Chargendosierungssysteme im Vergleich

Aufgrund ihrer relativ geringen Anschaffungskosten werden Chargenwägesysteme in den unterschiedlichsten Branchen vielfach eingesetzt. Im Vergleich zu herkömmlichen manuellen Chargenwägemethoden kann die Automatisierung des Prozesses durch Chargendosierung die Produktqualität optimieren und die Gesamteffizienz erheblich steigern. Das korrekte Abwiegen und die genaue Zuführung der Inhaltsstoffe ohne manuelle Eingriffe bringt gleich mehrere Prozessvorteile mit sich: die Steigerung der generellen Sicherheit, die Reduzierung der Fehlerquellen, eine höhere Genauigkeit und damit niedrigere Schüttgutkosten, eine verbesserte Produktqualität und Einsparungen bei den Herstellungskosten.

Wird erwogen, ein automatisches Chargendosiersystem in den Produktionsprozess zu integrieren, sollten mehrere Faktoren berücksichtigt werden, die dessen Konfiguration beeinflussen, Kosteneinsparungen bei den Inhaltsstoffen ermöglichen sowie die Gesamtkapitalrendite (ROI) optimieren. Zu den wichtigsten Überlegungen gehört dabei die Entscheidung zwischen einem GIW-System (Gain-in-Weight, Gewichtszunahme) oder einem LIW-System (Loss-in-Weight, Gewichtsabnahme). Zudem muss zwischen volumetrischen oder gravimetrischen Dosierern für die Chargengenauigkeit ausgewählt und die gewünschten Chargenzeiten sollten bestimmt werden. Außerdem sind die Anzahl der Inhaltsstoffe und deren Eigenschaften sowie räumliche Einschränkungen in Betracht zu ziehen.

Gain-in-Weight Chargenprinzip

Bei der GIW-Chargendosierung führen volumetrische Dosierer der Reihe nach mehrere Inhaltsstoffe in einen Sammelbehälter, der auf Lastzellen installiert ist. Jeder Dosierer führt ungefähr 90% des Gewichts des Inhaltsstoffs mit hoher Geschwindigkeit zu und verlangsamt die Geschwindigkeit zum Ende des Zyklus. Auf diese Weise werden die letzten 10% mit reduzierter Geschwindigkeit zugeführt, um eine höhere Genauigkeit sicherzustellen. Die Steuerung überwacht das Gewicht jedes Inhaltsstoffs und signalisiert jeder volumetrischen Dosiervorrichtung, zu starten, die Geschwindigkeit zu erhöhen bzw. zu verringern oder zu stoppen. Sobald alle Inhaltsstoffe zugeführt sind, ist die Charge vollständig und die Mischung wird in den nachgelagerten Prozess weitergeleitet. Es sollte berücksichtigt werden, dass diese Art der Chargenwägung für jeden Inhaltsstoff sequenziell erfolgt. Wenn eine hohe Anzahl an Inhaltsstoffen vorliegt, führt dies zu einer längeren Gesamtdauer der Chargendosierung als beim Loss-in-Weight-Prinzip (unten beschrieben).

Erfahren Sie mehr über den GIW-Chargendosierprozess in folgendem Video:

Loss-in-Weight-Chargenprinzip

Ist eine hohe Genauigkeit bei einzelnen Inhaltsstoffen, eine geringe Gesamtdosierzeit oder beides erforderlich, dann ist die LIW-Chargendosierung effizienter als das GIW-Prinzip. Bei der LIW-Chargendosierung führen gravimetrische Dosierer, die im Chargenmodus arbeiten, gleichzeitig mehrere Inhaltsstoffe in einen Sammelbehälter. Anstelle eines grösseren Wägesystems für den Sammeltrichter verfügt bei LIW-Chargendosierung jeder Dosierer über ein eigenes Wägesystem, das den Materialverlust der Dosiervorrichtung wiegt. Die Einstellung der Dosiergeschwindigkeit (Start/Stopp, schnell/langsam) erfolgt durch die LIW-Steuerungen und die kleineren Wägesysteme führen jeden Inhaltsstoff in hochgenauen Chargen dem Prozess zu. Da alle Inhaltsstoffe gleichzeitig dosiert werden, verringert sich die Gesamtzeit für die Bereitstellung der Charge deutlich. Außerdem erhöht sich die Genauigkeit der gesamten Charge, denn die hochpräzisen Wägebrücken des Systems sind speziell für die Chargengewichte der einzelnen Inhaltsstoffe ausgelegt. Diese LIW-Methode wird oft für kostspielige Mikro-Inhaltsstoffe verwendet. Sie kann mit höheren Investitionskosten verbunden sein, da alle Dosiervorrichtungen einzelne Wägebrücken benötigen, aber die verbesserte Genauigkeit reduziert langfristig die Kosten für die Inhaltsstoffe, die durch Überdosierung entstehen.

Erfahren Sie mehr über den LIW-Chargendosierprozess in diesem Video:

Jede dieser Technologien hat eigene Vorteile und Grenzen. Um das effizienteste System auszuwählen, ist es wichtig, dass Sie die kritischen Faktoren Ihres Prozesses kennen. Dazu zählen beispielsweise die Abhängigkeit von der Chargenzeit oder von der erforderlichen Genauigkeit sowie die zur Verfügung stehende Zeit für Umrüstungen und Reinigung und natürlich die Gesamtkosten.

Die Optimierung der Chargengenauigkeit hängt auch von der Auflösung der Wägezelle ab, da die Genauigkeit eine Funktion von deren Gesamtkapazität ist. Bei der GIW-Chargendosierung ist das Wägesystem für die Gesamtlast des Sammelbehälters mit allen Inhaltsstoffen der Charge ausgelegt. Ein System, das sowohl Haupt- als auch Kleinstbestandteile in denselben Behälter zugibt, erfasst möglicherweise die kleineren Mengen an Inhaltsstoffen nicht ganz genau. In diesem Fall kann eine Kombination aus GIW- und LIW-Chargendosierung vorteilhaft sein; die Hauptbestandteile werden mittels GIW-Chargendosierung zugeführt und die LIW-Chargendosierung stellt sicher, dass die Mikrobestandteile hochgenau zugegeben werden.

Es ist wichtig, all diese Optionen bei der Auswahl eines Chargendosiersystems zu berücksichtigen, um den effizientesten Gesamtbetrieb einer Produktionsanlage sicher zu stellen.