Kostenfrage

Ein Unternehmen, das wissen will, ob sich eine Inves­tition letztendlich rentiert, darf nicht nur die reinen Anschaffungskosten einbeziehen, sondern muss die so genannten Gesamtbetriebskosten (Total Cost of Ownership = TCO) ermitteln. Anders ausgedrückt: Ohne TCO-­Berechnung besteht für ein Industrieunternehmen ein geringer Anreiz, etwa in eine neue Maschine oder Linie zu investieren. Denn dieser Ansatz zeigt das Potenzial für Optimierung und Kostenreduktionen. Im Bereich der PET-Abfülllinien rückt der Behälter selbst zunehmend in den Mittelpunkt.

Im Fokus stehen Wirtschaftlichkeit und gelebte Nachhaltigkeit. Dabei kommt KHS dem Wunsch der Kunden nach weiterer Gewichtseinsparung der PET-Flaschen mit dem Bottles-&-Shapes-Konzept entgegen. Dieser Rundum-Service ist ein einzigartiges Beratungsangebot für Design und Entwicklung von Kunststoffflaschen. Darin enthalten: das Optimieren des Flaschengewichts und das Ermitteln der TCO.

Jedes gesparte Gramm PET führt neben der Materialeinsparung beispielsweise zu einem reduzierten Einsatz von Druckluft und Energie bei der Flaschenherstellung (dazu mehr unter Check 4: Wie reduzieren wir den Druckluftverbrauch?

Nachfolgend ein Beispiel dafür, was ein Getränkebetrieb pro Jahr einzig durch die Gewichtsreduzierung bei der PET-Flasche allein an Materialkosten einsparen kann:

• Bei 150 Millionen abgefüllten PET-Flaschen pro Jahr
• Pro PET-Flasche zwei Gramm Gewichtsreduzierung
• Durchschnittlicher PET-Preis 1,40 Euro pro Kilogramm

Ergebnis: Der Betrieb hat jährlich bis zu 420.000 Euro weniger Kosten.

Selbstverständlich berät KHS im Rahmen von Bottles & Shapes auch, wie viel weniger Gewicht die PET-Flaschen im Vergleich zur bisherigen technischen Lösung haben dürfen, ohne ihre Stabilität zu verändern oder nachfolgende Schritte im Produktionsprozess in der Linie zu erschweren.

Dabei lauten die wichtigsten generellen Fragen: Welche Produkte sollen abgefüllt werden? Welche Abfülltechnologie kommt zum Einsatz? Und die damit verbundene Analyse: Wie hoch sind die Belastungen der Flasche in der Linie? Und: Welche Erwartungen haben Handel und Konsumenten?

Der einfachste Weg, eine Flasche leichter zu machen: ausschließlich ihre Wandstärke zu reduzieren. Dabei könnte sie jedoch über eine für den Konsumenten durchaus wahrnehmbare geringere Stabilität verfügen. Ist das ein Nachteil, prüfen die Experten von KHS, ob für die zu optimierende Flaschenvariante ein Stabilitätszuwachs möglich ist, beispielsweise durch eine verstärk­te Rippengeometrie oder eine veränderte Bodentasse. Die Wandstärke lässt sich dann am Stabilitätszuwachs orientiert reduzieren. Übrigens: Eine weitere Option zur Gewichtsreduzierung bietet seit kurzem auch der Einsatz eines Linienstrahlers an. Dieser bewirkt, dass ein linienförmig aufgebrachter Wärmestrahl exakt fokussiert eine definierte Erwärmung des kritischen Bereiches unterhalb des Stützrings ermöglicht, ohne dabei den sensiblen Neckbereich mit Wärmestrahlung zu belasten. Durch die Nutzung dieses bislang unverstreckten Materials können leichtere Preforms zur Herstellung von PET-Flaschen eingesetzt werden.

Rasche und präzise Lösungen für die Entwicklung der Behälterkonturen liefern numerische Simulationen. Sie­ berücksichtigen alle bekannten Einflüsse mit Hilfe einer umfassenden Materialdatenbank. Zudem gibt es 3D-Zeichnungen für den ermittelten optimalen Behälter als Vorlage für Prototypen. Diese stellt ein 3D-Drucker innerhalb kürzester Zeit wahlweise als Modell her.

Nächster Schritt bei Bottles & Shapes: Auf Basis speziell angefertigter Preforms im Pilotmaßstab, kommt es zur Herstellung von Musterflaschen auf einer Labormaschine, die exakt so arbeitet wie die Streckblasmaschine im späteren Praxiseinsatz. Leistung, Blasdrücke, das Temperaturprofil zum Aufheizen der PET-Preforms und der Blasformen – sämtliche prozessrelevanten Einstellungen sind abrufbereit. Erst wenn die Testergebnisse alle vorgegebenen Spezifikationen bestätigen, sind die Behälter frei für die Produktion und erste Praxistests.

Die Streckblasmaschinen der Generation InnoPET Blomax Serie IV bieten sinnvolle Lösungen: äußerst präzises und schonendes Führen der Preforms / keine aufwendigen Über­gabeeinrichtungen / Near-Infrared-Strahlung für schnelle Wärmedurchdringung der Preforms / Servomotor führt den Reckvorgang auch bei wechselnder Maschinenge­schwindigkeit stets mit identischer Geschwindigkeit aus. Ergebnis: hohe Prozessstabilität und niedrige Ausschuss­quote.

Weiterer wesentlicher Vorteil beim Verarbeiten von Leichtgewichten: Je leichter die Preforms, desto weniger Energie benötigt der Ofen der Streckblasmaschine. Die Wärmeeinwirkung reduziert sich direkt proportional zum verringerten Preform-Gewicht. Weiterer Effekt: Die Blasdrücke für den Streckblasvorgang reduzieren sich.

Möglich ist die Investition in das neue Airback-Plus-System von KHS. Airback Plus sorgt in Verbindung mit dem von KHS am Markt etablierten Airback-System für eine bis zu 40-prozentige Drucklufteinsparung. Damit kann auch der Kompressor kleiner und kostengünstiger ausfallen.

Entscheidend für einen guten TCO-Wert ist eine hohe Anlagenverfügbarkeit. Dabei benötigt gerade eine Linie, die leichtgewichtige Kunststoffflaschen verarbeitet, in vielen Bereichen technisch besonders anspruchsvolle Lösungen. Die InnoPET Blomax Serie IV lässt sich an bestehende KHS-PET-Füllsysteme einfach anbinden und bietet durch die Option Feedflow den schonenden Transport selbst von Preforms unter 10 Gramm. Eine horizontal verlaufende Zuführstrecke sowie frequenzgeregelte Gebläsemotoren sorgen für einen von der Gewichtskraft unabhängig einstellbaren und gleichbleibenden Materialstrom bei automatisierter Leistungsanpassung. Alle weiteren Prozessschritte werden somit stabil gehalten.

Für Leichtgewichte, die etwa mit stillen Getränken befüllt werden, empfiehlt sich das Einbringen eines Tropfens Flüssigstickstoff in den Kopfraum. Dieser baut einen Druck innerhalb des Behälters auf und macht ihn insgesamt stabiler. Für die TCO-Berechnung zählen natürlich auch die Kosten für die Stickstoffeinheit. Doch die damit erreichte höhere Stabilität der Flasche sorgt innerhalb der Anlage für eine sichere weitere Verarbeitung; etwa beim Transport. Das rechnet sich.

Im Rahmen des Bottles-&-Shapes-Programms suchen die Fachleute von KHS immer nach (weiteren) technischen Optionen, mit denen sich Lightweights schonender behandeln lassen – oder mit denen direkte Kostenvorteile möglich sind. Hier einige typische Beispiele.

Bei den Transporteuren gelangen idealerweise vollkommen spaltfrei gehaltene Kunststoffmattenketten zum Einsatz. Die PET-Flaschen fahren wie auf einem geschlossenen Teppich. Vorteile: materialschonenderes Verhalten bei gleichbleibendem Platzbedarf – Deformierun­gen und Kippen sind auf ein Minimum reduziert.

Gerade für Leichtgewichte bietet das neue Verfahren der digitalen Direktbedruckung, das KHS mit Direct Print bei Verwendung von besonderen UV-Tinten praktiziert, ein großes Vorteilspaket. Durch den berührungslosen Druckvorgang lassen sich die Behälter noch leichter ausführen als bei klassischer Etikettiertechnik. Dazu werden die Behälter zum Bedrucken zusätzlich mit Sterilluft vorgespannt.

Das KHS-Schrumpftunnel-Konzept sorgt mit variabel zu positionierenden Heißluftdüsen für optimale Schrumpf­ergebnisse. Die Luftströmung lässt sich an den Anforderungen der jeweils zu verarbeitenden Flaschenvariante sowie an der gewünschten Verpackungsform orientiert einrichten.

Als jüngste Innovation zur Bildung von Multipacks ist mit dem Nature MultiPack Powered by KHS eine revolutionäre Technologie auf dem Markt. Hier kommen auf die einzelnen Flaschen aus speziellen Klebstoffen bestehende Klebepunkte. Es folgt das Zusammenkleben der Behälter. Im Vergleich zur Folienverpackung be­nötigt Nature MultiPack bis zu 85 Prozent weniger Ver­packungsmaterial und spart bis zu 67 Prozent Energie in der Produktion. Auch das kann die TCO für eine Anlage weiter verbessern.

Fazit: Als Komplettanbieter liefert KHS eine Rundum-Beratung zu allen Aspekten des Lightweighting sowie der TCO, die ihresgleichen sucht. Das bringt den Kunden bereits im Vorfeld einer Investition oder eines Anlagen-Upgrades Sicherheit in Sachen Finanzen und Nachhaltigkeit über die gesamte Lebensdauer einer Anlage hinweg. Generell häufig in der Branche feststellbar: Der Trend geht hin zur zunächst höherpreisigen Erstinvestition, bei der der TCO-Wert in der Regel deutlich positiver ist als bei Kompromisslösungen. Da gibt es keine Zweifel.