Zusammenarbeit Bei der Kreislauffabrik geht es zunächst darum, die Prozesse zu visualisieren und zu zeigen was alles dazugehört. Ein wichtiges Element hierbei sind die Schonung

von Ressourcen und Ökobilanzen. «Es ist wichtig dass man nicht irgendetwas verändert, sondern klar begründet wieso man es macht und was es überhaupt verbessert», sagt Stoll. Ein weiteres Element ist die Produktgestaltung. Diese steht am Anfang eines Produktes und hier geht es darum, Produkte so auszulegen, dass die verwendeten Materialien später einfacher einem Kreislauf zugeführt werden können. Um all diese Aspekte abzubilden, sind drei Institute der Fachhochschule Nordwest schweiz (FHNW) am Projekt beteiligt. Namentlich das Institut für Industrial Design, das Zentrum für Cleantech und nachhaltige Energiesysteme sowie das Institut für Kunststofftechnik. Stoll: «Gemeinsam sind wir daran, das Konzept weiter zu entwickeln. Später können wir am KATZ entsprechende Weiterbildungen anbieten und zusammen mit unseren Partnern noch besser 6/2021

KUNSTSTOFF XTRA

Circular Economy

Projekte in der Wirtschaft durchführen.» Bereits heute erhält das Technologiezen trum Anfragen von Firmen, die ihr Produkt auf einen Recycling-Rohstoff umstellen wollen. Und schon heute können die Experten entsprechende Hilfestellung leisten. Mit der Kreislauffabrik lässt sich dieses Angebot weiter ausbauen.

Offene Fragen Im Maschinenpark des Technikums entsteht derzeit eine kleine Produktionslinie, die demonstrieren soll, was es alles braucht, um aus Milchflaschen ein Schneidbrett herzustellen. Stoll erklärt: «Eine Milchflasche ist ein interessantes Beispiel, weil sie nicht nur aus einem Material besteht. Das sind mehrere Lagen, von denen jede ihre Funktion hat. Diese Lagen kann man nicht mehr trennen. Was das für spätere Produkte bedeutet, respektive wo solche Stoffe überall wieder verwendet werden können, sind Fragen die wir heute noch gar nicht beantworten können.» Der Ansatz der Kreislauffabrik ist es, Berufsleuten das Rüstzeug zu geben, damit sie genau diese Probleme in ihrem Berufsalltag lösen werden und Antworten auf offene Fragen finden. Ein Resultat könnte sein, dass man in Zukunft Milchflaschen anders herstellt oder aus den heutigen Milchflaschen etwas anderes als ein Schneidbrett herstellt. Stoll: «Lösungen können in der Kunststofftechnik selbst liegen, oder darin, wie wir mit Verpackungen umgehen.»

Erste Erfahrungen am Versuchsaufbau Beim Versuchsaufbau wird schnell klar, dass Abfalltrennung ein wichtiger Schritt ist. Im Fall der Milchflaschen heisst das, die Etikette und der Deckel müssen von der Flasche getrennt werden. Im nächsten Schritt werden die Milchflaschen zerkleinert. Dazu dient ein einfacher Shredder der mit rotierenden Messern den Kunststoff zerhackt. Die nächste Maschine im Prozess ist ein Extruder, der Kunststoffgranulat aufschmilzt und durch eine Flachdüse in eine Folie umformt. Stoll füllt den Trichter des Extruders ohne weiteren Bearbeitungsschritt direkt mit den Kunststoffflocken aus dem Shredder. Die Umstellung vom Granulat auf die 6/2021

In einem Schredder werden die Milchflaschen zerkleinert.

Recyclingflocken wird bald darauf sichtbar. War die Folie zuerst halb transparent, so ist sie nun dunkelgrau und undurchsichtig. Durch die richtige Einstellung der Parameter wie Temperatur und Geschwindigkeit mit der die Folie gezogen wird, erreicht man auch mit dem Recyclingmaterial eine Folienqualität, die zur weiteren Verarbeitung taugt. Die Farbe liesse sich mit entsprechenden Pigmenten verändern. Allerdings ist das Basismaterial in diesem Fall grau, weil die Milchflasche aus weissen und schwarzen Schichten besteht. Deshalb ist die Änderung der Farbe auf dunkle Töne beschränkt. Man könnte zwar aufwändige Prozesse suchen mit denen man die Pigmente entfernen kann, etwa durch nasschemische Verfahren. Das würde aber die Energiebilanz des gesamten Prozesses wieder verschlechtern. Genau solche Fragen soll dieser Demonstrationsprozess aufwerfen.

Energie als wichtiger Faktor Dass Stoll direkt mit den Hackschnitzeln arbeitet, hat auch mit der Energiebilanz zu tun: «Man braucht am wenigsten Energie, wenn man den Kreislauf so kurz wie möglich gestalten kann und wie hier etwa auf das Regranulieren verzichtet.» Auf der anderen Seite zeigt der Demonstrator aber auch auf, dass es schwieriger ist, mit dem geschredderten Material zu arbeiten. Im Extruder wird mehr Luft eingetragen oder es gelangt Staub in das Material. Die verschiedenen Störfaktoren werden hier exemplarisch aufgezeigt und erfahrbar gemacht. Eine weitere Frage, die sich bei der Wiederaufarbeitung stellt: Wie viele Produktle-

benszyklen sind mit einem Material überhaupt möglich? Stoll meint dazu: «Damit unendlich viele Durchläufe möglich wären, müsste man 100 % rezyklieren können. Das ist nicht realistisch weil es immer Verluste geben wird.» Grundsätzlich werden bei der Verarbeitung Moleküle geschädigt und Zusatzstoffe abgebaut. Man wird sich also die Frage stellen müssen welchen Anteil an Recyclingmaterial, wieviel Rohmaterial und welche Additive man dosieren soll, um die geforderte Qualität für sein Produkt zu erhalten und auf der anderen Seite möglichst viel Energie und erschöpfliche Ressourcen einsparen zu können.

Vielfältige Möglichkeiten Im Technikum stehen noch weitere Maschinen, mit denen Halbzeuge aus dem recycelten Material weiterverarbeitet werden könnten. Ein Teilnehmer an einem solchen Kreislaufpraktikum würde erfahren, wie man aus Milchflaschen eine Folie herstellt und könnte zum Beispiel an der Tiefziehmaschine ein entsprechendes Objekt herstellen oder eben an der Spritzgussmaschine das vorgeschlagene Schneidbrett. Das KATZ verfügt auch über eine Schmelzspinnanlage. Damit lassen sich Fasern aus PET herstellen, aus denen wiederum Textilien gewoben werden können. Stoll: «Es ist ein Wunsch von uns, auch in diese Richtung Weiterbildungen anbieten zu können. Schmelzspinnen alleine ist schon nicht einfach, es ist viel komplizierter als eine Folie herzustellen. Wenn wir das also nicht nur für Forschungsprojekte einsetzen sondern auch einem breiten Publikum demonstrieren wollen, brauchen wir noch etwas Entwicklungsarbeit.» Die braucht es auch noch bei der Kreislauffabrik, bis dereinst entsprechende Kurse angeboten werden können. Alle anderen KATZ-Kurse finden seit Anfang Mai wieder als Präsenzveranstaltungen statt.

Kontakt KATZ Kunststoff- Ausbildungs- und Technologie-Zentrum Schachenallee 29 CH-5000 Aarau +41 62 836 95 36 info@katz.ch www.katz.ch

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Circular Economy

Geschlossener Werkstoffkreislauf

Durchbruch im Recycling von GFK-Abfällen Glasfaserverstärkte Duromere gelten in der Industrie als nicht recycelbar und sind deshalb ein grosses Entsorgungsproblem. Dem Schweizer Start-Up iwas-concepts AG ist es gemeinsam mit dem Institut für Kunststofftechnik der FHNW jedoch gelungen, eine kreislauffähige Lösung für diese Problematik zu finden. Für die Markteinführung sucht Iwas derzeit nach geeigneten Partnern.

Unsere Gesellschaft ist im Wandel. Themen wie der Klimawandel, Umweltschutz und Nachhaltigkeit gelangen immer stärker in den Fokus der Öffentlichkeit und setzen die Politik und die Industrie unter Druck. Auch die Kunststoffindustrie spürt diesen Paradigmenwechsel und sieht sich mit neuen Herausforderungen konfrontiert. Produkte aus Plastik stehen in Verruf. Wenn die Branche in der öffentlichen Wahrnehmung weiterhin als innovativ und zukunftsorientiert gelten möchte, muss sie schleunigst umdenken und nicht nur von Nachhaltigkeit sprechen, sondern diese auch konsequent umsetzen. Im Zusammenhang mit Kunststoffrecycling spricht man oft von PET-Flaschen, Strohhalmen, Einwegverpackungen oder Plastiktüten. Doch es gibt zahlreiche andere Kunststoffanwendungen, die in grossem Stil hergestellt und verbaut werden, über deren Recycling in der breiten Öffentlichkeit jedoch kaum gesprochen wird. Glasfaserverstärkte Kunststoffe auf Basis duromerer Harze (GFK) erfreuen sich seit längerer Zeit einer steigenden Nachfrage und kommen in einer Vielzahl an Anwendungen zum Einsatz. Das Material gilt jedoch als schwierig zu recyceln und so hat sich abseits der öffentlichen Wahrnehmung eine Entsorgungsproblematik aufgebaut, welche die globale Abfallkrise weiter befeuert. Diesen Zustand will die iwasconcepts AG (Iwas) ändern und hat sich deshalb auf die Suche nach einer Recy clinglösung für GFK-Abfälle gemacht. GFK verfügen über eine Vielzahl an Eigenschaften, die den Werkstoff für die Industrie interessant machen. Sie sind günstig in 1

Partner, iwas-concepts AG

Bilder: iwas

Tim Voegelin ¹

Unterschiedliche Quellen von GFK-Abfällen

der Herstellung, leicht, stabil, witterungsbeständig und entsprechend langlebig. Deshalb werden unzählige Anwendungen, wie beispielsweise Rotorblätter von Windenergieanlagen, Bootsrümpfe, Karosserieteile von Autos, Wohnwagen und zahlreiche Industrieanwendungen aus diesem Material gefertigt. Europaweit wurden im Jahr 2019 1,141 Millionen Tonnen GFK hergestellt und in diversen Industrien eingesetzt.

Das Recycling von GFK ist komplex Doch auch GFK-Anwendungen erreichen mit der Zeit ihren End-of-Life und müssen fachgerecht entsorgt werden. Das Recy cling von GFK ist aber komplex, weil sich die duromeren Harze im Gegensatz zu Thermoplasten nicht einschmelzen und zu neuen Anwendungen verarbeiten lassen.

Auch ist eine Auftrennung von Matrix und Glasfaser schwierig. Die tiefen Herstellungskosten für Glasfaser-Neuware sind einer der Hauptgründe, weshalb sich bis heute noch kein GFK-Recycling im Sinne der Kreislaufwirtschaft am Markt eta blieren konnte. Europaweit fallen jährlich mehr als 200 000 Tonnen GFK-Abfälle an, für die keine Verwendung mehr zu bestehen scheint. Das Recycling von GFK ist ein altbekanntes Problem, weshalb schon verschiedene Unternehmen und Forschungseinrichtungen nach Lösungen für dieses Problem gesucht haben. So wurden unter anderem thermische (Pyrolyse) und chemische (Solvolyse) Recyclingansätze untersucht, welche sich aufgrund ihrer schlechten Kosten-Nutzen-Verhältnisse als nicht rentabel erwiesen und sich deshalb am Markt nie durchsetzen konnten. 6/2021

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Circular Economy

Abfälle aus glasfaserverstärkten Kunststoffen werden heute zu einem kleinen Teil thermisch recycelt. Dabei wird aus den GFK-Abfällen ein Ersatzbrennstoff gefertigt, welcher bei der Herstellung von Zement verbrannt wird. Die überwiegende Mehrheit der Abfälle wird jedoch auf Deponien entsorgt. Beide Ansätze führen dazu, dass die im GFK-Abfall enthaltenen wertvollen Ressourcen verloren gehen und nicht wiederverwendet werden können.

Recycling von GFK-Abfällen ist möglich und sinnvoll An diesem Punkt haben Iwas und das Institut für Kunststofftechnik (IKT) der FHNW angesetzt und gemeinsam ein von Inno suisse gefördertes Projekt lanciert. Das Ziel bestand darin, aufzuzeigen, dass ein Recycling von GFK-Abfällen im Sinn der Kreislaufwirtschaft unter Berücksichtigung technischer, ökologischer und ökonomischer Gesichtspunkte möglich und sinnvoll ist. Damit aus den GFK-Abfällen ein hochwertiges Rezyklat gefertigt werden kann, muss eine gleichbleibende, hohe Qualität der Ausgangsstoffe gewährleistet werden. Hierfür haben das IKT, Iwas und Partnerfirmen Spezifikationen erarbeitet, nach welchen die GFK-Abfälle vorprozessiert werden. Um den Prozess einfach zu halten, erfolgt dieser Schritt mechanisch. Anschliessend werden diese aufbereiteten Abfälle zu einem Hybrid-Rezyklat weiterverarbeitet. Dieses Hybrid-Rezyklat enthält neben GFK-Abfall eine thermoplastische Matrix, welche als Industrie-Rezyklat oder Post-consumer-Rezyklat vorliegt. Mittels Compoundierung und unter der Beigabe diverser Additive werden die Ausgangsmaterialien zu einem homogenen Compound und anschliessend zu Granulat verarbeitet. Das IKT hat unterschiedliche GranulatFormulierungen entwickelt, welche auf das jeweilige Verarbeitungsverfahren optimiert wurden. Die Granulate können auf den gängigen Anlagen der verarbeitenden Industrie, sprich mittels Spritzguss, Extrusion oder Fliesspressen, zu unterschiedlichen Produkten verarbeitet werden. Diese Produkte können nach ihrem End-of-Life wiederum zu 100 % zu Granulat aufbereitet werden, wodurch der Wertstoffkreislauf geschlossen werden kann. Die technische Machbarkeit der entwickelten Lösung wur6/2021

Von iwas-concepts AG entwickeltes Rezyklat in Granulatform

de in zahlreichen Labor- und Feldtests nachgewiesen. Das Projekt wurde eng vom Institut für Biomasse und Ressourcen Effizienz (IBRE) der FHNW begleitet. Das IBRE fertigte eine Life Cycle Analysis gemäss ISO 14040 an. Diese zeigt eindeutig auf, dass der entwickelte Recycling-Ansatz den heute gängigen Methoden (thermisches Recycling respektive Deponierung) deutlich überlegen ist. Durch die Wiederverwertung der GFK-Abfälle können Ressourcen geschont werden, die andernfalls für die Herstellung von Neuware benötigt worden wären. Dies zeigt sich am deutlich geringeren CO ² Ausstoss respektive den deutlich weniger Umweltbelastungspunkten, welche der Iwas-Ansatz verglichen zu herkömmlichen Entsorgungswegen aufweist.

Anreiz für das Recycling schaffen Die technologische und ökologische Machbarkeit des GFK-Recyclings konnten von Iwas, dem IKT und dem IBRE nachgewiesen werden, doch wie steht es um die ökonomische Machbarkeit? Um diese Frage zu beantworten, bedarf es einer differenzierten Betrachtung. Für die Entsorgung von GFK-Abfällen als EBS in der Zementproduktion bezahlt der Abfallverursacher Stand heute einen bestimmten Preis an einen Aufbereitungsbetrieb. Dieser Betrieb bezahlt wiederum den Zementhersteller, damit dieser den GFK-Ersatzbrennstoff annimmt. Für den Aufbereiter der GFK-Abfälle ist dies ein Differenzgeschäft. Der Ansatz von Iwas funktioniert anders. Iwas bezahlt seinen GFK-Lieferanten einen Preis, um das Material in der benötigten

Qualität zu erhalten. Dadurch entsteht ein Anreiz, GFK-Abfälle nicht zu verbrennen, sondern aufzubereiten und als Rohstoff wiederum in den Werkstoffkreislauf zu führen. Die Rezyklate von Iwas können preislich mit faserverstärkter Neuware mithalten, je nach Vergleichsmaterial kann der Verkaufspreis aber geringfügig höher ausfallen. Diese eventuellen Mehrkosten lassen sich durch die aufwändige Herstellung des Hybrid-Rezyklates rechtfertigen und mittels geeignetem Storytelling an die Endkundinnen und -kunden weiterverrechnen. Ob sich die Materialien am Markt durchsetzen, werden die kommenden Monate und Jahre zeigen. Iwas hat ihre Hausaufgaben gemacht und bewiesen, dass GFKRecycling möglich und sinnvoll ist. Der Markteintritt ist nach Abschluss letzter noch ausstehender Feldtests für das Q3 2021 geplant. Für diesen Schritt ist Iwas noch auf der Suche nach Partnerunternehmen, welche das Start-up bei der Skalierung ihrer Recycling-Lösung auf industrielles Niveau unterstützen können. Kontakte iwas-concepts AG Hauptstrasse 61 CH-4107 Ettingen +41 61 721 3663 www.iwas-concepts.ch Fachhochschule Nordwestschweiz FHNW Hochschule für Technik Klosterzelgstrasse 2 CH-5210 Windisch +41 56 202 99 00 n www.fhnw.ch 9

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Circular Economy

Gastkommentar über den Umgang mit Mikroplastik

Plastik in den Griff bekommen Das Mikroplastik-Problem löst man nicht mit pauschalen Verboten, denkt Denise Mitrano. Wir sollten Kunststoffe präzis regulieren, um Innovation und Umweltsicherheit zu fördern.

Besorgniserregende Bilder von Plastikmüll in Flüssen, Meeren und an Küsten stehen sinnbildlich für unser ungelöstes Abfallproblem. Ob in städtischen oder entlegenen Gebieten, wo immer man Proben nimmt, finden sich feste Kunststofffragmente, so genanntes Mikro- oder Nanoplastik. Das hat einen öffentlichen Diskurs ausgelöst, wie man die Flut an Plastikmüll eindämmen kann. Kunststoff-Polymere sind eine sehr heterogene Gruppe von Verbindungen – dennoch werden sie oft in denselben Topf geworfen und gleichermassen problematisiert. Natürlich ist es verlockend, pauschal die Plastikverschmutzung zu geisseln und Kunststoffe einschliesslich Mikroplastik mittels Verboten und Restriktionen einzudämmen, wie zahlreiche Vorstösse rundum die Welt zeigen. Aber können wir uns so einfach aus der Mikroplastik-Misere heraus regulieren? Die kurze Antwort lautet: leider nein.

Potenziell schädlich, aber nicht reguliert Generelle Verbote von Stoffen sind dann angebracht, wenn es klare Beweise gibt, dass sie schädlich sind, wie etwa beim Umweltgift DDT oder den ozonabbauenden FCKW. Aber das ist bei Mikroplastik nicht unbedingt der Fall. Plastik gelangt entlang der gesamten Wertschöpfungskette in die Umwelt. Und ja, man geht davon aus, dass Kunststoffe die Qualität von Gewässern und Böden beeinträchtigen. Plastikfragmente kleiner als 5 mm gelten derzeit als «besorgnisseregende Fremdstoffe» (englisch: contamiDenise Mitrano, Professorin für Umweltchemie von anthropogenen Materialien, ETH Zürich

Bild: iStock / Andrii Zastrozhnov

Denise Mitrano ¹

Beinträchtigen die Wasser- und Bodenqualität: Kunststoffe in der Umwelt.

nants of emerging concern). Der Begriff beschreibt Schadstoffe, welche sich negativ auf die Umwelt oder die menschliche Gesundheit auswirken können, aber nicht durch Umweltgesetze reguliert sind. Es macht Sinn, Mikroplastik anhand der Quelle zu unterscheiden. Der überwiegende Anteil in der Umwelt stammt aus zerfallendem Makroplastikmüll oder wird bei der Produktnutzung freigesetzt, etwa Fasern aus Textilien oder Reifenabrieb. Vergleichsweise klein ist hingegen der Anteil von primärem Mikroplastik, das gezielt in Anwendungen von der Landwirtschaft bis hin zu Kosmetika zum Einsatz kommt. Vor allem für primäres Mikroplastik werden aktuell in vielen Ländern Restriktionen diskutiert.

Ein unvollständiges Bild Als Umweltchemikerin zweifle ich nicht daran, dass die Verschmutzung durch

Kunststoffe negative Folgen hat oder haben wird, entweder direkt aufgrund ihres Vorkommens in der Umwelt oder indirekt durch toxische Zusatzstoffe. Weniger klar ist jedoch, welche spezifischen Transportund Umwandlungsprozesse die Partikel durchlaufen können, und welche Substanzen wie schädlich sind. Jenseits der Schlagzeilen gibt es also noch viele fundamentale Forschungslücken. Das hat auch damit zu tun, dass es heute schlicht an analytischen Werkzeugen mangelt, um Spuren feinster Kunststoffpartikel in der Umwelt oder in Organismen zu messen. Deshalb fehlt auch ein systematisches Verständnis, wie Plastikpartikel mit Lebensprozessen wechselwirken. Wir wissen zu wenig über den Verbleib von Plastik in der Umwelt und die ökotoxischen Auswirkungen. Das verhindert derzeit eine angemessene Risikobewertung von Nano- und Mikroplastik. 6/2021

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Künftig muss die Mikroplastik-Forschung die Exposition viel besser abschätzen und das Schadenpotenzial ermitteln. Erst dann lassen sich sinnvolle Massnahmen priorisieren. Noch wissen wir zu wenig über das Schicksal von Mikroplastik in der Umwelt und die ökotoxischen Auswirkungen. Das erschwert derzeit eine angemessene Risikobewertung von Nano- und Mikroplastik.

Mit Plastik anders umgehen Letztlich geht es um die Frage, wie wir Kunststoffe effektiver nutzen und dafür sorgen können, dass viel weniger davon in die Umwelt gelangt. Undifferenzierte Restriktionen werden der Vielfalt an Polymerarten jedoch nicht gerecht. Technische Verbote allein werden die Mikroplastikflut kaum bremsen. Das Problem lässt sich aber zu einem grossen Teil durch konsequentes Sammeln und Recyceln von Plastikabfällen vermeiden. Kreislaufwirtschaft, besseres Abfallmanagement und die nötige Sensibilisierung

Circular Economy

können wesentlich dazu beitragen, den Kunststoffeintrag in die Umwelt zu senken. Die Risikobewertung von (primärem) Mi kroplastik hängt von verschiedenen Faktoren ab wie dem Schadenpotenzial, verfügbaren Alternativen und der Qualität, den Kosten und Gefahren von Ersatzmaterialien. In einigen Fällen ist es technisch einfach, einen Stoff zu ersetzen. In anderen Fällen können Substitute teuer sein, schlechter funktionieren oder gar zu neuen Problemen führen. Ein Beispiel sind biologisch abbaubare Kunststoffe. Sie gelten als das Ersatzprodukt, sind aber nicht für alle Verwendungszwecke geeignet und je nach Umgebung unterschiedlich gut abbaubar. Zudem tragen bestimmte (Mikro-)Kunststoffe dazu bei, andere ökologische Ziele zu erreichen, wie etwa Agrokapseln für einen gezielteren Pflanzenschutz. Meiner Ansicht nach sollten wir Plastik durchaus regulieren – aber so, dass die Regeln als Katalysator für Innovation und

bessere Praktiken dienen. Dazu müssen Restriktionen präzis fokussiert und durchsetzbar sein. Für die Politik gilt es sorgfältig abzuwägen, unter welchen Bedingungen Substitutionsanreize effektiv neue umweltfreundliche und wettbewerbsfähige Ersatzkunststoffe hervorbringen können. Referenzen 1 Mitrano D, Wohlleben W: Microplastic regulation should be more precise to incentivize both innovation and environmental safety. Perspective. Nature Communications (2020). doi: 10.1038/s41467-02019069-1

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Circular Economy

Fraunhofer LBF spürt Qualitätsverbesserungen für Kunststoffe auf

Ungenutztes Potenzial im Gelben Sack

Das Potenzial stofflicher Kreislaufführung ist in der Theorie erheblich, in der Praxis verhält es sich jedoch noch so, dass aus über sechs Millionen Tonnen Kunststoffab fällen in Deutschland (Post-Consumerund Post-Industrial-Abfälle) weniger als zwei Millionen Tonnen Rezyklat entstehen. Laut Conversio Studie liegt bei der Verar beitung von Kunststoffen der Anteil der Rezyklate derzeit noch unter 15 Prozent der Gesamtmenge. Da Kunststoffe aus Rohöl raffinert werden und Rohöl nur in begrenzter Menge zur Verfügung steht, müssen Kunststoffe so lange wie technisch möglich in einem Kreislauf gehalten werden. Durch Depo nieren oder Verbrennen gehen die im Kunststoff enthaltenen monomeren oder molekularen Informationen verloren. Für die Herstellung von Rezyklaten müssen, je nach Anforderung an die Aufbereitung und den Kunststofftyp, zwischen 20 und 50 Prozent mehr an Energie aufgewendet werden, als für Neuware. Gleichzeitig wächst das Interesse und Bewusstsein des Endverbrauchers um Recyclingkunststoffe. Eine Erhöhung des Rezyklatanteils leistet zudem einen Beitrag zu mehreren Zielen für nachhaltige Entwicklung der Vereinten Nationen (United Nations‘ Sustainable De velopment Goals, SDG).

Bilder: Fraunhofer LBF

Am Ende ihrer Nutzungsphase werden Kunststoffe in Deutschland in der Mehrzahl immer noch verbrannt. Obgleich der Bedarf an gesteigerter stofflicher Verwertung inzwischen von Industrie und Gesellschaft gleichermassen formuliert wird, ist ihr Anteil als wertschöpfende Alternative zur thermischen Verwertung nach wie vor zu gering. Forschende im Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit untersuchen, wie das Potenzial, das insbesondere Kunststoffe aus dem Gelben Sack bieten, besser ausgenutzt werden kann.

Gemische Kunststoffabfälle sind nicht gut für die stoffliche Kreislaufführung geeignet.

Rezyklatquote entgegenstehen. Die Fest stellung, um welchen Anteil an Rezyklat es sich handelt, ob es sich überhaupt um ein Rezyklat handelt oder doch Neuware vor liegt, ist für den Anwender von zentraler Bedeutung und bedarf häufig gezielter Fach- und Methodenkenntnisse. Auch die

Auf dem Weg zu mehr Zirkularität Die Kreislaufführung von Kunststoffen, die sich bereits in der Nutzungsphase finden, geht in ihrer Komplexität jedoch erheblich über das reine Sammeln, Sortieren und Wiederverarbeiten hinaus. Auf dem Weg zu echter stofflicher Zirkularität gibt es in vielen Fällen noch wesentliche Hindernis se und Fragestellungen, die einer höheren 12

Reine, hochwertige Rezyklate für neue Kunststoffanwendungen, die dem Kreislauf später erneut zugeführt werden können.

Frage, ob Rezyklate in ihrer Performance der Neuware gegenüber ebenbürtig sind, ist von grosser Wichtigkeit: Was wird in Be zug auf Parameter wie Festigkeit, Langzeit stabilität und Verarbeitbarkeit erwartet? Welche Unterschiede in der Lebens- und Gebrauchsdauer bestehen für Rezyklate gegenüber Neuware? Wo im Verarbei tungsprozess können Qualitätsverbesse rungen gezielt eingebracht werden, sodass Rezyklate hinter der Neuware nicht zurück stehen? Kontakt Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF Schlossgartenstrasse 6 D-64289 Darmstadt +49 6151 705-0 info@lbf.fraunhofer.de n www.lbf.fraunhofer.de 6/2021

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Umwelt

Winzigste Plastikpartikel in der Umwelt

Nanoplastik – ein unterschätztes Problem?

Wo Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen auch danach suchen, überall werden sie fündig: Ob in abgelegenen Bergseen, im arktischen Meereis, in Tiefseeböden oder in Luftproben, sogar in Speisefischen – tausende und abertausende mikroskopisch kleiner Plastikpartikel im Mikro- bis Millimeterbereich. Mikroplastik entsteht durch Verwitterung und physikochemische oder biologische Abbauprozesse aus makroskopischen Plastikprodukten, also etwa aus den Tonnen Plastikmüll in den Ozeanen. Dass diese Zerkleinerungsprozesse im Mikrometerbereich Halt machen, ist unwahrscheinlich. Und so wächst allenthalben die Besorgnis über mögliche negative Auswirkungen, die Nanoplastik auf verschiedene Ökosysteme haben könnte. «Viele Medienberichte suggerieren durch ihre teils sehr emotionale Berichterstattung, dass wir da vor einem Riesenproblem stünden», sagt der EmpaForscher Bernd Nowack, der seit langem die Stoffflüsse von synthetischen Mikround Nanopartikeln, etwa aus Textilien oder Reifenabrieb, in die Umwelt untersucht. Diese Aussage lasse sich aber derzeit kaum wissenschaftlich belegen, so Nowack: «Wir wissen noch nicht einmal, wie viel Nanoplastik überhaupt vorhanden ist.»

Riesige Wissenslücken Das liegt in erster Linie daran, dass es messtechnisch enorm schwierig ist, künstliche Nanopartikel aus Plastik in Umweltproben mit abertausenden (natürlichen) Partikeln ähnlicher Grösse zweifelsfrei zu identifizieren. Entsprechende Analysemethoden müssten zunächst einmal entwickelt werden, so Denise Mitrano von der ETH Zürich. Und dann gehe es darum, genau zu verstehen, welches Risiko die winzigen Plastikpartikel – die sich in ihrer 6/2021

Bilder: Empa

Die Bilder lassen niemanden kalt: riesige Strudel von Plastikmüll in den Weltmeeren mit zum Teil verheerenden Folgen für deren Bewohner – das Vermächtnis unseres modernen Lebensstils. Durch Verwitterung und Abbauprozesse entstehen daraus unzählige Kleinstpartikel, die sich inzwischen in praktisch allen Ökosystemen nachweisen lassen. Doch wie gefährlich sind die kleinsten von ihnen, so genanntes Nanoplastik, überhaupt?

Nanoplastik: Partikel im Nanometer-Bereich (Elektronenmikroskopische Aufnahme, nachkoloriert, 50.000-fache Vergrösserung).

Zum Fürchten schön? Nanoplastik, elektronenmikroskopische Aufnahme, nachkoloriert, 150.000-fache Vergrösserung.

chemischen Zusammensetzung zum Teil erheblich unterscheiden – für Mensch und Umwelt darstellen, sprich: wie gefährlich sie letztlich sind. Nowack: «Wir können also nicht mit Fug und Recht behaupten, wir haben hier ein Problem – wir können aber auch nicht sagen, es ist keines.» Denn je kleiner Partikel werden, desto eher können sie in Organe und Gewebe gelangen, die für grössere Teilchen unerreichbar sind. «Selbst wenn wir Mi kroplastik zu uns nehmen, etwa über unsere Nahrung, gelangt es vermutlich weder in unseren Blutkreislauf noch in unser Gehirn, sondern wird einfach wieder ausgeschieden», sagt Peter Wick, Leiter des Empa-Labors «Particles-Biology Interactions», der den Einfluss von Nanopartikeln auf biologische Systeme untersucht. «Bei Nanoplastik können wir uns da nicht so sicher sein.»

Grosser Forschungsbedarf

stoffe (engl. «emerging pollutants») als so gefährlich heraus wie ursprünglich angenommen. «Gegenüber vielem, was neu und unbekannt ist, nimmt unsere Gesellschaft zunächst einmal eine Null-RisikoHaltung ein», so Wick. Und das sei auch verständlich, vor allem im Fall von Nanoplastik, denn: «Wer will schon Plastik in seinem Essen?» Die Lösung des Problems ist indes so simpel (zumindest theoretisch) wie vielschichtig. Denn einerseits entsteht ein Grossteil der Nanoplastik-Partikel aus dem Abbau von Makro- und Mikroplastik. Weniger Plastik in der Umwelt reduziert daher die Nanoplastikmenge. Andererseits kann Nanoplastik aber auch direkt beim Gebrauch von Plastikprodukten entstehen, ohne dass der Nutzer etwas dagegen machen kann. Ganz ohne Plastik geht es nämlich nicht. «Dafür haben die verschiedenen Polymere einfach zu viele positive Eigenschaften», sagt Nowack.

Aufgrund der enormen Wissenslücken müsse Nanoplastik daher unbedingt weiter erforscht werden, so das Fazit von Mitrano, Wick und Nowack. Allerdings möglichst systematisch und breit – und mit kühlem Kopf. Denn nicht immer stellen sich neu auftauchende potenzielle Schad-

Kontakt Empa Lerchenfeldstrasse 5 CH-9014 St. Gallen +41 58 765 74 74 www.empa.ch

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Umwelt

Drei von neun Prüfkriterien etabliert

Charakterisierung von Mikro- und Makroplastik Das Thema Plastikmüll ist inzwischen in allen gesellschaftlichen Debatten angekommen. Allerdings findet die Verschmutzung des Ökosystems Boden immer noch wenig Beachtung. Es stellt sich also die Frage, ob auf Böden oder Feldern (inklusive in Wasser aus Drainagesystemen) verbleibende Kunststoffe nicht ähnliche Auswirkungen auf die Umwelt haben wie z. B. Kunststoffe in Meeren, Flüssen oder Seen?

Bilder: Nova Institut

Das Problem: Bisher gibt es keine validen Messmethoden, um die Fragen zur Menge, Art oder Auswirkung von Kunstoffen auf das Ökosystem Boden zu beantworten. Daher entwickeln Wissenschaftler des iMulch-Projekts (http://www.imulch.eu) einen Prüfstand zur Untersuchung von insgesamt neun Kriterien, um Kunststoffemissionen im Ökosystem Boden in Zukunft besser messen und deren Auswirkungen besser abschätzen zu können. Folgende Untersuchungskriterien werden im Projekt entwickelt und im Prüfstand etabliert: Identifizierung (1), Quantifizierung (2), Typisierung und Morphologiebestimmung (3), Verwitterung (4), Verbreitung (5), Anreicherung (6), Verlagerung (7), Bodenfunktion (8), Ökotoxizität (9). Inzwischen ist es Forschern des Instituts für Energie- und Umwelttechnik e. V. (IUTA) aus Duisburg, dem Fraunhofer-In stitut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT aus Oberhausen und der Fischer GmbH aus Meerbusch gelungen, die ersten drei von neun Charakterisierungsmethoden von Mikroplastik im Ökosystem Boden zu etablieren.

Zwei Messmethoden Zur Identifizierung, Quantifizierung und zur Typisierung von Mikroplastik in Böden wurden von den Forschern zwei Methoden etabliert: die ThermoextraktionsDesorptions-Gaschromatographie-Massen spektrometrie (TED-GC-MS) und die konfokale Raman-Mikroskopie (CRM). Mit der TED-GC-MS kann die Menge sowie der Typ eines Polymers in Böden schnell und effizient bestimmt werden. Dafür wurden zunächst drei Kunststoffarten, Polyethylen (PE), Polybutylenadipatterephthalat (PBAT) und Polylactid (PLA)) verwendet. Für die Validierung der Mess14

Prozessgrafik

Konfokales Raman-Mikroskop

methode wurden Bodenproben mit den verschiedenen Polymeren vermischt und hinsichtlich ihrer Wiederfindungsrate analysiert. Dabei lag die Wiederfindungsrate zwischen 90–95 % für PLA/PBAT und zwischen 107–110 % für PE, womit die TEDGC-MS erfolgreich für die Bestimmung von Polymeren in Böden im Prüfstand etabliert werden konnte. Mit der Raman-Mikroskopie lässt sich ebenfalls der Polymertyp und zusätzlich

noch die Grössenverteilung und die Form der Partikel bestimmen. Allerdings ist für die Untersuchung der Partikel mittels Raman-Mikroskopie eine umfangreiche Probenvorbereitung notwendig, um störende Hintergrundpartikel wie Bodenbestandteile oder Pflanzenteile weitgehend zu entfernen. Dazu wird die Probe zunächst chemisch gereinigt und filtriert. Danach werden lichtmikroskopische Bilder der Filteroberflächen aufgenommen und eine 6/2021

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Umwelt

erstellt. Ein weiterer Ansatz beschäftigt sich mit dem Upcycling von Mulchfolien durch Bakterien. Abschliessend werden aus den Ergebnissen Vermeidungs- und Substitutionsstrategien abgeleitet, mit dem Ziel, Kunststoffe in der Umwelt zu reduzieren und herauszufinden, inwiefern die Zusammensetzung von Kunststofffolien für die Landwirtschaft und im Gartenbau weiter verbessert werden kann. Die neuartigen Analysemethoden zur Prüfung und Bewertung von Kunststoffen in Böden können auf alle

Polymerarten angewandt werden und geben so Aufschluss über die entstandenen Bodenbelastungen. Kontakt nova-Institut GmbH Chemiepark Knapsack Industriestrasse 300 Gebäude 0611 D-50354 Hürth +49 2233 - 48 14 40 contact@nova-institut.de www.nova-institut.de

Filteroberfläche mit Bodenbestanteilen.

softwarebasierte Partikelerkennung mithilfe kontrastbasierter Bildauswertung durchgeführt. Die Grössenverteilung sowie die Form der Partikel lassen sich bereits aus diesen Daten erkennen. Um allerdings herauszufinden, ob es sich bei einem Partikel tatsächlich um ein Kunststoffteilchen handelt, also zur chemischen Identifizierung anhand der Molekülstruktur, werden die gefundenen Partikel einzeln angesteuert und Raman-spektroskopisch untersucht. Durch die Kombination beider Methoden wird eine massenbasierte Quantifizierung, eine eindeutige Identifizierung und die Bestimmung der Grössenverteilung der Mi kroplastikpartikel ermöglicht.

Weitere Untersuchungen geplant Um die verbleibenden Fragen über Kunststoffe in Böden zu klären, erfoscht das iMulch-Projekt auch, wie Kunststoffe im Ökosystem Boden verwittern, wie sich die Partikel im Boden verbreiten und welche Auswirkungen Kunststoffe auf Organismen, Bodenfunktion, Wässern aus Drainagesystemen und angrenzende Gewässer haben. Ausserdem wird eine Ökobilanz der Umweltverträglichkeit von konventionellen und biologisch abbaubaren Folien

Assoziierte Projektpartner: – Umweltbundesamt (UBA); – BASF SE, Ludwigshafen; – FKuR Kunststoff GmbH, Willich; – bio-nawa, Schallstadt. Das Projekt «iMulch» wird mit Mitteln aus dem Europäischen Fond für regionale Entwicklung (EFRE) gefördert.

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Umwelt

Wirksame Methode zur Entfernung von Nano- und Mikroplastik aus Wasser

Mikroplastik magnetisch entfernen

Wer hat in den letzten Jahren nicht von Mikroplastik gehört? Von der Antarktis bis in die Tiefsee, in Lebewesen, aber hauptsächlich im Wasser wurde es gefunden – immer mit dem Hinweis, dass es gesundheitsschädlich ist. Aber was ist Mikroplastik eigentlich? Was macht es potenziell so gefährlich und wie wird man diese menschengemachte Verschmutzung wieder los? Und was ist eigentlich Nanoplastik? Mikroplastik zählt zu den so genannten «Emerging Contaminants», also Umweltbelastungen, die erst seit den 1990-ern als solche wahrgenommen werden. Die Unterscheidung zwischen Mikroplastik (1 mm – 1 μm) und Nanoplastik (kleiner 1 μm) ist noch «jünger». Bei der Klassifizierung wird allerdings bisher kaum der wichtige Faktor berücksichtigt, dass Plastik nicht gleich Plastik ist, sondern es eine grosse Vielzahl von verschiedenen Kunststoffen gibt (z. B. Polyethylen, Polystyrol, Polyvinylchlorid, Teflon etc.), die jeweils in unterschiedlichen Formen, wie zum Beispiel Partikeln oder Fasern, vorkommen können. Mikro-/Nanoplastik entsteht neben der gezielten Herstellung kleinster Kunststoffpartikel – typischerweise verwendet als preiswerte Füllstoffe – hauptsächlich durch die langsame mechanische Fragmentierung von Plastikmüll in der Umwelt.

Problem Langlebigkeit Die Langlebigkeit vieler Kunststoffe, bedingt durch ihre molekulare Struktur, stellt dabei ein Hauptproblem für deren biologischen Abbau dar, so dass Plastikmüll Jahrzehnte überdauert. Plastik zersetzt sich also nicht, sondern wird lediglich immer kleiner. Aus einem Stück Plastikmüll (z. B. Polyethylen) von der Grösse eines Zuckerwürfels können im Laufe der Zeit so ca. 1500 Mikropartikel (Durchmesser 10 μm) 16

Bilder: FAU

Forscher der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) konnten zeigen, wie Plastikpartikel verschiedener Sorten und Grössen mithilfe von Magneten aus dem Wasser entfernt werden können. Hierzu setzten sie ungiftige, speziell beschichtete Eisenoxid-Nanopartikel, sogenannte SPIONs, ein, die sie gezielt für die Anbindung an Plastikoberflächen entwickelt haben.

Bis heute wurden mehr als 8,3 Milliarden Tonnen Plastik hergestellt, von denen ein Grossteil nicht recycelt wurde und auch nicht wird.

oder ca. 150 000 Teilchen Nanoplastik (Durchmesser 100 nm) werden. Dabei gilt: je kleiner die Plastikpartikel desto problematischer, da Nanoplastik leichter in Körperzellen eindringen kann (zum Vergleich: das SARS-CoV-2 Virus ist 60-90 nm gross). Zudem besitzt Nanoplastik eine extrem grosse spezifische Oberfläche an der sich Giftstoffe oder Schwermetalle binden können und so in den Organismus gelangen. Schätzungen zufolge nimmt jeder Mensch mit der Nahrung wöchentlich bis zu 5 Gramm Mikroplastik zu sich – so viel wie eine Kreditkarte. Bis heute wurden mehr als 8,3 Milliarden Tonnen Plastik hergestellt, von denen ein Grossteil nicht recycelt wurde und auch nicht wird. Pro gnosen sagen bis zum Jahr 2050 ein akkumuliertes Plastikmüllvolumen in der Umwelt von 12 Milliarden Tonnen voraus. Effiziente Methoden zur Beseitigung gerade der nanoskaligen Plastikpartikel gibt es bisher nicht, da klassische Methoden wie Filtration oder Oxidation ungeeignet sind.

Mit «smartem Rost» Plastik aus Wasser entfernen In der aktuellen Studie zeigen die FAU-Forscher wie man Plastikpartikel verschiedener Sorten und Grössen mithilfe ungiftiger, speziell beschichteter Eisenoxid-Nanopartikel einfach aus Wässern entfernen kann. Das FAU-Forscherteam um Prof. Marcus Halik (Department Werkstoffwissenschaften, Interdisziplinäres Zentrum für Nanostrukturierte Filme – IZNF), Prof. Dirk Zahn (Professur für Theoretische Chemie, Computer Chemistry Center – CCC), Prof. Erdmann Spiecker (Department Werkstoffwissenschaften, Center for Nanoanalysis and Electron Microscopy (CENEM) sowie Prof. Christoph Alexiou (Sektion für Experimentelle Onkologie und Nanomedizin (SEON) der Hals-Nasen-Ohren-Klinik) nutzten hierzu sog. SPIONs (SuperParamagnetic Iron Oxid Nanoparticles). Vereinfacht könnte man diese Materialien auch als «smarten Rost» bezeichnen. Die oberflächenmodifizierten SPIONs, die mit ca. 30 nm Durchmesser deutlich kleiner sind als die untersuchten Plastikpartikel (100–970 nm), wechselwirken mit den Plastikpartikeln wie eine Art Kleber und verklumpen diese zu grösseren Aggregaten. Diese Aggregate aus Nanoplastik und Eisenoxid lassen sich nunmehr sehr einfach durch einen Magneten aus dem Wasser entfernen.

Variables Konzept Bahnbrechend an diesem Konzept ist, dass durch die Oberflächenfunktionalisierung die SPIONs derart eingestellt werden, dass bestimmte Plastiksorten bevorzugt anbinden. Dabei ist das Konzept so variabel, dass auch eine Breitband-Effizienz für Mischungen von Nanoplastik erreicht wird – wie sie auch in der Umwelt vorkommen. Der wissenschaftliche Hintergrund dieser Wechsel6/2021

KUNSTSTOFF XTRA

wirkungen, die hauptsächlich auf entgegengesetzten Oberflächenladungen der SPIONs und der Plastikpartikel basieren, wurde in der Arbeitsgruppe von Prof. Halik von Marco Sarcletti umgesetzt und durch Experimente bestätigt. Durch Simulationen (AG Zahn) wurde dieses Konzept theoretisch untermauert und die Morphologie der Agglomerate detailliert untersucht. Die Experimente liefern darüber hinaus deutliche Anzeichen dafür, dass durch die spezielle Struktur der Moleküle an der SPION-Oberflächen eine Selektivität zwischen Plastikpartikeln und anorganischen Sedimentpartikeln erreicht werden kann. Das ist entscheidend, weil somit natürliche Sedimente die Effektivität der Reinigung nicht mindern. In einer eigens für magnetische Nanopartikel entwickelten Teststrategie zeigten die Forscher, dass die verwendeten SPIONs nicht toxisch sind (AG

Umwelt

Natürlich konnten mit dieser Studie nicht alle Fragen beantwortet werden, und kein technisches Verfahren ist geeignet die gesamten 1,4 Mrd. Kubikkilometer Wasser auf der Erde von Mikro- und Nanoplastik zu reinigen, jedoch arbeitet das Team um Prof. Halik derzeit an einer technischen Umsetzung zur Skalierung der magnetischen Wasserreinigung. Ziel ist dabei den zukünftigen Eintrag, der im Wesentlichen über Flüsse erfolgt, zu minimieren. Schematische Darstellung der Nanoplastik partikel und der SPIONs und deren Agglomerate (oben). Fotos der magnetischen Entfernung; links: Nanoplastik Dispersion; Mitte: nach Zugabe von SPIONs und rechts: nach Anlegen eines Magneten (adaptiert von MatToday).

Alexiou). Auch dieser Befund ist fundamental für eine spätere praktische Anwendung.

Kontakt Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) Schlossplatz 4 D-91054 Erlangen Prof. Marcus Halik +49 9131/85-70367 marcus.halik@fau.de www.fau.de

n Ausgabe 06/2021 ET: 16.06.2021 DUS: 21.05.2021

Plastics have improved the world.

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GRAFE improves plastics. 17

Verfahrenstechnik

KUNSTSTOFF XTRA

Erweiterte verfahrenstechnische Möglichkeiten durch generative Fertigung (1)

Mischschlauchköpfe neu konstruiert Extrusionswerkzeuge, die generativ im selektiven Laserschmelzverfahren (SLM) hergestellt wurden, sind inzwischen für unterschiedliche Anwendungen sowohl in Entwicklungslaboren als auch in der Produktion erfolgreich getestet worden. Nur: Bisher nutzen nur wenige Firmen die Vorteile, die die neuartigen Konstruktionen bieten.

Bei den meisten potenziellen Anwendern überwiegen immer noch die Bedenken gegen die völlig ungewohnten Konstruktionen. Insbesondere Befürchtungen, dass die relativ rauen Oberflächen der Fliesskanäle von Extrusionsdüsen (Werkzeugstahl Rz = 30-50, Edelstahl Rz = 20-42) zu Pro blemen führen könnten, lassen sich nur sehr schwer ausräumen. Da hilft weder ein vom IKV veröffentlichtes Forschungsergebnis, in dem es heisst: «So konnte bei einem Laborversuch nachgewiesen werden, dass ein Farbwechsel in einem additiv gefertigten Extrusionswerkzeug um 25 Prozent schneller als beim konventionell gefertigten Werkzeug möglich ist», noch die praktische Erfahrung, dass noch keiner der aktuellen Nutzer von Extrusionswerkzeugen, die adaptiv im SLM-Verfahren hergestellt worden sind, bisher irgendwelche Probleme hatte, die ursächlich auf die rauen Oberflächen der Fliesskanäle zurückzuführen waren. Nur Entscheider, die die Vorteile und den Nutzen, den die neuartigen Konstruktionen besitzen, rein technisch bewerten können, und die zudem auch noch eine ausschliesslich rationale Aufwands-Nutzenanalyse durchführen, entschliessen sich zur Zeit dazu, adaptiv hergestellte Extrusionsdüsen zu erproben. Deshalb profitieren nach wie vor nur wenige Firmen von Mischschlauchköpfen, die im SLM-Verfahren hergestellt worden sind. Bild 1 zeigt beispielhaft zwei für Produktionsanlagen konzipierte Mischschlauchköpfe. Oben ist ein Mischschlauchkopf abgebildet, der einen konventionellen Flanschbund und eine normale massive Düse besitzt. Der untere Mischschlauchkopf besitzt dagegen einen 1

Dr.-Ing. Heinz Gross, Rossdorf (D)

Bilder: Dr.-Ing. Heinz Gross

Dr.-Ing. Heinz Gross ¹

Bild 1: Zwei generativ hergestellte Mischschlauchköpfe für zwei Kunden, die entsprechend der unterschiedlichen Anforderungen konzipiert worden sind.

einfachen Schraubanschluss und auf der Stirnseite eine geteilte Ringnut (Bild 2) zum Einleiten der Stütz- und der Kühlluft. Dieser Mischschlauchkopf besitzt auch eine vorteilhafte Flexringdüse (näher vorgestellt in der nächsten Ausgabe von KX), mit der nach dem optimalen Justieren verbleibende Wanddickenunterschiede verringert werden können. Der Fliesskanalspalt dieser Flexringdüse, die einen Durchmesser von 50 mm besitzt, lässt sich in dem konkreten Fall mit Hilfe von 28 Stellschrauben lokal begrenzt verstellen, um nichtsymmetrische Abweichungen von der Sollwanddicke im Schlauch oder im Rohr zu minimieren und so engere Wanddickentoleranzen zu erreichen. Nachfolgend nun eine Auflistung von unterschiedlichen Wünschen, die die Anforderungslisten für

die Mischschlauchköpfe enthalten können. Die Liste enthält etliche Forderungen, die mit konventionell gefertigten Köpfen nur unzureichend oder auch überhaupt nicht realisierbar sind. – Betriebspunktunabhängiges Verarbeitungsverhalten – Keine in Extrusionsrichtung verlaufenden Bindenähte – Erhöhung der Liniengeschwindigkeit oder Reduzierung der Anlagenlänge durch Vorkühlung der Schmelze im Mischschlauchkopf – Grosser Durchmesserbereich, der mit einem Mischschlauchkopf realisiert werden kann ( Ø 2 bis Ø 60 mm) – Keine signifikanten Druckunterschiede im Mischschlauchkopf über dem Umfang des Fliesskanals 6/2021

KUNSTSTOFF XTRA

– Vermeiden eines thermischen Abbaus der Schmelze, die beim Abstellen der Extrusionslinie im Mischschlauchkopf verbleibt – Minimierung des Reinigungs- und Wartungsaufwands – Einfacher und schneller Wechsel des Mischschlauchkopfs – Schneller Düsen- und Dornwechsel – Schnelles Aufheizen und schnelles Abkühlen des Mischschlauchkopfs beim An- und Abstellen der Anlage – Minimierung des Materialabfalls durch ein schnelles Ab- und Wiederanfahren der Extrusionslinie – Geringe Verweilzeit der Schmelze im Mischschlauchkopf – Geringer Energieeinsatz während des Betriebs – Gutes Spülverhalten, um kurze Material- und Farbwechselzeiten zu realisieren – Möglichkeit, den Spalt am Ende des Mischschlauchkopfs bei laufender Anlage optimieren zu können

Verfahrenstechnik

Kopfkonzept

Bild 2: Stirnseite des Mischschlauchkopfs mit der durch zwei Wände geteilten Ringnut, über die sowohl die Stütz- als auch die Kühlluft vom Flansch in den Mischschlauchkopf überführt wird.

– Möglichkeit zur feinfühligen, zielgerichteten und reproduzierbaren Justierung («Zentrierung») der Düse – Minimierung von Schmelzeinhomogenitäten im Fliesskanal

Um diese Wünsche erfüllen zu können, war es zwangsläufig notwendig, einige bisher unbekannte, neuartige Lösungen in die Mischschlauchköpfe zu integrieren. Bild 3 zeigt eine Schnittdarstellung eines Mischschlauchkopfs, der konsequent nach den Wünschen eines einzelnen Kunden konzipiert wurde. Er unterscheidet sich grundlegend von konventionell gefertigten Köpfen. So wiegt der für einen Schmelzedruck von bis zu 250 bar ausgelegte Mischschlauchkopf bei einem Düsendurchmesser von 14,3 mm (Bild 1 oben) nur 1,636 kg (Bild 4). Der Mischschlauchkopf mit der Flexringdüse, die einen Durchmesser von 50 mm besitzt (Bild 1 unten) wiegt lediglich 2,6 kg. Trotz des geringen Gewichts und der geringen Bau grösse können die Mischschlauchköpfe mit Düsen für einen grossen Durchmesserbereich von 2 bis 60 mm betrieben werden. Die geringe Kopfmasse ist wichtig, um den Mischschlauchkopf schnell

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Verfahrenstechnik

Bild 3: Halbtransparente Schnittdarstellung eines innovativen Mischschlauchkopfs mit einer Flexringdüse

aufheizen zu können. Dennoch würde der Mischschlauchkopf beim Abkühlen speziell bei Schmelzen, die thermisch empfindlich sind, oder aber die ein Vernetzungsmittel enthalten, immer noch zu lange auf einer kritischen Temperatur verweilen. Um dieses Problem zu lösen, wurde in die Aus senwand ein spiralförmig verlaufender Kühlkanal integriert. Darüber kann der Mischschlauchkopf beim Abfahren der Extrusionslinie mit Hilfe von Druckluft extrem schnell auf eine Temperatur abgekühlt werden, die für die jeweilige Schmelze unkritisch ist. Dadurch kann beim Abstellen des Extruders ein thermischer Abbau oder ein Vernetzen der im Mischschlauchkopf verbleibenden Schmelze verhindert werden. Der Kühlkanal kann auch eingesetzt werden, um die Schmelze während des Betriebs im Mischschlauchkopf bereits gezielt zu kühlen, um die Kühlkanallänge verkürzen oder aber die Liniengeschwindigkeit erhöhen zu können. Zur Homogenisierung der Schmelze, zur Reduzierung der Verweilzeit sowie zur Verringerung der Spülzeiten bei einem Material- oder Farbwechsel sind in den Fliesskanal spiralförmig verlaufende Mischstege integ riert. Mit diesen zum Patent angemeldeten Stegen ist auch gleichzeitig der Hohldorn mit dem Gehäuse des Mischschlauchkopfs verbunden. Diese Stege und auch die gesamte Innenoberfläche des Mischschlauchkopfs sind mit 20

einer extrem harten (1200 HV) hydrophobenen Schicht beschichtet, die das Gleiten der Schmelze an den Wandungen des Fliesskanals unterstützt. Der Mischschlauchkopf erfordert keine Wartung. Gereinigt wird er einfach und gründlich in einem Pyrolyseofen bei Temperaturen bis maximal 450 °C.

KUNSTSTOFF XTRA

Die Stützluft wird über Bohrungen, die im Inneren der Mischstege verlaufen, von aussen in den Hohldorn geführt. Auf diese Weise können mechanische Schwachstellen durch störende Bindenähte in den produzierten Schläuchen oder Rohren vermieden werden. Um einen schnellen Kopfwechsel zu ermöglichen, wird sowohl die Stützluft als auch die Luft, mit der die Wand des Mischschlauchkopfs über die vorhandene Kühlspirale gekühlt wird, über Bohrungen, die sich im Anschlussflansch befinden, zugeführt. Über eine im Mischschlauchkopf befindliche stirnseitige Ringnut, die in zwei separate Kammern auf geteilt ist, gelangt sie dann in den Mischschlauchkopf (Bild 2). Damit kann ein Kopfwechsel vorgenommen werden, ohne dass dafür erst die Leitungen zu den Luftkanälen vom Mischschlauchkopf getrennt beziehungsweise wieder angeschlossen werden müssen. Der Mischschlauchkopf selbst besitzt ein Anschlussgewinde, mit dem er, begünstigt durch das geringe Gewicht und die geringen Abmessungen, in einfacher Weise von Hand in die am Extruder fest angeschraubte Flanschscheibe eingeschraubt werden kann. Die Düse und das Dornendstück besitzen zur Montage an den Mischschlauchkopf jeweils ein Gewinde, wodurch ein einfacher und schneller Geometriewechsel bei der Schlauchoder Rohrextrusion möglich wird. Somit kann der Düsendurchmesser ebenfalls sehr schnell gewechselt werden, ohne dass dafür Schrauben benötigt werden.

Teil 2 dieses Beitrags erscheint in der Juli/ August-Ausgabe (7–8/2021) von KunststoffXtra.

Bild 4: Gewicht des Mischschlauchkopfs gemessen mit einer Briefwaage

Kontakt Dr.-Ing. Heinz Gross Kunststoff-Verfahrenstechnik Ringstrasse 137 D-64380 Rossdorf +49 6154 6952-40 www.gross-k.de

n 6/2021

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Werkzeug-/Formenbau

Flexibler und schneller zum optimalen Ergebnis

Automatisierung schafft Wirtschaftlichkeit Ein hohes Innovationstempo, verkürzte Produktentwicklungszyklen und der verschärfte Wettbewerb zwingen Unternehmen, ihre Engineering-Effizienz kontinuierlich zu verbessern. Genug Gründe, um das entscheidende Automatisierungspotenzial im Engineering- und Konstruktionsprozess zu identifizieren, auszuloten und in die Prozesse zu integrieren. Auch bei der Auslegung und Konstruktion eines Spritzgiesswerkzeugs gibt es Automatisierungspotenzial.

Alle Welt redet von Automatisierung. Aber die Definition dafür ist unterschiedlich. Nach DIN IEC 60050-351 ist Automatisierung das Ergebnis des Automatisierens, das heisst des Einsatzes von Automaten. Hierbei werden unter Automaten künstliche Systeme verstanden, die selbsttätig ein Programm befolgen und dabei aufgrund des Programms Entscheidungen zur Steuerung und gegebenenfalls Regelung von Prozessen treffen. Die Entscheidungen des Systems beruhen auf der Verknüpfung von Eingaben mit den jeweiligen Zuständen eines Systems und haben Aufgaben zur Folge (DIN IEC 60050-351). Automatisch ablaufende Prozesse vollziehen sich vielfach nach diesem Regelkreis prinzip – also unter zielorientierter Prozessbeeinflussung durch die Rückkopplung von Kontrollergebnissen. Schaut man sich aber die Gründe genauer an, warum man automatisiert, muss der Begriff Automatisierung weiter gefasst werden. In dem Moment, in dem man von der Erhöhung der Wirtschaftlichkeit, Produktivität, Produktqualität, Prozesssicherheit, Prozessgenauigkeit und Flexibilität sowie der Reduzierung der Personalkosten und der Arbeitszeit spricht, werden zum Beispiel auch Produktkonfiguratoren zu Automatisierungskomponenten. Denn auch ein solcher Konfigurator ist ein künstliches System und die Entscheidungen beruhen auf der Verknüpfung von Eingaben mit den jeweiligen Zuständen eines Systems und haben Aufgaben zur Folge. Horst-Werner Bremmer, Ltg. Anwendungstechnische Beratung und Vertrieb, Günther Heisskanaltechnik

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Bild: Acatec

Horst-Werner Bremmer ¹

In der Konstruktion geht oftmals Zeit verloren, die dem Werkzeugbau fehlt, um schnell auf Anfragen reagieren zu können. Ein Produktkonfigurator hilft, den Konstruktionsprozess zu automatisieren und schneller zu gestalten.

Auslegung eines Heisskanals automatisieren Kundenbedürfnisse auf den Punkt genau erfüllen, sich damit von Mitbewerbern differenzieren und trotzdem die Kosten niedrig halten, so könnte man die wirtschaftliche Produktion von Kunststoff-Formteilen mit Spritzgiesswerkzeugen auf den Punkt bringen. Aber auch bei der Konstruktion und Auslegung der Werkzeuge könnte man sicherlich wirtschaftlicher werden, war die Überlegung von Günther Heisskanaltechnik. Der Technologieführer im Bereich Heissund Kaltkanaltechnik produziert im nordhessischen Frankenberg mit mehr als 240 Mitarbeitern innovative und anwenderfreundliche Injektionssysteme für die kunststoff- und silikonverarbeitende Industrie. Zu seinen internationalen Kunden zählen führende Unternehmen der Branchen Automotive, Elektro/Elektronik, Medizintechnik, Verpackung und Konsumgüter. Mit der modernen Spritzgiessfertigung lassen sich direkt verwendbare Formteile in grosser Stückzahl kostengünstig herstellen.

Dabei machen aber die Kosten für das Werkzeug einen grossen Teil der notwendigen Investitionen aus. In Anbetracht dessen sollte auch die Auslegung von Heisskanalsystemen nicht durch ein zeitintensives Wälzen von Katalogen und Datenblättern verzögert werden, dachte sich damals die Geschäftsführung von Günther rund um Herbert Günther und Siegrid Sommer. Das passt auch in das Bild, das heute im Markt über Günther besteht und das von Vorausschau, Problemlösungsfähigkeit sowie Innovationsstärke geprägt ist. Zeit ist bekanntlich Geld und der Einsatz eines Online-Produktkonfigurators könnte die Konstrukteure und Werkzeugbauer bei der Auslegung und Konstruktion eines Spritzgiesswerkzeugs unterstützten, um zum einen schneller, zum anderen aber auch sicher zum Ziel zu kommen. So initiierte Günther zusammen mit der Acatec Software GmbH ein Projekt, das eine geführte Heisskanal-Konfiguration zum Ziel hatte. Dipl.-Ing. Stefan Schreiber, Prokurist und Leiter Consulting bei Acatec, 21

Dipl.-Ing. Stefan Schreiber, Prokurist und Leiter Consulting bei Acatec

erinnert sich an die Anfänge: «Die Herausforderungen im Maschinen- und Anlagenbau ähneln denen bei vielen Unternehmen im B2B- oder B2C-Bereich. Bei der Nutzung eines Konfigurators geht es um Schnelligkeit, das Einsparen von Routinearbeiten und Fehlerfreiheit. Deshalb setzen in den letzten Jahren auch immer mehr Unternehmen aus dem B2B-Bereich auf eine schnelle, regelbasierte Generierung und Bereitstellung von Informationen für individuelle Investitionsgüter, auch weil es ein erheblicher Wettbewerbsvorteil sein kann. Umso bemerkenswerter ist es, dass Günther Heisskanaltechnik bereits Anfang 2005 auf uns zukam, um gemeinsam einen CAD-Konfigurator zu entwickeln.» Die Intention dahinter klingt logisch. Thomas Knecht, zuständig für den CADHOC System-Designer bei Günther Heisskanaltechnik: «In der Konstruktion geht oftmals Zeit verloren, die dem Werkzeugbau fehlt, um schnell auf Anfragen reagieren zu können. So kam es zur Idee, mit einem Online-Tool den Konstruktionsprozess zu automatisieren.» Stefan Schreiber von Acatec beschreibt das System so: «Der SystemDesigner CADHOC basiert auf dem AcatecKonfigurator speedmaxx Enterprise. Dieser beinhaltet eine Schnittstelle zu SolidWorks. SolidWorks ist eine 3D-CAD-Software, mit der parametrische Modelle, Baugruppen und Zeichnungen erzeugt werden können und die auch Günther einsetzt.»

der Anwendungstechniker und der anwendungstechnischen Berater. Diese kennen die Produkte rund um die Heisskanal- und Kaltkanaltechnik, aber auch die für ein Spritzgiesswerkzeug notwendigen Tricks und Kniffe. Ihr Wissen um die Auslegung musste also in das Regelwerk einfliessen. Erleichtert hat die Erarbeitung des Regelwerks aber die Tatsache, dass Günther Heisskanaltechnik schon viel standardisiert und verschiedene Baukästen definiert hatte.» Damit meint der Leiter Consulting bei Acatec zum Beispiel verschiedene Heisskanaldüsen, Mehrfach-Heisskanaldüsen oder OktaFlow oder auch die Rasant-Heisskanalsysteme. Zu jedem Heisskanalsystem werden auftragsbezogen 3D-Modelle erstellt, mit Ausnahme der Rasant-Heisskanalsysteme. Diese liegen im SolidWorksFormat vor. Da Günther Heisskanaltechnik ein grosses Spektrum an Kunden hat, von kleinen und mittelständischen Betrieben bis hin zu Grosskonzernen, kommen dort auch unterschiedliche CAD-Systeme zum Einsatz. «Unsere Konstrukteure kümmern sich um die Konstruktion mit Standardelementen, zusätzliche Modifikationen und den Sonderkonstruktionsbereich. Wir haben eine hohe Varianz, oftmals in Stückzahl eins», beschreibt Thomas Knecht die He rausforderung. «Die CAD-Daten werden in verschiedenen Datenaustauschformaten wie Step oder Parasolid angeboten», fügt Knecht hinzu. 2006 ging die erste Version des SystemDesigners CADHOC online und ermöglichte die sofortige Bereitstellung von 3DModellen in Advanced Technology. «Das positive Feedback auf den CADHOC System-Designer hat uns dann schon etwas überrascht. Besonders von den sehr kurzen Konstruktionszeiten und der hohen Bild: Günther

Bild: Acatec

Werkzeug-/Formenbau

Das Regelwerk – Basis der Konfiguration Zu Beginn erarbeitete das Team um Stefan Schreiber in Zusammenarbeit mit den Verantwortlichen bei Günther ein Regelwerk auf Basis der Kundenanfragen: «Das Knowhow war in den Köpfen der Konstrukteure, 22

Thomas Knecht, zuständig für den CADHOC System-Designer bei Günther

KUNSTSTOFF XTRA

Konstruktionssicherheit waren die Formenkonstrukteure begeistert», erinnert sich Schreiber an die Reaktionen der Kunden. Der Nutzer gibt seine Informationen zur Anwendung, also Material, Artikelgewicht, Werkzeug- und Verarbeitungstemperatur sowie die Einspritzzeit, in den SystemDesigner CADHOC ein. Vom System wird ihm eine Auswahl an Verarbeitungsmaterialien zur Verfügung gestellt. Sollte einmal das zu verarbeitende Material nicht vorliegen, reicht es auch aus, ein ähnliches Material zu wählen. Die rheologischen Daten werden dann aus der Datenbank ergänzt. Als Ergebnis liefert CADHOC unmittelbar nach der Anfrage ein Datenpaket mit 3DModellen inklusive Negativvolumen und Preisinformationen zum Download. Zukünftig wird man mit den Konfigurationsdaten aus dem CADHOC System-Designer auch eine Vertriebsanfrage starten oder direkt ein Produkt bestellen können.

Produktkonfiguration wird zum Kinderspiel Im vergangenen Jahr hat Günther dann einen Relaunch des CADHOC SystemDesigners durchgeführt. «Im Relaunch haben wir die über die Jahre gesammelten Erfahrungen umgesetzt. So wurde nicht nur die Usability des Konfigurationsprogramms verbessert», erklärt Knecht. Durch den übersichtlichen Aufbau und die intuitive Bedienung des CADHOC System-Designers finden die Konstrukteure und Werkzeugbauer auch zielgenau und schnell das passende Produkt für ihre Heisskanalauslegung. Neben der anwendungsbezogenen Konfiguration unter Angabe der Prozessparameter, die den Anwender unter anderem bei der Auswahl der passenden Düsengrösse unterstützt, ist auch eine direkte Konfiguration ohne anwendungsbezogene Vorgaben durch den Konfigurator möglich. So wird die Produktkonfiguration zum Kinderspiel. «Eine neue Verwaltungsoberfläche ermöglicht es dem registrierten Nutzer zudem, alle durchgeführten Konfigurationen zu speichern und bei einer späteren Anfrage schnell abzurufen», hebt Knecht eines der neuen Features hervor. «Durch die neuen Speicherfunktionen hat der Anwender seine durchgeführten Auslegungsvarianten immer zur Hand und kann sie bei Bedarf als Vorlage für neue Heisskanalauslegun6/2021

gen nutzen.» Neben Anpassungen im Bereich der Usability, die schneller und sicherer geworden ist, wurden die Berechnungszeiten des Konfigurationsprozesses der Heisskanaldüsen und damit die Wartezeiten weiter reduziert. Sukzessive wird auch die Datenbasis bezogen auf das Produktangebot im Konfigurator weiter aktualisiert und erweitert. Dass eine Investition in einen Produktkonfigurator sinnvoll ist, zeigt das Beispiel von Günther. 2018 liess Acatec im Rahmen einer Masterarbeit dies nochmals empirisch bestätigen. So verringert sich durch den Einsatz eines Produktkonfigurators die Durchlaufzeit der Geschäftsprozesse um 39,4 Prozent. Vereinzelt liessen sich auch Reduzierungen um 99 Prozent feststellen. Zudem steigert sich die Ergebnisqualität der Prozesse ebenfalls und es wurde eine Prozesskostenreduktion von bis zu 85 Prozent nachgewiesen. Und je mehr Gerisch bestätigen. So verringert sich durch den Einsatz eines Produktkonfigurators die

Werkzeug-/Formenbau

Bild: Günther

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Durch den Einsatz des System-Designers CADHOC lässt sich die Durchlaufzeit der Geschäftsprozesse um 39,4 Prozent reduzieren.

Durchlaufzeit der Geschäftsprozesse um 39,4 Prozent. Vereinzelt liessen sich auch Reduzierungen um 99 Prozent feststellen. Zudem steigert sich die Ergebnisqualität der Prozesse ebenfalls und es wurde eine Prozesskostenreduktion von bis zu 85 Prozent nachgewiesen. Und je mehr Geschäftsprozesse integriert werden, desto grösser ist das Nutzenpotenzial. Schliesslich belegt dies wiederum die Weitsicht und Innovationsfähigkeit des Technologieführers im Bereich Heiss- und Kaltkanaltechnik, wo man bereits 2005 an

ein Tool dachte, das ein Erhöhen der Wirtschaftlichkeit, Produktivität, Produktqualität, Prozesssicherheit und Prozessgenauigkeit sowie ein Reduzieren der Konstruktionszeit ermöglicht. Kontakt Günther Heisskanaltechnik GmbH Sachsenberger Strasse 1 D-35066 Frankenberg (Eder) +49 6451 5008-0 info@guenther-heisskanal.de www.guenther-heisskanal.de

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Industrie 4.0

Machine Learning

Veränderungen im Spritzgiessprozess erkennen Das Ziel vieler Spritzgiessverarbeiter ist es, einen Schritt Richtung vollständiger Automatisierung des Spritzgiessprozesses zu gehen («lights-out manufacturing»). Der Einsatz von Machine Learning (ML) bietet hierzu eine interessante Möglichkeit. Anomalien im Prozess sollen selbständig von einem ML-System erkannt werden, ohne die Hilfe eines erfahrenen Menschen, sondern nur anhand von Daten.

Die Daten des Spritzgiessprozesses sind für diesen Zweck gut geeignet, da der Prozess inhärent zyklisch ist und mit den aufgezeichneten internen Maschinensignalen genügend Informationen vorhanden sein sollten, um die Qualität eines Bauteils vorauszusagen. Der heutige Spritzgiessprozess zur Produktion von fertigen Kunststoffbauteilen ist ein sehr komplexer Vorgang. Es sind viel Erfahrung und Fachwissen notwendig, um qualitativ hochwertige Bauteile herzustellen. Änderungen in Kunststoff-Chargen, Umwelteinflüsse und verschleissbedingte Veränderungen an Maschinen- und Werkzeugkomponenten können die Qualität der Formteile stark beeinflussen. Daher benötigt eine Spritzgiessmaschine einen erfahrenen Verfahrenstechniker, welcher auf sich ändernde Eingangsgrössen Gegenmassnahmen einleiten kann. Moderne Maschinen können diese Gegenmassnahmen aufzeichnen und haben zudem Zugriff auf eine enorme Fülle von internen Maschinendaten. Somit sollte es für ein geeig netes Machine Learning Verfahren möglich sein, diese Gegenmassnahmen automatisch zu erlernen und aufgrund der grossen Menge an internen Messsignalen, Prozess anomalien vorausschauend zu erkennen. Wenn ein Verfahrenstechniker eingreift, wird die Beziehung zwischen der Einstellaktion und der Anomalie gelernt, so dass das ML-System in Zukunft frühzeitig Prozessoptimierungsvorschläge machen kann. Dies ist ein fundamental neuer Prozessmanagementansatz, da der Algorithmus schon Probleme erkennen kann, welCurdin Wick, Fachbereichsleiter Spritzgiessen, IWK

Bilder: IWK

Curdin Wick ¹

Bild 1: Versuchsbauteil Eiskratzer mit Qualitätsmerkmalen

che für den Verfahrenstechniker noch nicht sichtbar sind und gleichzeitig auch Einstellmassnahmen vorschlägt, welche er durch Generalisierung der beobachteten Massnahmen von Verfahrenstechnikern automatisch abgeleitet hat.

Voruntersuchungen zum Einsatz von Machine Learning In einer Machbarkeitsstudie wurden am IWK erste Untersuchungen zum Einsatz von Machine Learning beim Spritzgiessen durchgeführt. Die verwendete Spritzgiessmaschine PX120-380 von KraussMaffei verfügt über einen integrierten DataXplorer, welcher die Aufzeichnung der Maschinensignale während des kompletten Zy klus als Kurvendaten ermöglicht, wie z. B. Temperaturen, Drücke, Leistungen, Steuersignale, Geschwindigkeiten und Positionen. Dadurch resultieren rund 300 000 Datenpunkte pro Zyklus, welche dann für die Auswertung und Bildung von Modellen zur Verfügung stehen. Für diese ersten Untersuchungen wurde ein Eiskratzer (Bild 1) als Versuchsbauteil

eingesetzt. Ausgehend von einem guten Betriebspunkt wurden gezielt Störungen eingebracht, welche so auch in einem realen Produktionsbetrieb auftreten können: – Versuchsreihe 1 (72 Bauteile) – Referenz Versuchsreihe. Einstellungen so gewählt, dass die Eiskratzer innerhalb der Toleranzen liegen. – Versuchsreihe 2 (56 Bauteile) – Nachstellung, z. B. verkalkte Kühlkanäle: Temperatur des Mediums der Werkzeugtemperierung erhöht – Versuchsreihe 3 (57 Bauteile) – Nachstellung, z. B. Chargenschwankung: Zylindertemperatur erhöht – Versuchsreihe 4 (52 Bauteile) – Nachstellung, z. B. falscher Kunststoff: 10 % Fremdmaterial hinzugefügt Als Kunststoff wurde das Material Polypropylen HF955MO verwendet. Für jeden Versuch wurden die entsprechenden Qualitätsmerkmale der hergestellten Bauteile gemessen (siehe Bild 1). Aus den aufgezeichneten Maschinendatenkurven wurden verschiedene Features berechnet. Ziel ist es, dadurch die Datenmengen 6/2021

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Industrie 4.0

Bild 2: Ergebnisse nach Klassifikation mit LDA V1-V4

möglichst ohne Informationsverlust zu reduzieren. Natürlich sind auch Ansätze ohne händisches Feature Engineering denkbar, dafür muss die Anzahl an Daten jedoch deutlich erhöht werden. In diesem Fall wurden die Features mit Hilfe verschiedener aus der Statistik bekannten Formeln berechnet. Es ist hier auch denkbar auf Fachwissen aus der Spritzgiessverarbeitung zurückzugreifen und mit bekannten Grössen (z. B . max. Spritzdruck, Fliesszahl, Integral Werkzeuginnendruck etc.) zu arbeiten. Diese statistischen Features und die ermittelten Qualitätsmerkmale wurden für das Training der Modelle verwendet. In einem ersten Schritt wurde analysiert, mit welchen und wie vielen Features sich die einzelnen Testreihen klassifizieren lassen. Um herauszufinden, welche Features hierbei den grössten Einfluss haben, wurde eine Forward Stepwise Selection ausgeführt. Als Resultat liefert dieses Verfahren eine geordnete Liste von geeigneten Features. Die Daten aus den Testserien V1-V4 können mit bloss zwei dieser Features vollständig getrennt werden. Ein Beispiel für Features, welche diese Trennung sehr gut ermöglichen, sind in Bild 2 dargestellt. Dabei wurde für die eigentliche Klassifizierung der Versuchsreihen eine Linear Discriminant Analysis (LDA) benutzt. Das heisst wenn die Testserien mit Hilfe von nur zwei Features so eindeutig klas sifiziert werden können, so sollten auch Anomalien in der Produktion zuverlässig erkannt werden können. 6/2021

Bild 3: Vorhersage der Qualitätsdaten durch die Modelle

Die entwickelten Modelle wurden zudem weiter an Testserien (zufällige Daten aus den Versuchsreihen, welche nicht für die Entwicklung und das Training der Modelle verwendet wurden) getestet, in dem die Qualitätsmerkmale dieser Bauteile vorausgesagt werden konnten. Die Ergebnisse sind in Bild 3 dargestellt. Die relative Genauigkeit (Standardabweichung/Mittelwert) dieser Vorhersagen ist besser als 1% für Bauteile, welche nicht in der Trainingsmenge waren (Bauteile, für welche der Algorithmus keine Qualitätsangaben erhalten hat). So wurde in diesen Voruntersuchungen mit Absicht 10 % Fremdmaterial beigefügt, um eine Chargenschwankung zu simulieren. Dem Algorithmus werden keine Informationen zur Charge zugänglich gemacht und dennoch kann dieses Verfahren die obige relative Genauigkeit immer noch erreichen. Grundsätzlich werden die Modelle auf neuen unbekannten Testserien besser, wenn sie mit mehr Daten trainiert werden. Die einfachste Methode, um die Qualität noch weiter zu verbessern, ist demnach mehr Daten hinzuzufügen. Auch gibt es noch Potenzial die Modelle weiter zu verbessern. Eine Analyse mit höherdimensionalen Regressionsmodellen könnte ebenfalls zu einer Verbesserung führen.

Ausblick und Herausforderungen Ziel der nächsten Schritte ist die Übertragung auf andere Bauteile, Materialien und Maschinen sowie die Vorhersage der geeigneten Gegenmassnahme bei auftreten-

der Anomalie. Deshalb läuft am IWK seit zwei Jahren ein von der Innosuisse gefördertes Projekt mit fünf Industriepartnern zur vertieften Untersuchung dieses Themas. Dabei zeigte sich, dass die Datenbasis einer der grössten Erfolgsfaktoren für die Umsetzung eines ML-basierten Prozessmanagementsystems ist. Das heisst, die internen Daten der Spritzgiessmaschinen müssen in der geforderten Qualität aufgezeichnet werden können. Zum einen werden dafür maschineninterne Daten (Prozessdaten) benötigt, zum anderen werden aber auch Einstellparameter und Qualitätsdaten der Bauteile benötigt, um ein multifunktionales System aufzubauen. Da die Qualitätsdaten der produzierten Teile oft nicht verfügbar sind, sollte daher zumindest der Grund für die Prozessanpassung festgehalten werden. Die am Markt verbreiteten Schnittstellen Euromap 63 und Euromap 77 (OPC-UA) bieten eine Möglichkeit für einen schnelleren, einfacheren und standardisierten Datenaustausch sind aber bezüglich Abtastraten für einen Livebetrieb limitiert.

Kontakt IWK Institut für Werkstofftechnik und Kunststoffverarbeitung Curdin Wick OST Ostschweizer Fachhochschule Eichwiesstrasse 18b CH-8645 Rapperswil-Jona www.iwk.hsr.ch

n 25

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Industrie 4.0

Ganzheitliche Digitalisierung ist entscheidend

Letzte Ausfahrt: Digitalisierung

Die Pandemie hat noch einmal mehr verdeutlicht, wie wichtig digitale Technologien für Wirtschaft, Verwaltung und Gesellschaft sind. Dem Branchenverband Bitkom zufolge hat Corona die Digitalisierung auch in zahlreichen Unternehmen beschleunigt. Das zeigt sich vor allem an den Erfolgen mit Home Office und virtueller Zusammenarbeit. Jetzt müssen die Unternehmen ihre Digitalisierung aber auch weiter vorantreiben, fordert die KfW (deutsche Förderbank) in ihrem Digitalisierungsbericht 2019, der im Mai 2020 vor dem Hintergrund der Pandemie aktualisiert wurde. Demnach nimmt der Mittelstand zwar in zunehmendem Masse Digitalisierungsprojekte in Angriff. Im Vergleich zu anderen Investitionsfeldern sind diese Ausgaben jedoch seit Jahren niedrig und beschränken sich vorwiegend auf den Einsatz von Collaboration-Tools und die Automatisierung von Prozessen. Entscheidend ist jedoch eine ganzheitliche Digitalisierung, warnen die Autoren der Studie. Hierzu gehört beispielsweise auch die Entwicklung neuer digitaler Geschäftsmodelle, Dienstleistungen und Produkte. Doch Modernisierungsprojekte kosten Geld und daran fehlt es vielen mittelständischen Unternehmen zurzeit. Daher bieten Bund und Länder finanzielle Unterstützung an. Ihre Förderprogramme richten sich gezielt an mittelständische Betriebe, die die gegenwärtige Krise bewusst als Chance zur Modernisierung begreifen und vor diesem Hintergrund ihre Digitalisierung gerade jetzt vorantreiben wollen.

Förderprogramme des Bundes Zu den wichtigsten Initiativen auf Bundesebene zählt «Digital Jetzt». Das Programm des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi) richtet sich an Unternehmen mit drei bis 499 Beschäftigten 26

Bild: Sage GmbH

Experten sind sich einig: Wer jetzt nicht digitalisiert, riskiert, auf Dauer abgehängt zu werden. Dabei geht es nicht nur um den Einsatz von virtuellen Collaboration-Tools und Automatisierung. Um zukunftsfähig zu bleiben, braucht es einen ganzheitlichen Ansatz.

Christian Zöhrlaut, Director Products Medium Segment bei Sage.

aus allen Branchen einschliesslich Handwerk und freie Berufe. Die Betriebsstätte oder Niederlassung muss ihren Sitz in Deutschland haben. Das Programm umfasst zwei Module: Das Fördermodul 1: «Investition in digitale Technologien» unterstützt Unternehmen bei ihren Investitionen in Software und Hardware, insbesondere für die interne und externe Vernetzung. Förderfähig sind zum Beispiel Projekte rund um datengetriebene Geschäftsmodelle, Künstliche Intelligenz (KI), Cloud-Anwendungen, Big Data, Sensorik, 3D-Druck sowie IT-Sicherheit und Datenschutz. Das Fördermodul 2: «Investition in die Qualifizierung der Mitarbeitenden» unterstützt Unternehmen dabei, Beschäftigte im Umgang mit digitalen Technologien weiterzubilden. Förderfähig sind Massnahmen, die die Qualifizierung der Mitarbeiter verbes-

sern – insbesondere im Hinblick auf die Erarbeitung und Umsetzung einer Digitalstrategie. Zuschüsse gibt es zudem für Weiterbildungen, die Kenntnisse in IT-Sicherheit und Datenschutz sowie Basiskompetenzen für das digitale Arbeiten vermitteln. Die Fortbildungsanbieter müssen nach ISO 9001 zertifiziert sein oder eine Akkreditierung nach AZAV vorweisen können. Unternehmen können eine Förderung in einem oder beiden Modulen beantragen. Die maximale Fördersumme beträgt 50 000 Euro pro Unternehmen – je nach Projekt und Unternehmensgrösse. Eine weitere bundesweite Förderinitiative ist der ERP-Digitalisierungs- und Innova tionskredit der KfW. Dieser richtet sich an KMU, die seit mindestens zwei Jahren am Markt sind. Bereitgestellt werden Kredite über 25 000 bis 25 Millionen Euro mit einer Mindestlaufzeit von zwei Jahren. Vor6/2021

KUNSTSTOFF XTRA

Industrie 4.0

Bild: Pixabay

Mehr Stabilität für ihren Prozess Modernisierungsprojekte kosten Geld.

gesehen sind sie für Digitalisierungs vorhaben im Bereich Industrie 4.0 wie das Vernetzen von ERP- und Produktionssystemen oder die Entwicklung und Implementierung von IT- und Datensicherheitskonzepten. Auch die Umsetzung digitaler Plattformen und Vertriebskanäle sowie Apps, innovative Produktionsmethoden wie 3D-Druck oder der Ausbau innerbetrieblicher Breitbandnetze werden mit dem Kredit gefördert.

Mit dem Gutschein «Analyse» (Fördersumme bis zu 15 000 Euro) werden vor allem Technologieanalysen für Produkt- oder Dienstleistungsinnovationen und innovative Produktionsverfahren adressiert. Der Gutschein «Innovation» (Fördersumme bis zu 40 000 Euro) fördert die Forschung, Entwicklung und Umsetzung im Hinblick auf Innovationsvorhaben. Vor dem Hintergrund der Corona-Pandemie wurden die Förderquoten noch einmal erhöht.

Förderung auf Länderebene

Den Digitalisierungsgrad erhöhen

Auch die Länder bieten eigene Förderprogramme an. So unterstützt der «Digitalbonus» (für Bayern sowie für Thüringen) mittelständische Unternehmen bei der Entwicklung, Einführung und Verbesserung von Produkten, Dienstleistungen und Prozessen sowie bei der Migration und Portierung von IT-Systemen und -Anwendungen. Gefördert werden Investitionen in Hardund Software für die interne und externe Vernetzung – etwa in den Bereichen Industrie 4.0, datengetriebene Geschäftsmodelle, Warenwirtschaftssysteme, KI, Cloud, Sensorik sowie IT-Sicherheit. «Mittelstand Innovativ & Digital» heisst eine Initiative, mit der das Land NordrheinWestfalen KMU darin unterstützt, ihre Innovationskraft zu stärken sowie ihre Produkte, Dienstleistungen und Produktionsverfahren digital weiterzuentwickeln. Das Förderprogramm basiert dabei auf einem Gutscheinmodell. Es werden drei Gutscheinvarianten angeboten, die unterschiedliche Ziele verfolgen und unterschiedlich dotiert sind. Beim Gutschein «Digitalisierung» (Fördersumme bis zu 15 000 Euro) geht es um die Analyse und Umsetzung von Digitalisierungslösungen. 6/2021

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«Nach dem Ausbruch von Corona haben viele Unternehmen ihre Mitarbeiter ins Home Office geschickt, das hat den Einsatz von Collaboration-Tools massiv beschleunigt. Jetzt gilt es aber, den Digitalisierungsgrad darüber hinaus weiter zu erhöhen. Mit den Förderinitiativen von Bund und Ländern erhalten KMU finanziellen Spielraum, um eine ganzheitliche Digitalstrategie anzugehen. Unternehmen sollten diese Möglichkeit nutzen – und zwar jetzt. Wer weitere Jahre mit der Digitalisierung wartet, riskiert, den Anschluss zu verlieren. Wir empfehlen kleinen und mittelständischen Betrieben, die gegenwärtige Krise bewusst als Chance zur Modernisierung zu nutzen. Die Fördergelder auf Bundes- und Länderebene helfen dabei», sagt Christian Zöhrlaut, Director Products Medium Segment bei Sage. Kontakt Sage Schweiz AG Platz 10 CH-6039 Root D4 +41 58 944 19 19 www.sage.com/ch

www.regloplas.com 27

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Industrie 4.0

Enabling Digitalization Index

USA hat die Nase vorn Die USA, Dänemark und Deutschland belegen erneut die ersten drei Plätze im Euler Hermes Enabling Digitalization Index 2020 (EDI). Die Schweiz hat allerdings im Vergleich zu den Vorjahren an Boden verloren und ist von Platz sieben auf Platz zehn abgerutscht. China ist auf Aufholjagd und springt von Platz 17 auf Rang vier.

Bild: Euler Hermes

Der Index bewertet dabei nicht allein den Status Quo der Digitalisierung in 115 Ländern, sondern auch das Potenzial für eine Digitalisierung anhand von fünf Komponenten: Regulierung, Wissen, Konnektivität, Infrastruktur und Grösse. Der EDI misst also die Fähigkeit – und Agilität – von Ländern, digitalen Unternehmen zu helfen, zu florieren sowie traditionelle Unternehmen zu unterstützen, digitale Chancen zu nutzen. «Die Digitalisierung wirkt – wenig überraschend – bei der Bewältigung der Covid-19-Pandemie als Puffer», sagt Stefan Ruf, CEO von Euler Hermes Schweiz. «Die Studie hat ergeben, dass die Spitzenreiter des ‚Enabling Digitalization Index‘ bisher wirtschaftlich besser durch die Covid19-Pandemie gekommen sind als diejenigen Länder, die beim Potenzial für die Digitalisierung hinterherhinken.»

Einsame Spitze: USA Die USA liegen aufgrund ihres erstklassigen Wissens-Ökosystems, der Grösse des Marktes und der günstigen regulatorischen Rahmenbedingungen mit Abstand an der Spitze. Der Konnektivitätswert des Landes ist bis Ende 2019 um +1,8 Punkte gestiegen, nach einem Anstieg um +5,1 Punkte im Jahr 2018. Bei der Regulierung und dem Wissen konnte die Schweiz sich leicht verbessern, allerdings ist die Konnektivitätsqualität im Vergleich zur restlichen Welt gesunken – trotz des anhaltenden Aufwärtstrends bei der Anzahl der sicheren Server. Das ist zurückzuführen auf weniger Mobilfunkanschlüsse pro 100 Einwohner sowie einen leicht rückläufigen Anteil an Internetnutzern Ende 2019. «Die Schweiz hat viel Potenzial – lässt aber weiterhin Teile davon ungenutzt», sagt Ruf. «China hingegen hat anschaulich gezeigt, wie Potenziale äusserst effizient genutzt 28

Beim Digitalisierungs-Ranking rutscht die Schweiz von Platz 7 auf Rang 10 ab.

werden können: Das Land hat sich in den drei Jahren vor der Pandemie von Platz 17 auf Platz 4 katapultiert und sitzt vielen führenden Ländern bereits im Nacken. Auch wenn die Digitalisierung hierzulande durch die Covid-19-Pandemie einen Schub erhalten hat, müssen die Schweizer zusehen, dass sie nicht ins Hintertreffen geraten. Jetzt ist es an der Zeit, dafür die Weichen zu stellen – bei den Rahmenbedingungen ebenso wie bei Investitionen und der praktischen Umsetzung in den Unternehmen. Dies ist ein entscheidender Erfolgsfaktor, gerade in der Krise.»

Dänemark zeigt, wo es lang geht Ein weiteres Land, das vormacht, wie es geht, ist Dänemark. Die Skandinavier be-

gannen das Jahr 2020 als bester Performer in Sachen Konnektivitätsqualität. In der Tat hat es nach einer Verdreifachung der Anzahl sicherer Server im Jahr 2018 diese noch einmal mehr als verdoppelt und erreicht damit eine höhere Anzahl als China und Kanada und nahe an der von Frankreich – bei einer Bevölkerung von nur 6 Millionen Menschen.

Kontakt Euler Hermes Schweiz Richtiplatz 1 CH-8304 Wallisellen +41 44 283 65 65 info.ch@eulerhermes.ch www.eulerhermes.ch

n 6/2021

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Publireportage

Technologie zur Qualitätskontrolle direkt in der Produktion

Beschleunigte 3D-Röntgen-Technologie

Mit der patentierten Technologie von Deltaray ist es möglich, Gegenstände mit XRay zu durchleuchten, um die dabei erzeugten Bilder mit Hilfe Künstlicher Intelligenz (KI) in 3D zu analysieren. So kann die innere Struktur von jedem Objekt zerstörungsfrei kontrolliert werden. Mit dieser Innovation entspricht Deltaray den Anforderungen der Industrie 4.0. Qualitätskontrollen stellen sicher, dass Teile oder Baugruppen, die in Produktionsfirmen vom Band laufen, fehlerfrei sind und den Kundenanforderungen entsprechen. Wenn diese Kontrollen nicht oder falsch durchgeführt werden, kann dies eine Gefahr für den Endverbraucher bedeuten und dem Hersteller durch notwendige Rückrufaktionen enorme Kosten verursachen. Die gestiegene Komplexität der Produkte stellt die Hersteller vor neue nie da gewesene Herausforderungen. «Die hergestellten Teile und Baugruppen werden zunehmend komplexer. Aber die Inspektionsoptionen, die Unternehmen für die Qualitätskontrolle zur Verfügung stehen, vollziehen diese Entwickelung nicht nach», sagte Dirk Hamelinck, Gründer und CEO von Deltaray. Die Erhöhung der Anzahl der Stichproben oder die Entscheidung für eine vollständige Inspektion durch Personal bietet hier nicht die nachhaltige Lösung an, nach der gesucht wird.

Produktionsgeschwindigkeit Aus diesem Grund hat Deltaray, unterstützt von der Universität Antwerpen und dem Forschungszentrum Imec, eine neue Scan-Technologie entwickelt, mit der Hersteller Teile oder ganze Baugruppen schneller als je zuvor direkt in der Produktion inspizieren können. Die Deltaray Technologie prüft je nach Komplexität des pro6/2021

Bilder: deltaray

Das belgische Unternehmen Deltaray hat eine bahnbrechende beschleunigte 3D X-Ray Technologie entwickelt, die eine 100%ige Qualitätskontrolle mit einer hohen Auflösung direkt in der Produktion unter Beibehaltung der Produktionsgeschwindigkeit ermöglicht. Die Technologie ist dank der Null-Fehler-Strategie vor allem für die Automobilund Luftfahrtindustrie sowie die Medizin- und Fertigungsindustrie interessant. Die Komplexität der produzierten Einzelteile in diesen Sektoren erfordert eine vollständige Qualitätskontrolle jeder einzelnen Komponente.

Maria Ilina: Mit Deltaray Deutschland sind wir noch näher am Kunden.

Deltaray war u.a. Gewinner der Clepa Innovation Awards 2020.

duzierenden Teils bis zu hundertmal schneller als alle herkömmlichen CT-Systeme. Darüber hinaus kann die Geschwindigkeit der Inspektion mithilfe mehrerer paralleler Scans weiter erhöht werden. Damit ist Deltaray der einzige Anbieter auf dem Markt, der 100 %ige Qualitätsinspektion unter Beibehaltung der Produktionsgeschwindigkeit ermöglicht. Die hohe Innovationskraft der Technologie und deren ausserordentliches Potenzial ist bereits von verschiedenen international anerkannten Organisationen bestätigt worden. Deltaray war unter anderem belgischer Finalist bei EuroQuity Investor Event von TAFTIE (the European Association of Leading National Innovation Agencies).

Qualitätskontrolle 4.0

Vollständig automatisiert Durch die vollständige Automatisierung kann die gewünschte Produktionsgeschwindigkeit beibehalten werden. Dazu werden die Teile robotergesteuert optimal positioniert, um die Scans durchzuführen. Somit sind menschliche Eingriffe nicht erforderlich. Das System kann 24/7 eingesetzt werden und liefert dabei kontinuierlich valide Ergebnisse.

«Mit unserer bahnbrechenden beschleunigten 3D-Röntgentechnologie liefern wir eine 100 %-ige Qualitätsgarantie und maximale Rückverfolgbarkeit sowohl auf Prozess- als auch auf Produktebene. Damit möchten wir Herstellern kritischer Teile das Tor zur Qualitätsprüfung 4.0 öffnen. Wir haben eine massgeschneiderte Strategie und produzieren, installieren und warten vor Ort», betont Hamelinck. «Um noch besser unsere deutschsprachigen Kunden bedienen zu können, haben wir Deltaray Deutschland GmbH, mit Sitz in Aachen gegründet. Diese Entscheidung reflektiert die hohe wirtschaftliche Potenz der produzierenden Unternehmen in der gesamten DACH Region», sagt Maria Ilina, Business Development Direktor für die Region DACH.

Kontakt Deltaray Deutschland GmbH ABS Business Center Eupener Strasse 22 D-52066 Aachen www.deltaray.eu

n 29

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Verarbeitung

Optimierung des Produktionsprozesses

Fliegender Start für kürzeste Entnahmezeit Der Produktionsprozess von Kunststoff-Spritzgiessartikeln setzt sich aus unzähligen Phasen zusammen, welche die Gesamtzykluszeit beeinflussen. Eine davon ist die Entnahmesequenz der Fertigteile, wobei die Minimierung der Form-Offen-Zeit einen entscheidenden Beitrag zur Verkürzung der Zykluszeit leistet.

Moderne Robotsysteme zeichnen sich durch hocheffiziente Motoren und gewichtsoptimierte Achsen aus. So setzt Wittmann auf einen abgestimmten Materialmix aus Dünnwand-Stahl und Aluminium. Die Auswahl der verwendeten Materialien richtet sich nach dem Einsatzzweck und den Hublängen der Entnahmeroboter. Das Angebotsspektrum deckt hochsteife Kombinationen für Traglasten von bis zu 150 kg und gewichtsoptimierte Lösungen für Beschleunigungen bis 80 m/s² ab.

Die beste Konstruktion führt jedoch zu nichts, wenn die Ansprechzeiten der Geräte nicht Schritt halten können. Wittmann arbeitet daher schon seit Jahren mit einer Taktzeit von 4 ms. Diese ist für die Abarbeitungszeit von Befehlen im Teach-Programm des Roboters ausschlaggebend, und macht also einen essenziellen Bestandteil jeder Wittmann Roboter-Applikation aus. Sämtliche Wittmann Roboter – von den kompakten Robotern der Primus Baureihe bis hin zu den WX Grossgeräten – arbeiten auf Grundlage dieser Taktzeit, unabhängig von der jeweiligen Ausführung der Robotsteuerung. Einen weiteren wesentlichen Aspekt stellt die effiziente Umsetzung von Eingabebefehlen und Steuerungssignalen in entsprechende Verfahrbewegungen dar. Hier glänzt die patentierte SmartRemoval Funktion von Wittmann, die für alle Robotermodelle standardmässig verfügbar ist. Der Hauptaspekt von SmartRemoval ist die voreilende Bewegung der einfahrenden Roboterachse – bei Top-Entry-Modellen typischerweise die Vertikalachse, bei Horizontalgeräten die Horizontalachse. Die Analyse des SpritzgiessmaschinenZyklus erlaubt die Initiierung der Bewegung der voreilenden Achse schon vor der 30

Bilder: Wittmann

Taktzeit von 4 ms

Visualisierung eines Entnahmevorgangs

vollständigen Plattenöffnung. Für die Durchführung dieser Analyse wird keine Sonderschnittstelle benötigt, da schon Euromap E12 (bei Altmaschinen) bzw. Euromap E67 die für die Berechnung nötigen Signale liefern. SmartRemoval ermöglicht dem Roboter schon zu einem sehr frühen Zeitpunkt die maximale Geschwindigkeit im Werkzeugbereich. Die weitgehende Eliminierung der Beschleunigungsphase nach Erreichen der Endposition durch die bewegliche Formplatte sowie die gestaffelte Vakuumüberwachung der Fertigteile führen zu einer Verringerung der FormOffen-Zeit von 10 bis 30 %.

Push-Funktion für komplexe Bauteile Für komplexe Bauteile, die nicht stabil in der Auswerfer-Endposition gehalten werden können und damit eine definierte Übernahme in den Entnahmegreifer verkomplizieren, hält die Wittmann Robotsteuerung die sogenannte Push Funktion bereit. Eine andere gängige Form dieser Funktion,

die sich auf dem Markt für derartige Anforderungen findet, stellt das Öffnen der Bremse an der Roboter-Entformachse dar. Eine Vorgangsweise, die sich als sehr nachteilig erweisen kann, denn in diesem Fall drückt der Auswerfer das Teil direkt in den Greifer hinein und somit auf die Entformachse. Hier können Deformationen und andere Defekte am Fertigteil auftreten, langfristig aber auch an der Mechanik des Entnahmegeräts. Die Push Funktion von Wittmann hingegen ermöglicht eine drehmomentüberwachte belastungsfreie Übergabe der Teile. Das tatsächliche Vorhandensein eines Fertigteils wird hierbei kontinuierlich über die sogenannte iVac Funktion überwacht, die frei programmierbare Vakuumüberwachung von Wittmann. iVac bietet den Vorteil, dass das Spritzgiessteil bereits mit einem Bruchteil des notwendigen Vakuumdrucks aufgenommen und mit der Entnahmesequenz begonnen werden kann. Während der Ausfahrbewegung steigt der Vakuumdruck bis zum Maximalwert an. Ist der eingestellte Referenz6/2021

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Verarbeitung

druck für das Spritzgiessteil erreicht, wird das Freigabesignal für «Form schliessen» abgesetzt. Diese Freigabe kann bereits einige Zehntelsekunden vor Verlassen des Werkzeugbereichs erteilt werden. Derart werden Signalverzögerungen im RobotSpritzgiessmaschinen-Interface kompensiert und die Form-Offen-Zeit minimiert. Mit den hier beschriebenen Standardfunktionen der Wittmann Robotsteuerung wird dem Spritzgiesser nicht nur ein ausgeklügeltes System zur Optimierung von Anwendungen zur Verfügung gestellt, sondern auch eine durchgängige Überwachung der Produktionsprozesse.

Eingabefenster für SmartRemoval Move In (links) und SmartRemoval Move Out (rechts) auf der Wittmann R9 Steuerung (W9 & WX Serie)

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Cluster

Intelligence collective et réseautage

La première particularité de l’intelligence collective est, comme son nom l’indique, qu’elle ne peut se concevoir qu’à plu sieurs. Ainsi, un individu seul, si talentueux soit-il, ne peut se targuer de posséder une bonne intelligence collective. Mais alors, de quoi s’agit-il? L’intelligence collective peut se définir comme: – La capacité d’une communauté à ras sembler et partager ses connaissances, ressources et compétences pour at teindre un but commun. – La création au sein d’un groupe d’une synergie susceptible de booster la créa tivité et le sens de l’innovation de ses membres. – Une forme d’intelligence permettant à une communauté de créer plus de va leur pour l’organisation que chacun de ses membres pris individuellement. De nombreuses études s’entendent sur le fait que le célèbre proverbe africain «Tout seul on va plus vite, ensemble on va plus loin» prend tout son sens dans cette défi nition. Nous retrouvons ici le mot d’ordre du Swiss Plastics Cluster. Sous forme d’interview, nous avons voulu savoir si c’est bien cette valeur qui est commune aux nouveaux venus dans le comité exé cutif du Swiss Plastics Cluster depuis oc tobre dernier.

Qui êtes-vous? Grégory Schaffner, 35 ans, ingénieur en mécanique EPF complété par une spécia lisation en technologie plastique, respon sable du pré-développement chez Duotec depuis 7 ans, une entreprise active dans la production et le développement de pro duits électroniques spécifiques client. Au quotidien, je m’occupe de développer la technologie du surmoulage d’électronique: le lien entre une entreprise d’électronique et le Swiss Plastics Cluster est fait! 32

Bilder: Swiss Plastics Clusters

Le concept d’intelligence collective, par sa définition, donne le ton: c’est un processus par lequel différents acteurs s’entendent, s’accordent sur une vision partagée a minima des problèmes comme des solutions. C’est le concept fondamental à la base de la création d’organisation en Cluster. Nous avons voulu savoir si cette vision est partagée au sein du comité exécutif du Swiss Plastics Cluster.

Grégory Schaffner

Vous êtes récemment entré au comité, Pourquoi? Il y a plus de 5 ans que je suis un membre du Swiss Plastics Cluster par l’intermédiaire de mon entreprise. Jusqu’à maintenant, j’ai beaucoup «consommé» le Swiss Plastics Cluster pour du réseautage et comme source d’information et d’impulsion pour l’innovation. Avec l’âge qui avance et sur tout grâce à un petit coup de pouce de la part de la Cluster Manager et du Président, je me suis dit qu’il était temps de mûrir et de contribuer moi aussi à la vie du cluster. A quelles entreprises conseilleriez-vous d’adhérer au Cluster? «Tout seul on va plus vite, ensemble on va plus loin». Je pense que toute entreprise qui comprend cet adage et qui souhaite développer quelque chose en lien avec la plasturgie devrait considérer l’adhésion au Swiss Plastics Cluster. Elle n’y trouvera vrai semblablement pas la solution toute prête à son problème sur un étalage, mais sans aucun doute les compétences et le réseau nécessaire pour faire mûrir son projet.

à Préverenges (VD). Nous sommes un fab ricant d’additifs spéciaux et de colorants pour matières plastiques, dans le jargon ces produits sont appelés Masterbatch & Com pound. Nous produisons ces colorants avec des effets spéciaux et avec des fonctionna lités comme par exemples nos additifs an tiviraux et antibactériens. Nous donnons une âme aux matières plastiques à travers des effets spéciaux uniques et à travers une fonctionnalité, et la recyclabilité leur donne même plusieurs vies. Notre engage ment réside également dans la création de produits respectueux de l’environnement. Raison pour laquelle notre entreprise est certifiée ISO 9001 et ISO 14001 (manage ment de la qualité et management de l’environnement). Presque toutes les entre prises travaillant dans la transformation des matières plastiques en Suisse achètent soit un additif, soit un masterbatch ou un autre article chez nous. À peu près 60 % de nos clients sont en Suisse et 40 % à l’étranger. Nous offrons un service et une qualité de très haut niveau depuis 2006. Colorplastic SA se prépare actuellement pour l’avenir, nous investissons et agrandissons notre site de production de Préverenges dans le can ton de Vaud en 2021 et 2022, pas moins que 400 m2 de nouvelles capacités de pro

Qui êtes-vous? Je m’appelle Andreas Auer, je suis entrepre neur, propriétaire et CEO de Colorplastic SA

Andreas Auer

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Cluster

duction, de laboratoire et de stockage, ainsi que des nouveaux bureaux seront créés. Qu’est-ce que représente le Swiss Plastics Cluster pour vous? Le Swiss Plastics Cluster est une plaque tournante et une vitrine pour l’industrie des transformateurs de matières plastiques et ses fournisseurs en Suisse. Avec sa vitalité, ses ateliers (workshops) et événements in téressants, le Swiss Plastics Cluster aide et intervient au-delà des barrières linguistiques pour donner un visage aux acteurs du mar ché et pour pouvoir échanger des idées. À travers le lien avec les universités et hautes écoles techniques, le Swiss Plastics Cluster est également un médiateur de savoir-faire et de nouvelles technologies, et contribue ainsi à la consolidation et à l’attraction de la Suisse en tant que lieu de production. Le

Retour sur la Journée technologique de la plasturgie 2021 L’événement phare et plébiscité par nos membres et partenaires s’est tenu pour sa 7ème édition sous format digital. Avec des sessions axées sur l’économie cir culaire, les nouveaux matériaux et la durabilité, l’industrie 4.0 et les micronanotechnologies appliquées, la confé rence a accueilli tout au long de la jour née du 29 avril intense et riche en information, 18 intervenants, 12 pit chers et plus de 80 participants. Pour la prochaine édition en mai 2023, un format hybride est à envisa ger afin de permettre de nouveau une exposition et des échanges entre les participants. La session la plus plébis cité? 35 % des participants au son dage mentionne l’innovation maté riaux. La durabilité fait son chemin parmi les acteurs de la plasturgie.

6/2021

plus important pour moi est que le Swiss Plastics Cluster rassemble les gens, permet un échange entre les entreprises et leurs employés et crée ainsi de nouvelles oppor tunités commerciales et économiques. Le Swiss Plastics Cluster a fêté ses 15 ans, quel est l’élément le plus marquant pour vous? Je suis membre du Swiss Plastics Cluster presque depuis le début et aujourd’hui membre de son comité, et j’ai toujours ap précié les Journées Technologiques du Swiss Plastics Cluster. Le grand nombre de participants à cette manifestation, les pré sentations et stands intéressants des dif férentes entreprises, les bonnes discus sions pendant les pauses, m’ont toujours attiré. Pour moi, les Journées Technolo giques sont de loin l’élément le plus vivant du Swiss Plastics Cluster. Ensuite, je vou drais mentionner les ateliers (workshops), où il y a toujours des contributions super intéressantes pour les différentes tech nologies dans la plasturgie et d’autres do maines y attachés. À quelles entreprises conseilleriez-vous d’adhérer au Cluster? Bien entendu, je souhaite que l’éventail des entreprises qui rejoignent le Swiss Plastics Cluster reste très large. Personnellement, bien sûr, les entreprises de transformation des matières plastiques, c’est-à-dire de l’injection et l’extrusion plastique; mais aus si des Start-Up aux idées nouvelles, des outilleurs, des entreprises faisant du proto typage, des fournisseurs de matières plas tiques, des bureaux d’études, des inven teurs, etc., je suis bien trop ouvert pour fermer les portes à qui que ce soit.

Qui êtes-vous? Marc Blanchard, responsable de KBS Spritztechnik à St.Antoni (FR), entreprise active dans le domaine de l’injection plas tique et des systèmes d’entrainement (moteurs, réducteurs, …) Quelle rencontre particulièrement marquante avez-vous faite dans le cadre des évènements du Cluster? 2 choses: Les Journées Technologiques de la plasturgie sont à chaque fois d’une ri

Marc Blanchard

chesse splendide avec des exposées de grande qualité. Et puis le monde de la plasturgie est un petit monde en Suisse, et on retombe souvent sur les mêmes per sonnes. Les opportunités de se retrouver dans des contextes informels permettent de tisser et de garder les liens vivants. Quels avantages retirez-vous particu lièrement de votre implication dans le Cluster? Les contacts et le réseautage permettent d’échanger constamment sur les théma tiques et problèmes actuels, ainsi que de rester au top des nouvelles technologies et évolutions dans le domaine de la plas turgie avec la multitude d’avantages et de défis à maitriser / surmonter. Les possibi lités de collaboration sur des projets de recherche offertes dans le cadre du Swiss Plastics Cluster sont pour nous une oppor tunité considérable de se tenir à niveau et même à la pointe. Echanges, réseautage, connaissances technologiques et mises en commun sont donc le cœur du Swiss Plastics Cluster et son comité s’engage encore et toujours à promouvoir l’intelligence collective au ser vice des acteurs suisses de la plasturgie.

Contact Swiss Plastics Cluster Aurélie Auffret, Cluster Manager Passage du Cardinal 1 CH-1700 Fribourg +41 26 429 67 72 info@swissplastics-cluster.ch www.swissplastics-cluster.ch

n 33

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Forschung/Entwicklung

Verbesserte Verbundhaftung bei Polycarbonaten durch Plasmabehandlung

Polycarbonat beschichten

Polycarbonate in hochtransparenter Qualität nehmen einen steigenden Marktanteil auf dem Gebiet optischer Komponenten ein. Ein wichtiger Marktschwerpunkt ist die Automobilindustrie. Hier ermöglicht beispielsweise der Ersatz gläserner Autoscheiben durch Kunststoffmaterialien eine Gewichtseinsparung des Fahrzeuges und stellt somit eine Handhabe zur Senkung des Treibstoffverbrauches dar. Nachteilig im alltäglichen Einsatz von PC-Formteilen und -Designelementen ist deren kratzempfindliche Oberfläche, sodass häufig schützende Lackschichten in nachgelagerten Arbeitsschritten aufgebracht werden müssen.

«Selbstheilende» Reaktionslacke Zur Verminderung der Kratzeranfälligkeit von Kunststoff-Oberflächen im Fahrzeug innenraum zeichnet sich tendenziell eine weitere Herangehensweise ab. Da hier die mit Hardcoats überzogenen Formteiloberflächen von Bedienelementen oder Displays den Nutzungsbeanspruchungen im Fahrzeug-Innenraum nicht dauerhaft standhalten können, lässt alternativ die Beschichtung mit «selbstheilenden» Reaktionsklarlacken auf Polyurethan(PUR)oder Polyurea(PUA)-Basis deutliche Vorzüge erwarten.

Direktlackierung im Werkzeug bei PC Zur erfolgreichen technologischen Umsetzung bietet sich der etablierte Prozess «Direktlackierung im Werkzeug» an. Aktuell werden hinreichend polare Kunststoffe, wie bspw. PC/ABS-Blends, SAN- und ASATypen sowie ausgewählte Polyester, durch Formteil-Direktlackierung im Spritzgiesswerkzeug dauerhaft oberflächenveredelt. Dagegen eigneten sich nach Untersuchun34

Bild: KUZ

Ein neues Forschungsprojekt am Kunststoff-Zentrum in Leipzig (KUZ) ermittelt, wie hochtransparente kratzempfindliche Polycarbonate (PC) oberflächenveredelt werden können. Ziel ist es eine Direktlackierung mit lösemittelfreien «selbstheilenden» Reaktionsklarlacken bei guter Verbundhaftung zu erreichen.

Atmosphärendruck-Plasmabehandlung einer Polycarbonatplatte

gen im KUZ diverse PC-Formmassen bisher nicht umfänglich als formgespritzte Substrate für die Direktlackierung im Werkzeug mit den lösemittelfreien PUR- bzw. PUA-Reaktionslacken. Die Anwendung derartig veredelter PC-Formteile scheitert bislang an unzureichender Schichthaftung, welche unter verschiedenen anwendungsnahen Klimabedingungen sehr rasch zum Versagen des Substrat-Reaktionslack-Verbundes führt.

Plasmabehandlung verbessert Haftung Im Forschungsvorhaben «PC-AdPro2RIM» wird experimentell untersucht, wie spritzfrische Polycarbonat-Formteile im Spritzgiesswerkzeug mittels AtmosphärendruckPlasma oberflächenbehandelt und zu thermoplastischen Tragelementen für den Prozess «Direktlackierung im Werkzeug» mit VOC-freien PUR- bzw. PUA-Lacken qualifiziert werden können. Dabei sollen die mittels Atmosphärendruck-Plasmabehandlung erzeugten chemisch-reaktiven Gruppen durch selektive Farbreaktionen nachgewiesen werden und, erstmals flächenbezogen, Aussagen zu Art, Belegungsdichte und Homogenität der Oberflächenaktivierung ermöglichen. Durch die

Variation der Plasmabehandlungsparameter im Prozess soll die haftungsoptimierte Anpassung der Oberflächenaktivierung an die differierenden Anforderungen lösemittelfreier PUR- bzw. PUA-Klarlacken erzielt werden. In einem Vorversuch zeigt sich eine deutliche Reduzierung der Kontaktwinkel zu Wasser. Dies lässt auf eine verbesserte Benetzung als Voraussetzung für Verbundhaftung zu Reaktionslacken schliessen.

Ziel des Forschungsvorhabens Die angestrebte Lösung ist auf die Herstellung hochwertiger Consumer-Produkte und Design-Elemente fokussiert. Dabei bleibt die Anwendung der Forschungsergebnisse nicht allein auf die Beschichtung und Veredelung von PC-Formteilen beschränkt. Durchaus denkbar und wünschenswert ist auch die Umsetzung der Technologie für weitere technisch bedeutsame, aber problematisch direkt zu beschichtende thermoplastische Werkstoffe, wie bspw. PMMA, COC u.a. Als Zielmärkte für die Umsetzung der F&E-Ergebnisse in die Fertigung kommen zunächst in Betracht: – Automobil-Zulieferer-Industrie und OEMs, – Hersteller hochwertiger Consumer-Technik, – Unternehmen der Spritzgiess verarbeitung.

Kontakt Kunststoff-Zentrum in Leipzig gGmbH Jens Müller Erich-Zeigner-Allee 44 D-04229 Leipzig +49 341 4941 500 mueller@kuz-leipzig.de www.kuz-leipzig.de

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Wirtschaft

Kunststoff nach wie vor knapp, Preise steigen weiter

Vorsichtiger Optimismus ist angesagt

Unter der angespannten Situation leidet auch die Kunststoffverpackungsbranche. Immerhin melden die in der IK Industrievereinigung Kunststoffverpackungen e.V. organisierten Unternehmen nun das Erreichen eines Negativ-Plateaus. «Es scheint vorerst nicht noch schlimmer zu werden bei der Versorgung mit Kunststoffen. Bessere Nachrichten gibt es seitens der Hersteller von Kunststoffver packungen aber leider nicht», fasst IK-Hauptgeschäftsführer Dr. Martin Engelmann die Ergebnisse einer IK-Blitzumfrage zusammen. «Derzeitige Liefer- und Produktionsprozesse werden gegenüber Anfang April als stärker eingeschränkt beschrieben. Für die nächsten drei Monate sehen unsere Unternehmen jedoch einer Seitwärtsbewegung auf einem sehr niedrigen Niveau entgegen.» Diese Einschätzung korrespon-

Grafik: IK

Die kunststoffverarbeitende Industrie steht unter Druck. Neben einer massiv eingeschränkten Verfügbarkeit von Rohstoffen für alle Markt-Player sind auch signifikante Preissteigerungen entlang der gesamten Wertschöpfungskette zu beobachten. Die Kunststoffindustrie blickt daher mit Besorgnis auf die drohenden Rohstoffengpässe und die Force-Majeure-Meldungen, die Rohstoffhersteller in den letzten Wochen verlautet haben.

Aktuelle Einschränkungen in der Produktion und Lieferfähigkeit

diert mit einer tendenziell abnehmenden Anzahl an Force-Majeure-Meldungen und der damit verbundenen Hoffnung auf zusätzliche Kapazitäten in der Kunststofferzeugung. Der Verband der Kunststoffher-

Hintergründe zu den Ursachen der Preissteigerungen Die Gründe für die aktuell so ange- Verschärft wurde die Situation Anfang spannte Lage der Kunststoffverarbeiter des Jahres durch massive Anlagenausfälsind vielfältig und vielschichtig zugleich: le auf Seiten der Rohstoffhersteller infolDie Covid-19-Pandemie führte weltweit ge des Wintereinbruchs in weiten Teilen zu einem Ungleichgewicht bei Angebot der USA, die eine schwere Belastungsund Nachfrage von Kunststoffprodukten. probe für die ohnehin angespannten Dieses resultiert vornehmlich daraus, Lieferketten darstellten und bis heute dass Asien, speziell China, bereits in der die Belieferung europäischer Kunden zweiten Jahreshälfte 2020 auf den mit Produkten aus den USA nachhaltig Wachstumspfad zurückgekehrt ist und beeinträchtigen. die Nachfrage nach Rohstoffen dort ent- Weiteren Druck auf die Verfügbarkeit sprechend früher als in Europa oder den von Rohstoffen bringen zudem die geUSA gestiegen ist. Dies hatte nicht nur planten, technisch erforderlichen oder einen erheblichen Abfluss von Rohstof- regulatorisch vorgeschriebenen Warfen in den asiatischen Raum zur Folge, tungsarbeiten in europäischen Anlagen sondern führte zudem zu einem sehr sowie die Force-Majeure-Meldungen starken Anstieg der Fracht- und Logistik- zahlreicher Kunststoff-Hersteller, die kosten, die die Branche nach wie vor Produktionsausfälle in erheblichem Ausbelasten. mass befürchten lassen.

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steller PlasticsEurope Deutschland geht von einer angespannten Versorgungslage bis Ende des Jahres 2021 aus. «Sorgen bereiten unseren Mitgliedern zudem die Preisexplosion innerhalb nur weniger Monate», so Engelmann. LDPE und LLDPE haben seit Jahresbeginn im Mittel über 60 Prozent zugelegt, ebenso wie EPS-S. Auch die übrigen Kunststoffe haben sich im Mittel über 50 Prozent verteuert. «Derartige Preissteigerungen atmet die überwiegend mittelständisch geprägte Industrie nicht einfach weg», erklärt Engelmann. «Dass die Versorgung der Bevölkerung mit verpackten Produkten überwiegend gesichert bleibt, ist zu grossen Teilen dem Engagement und der Flexibilität der Partner in den Wertschöpfungsketten und der gemeinsamen Suche nach Lösungen zu verdanken.»

Kunststoffrohrindustrie Auch die Partner der Wertschöpfungskette der Kunststoffrohr-Industrie – an deren Ende die Hersteller von Kunststoffrohren, -bauteilen und -fittingen stehen – sehen sich mit extremen Herausforderungen konfrontiert. So meldet der Kunststoffrohr35

KUNSTSTOFF XTRA

Wirtschaft

Rohstoffe/Ausgangsstoffe (Naphtha) Ein entscheidender Faktor ist die Preissteigerung im Bereich der Ausgangsstoffe. Da der Bedarf an Automobil-Treibstoffen und Kerosin in den letzten Monaten u.a. aufgrund der Corona-Krise gesunken ist, haben sich auch die Produktionsmengen für Naphtha (als Rohstoff für die Kunststoffproduktion) nach unten entwickelt, was eine Preissteigerung zur Folge hatte. Zwischenprodukte (Monomere) Aufgrund der Preissteigerungen bei den petrochemischen Ausgangsstoffen/Rohstoffen (Naphtha) für die Kunststoffherstellung sind auch beispielsweise die Kosten für Ethylen, dem Zwischenprodukt für Polyethylen, und PVC sowie für Propylen, dem Zwischenprodukt für Polypropylen, gestiegen. Im ersten Quartal 2021 sogar im zweistelligen Prozentbereich. Rohrwerkstoffe (Polymere) Infolge der Preiserhöhungen bei den Rohstoffen und Zwischenprodukten sind im ersten Quartal 2021 auch die Preise für Rohr-Kunststoffe in Europa durchweg stark gestiegen. Dies gilt neben PE, PP und PVC auch für andere Rohrwerkstoffe. Einsatz von Rezyklaten Da ein Ausweichen auf Recyclingmaterialien für Kunststoffrohranwendungen nur begrenzt möglich ist, können die Preissteigerungen auch nicht durch das Ausweichen auf Alternativmaterialien wie Rezyklate abgefedert werden. Denn für viele sicherheitsrelevante Druckanwendungen verhindern gesetzliche Sicherheitsvorschriften, technische Regelwerke und hohe Qualitätsanforderungen derzeit einen breiteren Einsatz von Rezyklaten. Auch sind Rezyklate vielfach noch nicht in 36

Grafik: PlasticsEurope

verband e.V. (KRV), dass zwar alle Beteiligten unter Hochdruck daran arbeiteten, die Risiken für ihre Kunden zu minimieren, weist aber auch auf den erheblichen wirtschaftlichen Druck hin, der die gesamte Branche belastet. Die Ursachen der Preissteigerungen im Bereich der Kunststoffrohr-Industrie sind gemäss KRV nicht mono-kausal zu begründen, sondern das Ergebnis mehrerer, zusammenwirkender Aspekte, die sich in ihrer Gesamtschau wie folgt darstellen:

Kunststoffproduktion und Umsatz mit Kunststoff in Deutschland 2020

ausreichenden Mengen in gleichbleibender Qualität verfügbar. Logistik Hinzukommt, dass der Einbruch des Welthandels zu Beginn der Covid-19-Pandemie und die im 4. Quartal 2020 sprunghaft wieder angestiegene Nachfrage zu teils chaotischen Situationen im Frachtgeschäft geführt haben: Vielfach fehlt es an Containern, die infolge der Pandemie in den falschen Häfen gestrandet sind. Das knappe Angebot und die starke Nachfrage nach Frachtkapazitäten haben beispielsweise die Containerpreise auf der Strecke Asien-Europa seit Ende 2020 um mehr als 400 % ansteigen lassen. Importe von Rohstoffen oder Rohrsystemen können die Produktionsausfälle in Europa nicht ausgleichen.

Kunststofferzeuger trotzen Pandemie In einer etwas komfortableren Lage sehen sich die am Anfang der Wertschöpfungskette stehenden Kunststofferzeuger. So hat der Verband der Kunststofferzeuger PlasticsEurope Deutschland bei seinem jährlichen Wirtschaftspressegespräch die jüngsten Erwartungen der Branche bestätigt: Die Kunststoffproduktion in Deutschland ging im Jahr 2020 – in Anbetracht der Pandemie – um 1,6 Prozent zurück. Der Umsatz sank aufgrund des Preisdrucks während der Pandemie im Vergleich zum Vorjahr um 8,7 Prozent, die Exporte gingen leicht um 0,8 Prozent zurück und die Importe verringerten sich deutlich um über 7 Prozent. Laut Verbands-Hauptgeschäfts-

führer Ingemar Bühler gebe es aber gute Gründe, optimistisch auf die Zeit nach der Pandemie zu schauen, allerdings dürfe man nicht allein auf eine wiedererstarkende Wirtschaft setzen. Die verschlechterte Versorgungslage am deutschen Markt zeichnete sich also bereits 2020 ab. Derzeit führe sie laut Dr. Michael Zobel, Vorstandsvorsitzender PlasticsEurope Deutschland zu einer erhöhten Zahl von Force-Majeure-Meldungen: «Deutschland ist bei einer Vollauslastung der Kapazitäten ohnehin auf Importe angewiesen. Erschwerend kamen zuletzt die Auswirkungen der Pandemie wie verzögerte Wartungen oder wiederholte Produktionsstopps hinzu. Zudem bleiben Importe aus den USA oder China aus, da in beiden Ländern die Nachfrage das Angebot übersteigt». Ein Ende der Engpässe sei daher vorerst noch nicht zu erwarten, so der Vorsitzende. Insgesamt bewertet Zobel die Perspektiven aber positiv und er sieht «gute Gründe für Optimismus. Die Impfkampagne in Deutschland schreitet voran, der asiatische Markt ist vergleichsweise robust und das trifft auf die Wirtschaft in den USA ebenfalls zu». Kontakte IK Industrievereinigung Kunststoff verpackungen e.V. www.kunststoffverpackungen.de Kunststoffrohrverband e.V. (KRV) www.krv.de PlasticsEurope Deutschland e.V. www.plasticseurope.de

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News

Der Schweizer Hersteller von Temperiergeräten für die kunst stoffverarbeitende Industrie ist auf nachhaltiges Wachstum pro grammiert: HB-Therm startete anfangs Mai 2021 mit dem Neubau in St. Gallen zur Erwei terung der Produktionskapazi tät. Der Bezug ist für März 2023 geplant. Die Gesamtin vestitionen betragen rund CHF 60 Mio. Derzeit beschäftigt das Unternehmen hundert Mitar beiter am weltweit einzigen Produktionsstandort des Unter nehmens. Bekenntnis zum Standort St. Gallen Reto Zürcher, CEO von HBTherm, macht die Verbunden heit zum heutigen Standort deutlich: «Dieses Bauprojekt ist ein klares, eindeutiges und nachhaltiges Bekenntnis zum Standort St. Gallen!» Mit die sem Grossprojekt werde man die vorhandene Innovations kraft und die Synergieeffekte des weltweit einzigen Produk tionsstandorts auch zukünftig nutzen und gezielt weiter aus bauen. Im Endausbau sollen dann Arbeitsplätze für über 200 hochqualifizierte Tempe riergeräte-Experten entstehen, das würde mehr als eine Ver doppelung der bestehenden Kapazitäten bedeuten. Umfang des Projekts Das neue Gebäude an der Piccardstrasse im Westen

Bild: HB-Therm

HB-Therm verdoppelt Produktionskapazitäten

Spatenstich am 3. Mai 2021: Roger Studerus und Peter Kunz von der Strut Architekten AG, Hans Peter Zürcher (VRP), Hansjörg Rettenmund (VR) und Reto Zürcher CEO der HB-Therm AG, Ivan Furlan – Leiter des Amts für Baubewilligungen St. Gallen, Maria Pappa – Stadtpräsidentin von St. Gallen und Beat Tinner – Regierungsrat des Kantons St. Gallen (v. l.)

St. Gallens wird auf 14 700 m² die bisher vier räumlich ge trennten Gebäude in St. Gallen integrieren. Damit entsteht rund acht Kilometer von den heutigen Standorten entfernt ein grosszügiges Flächenange bot: 2200 m² für die Ferti gung, für den Lagerbereich 2000 m², für die Montage 4000 m², für Büros und Mee tingräume 1500 m² und für Parkflächen 3500 m². Erste Überlegungen bereits 2015 Bereits 2015 startete die aktive Suche nach Bauland, erste Skizzen des neuen Gebäudes lagen im April 2018 vor. Als Ar chitekturbüro wurde 2018 die Winterthurer Strut Architekten

AG als Sieger bei einem Wett bewerb mit vier finalen Teil nehmern aus der Ostschweiz beauftragt. Ziel: ein optimales Gebäude «Das Gebäude ist so konzi piert, dass es optimale Pro zessabläufe ermöglicht und wir uns darin wohl fühlen können», skizziert Reto Zürcher den ers ten grossen Ankerpunkt. «Gleichzeitig ist es aber auch so geplant, dass es an die zu künftigen Anforderungen ange passt werden kann.» Den Umweltaspekten wurde dabei ebenfalls grosse Bedeu tung eingeräumt. «Wir sind als in dieser Hinsicht vorbildliches Unternehmen nach ISO zertifi

ziert.» Der Neubau werde auch ein CO²-Zertifikat erhalten und nach dem Schweizer Baustan dard Minergie für nachhaltiges Bauen errichtet. Minergie-Bau ten zeichnen sich durch einen sehr geringen Energiebedarf und die hohe Nutzung von er neuerbaren Energien aus. Des halb würden im Neubauprojekt unter anderem etwa eine Solar anlage mit 300 kWp (Kilowatt Peak) Leistung und Ladestatio nen für Elektrofahrzeuge reali siert. Reto Zürcher ist sich si cher: «Wir bauen hier die Zu kunft und werden damit unsere ohnehin hervorragende Markt position weiter deutlich stärken können!» www.hb-therm.ch

Computertomograﬁe – höchste Datenqualität, kurze Durchlaufzeiten, zerstörungsfreies Erfassen von Bauteilinformationen – zur Untersuchung der Materialien und zur vollständigen geometrischen Analyse eines Bauteils. 6/2021

SIMULATION

ENGINEERING

INDUSTRIELLE MESSTECHNIK

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DIE EINHEIT FÜR ERFOLG

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News

Mehrwegverpackung «to go» ausgetauscht und wieder zu rückgegeben werden. Aktuell gehören knapp 1500 Betriebe in der Schweiz, vom Fine-Di ning-Restaurant über den Ke babstand und den Foodtruck im Quartier bis zu Systemgas tronomie-Unternehmen der Bewegung an. www.recircle.ch

Bild: Wittmann

Das Schweizer Start-up-Unter nehmen reCircle hat einen sty lishen Becher für Getränke und Essen «to go» entwickelt. Der neue Kunststoff-Mehrwegbe cher Isy ist transparent, dop pelwandig, isolierend und er hältlich in drei Grössen. Der Becher kann bei allen reCircleIsy-Partnerbetrieben bezogen,

Wittmann interactive

Kopfkamera mit Steuerungs-App via Smartphone

Grundlagenwissen über

Bild: Hanser

Spritzgiesswerkzeuge

Pruner, H., Nesch, W.: Spritzgiesswerkzeuge kompakt – Ein Praxisbuch für Einsteiger, 2. Aufl. Carl Hanser Verlag München, 2020. ISBN 978-3-44646450-6 Zum Glück gibt es solche Bü cher wie dieses, welche die vielschichtige Materie Spritz giesswerkzeuge einfach, über sichtlich, kompakt und doch fundiert in Text und Bild dar stellen. Sie eignen sich nicht

nur für die Zielgruppe der Ein steiger, sondern für alle, die sich ein solides Grundlagen wissen erarbeiten wollen. Be handelt werden der Aufbau und die Funktionsweise der Werkzeuge, die Angusstechnik, die Normalien und die Tempe rierung, aber auch Sonderbau arten sowie die Oberflächen veredelung, Bearbeitung, War tung, Instandhaltung und La gerung. Bei der Präsentation dieser Themen steht das Ther moplast-Spritzgiessen im Vor dergrund. Wo für Duroplastund Elastomer-Werkzeuge an dere Gegebenheiten gelten, wird dies didaktisch geschickt bereits im Inhaltsverzeichnis angezeigt und am Schluss des betreffenden Kapitels beschrie ben. Eine prägnante Zusam menfassung am Ende jedes Kapitels bringt dessen Inhalt auf den Punkt. Prof. Johannes Kunz www.hanser.de

Wie erreicht man in Zeiten ein geschränkter Kontaktmöglich keiten seine Kunden und Part ner am besten? Darüber hat sich auch Wittmann Gedanken gemacht. Die Lösung lautet: Wittmann Interactive. Das Tool ermöglicht über den Einsatz moderner Medientechnik eine Online-Vorführung der Anlagen durch die Spezialisten bei Witt mann bzw. Wittmann Batten feld in Österreich und Deutsch land. Dabei erfolgt eine Live übertragung mittels einer Kopf kamera, bei der eine Interakti on mit dem Kunden via einer Streamingplattform ermöglicht wird. Die Kopfkameras werden durch mobile Licht- und Kame ratechnik ergänzt. Dabei han delt es sich um steckerfertige Module mit Ausstattung für Licht, Ton und Videobild, die auch als zusätzliche mobile Standorte für Web-Konferenzen direkt an der Spritzgiessanlage genutzt werden können. Rainer Weingraber, Geschäfts führer von Wittmann Batten feld, ist überzeugt, mit Witt mann Interactive ein Instru

ment zu haben, das nicht nur in der Zeit der eingeschränkten Kontaktmöglichkeiten, sondern auch darüber hinaus einen Mehrwert in der Vertriebsarbeit der Unternehmen bieten wird. Dass das interaktive Instrument klappt, davon konnten sich die Pressevertreter anlässlich einer virtuellen Führung durch die Technika an den Standorten Kottingbrunn (A), Meinerzha gen (D), Wolkersdorf (A) und Wien Mitte Mai überzeugen. Wittmann Gruppe Die Gruppe erwirtschaftete im Corona-Jahr einen Umsatz von 306 Mio. Euro (-18,8 % im Ver gleich zum Vorjahr). Seit Mitte 2020 findet eine starke Bele bung statt, die im 1. Quartal 2021 neue Höchststände im Auftragseingang erreichte. Für das laufende Geschäftsjahr er wartet das Unternehmen einen Umsatz zwischen 400 und 350 Mio. Euro, je nach Material-/ Komponentenverfügbarkeit. Ak tuell sind 2200 Mitarbeitende beschäftigt, Tendenz steigend. www.wittmann-group.com

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News

MTA mit Stammsitz im nordita lienischen Codogno gehört zu den wenigen zertifizierten Un ternehmen, die Fahrzeugsiche rungen herstellen. Um die ho hen Qualitätsansprüche mit Ef fizienz zu vereinen, setzt das Unternehmen auf vor allem holmlose Spritzgiessmaschinen von Engel. Im Frühjahr 2021 wurde die 100. Maschine, eine Engel victory, an MTA ausgelie fert – pünktlich zum 25-jähri gen Jubiläum der Partnerschaft zwischen den beiden Familien unternehmen. MTA setzte von Beginn an auf die Engel-Holmlostechnik. Schon die erste 1996 an MTA in Italien ausgelieferte Maschine war ein holmloses Modell der ES Baureihe, dem Vorläufer der heutigen victory Maschinense rie. Fast 60 Engel Maschinen sind es inzwischen in Codogno. Weitere Engel Maschinen be treibt MTA in der Slowakei, in Marokko und Brasilien. Die vic tory ist das bevorzugte Maschi nenmodell in allen Werken. Von winzigen Stecksicherungen, Steckverbindern, Sicherungshal

Bild: Engel

100. Engel-Spritzgiessmaschine an MTA

MTA und Engel feiern zwei Jubiläen auf einmal. Die Übergabe der 100. Spritzgiessmaschine fällt zusammen mit dem 25-jährigen Jubiläum der Partnerschaft der beiden Unternehmen. Von links: Gabriele Formenti (Area Manager Engel Italia), Matteo Terragni (Managing Director Engel (Italia), Giuseppe Falchetti (Vice President MTA), Antonio Falchetti (Executive Director MTA), Marco Pagliara (Purchasing Director MTA) und Gabriele Gimici (Indirect Global Commodity Team Leader MTA).

tern und Kühlerverschlüssen bis zu kompletten Stromversor gungseinheiten deckt MTA ein sehr breites Elektronikteilespek trum für die Automobil-, Motor rad-, Nutzfahrzeug- und OffHighway-Fahrzeugindustrie ab. Gerüstet wird entsprechend häufig, und hier erweist sich die holmlose Schliesseinheit der victory Maschinen als klarer Ef fizienzvorteil. Die kurzen Rüst

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zeiten erhöhen die Verfügbar keit der Spritzgiessmaschinen. Präzision und Zuverlässigkeit «Konstante Prozesse und hohe Präzision sind für uns das A und O. Mit Engel victory Maschinen können wir unsere hohen Qua litätsstandards einhalten und dabei sehr effizient grosse Stückzahlen produzieren», be

tont Maria Vittoria Falchetti, Ma nager Marketing & Communica tion von MTA. «Qualität, Tech nologie und Innovation – diese gemeinsamen Werte machen unsere Zusammenarbeit aus. Hinzu kommt die globale Prä senz. In allen Ländern, in denen MTA produziert, ist auch Engel mit einem starken Service vor Ort vertreten.» www.engelglobal.com

Kunststof fe!

Ihr kompetenter Berater rund um Kunststoff 39

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News

Die Weiss Umwelttechnik GmbH und die Vötsch Industrie technik GmbH verschmelzen zum Mai 2021: Gemeinsam tre ten sie als ein Unternehmen in den Bereichen Umweltsimulati on und Wärmetechnik auf. Hin ter den Kulissen arbeiten die bisher separat auftretenden An bieter schon lange zusammen. Sowohl die bisherigen Unter nehmen Weiss Umwelttechnik als auch Vötsch Industrietech nik zählen zu den bedeutend sten Herstellern von Anlagen für Umweltsimulation. Seit Mai 2021 tragen beide den Namen Weiss Technik, der aus den bis herigen Firmenbezeichnungen neu gebildet wurde. Die bei den Standorte Reiskirchen (Weiss Umwelttechnik) und Balingen (Vötsch Industrietech nik) werden beibehalten. Auch die Ansprechpartner sowie die Produkt- und Serviceangebote bleiben gleich. Die Prüfschränke von weiss technik simulieren die Umwelt,

Bild: Weiss Technik

Zusammenschluss zur Weiss Technik GmbH

Die Weiss Umwelttechnik GmbH und die Vötsch Industrietechnik GmbH treten jetzt als ein Unternehmen in den Bereichen Umwelt simulation und Wärmetechnik auf.

so werden die Prüflinge Wüs tenhitze und Polarkälte, hoher Luftfeuchtigkeit oder extremer Trockenheit ausgesetzt. Das hilft Herstellern, ihre Produkte sicherer, robuster und langlebi ger zu machen. Weiss Umwelttechnik hatte Vötsch Industrietechnik schon 1995 vom Technologiekonzern Heraeus übernommen. Beide Unternehmensteile blieben zu nächst operativ selbständig und firmierten unter eigenem Namen. Doch über die Jahre wuchsen sie immer enger zu

sammen. Seit Januar 2016 tre ten die Serviceteams beider Standorte unter dem gemein samen Namen «Weiss Umwelt technik» auf. Auch dieser Zu sammenschluss war erfolg reich. Nun ist der Zeitpunkt gekommen, den Zusammen schluss durch einen neuen, gemeinsamen Namen auch formal zu vollenden. Durch die Firmierung unter Weiss Technik können Kunden die bisher unterschiedlich be nannten Produktbereiche ein facher dem Unternehmen zu

ordnen. Besonders in interna tionalen Märkten wird der Auf tritt mit dem gleichen Namen zukünftig einfacher. Auch das interne Reporting ist leichter durchzuführen ohne die Unter scheidung zweier Unterneh mensteile. Geräte der Wärmetechnik wer den ebenfalls zukünftig von der Weiss Technik GmbH, Pro duktbereich Wärmetechnik, vertreten. Diese Produkte gab es bisher von Vötsch Industrie technik. Der Markenname vötschoven bleibt auch nach der Übernahme weiter beste hen. Das Angebot an Wärme technik bei Weiss Technik reicht von Wärme- und Tro ckenschränke über Industrie öfen bis hin zu Vakuumtrock ner oder Infrarot- und Durch lauföfen. Auch hier bleiben die Ansprechpartner sowie die Produkt- und Serviceangebote auf bewährt hohem Standard gleich. www.weiss-technik.com/de

Rinco eröffnet Niederlassung Mexiko 1 11.10.12in 11:06

0_IR_Ins_1-3q_183x85_fbg_Rohstoffland.pdf

Bild: Rinco Ultrasonics

Mit der Gründung der elften Deshalb werden wir mit der Niederlassung weltweit und Niederlassung in Querétaro, 0_IR_Ins_1-3q_183x85_fbg_Rohstoffland.pdf 1 11.10.12 11:06 200 km von Mexiko-Stadt, die der ersten in Zentralamerika unterstreicht Rinco Ultrasonics Wege zu unseren Kunden und die Wichtigkeit des zentralame Partnern verkürzen», erläutert rikanischen Marktes. «Die Auto Serge Patamia, Geschäftsführer mobilzulieferindustrie ist einer der Rinco Ultrasonics. Country 0_IR_Ins_1-3q_183x85_fbg_Rohstoffland.pdf 1 11.10.12 11:06 der stärksten Industriezweige Manager Mexiko wird José Ar in Mexiko und einer der wich mando Vázquez, der als Per tigsten Märkte für die Rinco. Serge Patamia, Geschäftsführer. sönlichkeit mit viel Leiden

schaft und Fachkompetenz diese Funktion ausfüllt. Váz quez ist in der Automobilindus trie gross geworden und kennt sich mit den Bedürfnissen und Anforderungen der Zulieferin dustrie und der Kunststoffbran che bestens aus. www.rincoultrasonics.com

Rohstoffland Schweiz InnoRecycling fördert Ressourcen

InnoRecycling AG AG Rohstoffe aus Abfällen InnoRecycling Rohstoffe aus Abfällen Hörnlistrasse 1, CH-8360 Eschlikon, TelefonTelefon +41 71 973 80,973 info@innorecycling.ch Hörnlistrasse 1, CH-8360 Eschlikon, +417071 70 80, info@innorecycling.ch 6/2021

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News

Meilenstein in

puncto Recyclingfähigkeit

Am 2. Februar 2021 hat erst mals ein LKW mit Öl, das durch chemisches Recycling aus Res sourcen von Südpack gewon nen wurde, die Pilotanlage von Recenso im münsterländischen Ennigerloh verlassen. Ziel der strategisch wichtigen Koopera tion ist es, aus bis dato mecha nisch nicht recyclingfähigen Ressourcen im industriellen Massstab mit dem CarboliqVerfahren Rohstoffe zu gewin nen und damit in der Verpa ckungsindustrie weitere Kreis läufe zu schliessen. Durch das chemische Recy cling lassen sich aus mehr schichtigen, gemischten oder

auch verunreinigten Folienver bunden, die bisher nicht durch das Verfahren des mechani schen Recyclings verwertet werden können, ressourcen schonend neue, hochwertige Basis-Chemikalien gewinnen. Die hieraus gewonnenen Kunststoffe eignen sich wiede rum für die Herstellung von Hochleistungsfolien, die für das Verpacken von anspruchs vollen Produkten mit hohen Qualitäts- und Hygieneanforde rungen wie beispielsweise in der Lebensmittelindustrie ein gesetzt werden können. www.suedpack.com

Haidlmair erhält grössten

Auftrag der Firmengeschichte

Die österreichischen Werk zeugbauspezialisten konnten ihren grössten Auftrag der Un ternehmensgeschichte unter Dach und Fach bringen. Bis Ende des Jahres produziert Haidlmair 20 Spritzgiesswerk zeuge für die Herstellung von Klappkisten für Ifco Systems. Ifco ist der weltgrösste Anbie ter von Mehrwegverpackungen aus Kunststoff und bietet Poo linglösungen an, hauptsächlich im Bereich von Frischeproduk ten. In einem ersten Schritt liefert Haidlmair bis zum Som mer 2021 zwölf Werkzeuge zur Herstellung von Klappkisten. Bis Ende 2021 fertigt das Un

ternehmen dann weitere acht Werkzeuge, deren Endproduk te hauptsächlich für den nord amerikanischen Markt gedacht sind und dort bei verschiede nen grossen Supermarktketten zum Einsatz kommen. «Wir sind froh unser Geschäftsjahr so positiv zu beginnen und freuen uns auf die kommen den Herausforderungen. Dafür werden wir in manchen Berei chen des Unternehmens in den nächsten Monaten einiges an neuem Personal einstellen, um alle Aufträge bestmöglich abzuwickeln», verrät Geschäfts führer Mario Haidlmair. www.haidlmair.at

SwissPrimePack wechselt Besitzer

Wirtschaftlich attraktiv Bild: SwissPrimePacl

Die neue SUCCESS Baureihe ist auch als 5-Achs Version verfügbar. Die Success Baureihe - Sepro's Bestseller - wurde vollständig neu konzipiert und ist jetzt auch in einer 5-Achs Version verfügbar.

Der Kunststoffverpackungsher steller säntis packaging ag in Rüthi hat per 26. Februar 2021 den Kunststoffverarbeiter SwissPrimePack AG, Altstätten, von der Eigentümerin Esther Mandelbaum, mit allen Rechten und Pflichten übernommen. Gründervater und Pionier, Ro man Mandelbaum, baute SwissPrimePack bereits 1970 zu einem wichtigen europäi schen Marktteilnehmer im Vending-Bereich auf. Heute richtet sich der Fokus verstärkt auch auf Verpackungen für die Milchindustrie. Die säntis pa ckaging hingegen hat sich eta 6/2021

bliert als Spezialist für BarriereVerpackungen, insbesondere Kaffeekapseln. «Die Übernahme stärkt unsere Position auf dem Schweizer Markt und dient der Erweite rung unseres Produkte- und Kundenportfolios. Unser erklär tes Ziel ist es, gemeinsam wei ter zu wachsen in Europa und synergetische Kräfte zu nutzen für die Entwicklung von nach haltigen Verpackungslösun gen», so Bettina Fleisch, CEO und Inhaberin der säntis pa ckaging ag.

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Oerlikon, eine führende Anbiete rin in den Bereichen Oberflä chentechnologien, Polymerver arbeitung und Additive Manufac turing, gibt die Unterzeichnung einer Vereinbarung zur Übernah me des italienischen Unterneh mens INglass S.p.A. und dessen marktführenden Geschäftsbe reich HRSflow für Heisskanalsys temtechnologie bekannt. Die strategische Übernahme ist ein wichtiger Schritt für die Expansion des aktuellen Che miefasergeschäfts von Oerli kon in den grösseren Markt für Polymerverarbeitungslösungen. Die Übernahme beschleunigt und verbessert vorhandene or ganische Initiativen zur Diversi fizierung und Stärkung der zen tralen Kompetenzen sowie Produkte und Dienstleistungen des Unternehmens im Bereich der hochpräzisen PolymerDurchflussregelung. Der Ab schluss wird voraussichtlich im zweiten Quartal 2021 erfolgen. Um die Expansion von Oerli kon in einen grösseren, wachs tumsstarken Markt widerzu spiegeln, wird die Division Manmade Fibers in Polymer Processing Solutions umbe nannt werden. Diese Division wird zwei Geschäftsbereiche haben: Flow Control Solutions

Bild: Oerlikon

Oerlikon schafft neue Wachstumsplattform

Der Schweizer Oerlikon-Konzern übernimmt INglass und dessen Geschäftsbereich HRSflow

und Manmade Fibers Solu tions. Der Geschäftsbereich Flow Control Solutions wird die Fachkompetenz des vorhande nen Bereichs Zahnraddosier pumpen von Oerlikon Barmag mit den HRSflow-Bereichen von INglass bündeln. Der Ge schäftsbereich Manmade Fi bers Solutions wird sich weiter hin auf die Weiterentwicklung des vorhandenen Chemiefa ser- und Anlagentechnikge schäfts fokussieren und Anla genlösungen zur Produktion von Polyester, Polypropylen und Polyamid anbieten. Bestandteile der Wachs tumsstrategie «Unsere neue Division Polymer Processing Solutions und die Übernahme der INglass S.p.A. und ihres HRSflow-Geschäfts sind wichtige Bestandteile der Wachstumsstrategie des Oerlikon

Konzerns. Wir beschleunigen un sere Bemühungen, in allen unse ren Geschäftsbereichen ein nachhaltiges organisches und anorganisches Wachstum voran zutreiben. Die Übernahme schafft neue Synergiemöglichkeiten zwischen beiden Divi sionen von Oerlikon auf spezifi schen Endmärkten wie etwa dem Automobilbau. Mit INglass und seinen HRSflow-Bereichen übernehmen wir führende An bieter auf den jeweiligen Märk ten, deren Technologien und Dienstleistungen bewährten Er folg verzeichnen können», merkte Dr. Roland Fischer, CEO des Oer likon Konzerns. «Wir sind fest davon überzeugt, dass wir im Oerlikon Konzern das Potenzial unserer Heisskanalsystemtech nologie noch besser nutzen können. Durch die Bündelung mit den Kompetenzen von Oerlikon Barmag in den Berei chen Zahnraddosierpumpen und Schmelzeverteilung wer den wir uns auf dem weltwei ten Wachstumsmarkt im Be reich der hochpräzisen Durch flussregeltechnologie als eines der führenden Spezialunter nehmen positionieren», so An tonio Bortuzzo, CEO von IN glass S.p.A. De Kompetenz marke Oerlikon Barmag bietet

bereits Komponenten für die hochpräzise Durchflussrege lung an, darunter eine grosse Auswahl an Zahnraddosier pumpen für Textil- und Nicht textilmärkte. Die hocheffizien ten Pumpen finden Anwen dung in den Bereichen Silikon verguss, dynamisches Mischen und Ölsprühen für die Che mie-, Farben-, Polymerverar beitungs- und Automobilindu strie. Das Geschäft im zwei stelligen Millionenbereich (CHF), das in den vergangenen Jahren stetig gewachsen ist, wird mit den HRSflow-Heisska naltechnologien von INglass im neuen Geschäftsbereich Flow Control Solutions fusionieren. Der exzellente Marktzugang von HRSflow zu vielen OEMs innerhalb und ausserhalb des Automobilbaus bringt starke Wachstumsmöglichkeiten mit sich. Der Oerlikon-Konzern mit Sitz in Pfäffikon, Schweiz, führt sein Geschäft in zwei Divisionen – Surface Solutions und Polymer Processing Solutions. Er war im Geschäftsjahr 2020 mit über 10 600 Mitarbeitenden an 179 Standorten in 37 Ländern prä sent und erzielte einen Umsatz von CHF 2,3 Mrd. www.oerlikon.com

überzeugten die Kundschaft und liessen swissplast bald auf den internationalen Markt ex pandieren. 2017 kam es zur Firmengründung der s-plast GmbH in Gotha (D). 2018 wur de die AL-KO Plast GmbH und 2019 die CAP Vakuform, zwei weitere Firmen in Süddeutsch land, in die swissplast group integriert. In nur zehn Jahren hat sich das Unternehmen mit

mittlerweile vier Standorten zu einem Marktführer für Kunst stoffteile entwickelt und be schäftigt knapp 200 festange stellte Mitarbeitende. Ab 2021 soll nicht nur die Pro duktion, sondern der gesamte Produktkreislauf – inklusive Rohstoffgewinnung, bis zum Kunden und Recycling – CO²neutral sein. www.swissplast.com

Swissplast feiert Jubiläum Swissplast wird dieses Jahr zehn Jahre alt. Nach der Übernahme der Firma Blumer Kunststoffe mit 27 Mitarbeitern wurde am 4.5.2011 die Marke swissplast von Inhaber Barac S. Bieri regis triert. Bereits bei der Gründung hatte Barac S. Bieri eine klare Vision von der Marke swiss plast: nachhaltige und ökonomi sche Produktion von hochwer tigen und aussergewöhnlichen 42

Kunststoffteilen, die vielseitig einsetzbar und lange haltbar sind. Ein besonderer Fokus soll te dabei schon immer auf Wer ten wie Partnerschaft, wirt schaftlichem Wachstum, Um weltschutz und sozialer Verant wortung liegen. Es blieb nicht bei der Vision. Bereits seit 2013 läuft die ge samte Produktion CO²-neutral. Die hohen Qualitätsstandards

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News

Kostenfreies Big Data Readiness Assessment Ein Expertengremium aus Wirtschaft und industrienaher Forschung hat im Rahmen des Zukunftsprojekts «Future Data Assets: Intelligente Datenbewertung zur Ermittlung des unternehmerischen Datenkapitals» ein Big Data Readiness Assessment für produzierende Unternehmen entwickelt. Die Auswertung gibt zudem

Auskunft über Schwachstellen in der Digitalisierung und mit welchen Massnahmen der eigene Readiness Score erhöht und mehr Wertschöpfung mit den eigenen Daten erzielt werden können. Als Add-on steht eine Berechnungsformel zur Schätzung des ökonomischen Wertes der eigenen Produk tionsdaten zur Verfügung. Das

Verfahren basiert auf einer evidenzbasierten Metrik. Dazu wurden mehr als 450 realisierte und in Betrieb genommene Big Data Projekte ausgewertet. Das Readiness Assessment ist online unter readiness-assessment.com verfügbar, kostenlos und gliedert sich in derzeit sieben branchenspezifische Fragenbögen für die Industriebe-

reiche Chemie/Pharma/Raffinerie, Kunststoff, Textil, Papier, Stahl/Kokerei und Fertigung auf. Zusätzlich ist ein Readiness Assessment für HAZOP+, eine Kombination aus datengetriebener HAZOP-Studie und datengetriebenem Operational Excellence, verfügbar. future-data-assets.de

Beim Spritzgiessen spielt die Qualitätskontrolle in der Produktion aufgrund der kontinuierlich steigenden Anforderungen gerade im Hochleistungssektor mittlerweile eine ebenso grosse Rolle wie eine ressourcenschonende Herstellung. Und nicht nur in der Produktionslinie, sondern auch am fertigen Bauteil ist die Qualitätssicherung unerlässlich, um produktionsbedingte Fehler wie Einfallstellen, Poren, Lunker, Risse oder Verzug zu detektieren und nachweislich die Produktqualität zu gewährleisten. Hierfür hat das KunststoffZentrum SKZ durch zahlreiche Forschungs- und Entwicklungsprojekte in den vergangenen Jahren ein neues Mess- und Prüfsystem entwickelt. Es ba-

Bild: SK Z

Keine Chance für Spritzguss-Fehler

Das SKZ hat ein neues Mess- und Prüfsystem entwickelt, mit dem sich produktionsbedingte Fehler beim Spritzgussverfahren künftig besser aufspüren lassen.

siert auf der sog. Thermografie durch Einsatz von kostengünstigen Wärmebildkameras. Dabei wird je nach Einsatzzweck zwischen der aktiven und passiven Thermografie unterschieden. Während bei der

passiven Thermografie die Eigenwärme des zu untersuchenden Objekts direkt nach dem Spritzguss mit einer Infrarotkamera gemessen und untersucht wird, ist bei der aktiven Thermografie zusätzlich

eine gezielte Erwärmung des Bauteils z. B. über Blitzlampen nötig, um Informationen über das Innenleben des Prüfobjekts zu erhalten. Mithilfe des neuen Messsystems können Fehler auch in komplexen Bauteilen automatisiert und prozessbegleitend erfasst werden. Dies erlaubt eine 100-prozentige Kontrolle ohne den anschliessenden Einsatz von aufwendiger Automatisierungstechnik. Das SKZ bietet ein speziell für den Spritzguss konzipiertes Inline-Messsystem zur Detektion typischer Fehlstellen an. Dabei können sowohl oberflächliche als auch innenliegende Fehlstellen, die mit blossem Auge nicht sichtbar sind, zuverlässig erfasst werden.

SKZ offers a wide selection of courses in English The Plastics Center SKZ offers many services for the plastics industries and has been a reliable partner for 60 years to customers in Germany and abroad. Being known «as the address when it comes to plastic» and as the first responder for many companies within the plastic industry to whatever problem comes up along the value chain. One of the solutions for these 6/2021

obstacles along the production chain is often further education. In general, the key to high production quality is qualification. Next to its regular course program SKZ has offered education courses in English for years usually after an inquiry from one of its international customers. Since there is a growing demand for training courses in English lately, online as well as

on site, the institute now launched a catalog with training courses for plastics production and material science in English. «Our customer can count on high quality education in English or German. All our most demanded standard trainings are now also available in English», explains Matthias Ruff, head of sales. Therefore, international customers can profit from the

content true to the SKZ motto «Quality requires qualification».

Kontakt FSKZ e. V. Frankfurter Strasse 15–17 D-97082 Würzburg +49 931 4104-0 www.skz.de

KUNSTSTOFF XTRA

Produkte

50 Jahre Hasco Temperiersysteme Seit 50 Jahren ermöglichen standardisierte Komponenten von Hasco Werkzeug- und Formenbauern in aller Welt eine effiziente Temperierung von Spritzgiesswerkzeugen. Von Nippeln über Kupplungen bis hin zu Tüllen und Schläuchen bietet das Unternehmen das umfangreichste Temperierprogramm für den modernen Formenbau. Die aussergewöhnliche Vielfalt an Kombinationsmöglichkeiten erlaubt zukunftsorientierte Lösungen für alle Herausforderungen der Temperiertechnik. Hasco hat den internationalen Standard im Formenbau deﬁniert. Den ersten

Anschlussnippel mit der dazugehörigen Kupplung hat Hasco bereits 1971 entwickelt und zum Patent angemeldet. Nur das patentierte Schlauchtüllenprofil erlaubt grosse Abrisskräfte, hohe Berstdrücke und vermeidet Schlauchbeschädigungen. Kontinuierliche marktorientierte Neu- und Weiterent wicklungen ermöglichten den

Aufbau eines der umfangreichsten Produktprogramme für den Formenbau. Das Portfolio besteht aus zahlreichen Standardkomponenten, der Hochtem peratur-Serie, dem Push-LokSystem und wurde kürzlich um die Systeme Edelstahl und Leckagearm erweitert. Als DIN ISO 9001 zertifiziertes Unternehmen legt Hasco grössten Wert auf höchste Rohstoffqualität und durchgängige Qualitätskontrollen. Engste Fertigungstoleranzen ermöglichen weltweite Kompatibilität und eine eindeutige Produktkennzeichnung garantiert dabei 100 % Rückverfolgbarkeit.

Eine kompakte Übersicht mit detaillierten technischen Informationen zu allen Applikationen finden Anwender im neuen Temperier-Poster, das zudem eine optimale Hilfestellung bei der Auswahl der passenden Produkte gibt. Zu hochwertigen Produkten gehört auch ein erstklassiger Service.

Hasco Hasenclever GmbH+Co KG Römerweg 4 D-58513 Lüdenscheid +49 2351 957-0 info.ch@hasco.com www.hasco.com

Standardisierung im Heisskanalbereich Die Standardisierung spielt in der heutigen Zeit in fast allen Bereichen eine grosse Rolle für ein erfolgreich wirtschaftendes Unternehmen. Auch im Heisskanalbereich lassen sich durch Standardisierung erhebliche Zeit- und Kosteneinsparungspotenziale realisieren. Ein Beispiel hierfür ist die FH-Heisskanalform von Meusburger. Diese besteht aus einem kom pletten Formaufbau inklusive Heisskanalsystem. Dank dem speziell entwickelten Konfigurator kann sie mit wenigen Klicks individuell erstellt werden und wird anschliessend mit nur einer Bestellung in gewohnt hoher Qualität nach kurzer Zeit ver-

erhält der Konstrukteur notwendige Änderungsvorschläge oder auf Wunsch ein kundenspezifisches Angebot. Mit den Neuerungen im Bereich Formenbau im Herbst 2020 präsentierte Meusburger zudem auch neue Funktionen für den FH-Konfigurator. Sowohl das Düsensortiment als auch die Auswahl an Kunststoffen wurde hier erheblich erweitert. sandt. Selbstverständlich stehen auch die 3D-Daten zum Download zur Verfügung. Durch den Konfigurator kann sich der Konstrukteur bei der Werkzeugkonstruktion auf andere Themen konzentrieren

und spart somit wertvolle Zeit und Kosten. Die FH-Heisskanalform kann mithilfe eines Formulars von den Heisskanal-Experten einer technischen Prüfung unterzogen werden. Anschliessend

Meusburger Georg GmbH & Co. KG, Formaufbauten Kesselstr. 42 A-6960 Wolfurt +43 5574 6706-471 office@meusburger.com www.meusburger.com

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KUNSTSTOFF XTRA

Produkte

Neue Automatisierungs-Optionen bei mittelgrossen Schliesskräften Der neu überarbeitete WX153 Roboter von Wittmann bildet die Grundlage der neuen Automatisierungslösung für Spritzgiessanwendungen mit mittleren bis höheren Schliesskräften. Das System basiert auf einem kartesischen Achsenaufbau mit einer beweglichen XAchse als Entformachse. Es kann ein Horizontalhub von bis zu 18 m und ein Vertikalhub von bis zu 2600 mm realisiert werden. Zur Teileentnahme ist ein X-Hub von bis zu 1400 mm verfügbar. Bei diesem Entformhub von 1400 mm ergibt sich eine Reichweite (bzw. ein so genannter Reach) von etwa

1790 mm. (Als Reichweite oder Reach wird die maximale Distanz zwischen der Horizontalachse und der Montageplatte der Schwenkachse am unteren Ende der Vertikalachse bezeichnet. Beim Reach handelt es sich um eine für die Auslegung von Robotersystemen zentrale Kenngrösse. Der WX153 Roboter verfügt über drei zusätzliche ServoRotationsachsen (A-, B- und C-Servo). Somit sind synchronisierte 6-Achs- oder eine gewünschte geringere Anzahl an Achsbewegungen programmierbar, wobei die R9 Robotsteuerung von Wittmann die Geschwindigkeiten der einzel-

nen zu synchronisierenden Achsen automatisch derart aufeinander abstimmt, dass alle Bewegungen (rotatorische und translatorische) zum gleichen Zeitpunkt beendet sind. Verschiedene Optimierungen ermöglichen es dem WX153 selbst bei Verwendung von

drei (!) Zusatzachsen immer noch, mit einem Greifer von über 20 kg Gewicht zu arbeiten. Verglichen mit der zuvor möglichen Gerätekonstellation, entspricht dies einem möglichen Gewichtszuwachs von über 30 Prozent. Verkaufsstart des Geräts mit sämtlichen Optionen – was auch die neue 3-Servo-Achskombination einschliesst – ist Juni 2021. Wittmann Kunststofftechnik AG Uznacherstrasse 18 CH-8722 Kaltbrunn +41 55 293 40 93 info@wittmann-group.ch www.wittmann-group.ch

Leitfähige PVC-Compounds

Elektrostatische Aufladungen können die Explosions- und Brandgefahr drastisch erhöhen. Eine unkontrollierte elektrostatische Entladung (ESD) entsteht, wenn ein geladenes Objekt – oftmals aus Kunststoff – mit einem anderen Material in Kontakt kommt. Um dies zu vermeiden, sollte der isolierende Kunststoff durch ableitendes oder dissipatives Material ersetzt werden. Delta Tecnic, ein Unternehmen, das sich seit über 30 Jahren der Herstellung von kunststoffbasierenden Farbkonzentraten und Rohstoffen für die Kabel- und PVC-Industrie widmet, entwickelt seit über zwei 6/2021

Jahrzehnten leitfähige PVCCompounds an. Zudem formuliert das Unternehmen auch massgeschneiderte Produkte für kundenspezifische Anforderungen. Die leitfähigen Compounds werden aus hochstrukturierten Russen oder Kohlenstoffnanoröhren hergestellt und eignen sich für die Erzeugung von flexiblen oder halbharten PVC-Produkten im Einsatz bei der Rohr-, Folien- und Kabelextrusion. Die leitenden/dissipativen Eigenschaften der PVC-Compounds sind stabil und behalten auch bei veränderter Luftfeuchtigkeit ihre Leitfähigkeitswerte. Sie erfüllen die Anforderungen der europäischen ATEX-Norm. DeltaTecnic E-08470 Sant Celoni +34 93 867 42 84 deltatec@deltatecnic.com www.deltatecnic.com

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KUNSTSTOFF XTRA

Produkte

Modulare, universelle Kühllösung Von der Druckindustrie über die Kunststoffverarbeitung und Medizintechnik bis hin zu Laseranwendungen: Mit dem neuen ECOtec.chiller bringt die technotrans SE ein vollständig modulares Kühlgerät für den Einsatz in nahezu allen indus triellen Branchen und Anwendungen auf den Markt. Durch eine umfassende Modularisierung der zentralen Komponenten können kundenspezifische Lösungen deutlich schneller umgesetzt werden. Die neue Lösung zeichnet sich durch eine konstante Leistungsdichte, eine hohe Energieeffizienz und einen niedrigen CO2-Footprint aus. Anwender sparen bis zu 30 Prozent der Energiekosten – zudem sinkt der benötigte Kältemitteleinsatz um bis zu

60 Prozent. Der branchenübergreifend einsetzbare ECOtec. chiller ist als Standardprodukt sowie als individuelle Version erhältlich. Die Kühlleistung reicht von 1,5 kW bis zu 370 kW. Die Modularität des ECOtec. chillers bietet ein grösstmögliches Mass an Flexibilität: Verschiedene Baugrössen und Leistungsgrössen im Bereich

von 1,5 bis zu 370 kW, unterschiedliche Pumpleistungen, Tankgrössen und Anschlussspannungen sowie Anpassungen an diverse klimatische Bedingungen sind möglich. Dank der Standardisierung profitieren Kunden von kurzen Lieferzeiten und einer hohen Verfügbarkeit der Geräte. Neben der Modularität spielen Effizienz und Nachhaltigkeit

beim ECOtec.chiller eine entscheidende Rolle: Trotz kon stant hoher Leistungsdichte ist der CO2-Fussabdruck des Geräts niedrig und der Betrieb ressourcenschonend. Dafür sorgen unter anderem leistungsgeregelte Komponenten und Antriebe, die die Energiekosten reduzieren. Durch den Einsatz eines integrierten Microchannel-Kondensators verringert sich zudem der benötigte Kältemitteleinsatz um bis zu 60 Prozent.

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HDPE und LDPE einfach unterscheiden Angesichts aktuell steigender Preise für Polyethylen (PE) hat die Herstellung sortenreiner PE-Rezyklate in den vergangenen Monaten zunehmend an Bedeutung gewonnen. Mit der Einführung von zwei neuen Anwendungen erleichtert trinamiX – eine Tochtergesellschaft der BASF – dabei die saubere Trennung des gefragten Kunststoffes. Neben der schnellen Unterscheidung von HDPE und LDPE lässt sich nun auch das Verhältnis von PE zu PP in Mischkunststoffen genau bestimmen. Durch den flexi blen Einsatz eines handlichen Messgeräts als Teil der mobilen NIR-Spektroskopie-Lösung wird somit der Prozess zur Gewinnung hochwertiger PE- und PE/PP-Rezyklate unterstützt. Auch für die Rückgewinnung von Mischkunststoffen aus PE und PP liefert die Lösung der 46

trinamiX nun wertvolle Einblicke. Durch die Ermittlung des prozentualen Verhältnisses in PE/PP Mischkunststoffen können Recyclingunternehmen die eingehenden Warenströme schnell und genau bestimmen, sodass die unterschiedlichen Spezifikationen und Qualitätsvorgaben der zu produzierenden Rezyklate genauer erfüllt

werden. «Auf unserer digitalen Handelsplattform beobachten wir die derzeitige Unterversorgung am PE-Markt und die damit verbundenen Preiserhöhungen», erklärt Florian Hüter, Head of Sales bei cirplus, dem globalen Marktplatz für Rezyklate und Kunststoffabfälle. «Die derzeitige Situation eröffnet jedoch auch Chancen für Recy-

clingunternehmen. Die neuen Anwendungen von trinamiX unterstützen sie dabei, die unterschiedlichen Warenströme noch besser zu sortieren und somit ihre Recyclingkapazitäten für PE-Rezyklate zu steigern.» Die NIR-Spektroskopie-Lösung von trinamiX ermöglicht die schnelle Identifizierung gängiger Kunststoffe, darunter auch bereits die klassischen Polyolefine PE und PP. Zusammen mit ihren Kunden ergänzt trinamiX kontinuierlich ihr Angebot – wie beispielsweise zuletzt im Fall der schnellen Unterscheidung der technischen Kunststoffe PA6 und PA66.

trinamiX GmbH Industriestrasse 35 D-67063 Ludwigshafen info@trinamix.de www.trinamix.de 6/2021

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