Kreislaufwirtschaft trifft Energieeffizienz: 30 Prozent niedrigere Energiekosten dank Direktantriebstechnik

In Zusammenarbeit mit Baumüller entwickelte die WEIMA Maschinenbau GmbH einen durchsatzstarken Einwellen-Zerkleinerer mit High-Torque-Antrieb

Die Shredder von WEIMA sorgen dafür, dass Materialien aus Kunststoff, Holz, Papier, Metall, Biomasse und Abfall schnell in die gewünschte Größe zerkleinert werden. Das Prinzip dieser Maschine lässt sich am besten mit einem überdimensional großen Aktenvernichter vergleichen. Endanwender legen Wert auf eine hohe Durchsatzleistung und maximale Maschinenverfügbarkeit.

Beim Recycling geht es um die Aufbereitung und Wiederverwertung von Abfällen. Ziel ist es, neue Produkte aus alten Materialien herzustellen. Jeder Mensch nutzt verschiedenste Rohstoffe im täglichen Gebrauch, wie beispielsweise Metalle, Öl, Holz, Kunststoffe und vieles mehr. Doch diese Rohstoffe stehen nur begrenzt zur Verfügung. Daher bereiten Müllanlagen Abfälle auf, um wiederverwertbare Produkte zu erzeugen. So entsteht ein Kreislauf, der dazu beiträgt die Natur und Umwelt zu schonen und zudem den ökologischen Gedanken fördert.

Große Mengen Kunststoff shreddern? Für WEIMA kein Problem!

Die Firma WEIMA Maschinenbau GmbH, aus dem baden-württembergischen Ilsfeld, hat sich auf Anlagen zur Zerkleinerung und Verdichtung von Rohstoffen spezialisiert. Das Unternehmen stellt u.a. Maschinen zur Zerkleinerung von Kunststoffabfällen her. Diese Anlagen kommen bei großen Abfallrecyclingunternehmen und Kunststoffproduzenten zum Einsatz – so auch bei einem aktuellen Kunden. Nach der Zerkleinerung werden dessen Kunststoffteile, die je nach Sieblochgröße nur noch zwei bis sechs Zentimeter groß sind, sortiert, geschmolzen und zu Kunststoffgranulat geformt. Dieses wird bei der Produktion von hochwertigen Spritzgussteilen beigemischt. Daraus lassen sich dann neue Produkte, wie Blumenkästen, Kunststofftische und Co. herstellen.

Durch das perfekte Zusammenspiel von Umrichter und Motor kann der Rotor exakte Schnitte setzen – für optimale ErgebnisseDurch das perfekte Zusammenspiel von Umrichter und Motor kann der Rotor exakte Schnitte setzen – für optimale ErgebnisseDie Zerkleinerungsanlage WKS 2200 mit einer Durchsatzleistung von bis zu 4.000 kg pro Stunde wurde speziell auf die Anforderungen des Kunden hin optimiert. So besitzt sie einen hydraulisch nach oben schwenkbaren Siebkorb sowie eine Revisionsklappe auf der gegenüberliegenden Seite. Das vereinfacht die Wartung. Zudem wurde das Farbdesign für den Kunden angepasst. Besonders wichtig ist zudem das exakte Maß. Die letztliche Korngröße des zerkleinerten Materials soll möglichst homogen sein. Das ist wichtig für die nächsten Prozessschritte. Diese Anforderung konnte durch eine sehr gute Drehzahlkonstanz des Baumüller Antriebs erfüllt werden. Auch eine hohe Maschinenverfügbarkeit und ein niedriger Energieverbrauch sind weitere Kriterien, die für die Wahl des Antriebskonzepts entscheidend waren: „Durch den Einsatz von Direktantriebstechnik konnten wir den Energieverbrauch um 30 Prozent reduzieren“, so Konstruktionsleiter Stefan Roth.

Das Unternehmen WEIMA setzt bei der WKS 2200 auf ein Direktantriebskonzept von Baumüller. Dieses besteht aus einem DST2-315 High-Torque-Motor mit Vollwelle und einem Servoantrieb vom Typ b maXX 5500.

Funktionsweise des Einwellen-Zerkleinerers

Die Maschine funktioniert nach folgendem Prinzip: Der Abfall wird von einem hydraulischen Schieber gegen den drehenden Rotor gedrückt. Dieser ist mit speziellen Messern versehen und zerschneidet das Material, sobald es zwischen die Rotorschneidmesser und die fest verbauten Gegenmesser gelangt. Die Korngröße des zerkleinerten Abfalls wird durch ein unterhalb des Rotors angebrachtes Sieb definiert. Je nach Kundenwunsch sind die Löcher größer oder kleiner. „Und je nach Sieblochgröße und weiteren Schnittkonfigurationen variiert die Durchsatzleistung der Maschine“, erklärt Projektleiter Stefan Reuß.

Die High-Torque-Motoren DST2-315 von Baumüller weisen ein hohes Drehmoment bei kleiner Drehzahl auf. In Kombination mit einer Riemenuntersetzung der ideale Antrieb für die AnwendungDie High-Torque-Motoren DST2-315 von Baumüller weisen ein hohes Drehmoment bei kleiner Drehzahl auf. In Kombination mit einer Riemenuntersetzung der ideale Antrieb für die Anwendung

Vorteile durch den Verzicht auf Hydraulik beim Antriebsmotor

Durch den Verzicht auf die Hydraulik ergeben sich viele Vorteile: Es gibt eine geringere Anzahl an Verschleißteilen, da die Schläuche und auch das Getriebe entfallen. Zudem lässt sich eine enorme Menge an Energie einsparen und auch der Geräuschpegel verringert sich. „Der größte Vorteil ist die Energieeffizienz des Motors. Er ist auch sehr gut regel- und steuerbar. Und wir haben den Vorteil, dass das Drehmoment steigt bei abnehmender Drehzahl, was sehr gut zum Zerkleinerungsprozess passt und ein enormer Vorteil ist“, so Stefan Reuß weiter.

Für die Übersetzung des Direktantriebs wurde ein Riemen genutzt, der die Kraft auf den Rotor überträgt und so das Schneidwerkzeug antreibt. Mit dieser Lösung lassen sich Schwingungen kompensieren und auch der Wartungsaufwand wird stark minimiert. Die High-Torque-Motoren DST2-315 sind aufgrund ihrer guten Rundlaufeigenschaften bestens für Zerkleinerungsanlagen geeignet. Zudem sind sie robust, platzsparend und energieeffizient.

WEIMA Rotor sorgt für homogenes Zerkleinerungsergebnis

Der innovative Rotor mit Schnittspaltjustierung sorgt für eine optimale Schnittgeometrie. Das Resultat: Homogenere Zerkleinerungsergebnisse, universelle Einsetzbarkeit, hohe Durchsatzleistungen, geringerer Energieverbrauch, Störstoffunanfälligkeit und niedriger Verschleiß.

Sollte das aufgegebene Material Fremdkörper enthalten, ist dies nicht kritisch: Denn die integrierte Sicherheitstechnik der Maschine löst sofort einen Not-Stopp aus. D.h. der Shredder bleibt stehen, die Revisionsklappe kann geöffnet und der Fremdkörper schnell und sicher entfernt werden. Beim Anfahren ist dann ein hohes Drehmoment nötig, das von der Direktantriebstechnik problemlos erzeugt wird.

Der Abfall wird von einem hydraulischen Schieber über ein Schwingensystem gegen den drehenden Rotor gedrückt.
Der drehende Rotor ist mit speziellen Messern versehen und zerschneidet das Material
Der Abfall wird von einem hydraulischen Schieber (links) über ein Schwingensystem gegen den drehenden Rotor (rechts) gedrückt. Dieser ist mit speziellen Messern versehen und zerschneidet das Material
Die wassergekühlten Monoeinheiten b maXX 5500 sind kompakt, platzsparend und leistungsstarkDie wassergekühlten Monoeinheiten b maXX 5500 sind kompakt, platzsparend und leistungsstark.

Kompakte Antriebstechnik

Bei der Entwicklung der neuen Shredderanlage WKS 2200 arbeitete WEIMA mit Baumüller als kompetenten Partner zusammen. Ausschlaggebend für Baumüller waren neben den platzsparenden, kompakten, wassergekühlten Komponenten, das Applikations-Know-How und die hohen Drehmomente, die mit den Baumüller Torquemotoren aus dem Stillstand heraus erzeugt werden können.

Baumüller unterstützt uns seit 2017. 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. In diesem Fall fahren wir in einem Bereich von 0 bis 160 Umdrehungen am Rotor.

Stefan Roth, Konstruktionsleiter WEIMA Maschinenbau GmbH

Durch das perfekte Zusammenspiel von Regler, Frequenzumrichter und Motor konnte der Energieverbrauch der Anlage um 30 Prozent reduziert werden. Die Baumüller Servoumrichter b maXX 5500 regeln den High-Torque-Motor DST2-315. Baumüller übernahm darüber hinaus die Antriebsdimensionierung und Erstinbetriebnahme des Shredders. Aufgrund der Anbindung der Rotorwelle über den Riemen, muss der Baumüller Motor Radialkräfte von bis zu 40.000 N aufnehmen können. Durch eine spezielle Lagerung und die entsprechende Validierung anhand von Schwingungsmessungen kann dies problemlos gewährleistet werden.

Fazit

Die partnerschaftlich entwickelte Zerkleinerungsanlage WKS 2200 von WEIMA Maschinenbau GmbH ist energieeffizient, kompakt und durchsatzstark. Sie bietet viele Besonderheiten wie beispielsweise die Revisionsklappe, einen Schwingenschieber oder den Rotor mit Schnittspaltjustierung. Die Maschine besitzt ein weites Drehzahlspektrum und ermöglicht dadurch eine sehr homogene Zerkleinerung. In Zusammenarbeit mit Baumüller ist eine Anlage entstanden, die beim Antriebsmotor auf die Hydraulik verzichtet und so den Wartungsaufwand der Maschine stark reduziert und die Energieeffizienz erheblich steigert.


 
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