Industrie 4.0 in der Spritzgussproduktion | AISEMO Blog

Spritzguss wird immer teurer – trotzdem investieren?

Geschrieben von Marco Kner | Apr 12, 2023 12:28:42 PM

Bei meinen Kunden und aus eigener beruflicher Erfahrung habe ich meist einen Ă€hnlichen Eindruck: Die Kalkulationsbasis fĂŒr die Spritzgussproduktion ist teils bis zu zehn Jahre alt! Es wird mit Zahlen gerechnet, die nicht mehr up to date sind. NatĂŒrlich bleiben bestimmte Faktoren immer gleich und verĂ€ndern sich nicht.

Aber denken wir einmal darĂŒber nach, was auf der Welt passiert ist, seit ein Kunststoff-Serienprodukt vor fĂŒnf Jahren entwickelt und kalkuliert wurde. Seitdem erleben wir eine Pandemie, den fortschreitenden Klimawandel, internationale Konflikte und eine daraus folgende Wirtschaftskrise. Die Folgen davon sind mittlerweile sowohl bei privaten Haushalten als auch bei Unternehmen angekommen. 

Meine Empfehlung an alle Spritzgießer: In diesen Zeiten zahlt es sich aus, die Kalkulation regelmĂ€ĂŸig auf den PrĂŒfstand stellen.

Ob sich neue Investitionen trotzdem lohnen, habe ich mir anhand der AnwendungsfĂ€lle unserer Kunden angeschaut. 

Inhalt

Kostentreiber Krise: Diese Bereiche sind betroffen
Alles wird teurer: Diese Investitionen lohnen sich trotzdem
Fazit: Investieren in der Krise?

Kostentreiber Krise: Diese Bereiche sind betroffen

Heute sind fast alle Bereiche unseres Lebens von den weltweiten VerĂ€nderungen betroffen. Vier wichtige Faktoren fĂŒr die Kostensteigerung im Kunststoff-Spritzguss sind dabei: 

Spritzguss-Kostentreiber Strom & Energie

Der wichtigste Faktor, der bei der Überarbeitung der Spritzguss-Kalkulation berĂŒcksichtigt werden sollte, ist der gestiegene Strompreis. Verzögerte Gas- bzw. Erdöl-Lieferungen ließen die Kosten in die Höhe schnellen. Das macht sich in der Betriebskostenabrechnung deutlich bemerkbar. 

Klimaanlagen, Heizung, KĂŒhlung und allein der Betrieb von Produktionsmaschinen sind heute um ein Mehrfaches teurer als noch vor einem Jahr. Die meisten Unternehmen berĂŒcksichtigen das jedoch nicht in ihrer Kalkulation. 

Ein Beispiel aus der Praxis ...

Der Trockner einer Spritzgussmaschine verbraucht einen großen Anteil des gesamten Strombedarfs. Wegen der gestiegenen Energiepreise bedeutet das Mehrkosten von tausenden Euro! 

Spritzguss-Kostentreiber Produktions-Prozesse

Ein Faktor, der sowohl Stromkosten als auch sonstige Betriebskosten in die Höhe treibt, sind vermeidbare StillstĂ€nde. Diese Verzögerungen fĂŒhren zu enormem Strombedarf, denn die HeizbĂ€nder der Maschine mĂŒssen die Betriebstemperatur so lange halten, bis der Fehler behoben ist.

Ein Beispiel aus der Praxis ... 

Ein Neukunde hatte schon lange mit unnötigen StillstĂ€nden zu kĂ€mpfen. Die unĂŒbersichtliche Maschinenhalle machte es den Mitarbeitern schwer, rechtzeitig und schnell auf StillstĂ€nde zu reagieren. Diese Mehrkosten nahm das Unternehmen lange in Kauf. Als die Strompreise in die Höhe schnellten, war klar, dass Handlungsbedarf bestand:

WĂ€hrend im Jahr 2020 56.000 € an Stromkosten bezahlt wurden, betrug der Preis 2022 188.000 €! 

Aber nicht nur die Strompreise haben die Betriebskosten fĂŒr Spritzgussmaschinen gesteigert. Die StabilitĂ€t der globalen Lieferketten ist nicht mehr gegeben. Sie wurden durch die Pandemie, internationale Konflikte oder andere Ereignisse beeintrĂ€chtigt. Wichtige Ersatz- oder Bauteile fĂŒr Werkzeuge sind nicht immer leicht zu bekommen. Die Kombination aus Knappheit und hoher Nachfrage treibt die Preise in die Höhe. 

Dementsprechend hoch ist auch das Risiko fĂŒr teure Wartungen oder Instandhaltungen. Instabile Prozesse, welche die Lebenszeit von Maschine oder Werkzeugen beeintrĂ€chtigen, sollten deshalb dringend vermieden werden. 

Spritzguss-Kostentreiber Rohstoffe

Nicht nur die globalen Lieferketten von Bau- und Ersatzteilen, sondern jene auch von Rohstoffen sind durch die Krisen betroffen. Gleichzeitig soll die Nutzung von Ausgangsstoffen aus fossilen Quellen zugunsten des Klimaschutzes zurĂŒckgefahren und auf recycelte Stoffe umgesattelt werden. Dies wird teils von Auftraggebern sogar verlangt. Deshalb sollte man in der Kalkulation gegebenenfalls höhere Kosten fĂŒr Kunststoff-Granulate berĂŒcksichtigen. 

Achtung: Auch kurze MaschinenstillstĂ€nde, die durch kleine Störungen wie verklemmte Teile oder UnregelmĂ€ĂŸigkeiten in der Materiallogistik ausgelöst werden, sind große Ressourcenverbraucher. Die Betriebstemperatur muss bis zur Behebung mit teurem Strom gehalten, die thermisch geschĂ€digte Schmelze unverwendet ausgespritzt werden. 

Ein Beispiel aus der Praxis ... 

Bei der Analyse eines Kunden ergaben sich zusĂ€tzliche Kosten fĂŒr Material und Energie von ~ 11 € pro Kurzstillstand. Nimmt man an, dass ein solcher Stillstand ein Mal tĂ€glich passiert, resultiert das bei 25 Maschinen in zusĂ€tzlichen Kosten von 79.200 € jĂ€hrlich! → Zur Lösung von AISEMO 

Statt die Preise fĂŒr den Kunden aufgrund teurer Rohstoffe zu erhöhen, sollte also zuerst in die Vorbeugung unnötiger StillstĂ€nde investiert werden. 

Spritzguss-Kostentreiber FachkrÀftemangel

Als wĂ€re die Wirtschaftskrise nicht genug, trifft die meisten Unternehmen auch noch der FachkrĂ€ftemangel. Es wird immer schwieriger, qualifiziertes Personal zu finden. Jeder ist von Inflation und Teuerung betroffen und benötigt dementsprechend mehr Geld. 

Gemeinsam mit den Löhnen steigen auch die laufenden Kosten der Unternehmen fĂŒr die Arbeiter und Angestellten. Hinzu kam die hohe Zahl an AusfĂ€llen durch KrankenstĂ€nde in den vergangenen Wochen und Monaten. 

Ein Beispiel aus der Praxis ... 

Geisterschichten (Produktionsstunden ohne Anwesenheit von Personal) sind in der produzierenden Industrie keine Seltenheit. Die Produktion eines unserer Kunden war besonders durch diese ineffizienten Schichten beeintrĂ€chtigt: Maschinen standen teils bis zum Eintreffen der nĂ€chsten Schicht still. Ein großes Verbesserungspotential! → Zur Lösung von AISEMO

HĂ€ufig sind aber auch „normale“ Schichten unterbesetzt. Wenn MaschinenstillstĂ€nde aufgrund von Personalknappheit zu spĂ€t behoben werden, leidet auch die Effizienz. 

Spritzguss-Kostentreiber Klimaschutz & Klimawandel? 

ZusĂ€tzlich zu den wirtschaftlichen Krisen kommt auch noch der Klimawandel. Wir alle wollen die Erde fĂŒr die nĂ€chsten Generationen lebenswert zurĂŒcklassen. Doch manchmal ist das gar nicht so einfach. 

Der Umstieg auf erneuerbare Energien oder nachhaltige Rohstoffe, die Effizienzsteigerung der Produktion: All das ist mit gewissen Investitionen verbunden – Zeit, Geld und/oder Personal. Nicht jedes Unternehmen hat auf den ersten Blick die Ressourcen dafĂŒr. Allerdings ist abzusehen, dass Richtlinien fĂŒr Nachhaltigkeit und Klimaschutz Anpassungen von Betriebs- oder ProduktionsablĂ€ufen verpflichtend notwendig machen werden. 

Hier ein paar Beispiele von Richtlinien/Gesetzen zur Steigerung der Nachhaltigkeit, die gerade in Bearbeitung sind: 

Ausblick & EinschÀtzung

Auch, wenn viele auf Vorschriften „nur wegen des Klimawandels“ ablehnend reagieren, bin ich trotzdem der Meinung, dass sich die Investition in Nachhaltigkeit oder die Steigerung der Effizienz immer lohnt und vor allem rentiert – egal aus welchen BeweggrĂŒnden.

Welche Möglichkeiten Unternehmen dafĂŒr haben, lesen Sie in den folgenden AbsĂ€tzen.

Alles wird teurer: Diese Investitionen lohnen sich trotzdem

NatĂŒrlich werden in unsicheren Zeiten geplante Erweiterungen des Maschinenparks, Umstrukturierungen und Ă€hnliche Investitionen gerne aufgeschoben. Das Risiko, hohe Kredite aufzunehmen oder sich finanziell zu verschĂ€tzen, erscheint zu groß. Doch die Produktion kann auch schon mit kleinen Aufwendungen verbessert werden! 

Investitionen in diese Bereiche rentieren sich:

Investition in erneuerbare Energien & Energieeffizienz

Bis zum vollstĂ€ndigen Umstieg auf erneuerbare Energien werden wir noch etwas Geduld brauchen. Bis dahin können Unternehmen selbststĂ€ndig einige wichtige Schritte gehen, um unabhĂ€ngig(er) von fossilen Energiereserven zu werden. Es gibt eine große Bandbreite an Möglichkeiten, je nach individuellem Budget:

  • Errichtung einer Photovoltaik-Anlage auf der Maschinenhalle zur Gewinnung von Sonnenstrom
  • Nutzung anderer erneuerbarer Energiequellen wie ErdwĂ€rme (Geothermie)
  • Identifikation & BekĂ€mpfung von Energiefressern in der Maschinenhalle: 
    Wo geht Strom/WÀrme unnötig verloren?
  • (Digitales) Monitoring & Evaluation des Energiebedarfs der einzelnen Spritzgussmaschinen
  • Einsatz gezielter Maßnahmen zur Verringerung von unnötigem Energieverbrauch

Tipp: Zur Verringerung der Energiekosten ist die auch die BeschĂ€ftigung mit dem CO₂-Fußabdruck sinnvoll!

Ein Beispiel aus der Praxis ...

Bei einem Kunden identifizierten wir:

> Jede Maschine steht bis zu 100 h pro Monat in beheiztem Stillstand
> Bei 25 Maschinen entsprach das Energiekosten von 56.000 € pro Jahr

  • Investment: 10.500 € in AISEMO Analytics (Lizenzkosten)
  • Einsparungspotential: 45.500 € - Return on Investment (ROI): 4,3

Investition in die Steigerung von Produktions-StabilitÀt & -Effizienz

Die BeschĂ€ftigung mit der StabilitĂ€t des Spritzguss-Prozesses jeder einzelnen Maschine ist ein wesentlicher Faktor fĂŒr die Produktionseffizienz. Jede Verzögerung kostet bares Geld. Je stabiler der Prozess ablĂ€uft und je optimaler die einzelnen Schritte aufeinander abgestimmt sind, desto geringer ist das Risiko fĂŒr StillstĂ€nde oder AusfĂ€lle. 

Möglichkeiten zur Erhaltung und Steigerung von StabilitĂ€t & Effizienz: 

  • RegelmĂ€ĂŸige Wartung, z.B. Kontrolle von Verschleißteilen, Ölwechsel etc.
  • Einsatz einer digitalen Predictive Maintenance-Lösung zur Vorhersage und frĂŒhzeitigen Detektion von Störungen
  • Implementierung eines Condition Monitoring-Systems zur Überwachung des Betriebsstatus
  • Digitale Vernetzung der Spritzgussmaschinen fĂŒr den optimalen Überblick im Maschinenpark

AISEMO Analytics wertet beispielsweise Bewegungs- und Vibrationsdaten der einzelnen Spritzgussmaschinen aus, um den Produktionsstatus jeder vernetzten Maschine anzuzeigen. Anhand der erfassten Daten können Schwachstellen im Prozessablauf aufgedeckt werden. 

Investition in die Arbeitserleichterung 

Hilfreich an der digitalen Überwachung ist auch die Möglichkeit, StillstĂ€nde zu detektieren. Anstatt mit einem teils unscheinbaren Warnlicht werden Mitarbeiter durch eine Benachrichtigung auf einem Monitor oder mobilen EndgerĂ€t darauf aufmerksam gemacht. 

Das erleichtert nicht nur die Arbeit in der Maschinenhalle, es verringert auch die Reaktionszeit auf StillstĂ€nde messbar. Je kĂŒrzer die Stillstandszeit, desto lĂ€nger die Produktionszeit und desto höher die Produktionseffizienz! 

Eines der Ziele bei der Entwicklung von AISEMO Analytics ist die automatische Erfassung der StillstandsgrĂŒnde durch eine eigens trainierte KI. DafĂŒr wird jeder Stillstand von den Mitarbeitern auf einem Tablet direkt an der Maschine eingetragen und kategorisiert. Das erleichtert auch die Protokollierung und die rĂŒckwirkende Auswertung der hĂ€ufigsten Ursachen fĂŒr Produktionsverzögerungen.

Ein Beispiel aus der Praxis ...

Durch die digitale Vernetzung der Spritzgussmaschinen und die Benachrichtigung bei StillstĂ€nden konnten wir unter anderem das Problem der ineffizienten Geisterschichten lösen. Bei dem Kunden standen Maschinen teils mehrere Stunden lang still. Sie produzierten nicht, weil sie wĂ€hrend einer Geisterschicht zum Stillstand gekommen waren. 

Nach der Installation von AISEMO Analytics konnten Mitarbeiter im Bereitschaftsdienst durch digitale Benachrichtigungen auf ein Tablet auf StillstĂ€nde aufmerksam gemacht werden. 

Durch effizientere Geisterschichten erreichte das Unternehmen ohne Neuanschaffungen eine zusÀtzliche ProduktionskapazitÀt von 5.000 Stunden/Jahr

Investition in die Einsparung von Rohstoffen 

Wenn es darum geht, nachhaltig und umweltschonend zu wirtschaften, zĂ€hlt jedes eingesparte Kilogramm an Kunststoffgranulat. NatĂŒrlich erscheint das auf den ersten Blick nicht viel, doch man muss nur daran denken, wie sich auch diese Menge in einer Maschinenhalle im Laufe eines Jahres summiert. Es liegt also auch in der effizienten Nutzung der Rohmaterialien ein großes Einsparungspotential. So kann sich auch die Verarbeitung von recyceltem Granulat rentieren.

Ein Beispiel aus der Praxis ...

Mit AISEMO Analytics stellten wir bei einem Kunden fest:

> Kurz-StillstÀnde beeintrÀchtigen die Effizienz der Maschinen deutlich
> Schon kleine Störungen verursachen einen hohen Anteil an Ausschuss
> Pro Stillstand entstanden Material- und Energiekosten von ~ 11 €
> Das bedeutete zusĂ€tzliche Kosten von 79.200 € jĂ€hrlich

  • Investment: 10.500 € in AISEMO Analytics (Lizenzkosten)
  • Einsparungspotential: 68.700 € - Return on Investment (ROI): 6,5

Gleichzeitig bedeutet das auch einen wesentlichen Beitrag zum Klimaschutz! Was die Voraussetzungen fĂŒr die erfolgreiche Zukunft mit Kunststoffen sind, hat AISEMO CEO Wolfgang Auer in diesem Blogartikel zusammengefasst:

Zum Artikel "Sechs Voraussetzungen fĂŒr die erfolgreiche Zukunft mit Kunststoff"

Fazit: Investieren in der Krise? 

In wirtschaftlich unsicheren Zeiten fĂ€llt die Entscheidung fĂŒr eine Investition nicht leicht. Zahlt es sich aus, zusĂ€tzliche Zeit aufzuwenden, um versteckte Energiefresser aufzudecken? Muss die ohnehin instabile Produktion wirklich durch regelmĂ€ĂŸige Wartungen unterbrochen werden? Rentiert sich die digitale Vernetzung des Maschinenparks tatsĂ€chlich? 

NatĂŒrlich hat jeder finanzielle und zeitliche Aufwand Risiken. Die Beispiele aus der Praxis zeigen welche Kostenbandbreite bei Investitionen berĂŒcksichtigt werden muss. Meiner Erfahrung nach haben sich Investitionen in die Prozess-StabilitĂ€t oder die Steigerung der Produktionseffizienz langfristig immer gelohnt – vorausgesetzt die Implementierung findet in Zusammenarbeit mit einem Experten statt. Dabei können Sie von Praxiserfahrung und Know-how profitieren und Ihre wertvollen Ressourcen auch sinnvoll einsetzen.