Ziel der Entwicklung
Da die Automatisierung von Rotationsmaschinen sowie die Entwicklung innovativer Formen und Heizsysteme seit über 40 Jahren vernachlässigt wurden, erfordert der einfach wirkende Rotationssinterprozess viel Geschick, Know-how und jahrelange Erfahrung. Hierdurch bedingt, kann beim herkömmlichen Rotationsformen die Wandstärke um ± 20 Prozent, teilweise sogar über ± 50 Prozent variieren. Die Toleranzprobleme wachsen besonders in verdeckten Bereichen, in denen die Formheizung ineffizient, der Pulverweg eingeschränkt sowie die Pulveransammlung und verweilzeit hoch sind. Derartige Probleme führen derzeitig dazu, dass hochpräzise Teile noch nicht im Rotationsformprozess herstellbar sind. Dies sind einige der Gründe, warum weniger als 20 Prozent der Rotationsformer weltweit Hersteller von High-Tech-Teilen für die Industrie sein können. Durch die Entwicklung der innovativen Klein-Rotationsanlage RoMoMini wird ein erster Schritt weg vom handwerklich geprägten, von der Erfahrung und dem Wissen des Maschinenbedieners abhängigen herkömmlichen Rotationssintern, hin zu einer Automatisierung des Rotomouldings getätigt. Kleine bis mittlere Teile lassen sich mit hoher Präzision und Wiederholungsgenauigkeit von Wandstärkenverteilung, Schwindung und Verzug energie- und ressourceneffizient herstellen.
Vorteile und Lösungen
Durch die Entwicklung einer Software/Hardware-Schnittstelle konnten virtuelle Bewegungsmuster auf die Maschinensteuerung der RoMoMini übertragen werden und auf Basis einer exakten Ansteuerung der achsenantreibenden Schrittmotoren mit hoher dynamischen Positioniergenauigkeiten, nachgebildet werden. Durch die erstmalige Verwendung von drei aneinander geschalteten mittels Optimierungssoftware generierten Maschinensetups, ist es im Vergleich zur Standard-Prozessen gelungen, vorhandene Bauteilschwankungen zu minimieren und eine Gewichtsreduktion von zehn Prozent zu erzielen. Darüber hinaus ist es durch die Aufnahme und Visualisierung von prozesskennzeichnenden Temperatuten in Echtzeit möglich, die für den Prozess benötigte Energiezufuhr ohne Zuhilfenahme von externen Prozessdatenerfassungssystemen zu regeln und somit ressourceneffizienter zu gestalten. Durch den Einsatz von elektrisch beheizten Heatpipes ist es gelungen die Wandstärke kritischer Bauteilstellen wie den Flanschbereich, energieeffizient und ohne zusätzlichen Materialeintrag wie es dem Stand der Technik entspricht, zu erhöhen. Durch den Aufbau einer modularen Direkt-Gas-Befeuerung in Kombination mit einer Werkzeug-Wärmehaube ist es gelungen, die Zykluszeiten gegenüber konventionellen Gasöfen zu reduzieren, da die eingebrachte Wärmeenergie schnell und effizient auf das Werkzeug übertragen wird und nicht wie bisher üblich ein großvolumiger Ofenraum indirekt über die mittels Gasbefeuerung erwärmte Luft aufgeheizt werden muss.
Zielgruppe und Zielmarkt
Zielgruppe sind die Rotationssinterbetriebe weltweit, welche durch die Herstellung von anspruchsvollen, technischen Produkten, auch in Hinblick auf konkurrierende Kunststoffverarbeitungsverfahren, wettbewerbsfähig bleiben möchten. Der Einsatz der hier weiterentwickelten Kleinrotationsmaschine RoMoMini ermöglicht es dem Verarbeiter den konventionellen, energetisch höchstaufwendigen Ofenprozess mit veralteter Prozessführung durch eine Industrie 4.0 gerechte Maschinensteuerung in Kombination mit elektrisch- beziehungsweise direktgasbeheizten Werkzeugen zu ersetzen. Effizienz und Effektivität der Produktion lassen sich so stark steigern. Gegenüber anderen Kunststoffverarbeitungstechnologien ist die Anzahl an produzierenden Branchenteilnehmern mit weltweit zirka 3000 Betrieben vergleichsweise gering. Dies hat zur Folge, dass sich die Branche gut kennt und sich somit Neuerungen aller Art sowie Verbesserungspotentiale in der Prozesstechnik schnell verbreiten. Darüber hinaus ist die Rotationsbranche in nationalen und internationalen Verbänden gut organisiert. Der Antragsteller sieht eine wesentliche Vermarktungsstrategie darin, die Rotationsmaschine RoMoMini innerhalb der weltweiten Rotomouldingverbände unter dem Dachweltverbund ARMO durch aktive Teilnahme an Verbandstreffen mit Vorträgen und Nutzung von Messeauftritten innerhalb der Verbandstreffen zu präsentieren. Ein Wissenstransfer der FuE-Ergebnisse wird darüber hinaus durch Fachvorträge und Veröffentlichungen in Fachzeitschriften sowie direkte Marketingangebote an die Marktteilnehmer erfolgen. Neben den reinen Verkaufserlösen der RoMoMini werden zudem Umsatzeffekte durch mit dem Vertrieb der RoMoMini verbundenen Dienstleistungen erwartet.
