Der Standort in Neuenhagen gehört zur Ardagh Group, einem der weltweit führenden Anbieter von Verpackungen mit einem Schwerpunkt auf Behälterglas. Entsprechend hoch sind die Anforderungen der Glasproduktion an Prozesssicherheit und Wiederholgenauigkeit in der Formgebung. Wechselnde Geometrien, unterschiedliche Produktanforderungen sowie variierende thermische und zeitliche Randbedingungen prägen diesen Prozess. Dabei ist das Vakuum keine reine Versorgungsgröße, sondern ein prozessrelevanter Regelparameter. Sein Niveau muss exakt auf den jeweiligen Zustand abgestimmt sein.
Vakuumbedingungen müssen reproduzierbar sein
Im Formgebungsprozess dient Vakuum der Entlüftung der Formräume und wirkt ergänzend zum von innen anliegenden Überdruck. Gemeinsam definieren beide Größen die Randbedingungen für eine gleichmäßige Materialverteilung und die Ausbildung der Behältergeometrie. Damit dieser Prozess wiederholbar abläuft, muss das Vakuumniveau innerhalb enger Toleranzen gehalten und mit den einzelnen Prozessschritten synchronisiert sein.
In heutigen Individual-Section-Maschinen (IS-Maschinen) ist nicht die maximale Förderleistung der Vakuumpumpe entscheidend. Ausschlaggebend ist die Leistungsfähigkeit des Gesamtsystems, das Vakuumniveau schnell und lastkompensierend bereitzustellen. Änderungen in der Formgeometrie, dem Tropfengewicht oder im thermischen Zustand des Glases führen zu veränderten Gaslasten. Daraus resultiert ein dynamischer Vakuumbedarf, der kontinuierlich ausgeglichen werden muss.
In der früheren Konfiguration erfolgte die Vakuumversorgung über ölgeschmierte Drehschieber-Vakuumpumpen. Das Vakuumniveau wurde ausschließlich über das vollständige Zu- oder Abschalten einzelner Pumpenstufen beeinflusst. Diese Betriebsweise erlaubte keine fein abgestimmte Anpassung an den tatsächlichen Prozessbedarf. Sie entsprach damit nicht mehr dem Stand der Technik an eine moderne, regelungsbasierte Vakuumversorgung. Änderungen im Prozess, etwa durch Produktwechsel oder veränderte Zykluszeiten, führten zu Abweichungen vom ursprünglichen Betriebszustand. In der Folge stand das benötigte Vakuumniveau nicht zum richtigen Zeitpunkt zur Verfügung und lag zeitweise ober- oder unterhalb des Sollwertes.
Für eine stabile Glasformung ist daher ein Vakuumsystem erforderlich, das dynamische Laständerungen kontinuierlich erfasst und regelungstechnisch ausgleicht. Dadurch werden zeitliche Verzögerungen minimiert und ausgeprägte Überschwinger im Vakuumniveau vermieden.
Vakuum als geregelte Prozessgröße
Gemeinsam mit Ardagh setzte Busch Vacuum laut eigener Mitteilung ein neues Vakuumkonzept auf Basis von Schrauben-Vakuumpumpen der Baureihe Cobra NC um. Die trockene, berührungslose Schraubentechnik arbeitet ohne Betriebsflüssigkeiten im Verdichtungsraum und ist für den industriellen Dauerbetrieb ausgelegt. Alle Vakuumpumpen dieser Baureihe erreichen einen Enddruck ≤ 0,01 hPa. Ihr Nennsaugvermögen liegt je nach Baugröße zwischen 110 und 1.000 m³/h.
Busch überführte zudem die Anforderungen des Glasformprozesses in eine Regelstrategie für die Vakuumerzeugung. Die Vakuumpumpen sind mit Frequenzumrichtern ausgestattet, die eine stufenlose Anpassung der Motordrehzahl ermöglichen.
Anstelle eines konstanten Betriebs wird die Förderleistung der Pumpen an den Prozesszustand angepasst. Die Pumpen arbeiten überwiegend in Teillast und nur bei Bedarf mit höherer Leistung. In Verbindung mit dem trockenen Pumpprinzip reduziert dieser Betriebsmodus die mechanische Beanspruchung. Zudem senkt er Verschleiß und thermische Belastung des Systems.
Vakuum wird damit nicht mehr als statische Versorgungsgröße betrachtet, sondern als regelungstechnisch geführte Prozessgröße eingesetzt. Eine Druckmessung erfasst das Vakuumniveau kontinuierlich, und die Regelkreise halten es durch Anpassung der Motordrehzahl stabil. Auf diese Weise bleibt das Vakuumniveau auch bei wechselnden Betriebszuständen konstant.
Qualität steigt, Aufwand für Wartung sinkt
Mit dem neuen Vakuumkonzept können die Vakuumbedingungen im Formgebungsprozess eingestellt und während des Zyklus prozesssicher beibehalten werden. In der Glasformung werden dadurch Wandstärken konstanter ausgebildet, Abweichungen reduziert und Nachjustierungen im laufenden Betrieb minimiert.
Da die Vakuumpumpen nicht mehr permanent mit maximaler Leistung betrieben werden, sinkt der Energieeinsatz. Gleichzeitig reduziert der Teillastbetrieb die mechanische Beanspruchung, senkt den Verschleiß und verlängert die Wartungsintervalle.
Laut Guido Reichelt, Elektromeister bei Ardagh Neuenhagen, hat die neue Vakuumanlage die Prozessstabilität verbessert: „Mit der vorherigen Technik kam es zu Druckschwankungen im System – heute bleibt das Vakuumniveau konstant. Das sorgt für gleichmäßige Formbedingungen und ermöglicht es uns, Energieeinsatz, Lärm- und Wärmelast sowie den Wartungsaufwand zu reduzieren.“ Diese Effekte wirken sich positiv auf die Anlagenverfügbarkeit, die Planbarkeit des Betriebs und die Sicherheit aus.
Das Vakuumkonzept bei Ardagh ist modular aufgebaut. Es ist speziell für industrielle Produktionsumgebungen mit hohen Qualitätsanforderungen ausgelegt. Geeignet ist es für Prozesse, bei denen sich der Vakuumbedarf laufend ändert.