Wiederaufbereitung von Produktionsabfällen

Der Kreislauf des Lebens einer PP-Platte

Mühlenbauer Getecha hat bei Infinex im baden-württembergischen Haiterbach eine komplette Systemlösung für die fertigungsnahe Wiederaufbereitung sortenreiner Produktionsabfälle aus der Plattenextrusion in Betrieb genommen.

Die Greifersektion des Manipulators: Sechs pneumatisch betätigten Nadeln haken sich in die Platten ein, um sie vom Stapel weg zur Zerkleinerungsmühle zu ziehen. (Bild: Stöcker)

Aus den Hohl- und Strukturkammer-Platten von Infinex lassen sich Werkstückträger für die Automobil-Industrie, Transportboxen für Schüttgüter oder Displaysysteme für Großmärkte anfertigen. Auch als universell nutzbare Halbzeuge zur Konstruktion stabiler Leichtbau-Produkte eignen sich die mehrschichtigen Thermoplast-Elemente. In beachtlichen Losgrößen hergestellt werden die Platten aus recyclierbarem Polypropylen in Fertigungslinien, in denen mächtige Wellenextruder sowie Kunststoffschweiß- und Beschichtungssysteme die Hauptrolle spielen. Kaum vermeiden lässt sich dabei, dass stattliche Mengen von Reststücken und Beschnitt anfallen. Denn aus der Endlosbahn, die die Fertigungslinie ausgibt, macht Infinex im letzten Schritt präzise abgelängte Tafeln, Planken und Stege. Aus ökologischer Sicht erfreulich: Bei alledem fällt fast kein Abfall an, denn übrig bleibt sortenreines PP, das als Wertstoff wieder zurück in die Extruder geht.

Großen Wert legen die Verantwortlichen bei Infinex auf die fertigungsnahe und möglichst effiziente Organisation der PP-Aufbereitung. Als sich Thomas Hirmer, Technischer Leiter im Werk Haiterbach, vor etwa zwei Jahren nach einem Projektpartner für die Prozessoptimierung in diesem Bereich umschaute, fiel die Wahl auf Getecha. Mit dem Aschaffenburger Anlagenbauer verbindet Infinex bereits eine längere Zusammenarbeit. „Bis dato sahen wir Getecha primär als Hersteller von Zerkleinerungsmühlen; inzwischen hat sich das Unternehmen aber zum Automatisierer mit Spezialgebiet Wertstoff-Kreisläufe gewandelt“, sagt Thomas Hirmer.

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Die Aufgabenstellung von Infinex hatte es allerdings in sich. Der gesamte Prozess von der Anlieferung der Plattenreste über ihre Zerkleinerung bis zur Wiederbereitstellung des Mahlguts für die Extrusion sollte völlig ohne Personaleinsatz erfolgen. Infolgedessen rückte die kundenspezifische Entwicklung vollautomatischer Förder-, Handling- und Verpackungssysteme ins Zentrum des Geschehens.

Große Platten kleingemacht

Rasch geklärt war zunächst die Frage, wie die zäh-festen PP-Reste mit einem Stundendurchsatz von bis zu 1.000 Kilogramm in extrudierfähige Partikel mit Längen von weniger als sechs Millimeter zu zerkleinern waren: Mit dem Rotoschneider RS 6015 bietet Getecha dafür die ideale Zentralmühle. Sie hat einen 110-Kilowatt-Motor, eine lastabhängige Steuerung und einen Fünf-Messer-Segmentrotor, der mit 400 Umdrehungen pro Minute dreht. Ihre beiden Einzugswalzen – mit griffiger Oberflächenstruktur – werden beidseitig angetrieben, wobei die Geschwindigkeit regelbar ist. „Anstelle eines Trichters für den Materialeinwurf von oben haben wir die RS 6015 für den Einsatz bei Infinex mit einem modifizierten Gehäuse für die einfache horizontale Zuführung der Platten und Planken ausgestattet“, erläutert Burkhard Vogel, Geschäftsführer bei Getecha.

Blickfang der Kunststoff-Aufbereitungsanlage von Getecha: Parallelogramm-Greifschieber (hier in Ruheposition) mit integrierter Messsensorik zum vollautomatischen Zuführen gestapelter Polypropylenplatten zur Zerkleinerungsmühle. (Bild: Stöcker)

Komplexer waren die Projektierung und Umsetzung der materialflusstechnischen Automatisierung. Insbesondere die Prozessstufe der Materialzuführung erwies sich als Herausforderung. Denn die bis zu 5.000 mal 1.400 Millimeter großen und bis zu elf Millimeter dicken PP-Plattenreste mit Flächengewichten von 300 bis 4.000 Gramm pro Quadratmeter kommen keineswegs sortiert und kantengenau gestapelt aus der Produktion. Der Regelfall sind vielmehr bis zu 1.600 Millimeter hohe Stapel mit ordentlich „Wellengang“, verursacht durch das weitgehend chaotische Aufeinanderlegen der in ihren Abmessungen stark variierenden Reststücke. Routinemäßig werden diese Stapel auf fünf Meter langen und dreiseitig offenen Transportwagen bereitgestellt. „Dabei können hier auch mal mehrere ungleiche Stapel nebeneinander stehen“, so Vogel.

Zuführsystem mit Wechselspiel

Im Frühjahr 2016 präsentierten die Getecha-Ingenieure eine komplette Anlage, die alle Prozessanforderungen abdeckt und als Ergebnis sauber in Bigbags verstautes Mahlgut für die Re-Granulierung bereitstellt. Zunächst skeptische Blicke erntete dabei allerdings ihre Lösung für die kontrollierte Zuführung der sperrigen und ungleichen Plattenreste. Einen frequenzgeregelten Elektroschlitten mit multifunktionalem Manipulator und integrierter Messsensorik, der an einer Parallelogramm-Aufhängung in einer sechs Meter langen Führungsschiene über die angelieferten Plattenstapel fährt, um die Platten dann im synchronisierten Zusammenspiel mit einem Hubgerät zu vereinzeln und Richtung Zerkleinerungsmühle zu ziehen und schieben.

Doch schon die ersten Testläufe zeigten das geschmeidige Ineinandergreifen der einzelnen Prozesstufen der neuen Anlage: Die beladenen Transportwagen werden im Hubgerät eingespannt, woraufhin der Schlitten mit dem Manipulator heranfährt und sein Lasersensor das ungleiche Höhenprofil des Stapels scannt. Dabei wird auch jene Höhe ermittelt, auf die der Wagen mitsamt der Ladung geliftet werden muss, damit der Manipulator kurz darauf mit dem Vereinzeln der Platten starten kann. Getecha-Geschäftsführer Vogel erläutert: „Unsere Berechnungsbasis für den Zuführprozess setzt eine Abtraghöhe von jeweils 30 Millimeter voraus. Kommen also zehn MIllimeter dicke Plattenreste aus der Produktion, ergeben 120 Platten eine Stapelhöhe von 1.200 Millimeter. Der Manipulator verfährt dann 40 Mal, um in etwa 90 Minuten einen Stapel komplett abzutragen.“

Dem Betrachter zeigt sich dieser Prozess als genau geregeltes Wechselspiel zwischen dem lagenweisen Abstapeln der Plattenreste, dem wiederholten Ermitteln des jeweils neuen Höhenprofils des Stapels und dem darauf abgestimmten Nachrücken des Hubgeräts. Dank seiner pneumatisch gestützten Parallelogramm-Aufhängung kann der Manipulator dem ungleichen Höhenniveau der Plattenstapel in einer leichten Berg- und Talfahrt problemlos folgen. „Wir haben den Manipulator als flexible Greifer-Schieber-Kombination konstruiert, wobei die Hauptarbeit die Greifersektion übernimmt. Ihre sechs pneumatisch betätigten Nadeln haken sich in die Platten ein, um sie vom Stapel weg zum Rotoschneider zu ziehen. Für diese Lösung haben wir uns entschieden, weil sich durch die Ziehbewegung das Problem eines Aufbäumens der Reststücke gar nicht erst stellt. Vor allem beim Abtragen sehr dünner Platten erhöht das die Prozesssicherheit“, erläutert Vogel.

Mühle in der Schallschutzkabine: Das Zerkleinern der PP-Reste in extrudierfähige Partikel erledigt eine Rotoschneider RS 6015. Anstelle eines Trichters für den Materialeinwurf von oben wurde sie für die einfache horizontale Zuführung der Platten und Planken modifiziert. (Bild: Stöcker)

In der Schlussphase des Abstapelns kümmert sich ein 1.500 Millimeter breiter Vorschieber um die letzten Plattenreste auf dem Wagen. Auf diese Weise ist ausgeschlossen, dass die Greifernadeln beim Durchstoßen durch die PP-Platten die Stahlböden der Transportwagen beschädigen. Ist ein Stapel vollständig abgetragen und auch die letzte Platte im Schlund der Mühle verschwunden, fährt der Manipulator in seine Parkposition – und das Hubgerät gibt den leeren Transportwagen wieder frei.

Komplettlösung mit dreistufigem Prozess

Die vollautomatisierte Zuführung mit Hubgerät, schienengeführtem Manipulator und einem kurzen Förderband zur weiteren Vereinzelung der Plattenreste vor der RS 6015 bildet die erste Prozessstufe der neuen Aufbereitungsanlage bei Infinex. Der Vorschub des Greifschiebers und der Einzug der Mühle sind dabei über synchronisierte Frequenzumrichter aufeinander abgestimmt. Die zweite Stufe besteht in der Zerkleinerung der Plattenreste in der Rotoschneider RS 6015, die rundum zugänglich in einer begehbaren Schallschutzkabine aufgestellt ist. Das hier produzierte Mahlgut wird direkt aus der Mühle abgesaugt und via Rohrleitung in eine Doppel-Bigbag-Station geführt. Diese Verpackungsanlage mit ihrer Abluftentstaubung, einer automatischen Füllstandsmessung und einer automatischen Umschaltung zwischen den zwei Bigbags verkörpert die dritte, abschließende Prozessstufe. Der jeweils volle Bigbag wird bedarfsgerecht von Gabelstablern abgeholt und zu den Extrudern gefahren.

Gesteuert wird der gesamte Prozess von einer Siemens SPS S7, die sich in einem Schaltschrank direkt an der Anlage befindet. „Da alle Abläufe vollautomatisiert sind und sensorisch überwacht werden, reduziert sich unser Zutun auf das Handling der Transportwagen und Bigbags“, erklärt Hirmer. Hohe Schutzgitter, Lichtvorhänge sowie eine automatische Abschaltung und ein Autostopp des Manipulators im Falle eines Druckabfalls machen den gesamten Aufbereitungsprozess zu einer sicheren und störungsfreien Angelegenheit. as

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