Technologie

ROTATIONSFORMEN

Das Rotationsformen ist ein Bearbeitungsprozess für thermoplastische Materialien, welcher es erlaubt, Hohlköper beliebiger Dimensionen und Formen zu erzeugen. Es handelt sich um eine Technologie, die sich von den traditionellen Spritz- und Blasformverfahren unterscheidet und besonders geeignet ist für die Produktion von u. a. geometrisch komplexen Artikeln in kleinen Serien, Einzelteilen großer Dimensionen und Hohlkörper, die man anders nicht herstellen kann.
Das Verfahren entstand in erster Linie für die Produktion von Behältern, indem die Möglichkeit ausgenutzt wird, umgehend und ohne folgende Schweiß- und Montagephasen Hohlkörper zu erhalten. Die Anwendungen haben sich vervielfacht, u. a. dank der ständigen Entwicklung der Forschung der im Verfahren angewandten Polymere: Polyäthylen (LLDPE, LDPE, LHDPE, HDPE), vernetztes Polyäthylen, Polypropylen, E.V.A., Nylon, Polycarbonat, PVC, etc.

Im folgenden sind die bedeutendsten Vorteile dieses Prozesses zusammengefasst:

  • Maximale Vielseitigkeit: Möglichkeit, mit derselben Maschine Artikel verschiedener Formen und Ausmaße herzustellen;
  • Beinahe unbegrenztes Zeichnungsfeld des zu produzierenden Artikels: man denke an die Form einiger Kollektoren oder an geformte Behälter;
  • Geringe Anfangsinvestition, wenn sie mit der Produktionskapazität verglichen wird;
  • Die Artikel mit komplexer Form können aus einem einzigen Körper geformt werden, wobei die Gleichmäßigkeit der Wandstärken aufrecht erhalten wird;
  • Es können gleichzeitig Artikel mit verschiedener Stärke hergestellt werden;
  • Farben und Materialien können leicht geändert werden;
  • Es können auch doppelwandige Artikel hergestellt werden;
  • Die verwendeten niedrigen Drücke und reduzierten Rotationsgeschwindigkeiten minimieren die Abnutzung der Formen und der mechanischen Teile;
  • Möglichkeit der verschiedenen Dimensionierung der Artikel in Bezug auf die gewünschte Festigkeit und erträgliche Stoßkraft;
  • “Automatisches” einbringen von Metall-, Plastik- und Gummieinsätzen in den Artikel;
  • Begrenzte Aussonderungsmengen: fast vollständige Übereinstimmung der notwendigen mit der verwendeten Materialmenge. Eventuell entgraten und/oder entfernen einiger Überstände nötig;
  • Niedrige Formenkosten und Reduzierung der Verwaltungskosten.

DAS VERFAHREN

Das grundlegende Verfahren ist einfach. Ein Pulver oder flüssiges Polymer wird in die Form eingeleitet, durch simultane Rotation auf zwei senkrechten Achsen wird es zuerst erhitzt und dann abgekühlt.
Die Herstellung des Erzeugnisses erfolgt auf andere Art, je nachdem ob das eingesetzte Material pulverförmig oder flüssig ist.
Das Pulver (normalerweise Polyäthylen) formt während der Erwärmungsphase anfänglich eine poröse Schicht auf der Innenoberfläche der Form, an welcher dann das restliche Material haftet, welches sich allmählich verflüssigt hat, um eine gleichmäßige Schicht zu bilden, die sich dann in der folgenden Phase des Abkühlens verfestigt.
Das flüssige Material (normalerweise PVC und PLASTISOL), läuft hingegen an den Formenwänden entlang und wird erwärmt, bis es die Temperatur erreicht, bei welcher die Flüssigkeit sich verfestigt und die Form der Matrize annimmt. Danach wird es im Wasserbad oder mittels Luftgebläse abgekühlt. Die Abkühlungsphase ist für einige Produkte entscheidend, da jedes Material eine andere Zeit für die Temperaturabnahme erfordert, im allgemeinen sind die Zeiten für die Polyäthylenarten am längsten.

Die letzte Phase ist jene der Öffnung der Matrize zum Herausnehmen des erzeugten Produkts und des Einfüllens von neuem Rohmaterial für den folgenden Zyklus.

Beim Rotationsformen, welches am häufigsten verbreitet ist, wird eine horizontale Rotationseinheit verwendet, die allgemein Karussell genannt wird und mit 3, 4 mehreren Formenhalterarmen ausgestattet ist, welche automatisch die verschiedenen Arbeitsstationen passieren (Laden, Brennen, Kühlen, Herausnehmen des Produkts).
Es werden verschiedene Arten des Erwärmens angewandt, auch wenn nachgewiesen ist, dass sich das System mit Press-Heißluft als das sauberste, das kostengünstigste und sicherste erwiesen hat.

Wie man feststellen kann, ist der Zyklus komplett automatisiert: nur die Lade-/Entladevorgänge sind manuell und dies ist wohl der Preis, den man für die enorme Vielseitigkeit des Verfahrens zahlen muss. Die Technologie für eine komplette Automatisierung ist bereits verfügbar, doch wird sie wenig verwendet, da sie die Flexibilität merklich reduziert. Im Moment sind nur die automatischen Wäge- und Dosiersysteme für das Harz wirtschaftlich anwendbar.

Auch wenn die Abkühlungsphase gewöhnlich als weniger wichtig betrachtet wird, hat die Forschung gezeigt, dass eine korrekte Kontrolle des Kühlungszyklus ein ausgeglichenes Gleichgewicht der Abmessungen verleihen und die physischen Eigenschaften des Produkts verbessern kann. Entsprechend den chemischen Eigenschaften des Polymers erzeugt die Abkühlungsphase andere Auswirkungen auf die physischen Eigenschaften des Erzeugnisses.
Bei den kristallinen Polymeren wird die minimale Verzerrung der Kristalle angestrebt, vor allem, wenn eine gute Widerstandsfähigkeit gegenüber niedrigen Temperaturen notwendig ist.
Bei den amorphen Polymeren hingegen, hat die Abkühlung eine geringe Auswirkung auf die physikalischen Eigenschaften des Fertigprodukts, da keine Erhöhung der unter Kontrolle zu haltenden Kristalle festgestellt wird.

DIE MASCHINE

Die Palette der verfügbaren Maschinen reicht von kleinen und einfachen mit einem Arm und einer Formkammer für die forschende Entwicklung und für die Verwendung im Labor bis zu komplexen Anlagen mit unabhängig kontrollierbaren Armen mit sphärischem Durchmesser bis zu 5.000 mm, die in der Lage sind, große Produktionsvolumen und voluminöse Erzeugnisse zu bewältigen.

In letzter Zeit sind verschiedene Maschinen für das Rotationsformen des Shuttle-Typs (Rock & Roll Maschine) für das Formen von größeren Artikeln gezeichnet und konstruiert worden. Eine dieser Maschinen produziert derzeit Behälter mit über 40.000 l.
Bei diesem Maschinentyp sind die Form und das Material auf ein großes unabhängiges Shuttle montiert, welches sich auf Bahnen vom Ofen zur Kühlungskammer bewegt.

DIE FORMEN

Im Vergleich zu den Ausrüstungen zum Spritz- und Blasformen sind die Matrizen für das Rotationsformen sicher kostengünstiger.
Bei der Konstruktion werden verschiedene Metallarten verwendet. Die praktischsten für die Produktion von Artikeln kleiner und mittlerer Dimensionen mit Mehrfachhohlräumen sind die Formen aus Aluminiumguss.
Die Kosten variieren entsprechend der Qualität bzw. der für das Fertigprodukt geforderten Details. Die elektrogeformten Nickelmatrizen werden für das Formen von kleinen Artikeln aus PVC verwendet und haben den Vorteil einer guten Reproduktion der Oberfläche ohne die Probleme der Porösität, die häufig bei Aluminiumgussformen auftreten.
Die Stahl wird gewöhnlich für Prototypformen verwendet und für die Herstellung von großen Artikeln, im allgemeinen für zylinderförmige Behälter und andere einfache Formen.

DIE ANWENDUNGEN

Die Anzahl der durch Rotationsformen erzeugbaren Artikel nimmt ständig zu, sowohl in Bezug auf die Innovationen an den Anlagen, als auch in Bezug auf die Materialforschung. Die typischsten sind: Sammelkontainer und Nahrungsmittelbehälter, Behälter für chemische Produkte, Behälter für die Wasserspeicherung, Einrichtungsgegenstände für Büros, Haushaltswaren, Gartenartikel, Mülleimer, Beleuchtungskugeln, Boote, Kanus, Spielwaren verschiedener Art, Puppen, etc. 
Auf dem beiliegenden Blatt finden Sie eine ausführlichere Liste.

NEUE KONTROLLSYSTEME FÜR DAS VERFAHREN

Auch auf dem Sektor des Rotationsformens hat die an die Überwachungssysteme des Maschinenzyklus angewandte Informatik ihren Einzug gehalten: mittlerweile sind zahlreiche von Mikroprozessoren gesteuerte Maschinen in Betrieb. Der Umfang der Daten, welche von den auf der Anlage montierten Vorrichtungen erzeugt wird, wird von einem PC, welcher an ein PLC angeschlossen ist, organisiert und ausgearbeitet. So ist es möglich, die Phasen zu steuern, indem man Maus und Tastatur verwendet oder die komplett automatische Funktion eingibt. Das System erzeugt dann alle Daten des Zyklus (Temperaturen, Dauer, Rotationen, etc.), die für die folgenden Kontrollen verfügbar sind. Die am weitesten entwickelten Systeme erlauben die aktive Verwaltung der „Formrezepte“ und somit die Sicherstellung der für jedes Erzeugnis korrekten Mischung. Besonders nützlich ist das automatische Alarm-Visualisierungs- und Lokalisierungssystem.

ANWENDUNGSBEISPIELE FÜR DAS ROTATIONSFORMEN

Behälter für Lebensmittel- und Landwirtschaftsprodukte

  • Zisternen, Wannen und Kannen für die Milch- und Käseindustrie sowie die Eiserzeugung;
  • Silos für die Herstellung und Abpackung von Nudeln, Reis, Gewürzen, etc.;
  • Kleine Zisternen, Bottiche und Bag-In-Box-Verpackungen für verschiedene Getränke;
  • Behälter für die Verarbeitung von Zitrusfrüchten, Oliven und Obst;
  • Wannen für Wurstwaren und Schlachthöfe;
  • Zisternen für den Transport von Jungfischen;
  • Doppelwandige isothermische Behälter für fertige Speisen, Kokosöl, geschälte Eier, Fischprodukte und Tiefkühlprodukte;
  • Kleine Silos und Zisternen für feste und flüssige Düngemittel;
  • Fülltrichter für die Futtermittelverteilung.

Komponenten für Maschinen und Anlagen für die Landwirtschaft

  • Landwirtschaftsmaschinen: Treibstoff- und Schmiermitteltanks, Zisternen und Trichter für Spritzprodukte, Hauben, Armaturenbretter, Verkleidungen, Kotflügel;
  • Viehzucht und Bewässerung: Futterkrippen, Futtermittelverteiler, Silos, Kästen für programmierte Bewässerung und Fütterung, Kanalisierungen und Ableitungen;
  • Gartenbau: Speichertanks, Grassammelgerüst und Rasenmäheraufbaus, Laufwerk und Rollen, manuelle Kompressoren, Töpfe und Topfständer auch für hydroponische Kulturen.

Energiequellen, Wiederverwertung und Dienste für die Allgemeinheit

  • Isolierte Kästen für Solarplatten;
  • Isolierte Hydraulikspeicher für Austauscher und Wärmepumpen;
  • Müllkontainer für kommunalen Abfall;
  • Sammelbehälter für Altglas;
  • Silos für Plastikabfall;
  • Behälter für Industrierückstände;
  • Kleine Zisternen für das Waschen der Kästen;
  • Zisternen für Notfallswasserreserven;
  • Spezialbehälter für den Brandschutz-Dienst;
  • Verschiedene Elemente für Straßenraummobiliar.

Behälter für die Bewegung und Lagerung diverser Materialien
(Pulver, Granulate, Flüssigkeiten, unverpacktes Material auch chemisch-aggressiv)

  • Kleine Silos und Rahmenzisternen, pallettierbar und überlagerbar;
  • Ausklappbare Wagen und pallettierte Kästen für unverpackte Produkte;
  • Kugeltanks für Niederdruckabfluss;
  • Fässer und Paletten für Spezialzwecke;
  • Verpackungen mit Schaumstoff für zerbrechliche oder gefährliche Gegenstände;
  • In den Boden versenkte Zisternen;
  • Gradierte zylinderförmige Behälter.

Anlagen und Industriedienstleistungen

  • Dosierer für die Wasserbehandlung;
  • Gehäuse von Ventilatoren, Brennerschächten, Absauganlagen, Fliehkraftreinigern, Hauben;
  • Wannen für Oberflächenbehandlungen und verschiedene Bearbeitungen;
  • Tanks und Kästen von Bodenreinigungsmaschinen und Industriestaubsaugern, Kompressoren, Elektro- und Schweißaggregaten;
  • Kanalbildungen und Anschlüsse mit Flansch;
  • Isolierte Elemente für die Schalldämmung von Anlagen und Maschinen.

Anwendungsbeispiele für verschiedene Bereiche der verarbeitenden Industrie

  • NC-Programmierkästen für Werkzeugmaschinen;
  • Terminal-Gehäuse, elektronische Waagen, Stückzähler;
  • Kabelrollen mit großem Durchmesser;
  • Kästen für Batteriespeicher;
  • Schutzhauben für Übertragungsorgane;
  • Gehäuse von Maschinen und verschiedenen Apparaten;
  • Geformte Tanks für Schmierstoffe und diverse Flüssigkeiten;
  • Rotierende Fässer für große Volumen für die Gerbereiindustrie;
  • Küchenbehälter der Textilfärberei;
  • Spinnkannen;
  • Aufbau von Sesseln und Sofas;
  • Sitzbänke und andere Einrichtungsgegenstände für den Außenbereich.

Transport und Verkehrszeichen

  • Luftleitungen und andere Einzelheiten unter der Haube;
  • Armlehnen und Aufbau von Sitzen;
  • Tanks für Wasser- und Sanitäranlagen von Wohnwägen und Wohnanhängern;
  • Gepäckträger und Anhänger;
  • Deflektoren, Luftklappen, Kotflügel und Frontseiten von Industriefahrzeugen;
  • Karrosserieteile aus Derivaten, Wohnmobile, Krankenwägen, etc.;
  • Verkleidungen für Motorräder, Bobs, Beiwagen, etc.;
  • Arbeitsplattformen für Kraftfahrleitern;
  • Flaschenabdeck-Kästchen für Wohnanhänger und Wohnwägen;
  • Batteriekästen;
  • Straßensalzstreuer;
  • Verschiedene Gegenstände für Verkehrszeichen und Straßensicherheit, Leitplanken, Notrufsäulen.

Nautik und Häfen

  • Boote mit Rudern und Außenbordmotor;
  • Segelboote und Katamarane;
  • Segelbretter;
  • Kanus, Bojen, Scheuerleisten;
  • Rettungsringe und Behälter für Rettungsboote;
  • Bootsstege, Schwimmkrägen, Floße;
  • Einbauelemente für Strandkabinen.

Spiele und Werbeartikel

  • Schaukelpferde, Spielzeugautos;
  • Rutschen und Gesellschaftsspiele großer Ausmaße;
  • Verschiedene Elemente für Karussells;
  • Schaufensterpuppen und andere Werbeartikel.