Wie hoch sind die Kosten eines Dosierers tatsächlich? Ein Vibrationsdosierer und ein Schneckendosierer im Vergleich

Bei der Herstellung von Lebensmitteln werden unterschiedlichste Rohstoffe eingesetzt. Gleichzeitig gibt es eine große Vielfalt an Dosieroptionen, um diese Schüttgüter in den Prozess einzubringen. In Anwendungen, bei denen freifließende Schüttgüter hochgenau zugeführt werden müssen, um eine hohe Endproduktqualität zu sichern, sind Einfachschneckendosierwaagen oft die Lösung der Wahl. Es gibt jedoch eine Vielzahl weiterer Möglichkeiten, die diese Aufgabe erfüllen, so z. B. Schüttgutpumpen, Bandwaagen und Vibrationsdosierer. Im Allgemeinen wird der Dosierertyp anhand verschiedener Anwendungsaspekte getroffen. Dazu zählen die Eigenschaften der Zutaten, die gewünschte Dosierleistung, die Fließfähigkeit der Zutaten und der verfügbare Platz für die Installation.

In vielen Fällen eignen sich Einfachschneckendosierer ebenso wie Vibrationsdosierer für die Dosieraufgabe. In der Vergangenheit schnitten Vibrationsdosierwaagen aufgrund mangelnder Dosiergenauigkeit und der Übertragung von störenden Vibrationen auf die Umgebung gegenüber Schneckendosierern schlechter ab. Dank intensiver Forschung und innovativer Weiterentwicklung ist es Coperion K-Tron gelungen, Vibrationsdosierer nicht nur technisch auf ein neues Level zu heben. Coperion K-Tron K3-Vibrationsdosierer sind heute Schneckendosierern in vielen Punkten überlegen – dies gilt auch für die Gesamtkosten über den Lebenszyklus eines Dosierers hinweg.

Was sind die Lebenszykluskosten eines Dosierers?

Die Lebenszykluskosten bezeichnen die Kosten eines Investitionsguts über seine gesamte Lebenszeit. Sie werden generell in drei Phasen unterteilt: Anschaffungskosten, Betriebskosten und Entsorgungskosten. Im Gegensatz zum TCO (Total Cost of Ownership) werden bei den Lebenszykluskosten der Zinssatz für Kapitalrückzahlungen und die Lagerhaltung nicht berücksichtigt. Wir gehen in unserem Beispiel von einer Lebenszeit der Dosierer von 15 Jahren aus. Um zu verstehen, wie sich die Kosten für die beiden unterschiedlichen Dosierertypen über die Jahre entwickeln, betrachten wir im Folgenden die einzelnen Phasen.

Anschaffungskosten

Zu den Anschaffungskosten zählt in erster Linie der Preis, welcher für den Dosierer bezahlt wird. Hinzu kommen aber auch die Transportkosten, die Zölle und die Installationskosten. Kurz: Die Anschaffungskosten umfassen alle Kosten, die anfallen, bis die Anlage in Betrieb gehen kann. Mit einem niedrigen Einkaufspreis können diese Kosten geringgehalten werden. Und mit gutem Verhandlungsgeschick können sie nochmals gesenkt werden. Der Rückschluss, dass der tiefste Preis zugleich auch die beste Wahl wäre, ist allerdings zu einfach.

Um die Anschaffungskosten besser verstehen zu können, müssen wir uns genau ansehen, wie ein Preis eines Dosierers eigentlich zustande kommt. Darin enthalten sind alle Materialkosten, die zur Herstellung eines Dosierers notwendig sind, sowie die damit verbundenen Arbeitskosten. Zusammen mit den Gemeinkosten ergeben sich daraus die Herstellungskosten. Hinzu kommen noch die Kosten für die Abwicklung sowie für Forschung und Entwicklung. Unternehmen mit einer eigenen Forschungs- und Entwicklungsabteilung, die neue Technologien erforschen, werden kostenseitig stärker belastet. Abhängig vom Standort kann ein Maschinenhersteller mit niedrigen Lohnkosten einen Preisvorteil generieren, aber dennoch bleibt das verwendete Material der Hauptteil der Herstellungskosten. Um den Preis zu senken, kann bei der Materialqualität eingespart werden. Dies würde sich allerdings in den Betriebskosten und der Lebensdauer widerspiegeln. Zu den Kosten wird nun von den Herstellern die Marge ergänzt. Oft entsteht der Eindruck, dass Hersteller zu hohe Margen erzielen. Letztendlich folgt der Preis aber immer der Nachfrage. Ein Unternehmen, das zu hohe Margen erzielen möchte, wird kaum Nachfrage generieren und als Folge nicht langfristig überlebensfähig sein.

Was heißt das nun in unserem Fall? Schneckendosierer gibt es in vielen Ausführungen, in unterschiedlichen Qualitäten und Preisen. Um den Vergleich der beiden Dosierer zu ermöglichen, gehen wir in diesem Beispiel von einem Schneckendosierer mit rund 1.000 kg/h Durchsatz und mittleren Anschaffungskosten von € 17.000 € aus. Für die Anschaffungskosten des Coperion K-Tron Vibrationsdosierer mit gleicher Durchsatzrate legen wir Kosten in Höhe von rund 27.000 € fest. Das entspricht in etwa dem 1,5fachen Preis. Die Transportkosten von 1.000 € sowie ungefähr 2.000 € für die Inbetriebnahme werden sich bei beiden Dosierern kaum unterscheiden. Die Anschaffungskosten für beide Dosierer sind mit einer Differenz von 10.000 € sehr unterschiedlich und sprechen recht klar für einen Schneckendosierer.

Betriebskosten

Wir gehen davon aus, dass beide Dosierer vollautomatisch laufen. Demzufolge setzen sich die Betriebskosten einer Differential-Dosierwaage aus den folgenden Komponenten zusammen: Ersatzteilkosten, Wartungskosten, Reinigungskosten und Energiekosten.

Ersatzteilkosten. Wie bereits erwähnt, suchen Anwender bei der Beschaffung oft nach Einsparungen in Form von niedrigeren Preisen. Niedrigere Preise bedeuten aber oft auch eine geringere Qualität der Materialien, was in der Regel zu einer kürzeren Lebensdauer führt. Daher können wir mit Sicherheit davon ausgehen, dass niedrigere Investitionskosten später zu einem erhöhten Bedarf an Ersatzteilen führen. Schneckendosierer haben eine Reihe von Verschleißteilen, so beispielsweise Kugellager, Motorbürsten, Wellendichtungen oder auch die Schnecken selbst. Diese müssen in regelmäßigen Abständen ausgetauscht werden. Bei einem Schneckendosierer der mittleren Preiskategorie nehmen wir an, dass erfahrungsgemäss pro Jahr Ersatzteile im Wert von 1.500 € anfallen. Gerechnet über eine Lebensdauer von 15 Jahren entstehen für einen Differential-Schnecken-Dosierer Ersatzteilkosten von rund 22.500 €.

Da ein Vibrationsdosierer keine sich bewegenden Teile hat, fallen keine Verschleißteile an, die ausgetauscht werden müssen. Der Betreiber kann hier im Vergleich zu einem Schneckendosierer Kosten einsparen. Zudem sind die K3-Vibrationsdosierwaagen so konstruiert, dass die gesamte Kraft in das Schüttgut geleitet wird. Mechanisch bedingte Ersatzteile sind ebenfalls nicht notwendig. Aber natürlich kann die Elektronik des Vibrationsdosierers – der Vibrationsantrieb selbst oder seine Messtechnik – im Laufe von 15 Jahren ausfallen oder veralten. Ein Austausch sollte während der Lebensdauer des Vibrationsdosierers eingeplant werden. Wir gehen von Ersatz- bzw. Reparaturkosten von etwa 7.000 € aus.

Wartungskosten. Kommen wir nun zu den Wartungsarbeiten, die in diesem Beispiel ein firmeninterner Fachmann ausführen wird. Angenommen wird ein Stundensatz von 50 €. Normallerweise werden Wartungsarbeiten zweimal im Jahr durchgeführt (Sommer / Weihnachten oder andere Feiertage). Beim Schneckendosierer beinhaltet dies eine Waagenprüfung oder -kalibrierung sowie der Wechsel von Dichtungen, Kugellagern und weiteren Verschleißteilen. Eine genaue Waagenprüfung dauert ca. 30 Minuten und der Austausch von Lagern, Dichtungen, usw. eine Stunde. Im Jahr macht das drei Stunden Wartung, also 150 €. Über 15 Betriebsjahre hinweg sprechen wir von Wartungskosten von € 2.250 €. Im Vergleich dazu besteht für den K3-Vibrationsdosierer keine Notwendigkeit, Lager oder Verschleißteile zu wechseln. Dies bedeutet wiederum, die Wartung beschränkt sich hauptsächlich auf den Test der Waage. Im Jahr entspricht das einer Stunde Arbeit, also 50 €. Über 15 Jahre hinweg fallen damit 750 € Wartungskosten für den Vibrationsdosierer an.

Reinigungskosten. Beim Schneckendosierer gibt es den Nachteil, dass zum Reinigen immer mechanische Arbeiten notwendig sind, wie z.B. der Ausbau der Dosierwerkzeuge und des Horizontalrührwerks, die Reinigung der Schnecken und der Wechsel der Dichtungen. Oftmals erschweren die vielen Kanten und Ecken in einem Schneckendosierer die Reinigung. Ein Fachmann kann einen Schneckendosierer in rund 30 Minuten zerlegen, ihn reinigen und wieder zusammenbauen. Im Vergleich dazu kann beim Coperion K-Tron K3-Vibrationsdosierer der Vibrationsrinnendeckel schnell und werkzeugfrei demontiert und die Förderrinne einfach mit einem Lappen gereinigt werden. Es gibt keine Dichtungen sich drehender Teile, die aufwendig ausgebaut werden müssten. Folglich ist eine Reinigung unkompliziert und schnell in maximal 15 Minuten durchführbar.

Wir nehmen an, dass das Dosiergerät mindestens einmal pro Woche gereinigt werden muss. Auf das ganze Jahr betrachtet, ergibt sich Folgendes: Ein Schneckendosierer muss jede Woche 0,5 Stunden gereinigt werden. Wenn man annimmt, dass der Dosierer 50 Wochen im Jahr gereinigt wird, sind das 25 Reinigungsstunden pro Jahr. Ein Vibrationsdosierer hingegen benötigt jede Woche 15 Minuten für die Reinigung. Das ergibt 12,5 Reinigungsstunden pro Jahr. Schon jetzt sehen wir, dass der Vibrationsdosierer die Hälfte der Zeit für die Reinigung benötigt als ein Schneckendosierer. Bei Lohnkosten von 30 €/Stunde für eine Reinigungskraft belaufen sich die jährlichen Reinigungskosten für einen Schneckendosierer auf rund 750 €, beziehungsweise für den Vibrationsdosierer auf knapp 375 €. Hochgerechnet auf eine angenommene Lebensdauer von 15 Jahren sich die Kosten beim Schneckendosierer bei 11.250 € und beim Vibrationsdosierer bei 5.625 €.

Energiekosten. Oftmals werden in einem Produktionsbetrieb die Energiekosten für ein Dosiergerät ignoriert. Es werden ja meist nur kleine Motoren mit minimalem Energiebedarf im Vergleich zur Gesamtanlage eingesetzt. Der Energiebedarf verschiedener Antriebe oder Motoren kann jedoch stark variieren und sich spürbar auf die Lebenszykluskosten des Dosierers auswirken. Bei unserem Beispiel mit einem Durchsatz von 1.000 kg/h wird für den Schneckendosierer ein 1,6 kW Motor verwendet. Ein K3-Vibrationsdosierer hat eine Leistungsaufnahme von 19 W bei gleichem Durchsatz. In der Annahme, dass die durchschnittlichen Energiekosten bei 12 Cent pro Kilowattstunde liegen, bedeutet das, dass ein Schneckendosierer im Betrieb 19,2 Cent pro Stunde kostet. Hingegen fallen für einen K3-Vibrationsdosierer nur 0,2 Cent pro Stunde an. Rechnet man diese Werte hoch auf 2.500 Produktionsstunden pro Jahr, so belaufen sich die Energiekosten für einen Schneckendosierer auf 480 € und für einen Vibrationsdosierer auf 5,70 €. Wird der Zeithorizont auf 15 Jahre erweitert, so liegen die Energiekosten für einen Schneckendosierer bei 7.200 € und für einen Vibrationsdosierer bei 85,50 €.

Gesamtbetriebskosten. Addiert man alle Betriebskosten zusammen, stellt man fest, dass bei einem Schneckendosierer jährlich 2.880 € an Kosten anfallen. Die Betriebskosten für einen Vibrationsdosierer sind mit 430,70 € erheblich geringer. Der Unterschied in den Jahreskosten der beiden Dosierer zeigt, dass der Vibrationsdosierer viel wirtschaftlicher arbeitet als ein Schneckendosierer. Und wenn wir diese jährlichen Beträge auf eine Lebensdauer von 15 Jahren ausdehnen, belaufen sich die Gesamtbetriebskosten für einen Schneckendosierer auf 43.200 € gegenüber 13.460 € für einen Vibrationsdosierer.

Entsorgungskosten

Die Entsorgungskosten sind im Maschinenbau eine Kombination von Kosten und Erträgen. Auf der Kostenseite sind dies die Kosten für Rückbau und Entsorgung von nicht rezyklierbarem Material. Der Verkauf von Anlagenteilen oder von rezyklierbaren Rohstoffen kann jedoch auch zu Erträgen führen.

Für unser Beispiel wird angenommen, dass für den Rückbau ähnlich wie für den Aufbau ungefähr 2.000 € anfallen. Mit dem Verkauf von Teilen oder Rohstoffen werden wir 1.000 € einnehmen, was schlussendlich mit Kosten von 1.000 € zu Buche schlägt. Eine Differenz zwischen einem Schneckendosierer und einem Vibrationsdosierer ist in diesem Beispiel vernachlässigbar.

Eine Möglichkeit, die Coperion K-Tron bietet, ist die Modernisierung. Dabei wird ein Dosierer mit veralteten Komponenten so erneuert, dass er wieder auf dem neustem Stand der Technik ist. Das bedeutet, dass man einen 15 Jahre alten Vibrationsdosierer mit einem Retrofitpaket zu sehr attraktiven Konditionen nachrüstet, so dass er noch einmal für viele Jahre eingesetzt werden kann.

Lebenszykluskosten

Um die Lebenszykluskosten eines Schneckendosierers im Vergleich zum K3-Vibrationsdosierer zu ermitteln, wurden die Gesamtkosten über 15 Jahre für beide Dosierer verglichen. Die gesamten Lebenszykluskosten des Schneckendosierers beliefen sich auf 62.550 € im Vergleich zu 44.410 € für den Vibrationsdosierer. Es wird klar, dass die Kosten für den Schneckendosierer in den ersten drei Jahren deutlich geringer sind als die für den Vibrationsdosierer. Dies ist hauptsächlich auf die höheren Anschaffungskosten des Vibrationsdosierers zurückzuführen. Ab dem vierten Betriebsjahr ist jedoch zu erkennen, dass die Kosten des Schneckendosierers die des Vibrationsdosierers übersteigen. Der deutliche Anstieg der Kosten im Jahr 8 beim Vibrationsdosierer rührt daher, dass eventuell die elektronischen Komponenten ausgetauscht werden müssen. Es besteht aber auch die Möglichkeit, dass der Antrieb während der gesamten 15 Jahre einwandfrei funktioniert. Wir sollten die Kosten für den Austausch jedoch einplanen. Ist ein Coperion K-Tron K3-Vibrationsdosierer für Ihre konkrete Schüttgutanwendung geeignet, wissen Sie nun, dass er im Vergleich zum Schneckendosierer die optimale Alternative mit gleicher oder höherer Genauigkeit und zu deutlich geringeren Gesamtlebenszykluskosten ist.

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