Hydraulische Antriebe und elektrische Lösungen kombiniert: Der hybride Allrounder

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Elektrische Antriebe gewinnen beim Spritzgießen gerade in Hinblick auf das Thema Energieeffizienz zunehmend an Bedeutung. Hydraulische Antriebe hingegen spielen ihre Vorzüge aus, wenn es um kraftvolles Einspritzen und Kosten­effizienz geht. Der Königsweg ist die Kombination beider Antriebstechniken.

Hydraulische Antriebe in der Praxis: Die Jubiläumsmaschine Allrounder 470 H von Arburg zeichnet sich aus durch geringe Anschaffungs- und Betriebskosten, einen reduzierten CO2-Fußabdruck sowie einen Energiebedarf, der auf dem Niveau von elektrischen Maschinen liegt. Die hybrid angetriebenen Spritzgießmaschinen der Baureihe Hidrive (H) kombinieren präzises elektrisches Schließen und dynamisches hydraulisches Einspritzen.

Hydraulische Antriebe mit elektrischen kombinieren

Für High-End-Spritzgießaufgaben ist der Planetenrollengewindetrieb in Kombination mit flüssigkeitsgekühlten Motoren ideal geeignet. Mit diesem elektrischen Direktantrieb, der zum Beispiel in den hybriden Maschinen der Leistungsvarianten Premium und Ultimate verbaut ist, lassen sich alle Positionen extrem schnell und präzise anfahren und laststeife Kraftübertragungen sowie eine hohe Leistungsdichte realisieren. Auch über eine lange Lebensdauer hinweg und auch dann, wenn die Maschine unter Volllast läuft.

Die Kinematik des doppelten Fünf-Punkt-Kniehebels ist optimal auf den elektrischen Antrieb abgestimmt. Das sorgt für eine symmetrische Krafteinleitung bei Bewegungen und Zuhaltung – auch bei schweren Werkzeugen. Über eine servoelektrische Verstellung lässt sich der Kniehebel zudem komfortabel an unterschiedliche Werkzeugeinbauhöhen anpassen. Die optional erhältliche automatische Schließkraftregelung erzeugt eine gleichbleibende Zuhaltekraft und gleicht damit die Wärmedehnung des Werkzeugs automatisch aus.

Die im Spritzgießen bewährten hydraulischen Antriebe punkten damit, dass sie ausgereift, robust, wartungsarm und langlebig sind. Sie eignen sich für hohe Material­durchsätze und erzielen hohe Kräfte, die sich auch für beliebig lange Nachdruckphasen aufrechterhalten lassen. Für hohe Plastifizierleistungen können bei den hybriden Allroundern Hidrive je nach Leistungsvariante geregeltes Einspritzen, dynamische Hydraulikspeichertechnik und ein energiesparender servoelektrischer Dosierantrieb kombiniert werden.

Allrounder lassen sich leicht anpassen

„Unsere hybriden Allrounder in den Leistungsvarianten Comfort, Premium und Ultimate lassen sich optimal an die jeweiligen Anforderungen anpassen“, erklärt Guido Frohnhaus, Geschäftsführer Technik bei Arburg. Zu den technischen Neuheiten zählen ein neues Ölmanagement-Konzept, eine Förderstromteilung und ein erweiterter Einsatz der Arburg-Servo­hydraulik (ASH). Die neuen Maschinen-
Allrounder 470 H „Comfort“ sind prädestiniert für technische, dickwandige oder vergleichsweise einfache Spritzteile, die in Zykluszeiten von typischerweise zehn bis 45 Sekunden gefertigt werden. Die Energiebilanz dieser Leistungsvariante ist im Vergleich zu einer entsprechenden hydraulischen Maschine um bis zu 50 Prozent besser, Kühlwasser- und Ölbedarf um bis zu 35 Prozent reduziert, die Trockenlaufzeiten sind mit 1,4 Sekunden um rund 30 Prozent kürzer. Der Antrieb erfolgt über eine robuste Kugelumlaufspindel.

Die Leistungsvariante „Premium“ erreicht Trockenlaufzeiten von 1,2 Sekunden. Mit ihr lassen sich vielfältige anspruchsvolle Anwendungen realisieren, wie etwa die Fertigung von Präzisionsbauteilen für die Automobil- und Elektronikindustrie. Zur Serienausstattung zählen ein Planetenrollengewindetrieb, die Funktion Arburg elektromechanisches Dosieren (AED) für längeres Dosieren. Hinzu kommt die neue Förderstromteilung für gleichzeitige, unabhängige Bewegungen von zwei hydraulischen Nebenachsen.

Die höchste Leistungsvariante „Ultimate“ ist speziell für schnelllaufende und anspruchsvolle Prozesse wie etwa Dünnwandanwendungen in der Verpackungstechnik ausgelegt. Die Trockenlaufzeiten sind mit 0,9 Sekunden im Vergleich zu „Premium“ noch einmal deutlich kürzer. Zum Serienumfang zählen hier ebenfalls AED sowie Hydraulikspeichertechnik und die Gestica-Steuerung mit der Funktion „aXw Control ScrewPilot“, die Störungen des Füllverlaufs kompensiert und die Formfüllung stabil hält. Damit lässt sich eine Einspritzpräzision auf dem Niveau einer elektrischen Spritzeinheit erreichen. Optional ist auch zyklusübergreifendes Dosieren möglich.

Reduzierter Energiebedarf durch hydraulische Antriebe

Die Leistungsvarianten „Comfort“ und „Premium“ verfügen über die ASH. Bei dieser Technologie passt sich das Antriebssystem über einen drehzahlgeregelten, wassergekühlten Servomotor stufenlos an den tatsächlichen Leistungsbedarf an. Großer Vorteil dabei: Bei Stillstand der Maschine steht auch der Pumpenantrieb, sodass es keine Leerlaufverluste mehr gibt. Das ermöglicht einen energieeffizienten und emissionsarmen Betrieb und spart bis zu 50 Prozent Energie, vor allem bei Prozessen mit langen Kühlzeiten. Mit einem „Comfort“ lassen sich nach Anwendungsfall bis zu 12.000 Kilogramm CO2 im Jahr einsparen. Gleichzeitig reduzieren sich Kühlbedarf und Geräuschpegel der Maschine deutlich.

Förderstromteilung reduziert Zykluszeiten

Um trotz seriell arbeitender ASH-Technologie gleichzeitige Bewegungen zu realisieren, hat der Hersteller eine sogenannte Förderstromteilung entwickelt, die bei der Leistungsvariante „Premium“ zum Einsatz kommt. Über neueste Varan-Ventiltechnologie mit integrierter Sensorik können damit zwei hydraulische Nebenachsen, zum Beispiel Kernzug und Auswerfer beim Werkzeugöffnen, parallel und unabhängig voneinander gefahren werden. Dabei teilen sich die Achsen bei Bedarf den verfügbaren Volumenstrom der ASH-Servopumpe. In Summe wirkt sich das doppelt positiv auf Energie- und Produktionseffizienz aus. Denn einerseits verbrauchen die Maschinen deutlich weniger Energie und andererseits reduzieren sich die Zykluszeiten. Und das ganz ohne Hydraulikspeicher oder Mehrpumpentechnologie mit zweitem Servomotor und zusätzlichem Frequenzumrichter.

Hohe Einspritzgeschwindigkeiten

Die hybriden Allrounder der Leistungsvariante „Ultimate“ arbeiten für höchste Anforderungen an Dynamik und Prozessfähigkeit mit Hydraulikspeichertechnik. Über separate Regelventile lassen sich hier alle Bewegungsachsen unabhängig voneinander ansteuern und fahren. Der Hydraulikspeicher sorgt für ein konstantes Druckniveau. Ergebnis sind dynamische, schnelle und gleichzeitige Bewegungen und mehr Möglichkeiten zur Prozesseinstellung, wie etwa Einspritzen beim Schließen des Werkzeugs oder Prägen.

Mit einem hybriden Allrounder in der Leistungsvariante „Ultimate“ lassen sich durch hydraulische Antriebe Einspritzgeschwindigkeiten von bis zu 450 Millimetern pro Sekunde erreichen. „Künftig werden mit Ultimate-Maschinen sogar 550 Millimeter pro Sekunde und Beschleunigungen von bis zu einem G möglich sein“, blickt Guido Frohnhaus nach vorne.

Die Autorin Bettina Keck arbeitet in Bereich Public Relations bei Arburg.

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