Antriebsstark Ressourcen schonen – Mit Direktantriebstechnik klappt’s energieeffizient

Marc Hermanns, Baumüller Nürnberg GmbH

Lesedauer ca. min.

Energieeffizienz

Kunststoffe aufbereiten, wiederverwenden und dabei den Ressourceneinsatz zu reduzieren, ist eine nachhaltige Lösung, die mit dem Verpackungsgesetz, das 2019 in Kraft trat, neue Fahrt aufnahm. Ab 2022 schreibt das Gesetz eine Recyclingquote für Kunststoff von 63 Prozent vor. Die Wiederverwertung ist durchaus herausfordernd, aber lohnenswert. So helfen Ihnen energieeffiziente, präzise und dynamische Antriebslösungen bei dem Recycling von Kunststoffen.

Warum Kunststoffe recyceln?

Kunststoff kommt weltweit zum Einsatz. Mehr als 300 Millionen Tonnen des Werkstoffs werden jährlich verbraucht. Eine Verdreifachung dieser Zahlen soll bis 2050 möglich sein. Dies sind die Ergebnisse einer aktuellen Analyse von McKinsey & Company. Doch das Neumaterial wird weniger. Immer mehr Kunststoff-Verarbeiter denken um und verwenden recyceltes Material. Der Anteil sogenannter Rezyklate soll bis 2050 auf rund 50 Prozent ansteigen.

Durch die Klimaerwärmung und die eingeleiteten Maßnahmen der Politik zur Erfüllung weltweiter Klimaziele bekommen die Themen Nachhaltigkeit und Kreislaufwirtschaft einen deutlichen Schub. Die Verarbeitung von Rezyklat, das Design und der Einsatz von dünnwandigen Produkten zur Materialreduktion oder beispielweise die Substitution von schweren metallischen Werkstoffen durch Kunststoffe im Bereich der E-Mobilität werden konsequenter umgesetzt. Diese und weitere Maßnahmen sollen dabei helfen den CO2-Ausstoß zu reduzieren.

Chassis Elektrofahrzeug mit Antriebssträngen

Chassis eines Elektrofahrzeuges mit Antriebsstrang und Hochvoltkomponenten

Das Recyceln von Kunststoff bietet viele Vorteile:

  • Ressourcenschonend, da Neuware ersetzt wird
  • Energiesparend, da Herstellung von Rezyklat weniger Energie benötigt als Neuware
  • Umweltschonend, da Kunststoffe nicht im Meer oder in der Natur ankommen
  • CO2-sparend, da weniger Kunststoffe verbrannt werden
  • Rezyklat als qualitativ hochwertiges Produkt

Der Kreislauf von Kunststoffen im Detail

Kunststoff kann nicht nur als Werkstoff, sondern auch energetisch verarbeitet werden. Dazu wird er in Öle oder Flüssiggas umgewandelt. Um Rezyklat zu erzeugen, bedarf es sechs Arbeitsschritten. Den Anfang macht das Sortieren. Dies ist wichtig, um später ein sortenreines Rezyklat zu erhalten. Danach werden die Kunststoffe zu Ballen gepresst und weiter transportiert.

Kreislaufwirtschaft

Circular Economy at its best

Es folgt die maschinelle Zerkleinerung von Kunststoffabfällen bei großen Abfallrecyclingunternehmen und Kunststoffproduzenten. Nach der Zerkleinerung werden die Flakes, die je nach Sieblochgröße nur noch wenige Zentimeter groß sind, gewaschen und getrocknet, geschmolzen und zu Kunststoffgranulat geformt. Das gewonnene Rezyklat wird bei der Produktion von hochwertigen Spritzguss- oder Blasformteilen beigemischt. Daraus lassen sich dann neue Produkte herstellen.

Energieeffiziente Antriebslösungen

Für jeden einzelnen Arbeitsschritt der Rezyklat-Herstellung werden effiziente Antriebslösungen benötigt, die kompakt, platzsparend und leistungsstark sind. Dafür bietet Baumüller energiesparende Konzepte wie beispielsweise High-Torque-Motoren.

Aufgrund ihrer auch bei kleinen Drehzahlen hohen Drehmomente sind Torque-Motoren bestens für Zerkleinerungsanlagen, also den dritten Arbeitsschritt, geeignet. Zudem sind sie robust, platzsparend und energieeffizient.

Antriebssystem für Rezyklat-Herstellung

Das Antriebssystem für Zerkleinerungsanlagen besteht aus intelligenten Antriebskomponenten

Best-Practice: WEIMA Maschinenbau GmbH

„Wir haben mit Baumüller einen Partner gefunden, der alles aus einer Hand liefert. Wir haben Antriebe gesucht, bei denen wir in einer hohen Drehzahlbandbreite fahren können. Wir fahren in einem Bereich von 0 bis 160 Umdrehungen am Rotor“, berichtet Stefan Roth, Konstruktionsleiter WEIMA Maschinenbau GmbH. Durch das perfekte Zusammenspiel von Regler, Umrichter und Motor konnte der Energieverbrauch der Zerkleinerungsanlage WKS 2200 um 30 Prozent reduziert werden.

Zerkleinerungsanlage

Durch das perfekte Zusammenspiel von Umrichter und Motor kann der Rotor exakte Schnitte setzen – für optimale Ergebnisse

Hochdynamisch und leistungsstark

Beim Zerkleinerungsvorgang müssen die Antriebe enorme Lastspitzen aushalten. Durch den Einsatz der High-Torque-Technologie sinken zum einen die Energiekosten beim Anwender und die Leistungsdichte des Systems ist höher als bei Maschinen mit Asynchrontechnik. Durch den Verzicht auf die Hydraulik ergeben sich zahlreiche Vorteile: Es gibt eine geringere Anzahl an Verschleißteilen und die Energieeffizienz erhöht sich erheblich. Da kein Öl eingesetzt wird, ist das System zudem wesentlich umweltverträglicher.

Baumüller bietet ein leistungsstarkes Antriebssystem bestehend aus dynamischen und energiesparenden High-Torque-Motoren, Umrichtern und Steuerungstechnik. Schaltschränke fertigt Baumüller Dravinja kundenspezifisch an. Die individuelle Auslegung des Antriebssystems sorgt für eine passgenaue und auf den Kunden abgestimmte Auswahl der Antriebssystemkomponenten. Die Baumüller Software-Lösung, bestehend aus dem Load-Sharing, also der Lastaufteilung von Motoren, dem HMI-Template für eine einfache und schnelle Diagnose sowie einem standardisierten Software-Interface zu übergeordneten Prozesssteuerungen, ist die ideale Plug-and-Play-Lösung.

In der Steuerung wird das System auf Blockaden überwacht. Die Geschwindigkeit kann je nach Material und abhängig vom Drehmomentbedarf bis zur maximalen Drehzahl gesteigert werden. Wird die Blockade festgestellt, werden die Antriebe kurzzeitig reversiert. Durch die Änderung der Drehrichtung der Wellen werden blockierte Teile wieder befreit und der Zerkleinerungsvorgang fortgesetzt, ohne dass die Shredderwelle unnötigen Belastungen ausgesetzt ist. Bei Bedarf kann der Shredder sofort gestoppt werden.

Fazit

Durch die hohe Energieeffizienz und die geringen Lebenszykluskosten der Baumüller-Torqueantriebe sparen Maschinenbetreiber in Zerkleinerungsmaschinen bares Geld. Im Gegensatz zu Systemen mit Asynchronmotoren fallen zahlreiche Verschleißteile wie Kupplungen, Riemen oder Schwungräder weg und die Verfügbarkeit der Anlage wird damit gesteigert. Der Lastausgleich und das dynamische Start-/Stoppverhalten mit sehr kurzen Reaktionszeiten verlängern die Lebensdauer der Shredderwelle.

Das Shredder-Komplettsystem von Baumüller lässt sich vollumfänglich in den Recycling-Prozess von Kunststoff integrieren. Es setzt auf energieeffiziente Antriebskomponenten, die leistungsstark, kompakt und drehmomentstark sind. So kann Kunststoff ressourcenschonend und nachhaltig wiederverwendet werden.

Haben Sie noch Fragen?

Marc Hermanns
Umformtechnik / Recycling
Baumüller Nürnberg GmbH

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