Inhouse-Recycling: wirtschaftliches Kunststoffrecycling für die Spritzgussindustrie

Steigende Rohstoffpreise, Nachhaltigkeitsdruck und der Aufbau einer Kreislaufwirtschaft stellen die Spritzgussindustrie vor neue Herausforderungen. Mit Inhouse-Recycling, das Abfälle direkt wieder in die Produktion integriert, bietet WITTMANN eine Lösung, die nicht nur Kosten senkt, sondern auch die Umwelt entlastet.

Im Interview mit dem K-Mag spricht Michael Wittmann über Lösungsansätze für eine nachhaltigere Kunststoffindustrie, die S-Max 2 Mühlen von WITTMANN sowie die Rolle der Digitalisierung für eine funktionierende Kreislaufwirtschaft.

Herr Wittmann, vor welchen Herausforderungen steht die Spritzgießindustrie aktuell?

Michael Wittmann: Die Herausforderungen sind vielfältig, allen voran der Aufbau einer Kreislaufwirtschaft für Kunststoffe. Es ist unser Ziel und unsere Verantwortung als Kunststoffindustrie, dass keine Kunststoffmaterialien mehr in die Umwelt gelangen – und das weltweit. Hierfür müssen wir informieren und aufklären, die Strukturen – zum Beispiel Sammelsysteme und Recyclingkapazitäten – auf- und ausbauen und neue Technologien für ein noch effizienteres und noch hochwertigeres Recycling entwickeln. Effizient, weil sich Nachhaltigkeit immer auch rechnen muss, damit alle mitmachen. Hochwertig, weil wir nach wie vor zu viel downcyceln. Genau das ist aber eine Sackgasse.

Um Materialien wirklich im Kreislauf zu halten, müssen wir sicherstellen, dass Produkte aus Recyclingmaterial die gleichen Anforderungen erfüllen und dieselben Eigenschaften mitbringen wie die Produkte, aus denen das Recyclingmaterial gewonnen wurde.

Welche technischen Herausforderungen treten bei der Integration von Recyclingmaterialien in den Spritzgießprozess auf, und wie helfen die S-Max 2 Mühlen von WITTMANN dabei, diese zu bewältigen?

Wittmann: Es gibt verschiedene Recyclingverfahren. Mit unseren Mühlen sind wir im Bereich des mechanischen Recyclings unterwegs. Die Mühlen finden direkt im kunststoffverarbeitenden Betrieb Einsatz und machen es möglich, dass Produktionsabfälle, wie Angüsse und Ausschussteile, vor Ort vermahlen und wieder der Spritzgießmaschine zugeführt werden.

Vorteile sind eine abfallfreie Produktion sowie der einfache Zugang zu sortenreinem Rezyklat. Die Verarbeiter können durch dieses Inhouse-Recycling sehr kosteneffizient vorgeschriebene Rezyklateinsatzquoten erfüllen. Die Kosten für den Einkauf von Rohmaterial sinken und zudem werden die Kosten für die Entsorgung von Produktionsabfällen eingespart. Was die technischen Herausforderungen betrifft, geht es um konstante Prozesse, die wir durch digitale Assistenz erreichen. Für die Spritzgießmaschine resultieren keine weiteren technischen Herausforderungen. Für die Maschine macht es keinen Unterschied, ob sie Neuware oder Rezyklat verarbeitet.

Im neuen Recycling-Center eines namhaften Herstellers für Elektronikkomponenten kommen vier S-Max 2 Mühlen von WITTMANN für das Inhouse-Recycling zum Einsatz. Copyright: WITTMANN

Die Verarbeitung von hoch glasfaserverstärkten Kunststoffen stellt oft besondere Anforderungen an das Mahlwerk. Welche Eigenschaften Ihrer S-Max 2 Mühlen ermöglichen eine effiziente Verarbeitung von Materialien mit hohem Glasfaseranteil?

Wittmann: Bei der Mühlenwahl gilt es, ebenso wie bei der Auswahl von Spritzgießmaschinen und Peripherie, immer das Material zu berücksichtigen. Für die meisten Materialien reichen klassische Schneidmühlen aus. Für besonders abrasive Materialien, wie glasfaserverstärkte Kunststoffe, haben wir spezielle Oberflächen entwickelt. Außerdem reduziert das Mahlprinzip der S-Max 2 den Verschleiß. Die S-Max 2 arbeitet mit Zahnwalzen und niedrigen Drehzahlen, was ein hohes Drehmoment bei einer reduzierten mechanischen Belastung bedeutet. So erreichen die S-Max 2 Mühlen auch beim Vermahlen von abrasiven Materialien lange Standzeiten.

Die S-Max 2 Mühlen amortisieren sich bereits nach sechs Monaten. Welche Faktoren tragen zu dieser schnellen Amortisierung bei?

Wittmann: Die Amortisationszeit hängt immer von der Anwendung ab. Oft sind es sogar weniger als sechs Monate. Es gilt: Je teurer die Rohmaterialien und je höher die Rezyklatanteile, desto schneller rechnet sich die Investition in eine Mühle fürs Inhouse-Recycling.

Wie wirkt sich dies auf die Wettbewerbsfähigkeit Ihrer Kunden aus?

Wittmann: Ein Kunde aus der Elektronikindustrie sagte uns kürzlich, dass er nur noch durch den Einsatz von Recyclingmaterial wettbewerbsfähige Stückkosten erzielen kann. Er hat deshalb in der Spritzgießfertigung ein Recyclingzentrum mit vier S-Max 2 Mühlen eingerichtet. Seit dem Start des Inhouse-Recyclingprojekts ist der Verbrauch an Neuware kontinuierlich zurückgegangen, was unmittelbar in die Stückkosten eingeht und damit die Wettbewerbsfähigkeit stärkt. Er kann für seine Produkte bis zu 25% Rezyklat beimischen.

Welche Rolle spielen Digitalisierung und Automatisierung im Recyclingprozess?

Wittmann: Beide Themen spielen eine sehr große Rolle, wobei voneinander unabhängige, unterschiedliche Effekte erzielt werden. Automatisierung ist in den Betrieben der Kunststoffverarbeitung vor allem in den Hochlohnländern ein Muss. Und das bezieht sich nicht nur auf ein automatisiertes Teilehandling durch die Integration von Robotern in die Spritzgießmaschinen. Auch unsere Mühlen erreichen einen hohen Automatisierungsgrad. So macht zum Beispiel das automatische Selbstspannsystem bei unseren Schneidmühlen ein ständiges Nachspannen des Antriebsriemens überflüssig, womit die Mühlen wartungsfrei betrieben werden können. Für das automatische Entleeren des Mahlgutbehälters befindet sich im Mahlgutbehälter der Mühle ein Niveausensor.

Digitale Assistenz nutzen wir in der Spritzgießmaschine, um einen konstanten Prozess zu erreichen. Die Qualität von Recyclingmaterialien – vor allem PCR aus kommunalen Sammlungen – unterliegt größeren Schwankungen als die Qualität von Neuware. Genau hier setzt HiQ Flow an. Die Software ermittelt während der Einspritzphase die Viskosität der Kunststoffschmelze. Weicht die Viskosität vom Referenzwert ab, passt sie die Verarbeitungsparameter an die aktuellen Gegebenheiten an, um das Bauteilgewicht konstant zu halten. Dies passiert in Bruchteilen einer Sekunde und genau darin liegt die große Chance der Digitalisierung. Die Produktion von Ausschuss lässt sich so proaktiv verhindern.

Welche Herausforderungen sehen Sie für Ihre Kunden in den kommenden Jahren, und wie wird WITTMANN sie dabei unterstützen, diese zu meistern?

Wittmann: Viele der aktuellen Herausforderungen resultieren aus gesetzlichen Vorgaben. Bis zum Jahr 2050 will die EU klimaneutral sein. Das verpflichtet auch produzierende Unternehmen, ihre CO2-Emissionen sukzessive zu reduzieren, womit der Product Carbon Footprint (PCF) in den Fokus rückt. Die Information über den CO2-Fußabdruck einzelner Produkte ist die Voraussetzung, wirkungsvolle Maßnahmen zur Reduktion von Treibhausgasemissionen umzusetzen. Es geht also um Transparenz. Denn in den PCF gehen Emissionen aus dem gesamten Lebenszyklus eines Produkts – von der Rohstoffgewinnung bis zum Recycling – ein. Entsprechend mühsam kann sich die Berechnung gestalten.

Mit einer neuen Software vereinfachen wir für unsere Kunden diesen Prozess. Die Software steht zukünftig als neue Funktionalität von TEMI+, dem MES der WITTMANN Gruppe, zur Verfügung. Zur Bestimmung des für die Berechnung benötigten Energieverbrauchs der Produktionszelle haben wir ebenfalls eine eigene Software entwickelt. iMAGOxt macht Zyklus für Zyklus den Energieverbrauch jedes einzelnen Verbrauchers innerhalb der Produktionszelle transparent.