Ein neues Verpackungskonzept in Dünnwandtechnik hat bei Heinrich Axmann in Köln die Energiewende beim Spritzgießen eingeleitet. Für dieses Projekt wurde erstmals in eine vollelektrische Spritzgießmaschine investiert. Die Energieeinsparung gegenüber einer Hybridmaschine beträgt über 30 Prozent. Der Spritzgießpartner Wittmann lieferte die Ecopower Xpress mit einem Hochleistungsroboter vom Typ Sonic als voll integrierte Gesamtlösung. Fertiggerichte, die in der Verpackung noch lecker aussehen, appetitlich auf den Teller zu bringen, ist keine leichte Aufgabe.
Heiner Axmann, Geschäftsführer von Heinrich Axmann, hatte die zündende Idee, dieses Dilemma zu lösen. Er entwickelte eine Kunststoffschale, die sich durch einen Aufreißmechanismus am Boden der Verpackung öffnen lässt. Der Verpackungsrand klappt nach oben weg, das Essen gleitet bequem auf den Teller und sieht dort genauso lecker aus wie direkt nach der Zubereitung und Befüllung der Verpackungsschale „Unser Kunde hatte Einrichtungen wie Krankenhäuser, Seniorenheime oder Kindertagesstätten im Blick, die keine eigene Küche haben“, berichtet Heiner Axmann. „Jeder soll mit Genuss essen können. Noch dazu unterstützt das neue Konzept höchste Hygienestandards. Die Krankenschwester, die das Essen zubereitet, kommt mit den Speisen nicht in Berührung.“ Das 1932 gegründete und seitdem in Familienbesitz befindliche Unternehmen Heinrich Axmann ist auf die Entwicklung und Herstellung von Verpackungslösungen aus Kunststoff spezialisiert. Schalen und Becher für flüssige und feste Lebensmittel wie Feinkostsalate oder Kaffeesahne machen einen Großteil des Produktionsvolumens aus. Der große Erfahrungsschatz führt immer wieder zu neuen kreativen Lösungen. So kam der Anstoß zur Entwicklung der neuen, am Boden zu öffnenden Fertiggerichtschale von einem bereits 1979 entwickelten Feinkostdeckel.
Mit der jüngsten Neuentwicklung ist dem Unternehmen ein Coup gelungen. „Unser Kunde ist noch im Start-up, hat aber bereits einen Großauftrag aus den USA in Aussicht. Die ersten Schalen im neuen Verpackungsdesign werden in einem Krankenhaus in New York zum Einsatz kommen.“ Der Kunde ist ein großes Catering-Unternehmen, für das in Köln bereits eine große Anzahl von Schalen nach FDA-Norm produziert wurde.
Das Serienwerkzeug ist avisiert. Die Spritzgießzelle dafür steht bereits. Heiner Axmann hat in eine vollelektrische Spritzgießmaschine vom Typ Ecopower Xpress 300 mit 300 Tonnen Schließkraft und einem Hochgeschwindigkeitsroboter vom Typ Sonic speziell für dieses neue Produkt investiert. Der Spritzgießpartner Wittmann lieferte die Fertigungszelle als voll integrierte Gesamtlösung. Mehr als 30 Spritzgießmaschinen verschiedener Fabrikate umfasst der Maschinenpark. Alle sind mit Linearrobotern von Wittmann ausgestattet.
Mit der Fertiggerichtverpackung schlägt Heinrich Axmann auch in der Spritzgießtechnik ein neues Kapitel auf. Die Ecopower Xpress ist die erste vollelektrische Spritzgießmaschine im Maschinenpark. „Lange Zeit war es nicht möglich, Dünnwandverpackungen im Hochleistungsspritzguss auf einer vollelektrischen Spritzgießmaschine zu produzieren“, erklärt Heiner Axmann. „Die Ecopower Xpress ist diesen Anforderungen aber gewachsen.“ Die Anforderungen an die Injektionsleistung sind besonders hoch. Um die Verpackung aufreißen zu können, besitzt die Schale an einer Längsseite zwei Laschen. Es sind zwei, weil bereits bei der Entwicklung der Bauteile an Linkshänder gedacht wurde. Von diesen Laschen aus verlaufen im Abstand von etwa fünf Millimetern zwei feine, extrem dünnwandige Linien entlang des Packungsbodens. Es sind Sollbruchstellen. Sie bilden eine Art Aufreißfaden.
Gerade einmal 0,05 Millimeter beträgt die Wandstärke an diesen Sollbruchstellen. Das ist nur ein Zehntel der Wandstärke von Boden und Rand. Beim Einfüllen des heißen Essens muss die Schale aus einem PP-Copolymer dennoch stabil und dicht bleiben. 120 Grad Celsius sind die Vorgabe. Gespritzt wird mittig am Boden der Verpackung. „Unsere größte Herausforderung besteht darin, dass wir beim Einspritzen mit der Schmelze zwei Mal durch diese extrem dünnen Bereiche hindurch müssen, um die Kavität bis in die Randbereiche vollständig zu füllen“, verdeutlicht Betriebsleiter Andreas Brüggemann. „Hierfür brauchen wir eine sehr hohe Einspritzleitung bei äußerst kurzen Füllzeiten.“ „Die Ecopower Xpress ist hierfür prädestiniert”, sagt Andreas Hollweg, Leiter Vertrieb Spritzgießtechnik von Wittmann in Deutschland. „Die Spritzaggregate dieser Maschinenbaureihe sind für die hier benötigten hochdynamischen Einspritzgeschwindigkeiten ausgelegt.“ Ein weiterer Vorteil ist der serienmäßig gekapselte Kniehebel, der vor allem bei der Herstellung von Lebensmittelverpackungen für eine sehr saubere Produktion sorgt.
Für die neuen Aufreißschalen wird eine Zykluszeit von unter fünf Sekunden angestrebt. Das Gesamtschussgewicht wird 70 Gramm betragen. Auch hier wird die Füllzeit maximal 0,1 Sekunden betragen. Ausschlaggebend für die Zykluszeit sind die Kühlzeit und die Entnahme. Aus diesem Grund ist die Ecopower Xpress mit dem Roboter Sonic ausgestattet. Der Hochgeschwindigkeitsroboter, den Wittmann zum ersten Mal auf der K 2019 gezeigt hat, wurde speziell für schnelllaufende Anwendungen in der Verpackungsindustrie entwickelt. „Seine Stärke ist die hohe Stabilität bei schnellsten Bewegungen“, macht Jörg Schröer, Gebietsverkaufsleiter von Wittmann, deutlich. „Genau das verkürzt die Entnahmezeit.“ Mit der neuen integrierten Fertigungszelle für Dünnwandtrays wurde erstmals eine vollintegrierte Gesamtlösung aus einer Hand gekauft. „Für uns hat das den großen Vorteil, dass wir die Gesamtanlage CE-konform geliefert bekamen“, berichtet Heiner Axmann. „Das hat uns sehr viel Zeit und Geld gespart.“ Ein weiterer Pluspunkt ist die einfachere Bedienung der Fertigungszelle, wenn Maschine und Roboter gemeinsam am zentralen Bildschirm der Maschinensteuerung gesteuert werden können.
Die Anforderungen an dünne Wandstärken steigen weiter, vor allem aus Gründen der Materialeffizienz. Auch Nachhaltigkeitsziele gaben den Ausschlag, sich für eine vollelektrische Spritzgießmaschine zu entscheiden. „Energieeffizienz ist derzeit das wichtigste Kriterium, wenn wir in neue Maschinen und Technologien investieren“, sagt Heiner Axmann. „Gerade bei Verpackungsmaschinen, von denen sehr schnelle Bewegungen und eine hohe Einspritzleistung abverlangt werden, trägt die Energieeffizienz maßgeblich dazu bei, die geforderten niedrigsten Stückkosten zu erreichen. Die modernen Maschinen zeigen den Verbrauchswert an und so können wir sehr gut vergleichen. Gegenüber einer Hybridmaschine verbraucht die Ecopower Xpress mit demselben Werkzeug mehr als 30 Prozent weniger Strom.“
Als Mitglied im BVFE, dem Bundesverband für Energieeffizienz, ist es für Heiner Axmann Ehrensache, in allen Unternehmensbereichen penibel auf niedrigsten Energieverbrauch zu achten. Im Unternehmen hat sich schon viel getan. „Wir haben über die letzten Jahre unseren Energiebedarf um 1,5 Millionen Kilowattstunden gesenkt“, so Axmann. Zuletzt wurde die Photovoltaikanlage zur eigenen Energieerzeugung erweitert. Mit Wittmann ist Axmann schon im Gespräch, wie sich die auf der Fakuma 2023 in Friedrichshafen präsentierte DC-Technologie mit Batteriespeichertechnik im eigenen Betrieb nutzen lässt. „Wittmann ist wie wir ein Familienunternehmen, und das macht den Unterschied“, sagt Heiner Axmann. „Wir arbeiten sehr gerne mit Familienunternehmen, weil sie anders ticken. Sie sind engagierter sowohl in der Beratung als auch im Service. Es geht ihnen nicht ums reine Gewinnstreben, sondern um echte Partnerschaften. Darum, dass wir als Kunde zufrieden sind.“
Autorin:
Susanne Zinckgraf
Head of Strategic Marketing, Wittmann Group
