gesponsertGreen Shift Pioneers Mehr Nachhaltigkeit durch neues Spritzgusswerkzeug

Welches Potenzial schlummert im Spritzguss, sparsamer mit Rohmaterial und Energie umzugehen? Welches Potenzial eröffnen insbesondere langjährig genutzte Werkzeuge, bei deren Konstruktion Klimawandel und Nachhaltigkeit noch keine große Rolle spielten?

Antworten auf diese Fragen hat Phoenix Contact bei der exemplarischen Umstellung eines Werkzeugs für Auswerfhebel für Relaismodule gefunden. Weniger Müll, weniger Material, weniger Energie, weniger CO₂-Ausstoß: Die Kosten von rund 100.000 Euro für den Bau des neuen Werkzeugs waren schnell wieder eingefahren. Der Return on Investment (ROI) betrug dabei unter ein Jahr. Es lohnt sich also, gerade bei älteren Werkzeugen genau hinzuschauen.

Relaismodule bestehen bei Phoenix Contact aus einem Leistungskontaktrelais mit einem Relaissockel samt Auswerfer in Hebelform. Die Komponenten gehören in der Elektroindustrie und im Schaltschrankbau zur etablierten Technik – und das seit Jahrzehnten. Die Produktionsmengen sind entsprechend hoch. Da es sich bei Relais um sogenannte Dauerläufer handelt, kommen die Produktionsmittel lange zum Einsatz.

Spritzgusswerkzeuge haben ein langes Leben

Einen Beleg dafür stellt das Spritzgusswerkzeug für die orangefarbigen Auswerfer zum Trennen des Relais vom Sockel dar, das aus dem Jahr 1996 stammt. Die Einheit tut somit seit knapp 30 Jahren ihren Dienst. Dass Phoenix Contact jetzt für dieses Bauteil ein neues Werkzeug in Auftrag gegeben hat, findet seinen Grund nicht in einer mangelnden Fertigungsqualität, sondern in Aspekten der Nachhaltigkeit – hier speziell zum Schutz knapper Ressourcen. Nachhaltiges Handeln rechnet sich auch wirtschaftlich, wie das Beispiel des Spritzgusswerkzeugs für die Auswerfer zeigt.

Die hohen Investitionssummen für Spritzgusswerkzeuge machen es nachvollziehbar, einmal gebaute Werkzeuge so lange wie möglich zu verwenden – sogar, wenn diese schon längst außerhalb steuerlicher Abschreibungszeiten liegen. Warum neu erstellen, wenn die vorhandene Einheit gemäß dem Prinzip „never change a running system“ weiterhin gut läuft?

Abgesehen vom Klimaschutz und der Nachhaltigkeit liegt in der aktuellen Rohstoffknappheit der maßgebliche Auslöser, an dieser Stelle Geld in die Hand zu nehmen. Die Entscheidung lässt sich mit wenigen Zahlen belegen. Vor dem Werkzeugwechsel hat der Standort von Phoenix Contact in Bad Pyrmont pro Jahr rund 21 Tonnen Granulat für die Hebel verbraucht. Beim Kunststoff handelt es sich um durchgefärbtes Polyamidgranulat, das aufgrund der erforderlichen mechanischen Festigkeit glasfaserarmiert ist. Glasfasern geben Halt und sind wirksam gegenüber Biegekräften. Diese Eigenschaft macht es aber unmöglich, Angüsse als Recyclat wieder in den Produktionskreislauf zu überführen.

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Heißkanalsystem spart 11 Tonnen Material

Das neue Sechzehnfach-Werkzeug verzichtet auf sämtliche Angusskanäle und arbeitet mit einem Heißkanalsystem. Feine Düsen spritzen den flüssigen Kunststoff direkt in die Form, während diese präzise schließt, um zu entlüften. Sichtbares Zeichen für den Spritzguss mit Heißkanälen ist eine kleine Vertiefung an den gefertigten Teilen – Kalotte genannt. „Sie resultiert aus der Tatsache, dass dort die Düse im Werkzeug platziert ist“, erklärt Marco Schröder, Teamleiter in der Bauteilefertigung bei Phoenix Contact.

Beim Auswerfer befindet sich die Einbuchtung in einem Bereich, der nach der Montage nicht sichtbar im Inneren der Relaisklemme liegt. Was sich zunächst simpel anhört, zog wegen der Designänderung ein anspruchsvolles Genehmigungsverfahren nach sich. Die Arbeit und der Aufwand für die komplette Neukonstruktion des Werkzeugs haben sich trotzdem gelohnt – mit einem Return on Investment (ROI) unter einem Jahr und der Einsparung von 11 Tonnen Kunststoff pro Jahr.

Mit dem neu konzipierten Werkzeug verbessern sich die CO₂-Emissionen auf der Berechnungsgrundlage von Datenbankwerten um 70 bis 75 Tonnen pro Jahr. Als verlängerte Werkbank von Phoenix Contact profitiert die Hadi-Plast GmbH ebenso vom neuen Werkzeug. „Die Angüsse verklemmten sich ständig und stauten sich zu Türmen auf. Diese Maschinenstörungen behinderten den Arbeitsfluss“, blickt Inhaber Dr. Karsten Anger zurück. Dass die doppelte Anzahl an Teilen pro Takt auch Produktionsfläche und -zeit spart, erweist sich ebenfalls als Pluspunkt bei der Bewertung dieser Maßnahme.

Der erste Impuls, ein neues Werkzeug zu entwickeln, kam von Hadi-Plast. Selbst wenn das Unternehmen aus Hövelhof bei Paderborn zunächst als Lieferant agiert: Die Zusammenarbeit beider Unternehmen hat sich schnell zu einer echten Partnerschaft entwickelt. Dazu zählt, gemeinsam Prozessverbesserungen zu erzielen sowie nachhaltiger und ressourcenschonender zu fertigen. „Wir verstehen uns als Systemlieferant, der einen Prozess sehr gut beherrscht und damit mehr leisten kann als ein reiner Lohnfertiger“, betont Anger.

Gemeinsam Optimierungsstrategien entwickeln

Vier Mio. Euro habe sein Unternehmen 2022 in neue Maschinen investiert und sich damit zu einem Vorzeigebetrieb in Sachen Spritzguss entwickelt, so Anger. Hadi-Plast geht effizient mit Energie und den eingesetzten Ressourcen um: „Wir wollen den Wirkungsgrad steigern und folglich Verluste effektiv begrenzen.“ Als Beispiel nennt der Geschäftsführer die Nutzung der Abwärme aus der Produktion zur Beheizung des Bürogebäudes. „Wir benötigen am Standort kein Gas mehr und erzeugen sogar mehr Wärme als erforderlich.“ Die enge und verlässliche Partnerschaft mit Phoenix Contact betrachtet Karsten Anger als stabile Basis, die für langfristige Strategien notwendig ist. Und genau diesen Aspekt schätzt Marco Schröder ebenfalls.

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