Maschenweite mit Haaresbreite

Trendbericht: Siebmaschinen

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04.04.2016 Sieben ist eine der ältesten Techniken der Menschheit - Was gibt es bei einer so alten Methode noch zu verbessern? Gefragt sind immer bessere Trennschärfen und höherer Durchsatz der Siebmaschinen bei ständing wechselnden Produkten.

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Entscheider-Facts für Planer

  • Die technischen Möglichkeiten moderner Siebmaschinen sind nahezu erreicht. Daher kommt es darauf an, durch die richtigen Einstellungen die Leistung zu steigern.
  • Einfaches Handling der Maschinen bei Montage und Reparatur verkürzt Stillstandszeiten. Kompakte Bauweise bringt mehr Leistung auf gleicher Fläche.
  • Steigende Hygiene-Anforderungen in der Lebensmittelindustrie stellen auch neue Ansprüche an die Produktsicherheit beim Siebvorgang.

 

Bis an die Grenzen ausgereizt? Das Sieben ist nicht nur eine der ältesten Technologien der Menschheit, sondern auch eine der ersten, die junge Menschen beim Spielen im Sandkasten persönlich kennenlernen. Was lässt sich bei einer so alten und geradezu alltäglichen Methode noch verbessern?

Technische Feinheiten am Limit
Die Grenzen moderner Siebmaschinen liegen mittlerweile weit jenseits der Feinheit von Sand. Maschenweiten von etwa 25 µm im Siebgewebe sind heute technisch möglich – nur die allerfeinsten menschlichen Haare ließen sich dort noch hindurch fädeln. Das ist viel feiner als der feinste Sand und liegt bereits im Bereich von Tonpartikeln. Mit gängigem Edelstahl-Gewebe sind kaum feinere Maschen möglich, „die Untergrenze ist praktisch erreicht“, meint Franz Tallner, Verkaufsleiter bei GKM.
Aber auch an der nahezu ausgereizten grundlegenden Technik lässt sich noch vieles verbessern. Um die gewünschte Größenverteilung im Siebgut zu erhalten, ist eine ausreichende Trennschärfe genauso wichtig wie die Feinheit des Siebgewebes. Drahtwebereien wie Spörl arbeiten daher daran, die Maschen der produzierten Gewebe nicht nur klein, sondern so gleichförmig wie möglich zu halten. Das setzt voraus, Abweichungen der Maschenweite erst einmal erkennen zu können. Heutige Mess-Systeme überprüfen 20.000 bis 30.000 Maschen eines Gewebes zugleich, mit einer noch vor wenigen Jahren unerreichten Genauigkeit. Der große Wunsch der Anwender nach einem perfekten Siebgewebe mit hundertprozentig exakter Trennschärfe ist jedoch auch mit diesen Systemen (noch?) nicht möglich. Denn wenn schon die Drahtdicke im Gewebe Ungenauigkeiten von 1 µm aufweist, summiert sich dies für den Durchmesser einer Siebmasche bereits auf 4 µm. Abweichungen wird es also immer geben, auch wenn die Hersteller ihr Bestes geben, sie möglichst gering zu halten.

Viel Siebfläche auf wenig Stellfläche
Da die bestehende Technik an ihre Grenzen stößt, geht der Trend dahin, aus den existierenden Siebmaschinen die größtmögliche Leistung herauszuholen. Die Aufgabegeschwindigkeit des Siebguts, der Neigungswinkel der Siebdecks, Rotations- und Vibrationsgeschwindigkeit einer Maschine oder auch die Intensität und Frequenz eventuell vorhandener Ultraschallgeneratoren gehören zu den Variablen, die sich bei den meisten Siebmaschinen stufenlos regeln lassen. So sind unzählige Kombinationsmöglichkeiten verschiedener Parameter möglich, um nicht nur die Qualität der Siebung, sondern auch den Durchsatz zu steigern. Diese Einstellungen möglichst schnell und einfach vornehmen zu können gehört zu den wichtigen Anforderungen auf dem aktuellen Siebmaschinen-Markt.
Eine größere oder sogar eine zusätzliche Maschine ist die einfache Lösung, um eine steigende Menge an Siebgut zu bewältigen. Doch das ist nicht immer möglich: In vielen Fällen fehlt die nötige Infrastruktur, begrenzender Faktor der verwendbaren Maschinen ist oft die vorhandene Stellfläche. Neben der Möglichkeit, eine Siebmaschine optimal auf hohen Durchsatz einzustellen, bedienen die Hersteller darum auch den Trend zu möglichst kompakter Bauweise: „So viel Siebfläche wie möglich auf so wenig Standfläche wie möglich“, bringt Christian Wernicke, Vertriebsleiter bei Engelsmann, das geltende Motto auf den Punkt.

Handling: so schnell und einfach wie möglich
Ist die passende Siebmaschine mit der benötigten Feinheit und Genauigkeit sowie dem geforderten Durchsatz installiert, wollen Anwender vor allem ihre Standzeiten minimieren. Dafür sind mehrere Faktoren entscheidend: „Wichtig sind hohe Kapazität und Genauigkeit, schnelle Montage und Demontage und einfache Reinigung“, zählt Marketingleiterin Sandy Chang von Russell Finex auf. Einfaches Handling der Maschinen ist dabei ein wichtiger Schritt. Eine solche Vereinfachung sind pneumatische Deckheber, die bei mehrstufigen Siebmaschinen den schnellen Ausbau und Wechsel der Siebrahmen ohne großen Kraftaufwand und ohne zusätzliches Werkzeug ermöglichen. Da die Dichtungen zwischen den einzelnen Siebdecks mehrstufiger Maschinen sich mit der Zeit setzen oder temperaturabhängig schwanken können, setzen mehrere Hersteller Spannschrauben ein, die sich über eine Federmechanik selbst nachziehen. Auch diese Maßnahme erspart Wartungsarbeiten und verkürzt Stillstandszeiten der Maschinen. Ein willkommener Nebeneffekt ist, dass mit seltenerer Wartung auch das Risiko von Verunreinigungen in der Anlage während der Reparaturen sinkt.
Zum leichten Handling gehört auch, eine Maschine unkompliziert an neue Produktgruppen anpassen zu können. Denn während die Technik gleich bleibt, erobern ständig neue Produkte mit wechselnden Eigenschaften die Märkte. So ist beispielsweise der Bedarf an feinem und feinstem Metallpulver deutlich gestiegen – Grund sind die enormen Fortschritte des 3D-Drucks. Für das selektive Laserschmelzen (SLM) sind Metallpulver mit genau definierter Größenverteilung nötig. „Da hätte vor fünf Jahren noch niemand dran gedacht“, betont Stefan Beidatsch, Betriebsleiter bei Assonic. Im SLM-Verfahren tritt ein weiterer Punkt zutage, dessen Bedeutung zunimmt: die Rückgewinnung und das Recyc­ling von Rohstoffen. Die Kornverteilung im Metallpulver verändert sich während des Druckens, da feine Körner stärker zusammenbacken als grobe. Aus diesem Grund lässt sich übrig gebliebenes Pulver nicht sofort wiederverwenden, „diese Mischung müssen Sie nachschärfen“, betont Beidatsch.

Keine Ultraschall-Revolution
Ultraschall ist nichts Neues für die Siebtechnik: Der Einsatz der hochfrequenten Vibrationen begann als Trick zur einfachen und effizienten Siebreinigung. Doch auch während des Siebens lässt sich das Anbacken von feinem Siebgut wie Farbpulver damit verhindern und so der Durchsatz steigern. Viele Siebmaschinen auf dem Markt sind entweder bereits mit der nötigen Ultraschallabreinigung ausgestattet oder lassen sich nachrüsten – Ultraschall-Sieben gehört längst zum Standard, und wie bei der Siebfeinheit gibt es an der grundlegenden Technik kaum noch Verbesserungsmöglichkeiten. Dies bestätigt auch Antonio Augello, Area Sales Manager bei Artech: „Revolutionäres hat es in den letzten drei Jahren nicht gegeben.“
Vereinfachtes Handling ist daher auch ein Ziel beim Einsatz von Ultraschall. Programmierbare „Jobs“ für die Ultraschallgeneratoren sollen etwa den Umgang mit unterschiedlichen Produkteigenschaften erleichtern. Bis zu sechs verschiedene Einstellungen lassen sich im System speichern und wieder abrufen. So fällt beispielsweise das Umschalten zwischen Siebmodus und Reinigungsmodus oder zwischen verschiedenen Produkten leichter. Da sich die Einstellungen auch auf externe Datenträger exportieren lassen, können Anwender diese auch zwecks Fehlersuche an den Kundendienst weiterleiten oder auf diesem Wege empfohlene Einstellungen erhalten.

Hygiene unter Verschluss
Einen zunehmend bedeutenden Markt für die Hersteller von Siebmaschinen stellen die Pharma- und Lebensmittelindustrie dar. Hier kommt es nicht nur auf einfache Reinigung, sondern auch auf hohe Hygienestandards an. So ist beispielsweise die Vibrations-Kontrollsiebmaschine KTS-VS2 von GKM mit Hinblick auf die Hygienestandards der Pharma- und Lebensmittelindustrie konzipiert: Alle Flächen mit Produktkontakt sind geschliffen und auf eine Rauigkeit von unter 0,8 µm poliert.
Russell Finex verbindet den Hygiene-Aspekt mit höherer Kapazität und größerem Durchsatz. Das staubdichte Modell Compact Airlock soll zukünftig auch in größerem Durchmesser als den bisherigen 600 mm erhältlich sein. Die Dichtung der Maschine erfüllt einen doppelten Zweck: Zum einen bleibt das Produkt frei von Kontamination, andererseits dringt kein Staub nach außen. Letzteres ist ein immer wichtigerer Punkt in der Lebensmittelindustrie, um Kreuzkontamination von Allergenen zu vermeiden. Auch zum Schutz des Personals spielt der Produkteinschluss eine Rolle. Dabei existiert noch ein Problem, an dessen Lösung Engelsmann derzeit arbeitet: Auch diese dichten Maschinen müssen gelegentlich geöffnet werden, etwa zum Wechsel der Siebeinleger oder bei der Reinigung ohne CIP/SIP-System.

Siebmaschine 4.0?
Möglicherweise überraschend ist, dass der Bedarf an vollautomatisierten und vernetzten Siebmaschinen bislang gering geblieben ist. Ein Grund hierfür ist, dass sich die oft in Batch-Ansätzen durchgeführten Siebprozesse nur begrenzt in automatisierte Abläufe integrieren lassen. Genaue Einstellung und leichte Bedienung sind offenbar eher gefragt als eine vernetzte Siebmaschine, die sich selbst an ständig wechselnde Prozessparameter anpasst, wie Christian Wernicke ausdrückt: „Die Siebmaschine 4.0 gibt es noch nicht – wir verfolgen dieses Thema jedoch weiter.“

Weitere Informationen zum Thema Siebmaschinen finden Sie auf unserem Portal sowie im aktuellen Produktfokus Siebmaschinen. Detaillierte Produktinformationen finden Sie auf den Websites der erwähnten Hersteller Artech, Assonic, Engelsmann, GKM, Russell Finex und Spörl.

Heftausgabe: April 2016

Über den Autor

Ansgar Kretschmer, Redaktion
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