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Spezielle Profile für den Maschinenbau – aus Holz und Kunststoff

Spezielle Profile für den Maschinenbau – aus Holz und Kunststoff

Das Konstruieren mit Aluminiumprofilen bietet zahlreiche Vorteile. Es gibt jedoch Fälle, in denen sich der Einsatz einer metallfreien Alternative empfiehlt.

Deshalb hat item für den MB Systembaukasten das KH-Profil entwickelt. Es besteht aus einem Verbundwerkstoff, der sich aus thermoplastischem Kunststoff (Polypropylen) und Holz aus nachhaltiger Waldbewirtschaftung mit PEFC-Siegel zusammensetzt. Der Holzfaseranteil liegt bei über 70 Prozent. KH-Profile sind leichter (1,06 kg/m) und  ergonomischer als Aluminiumprofile. Sie weisen auch bessere CO2-Werte (CO2-Aquivalente: 3,6 kg) auf und sind bestens geeignet, wenn es auf elektrische Isolation oder Transparenz gegenüber elektromagnetischen Wellen ankommt. Zudem sind sie vollständig kompatibel zur item Produktfamilie: Auch das KH-Profil weist eine 8er Profilnut auf, so dass sich sämtliche item Befestigungselemente verwenden lassen und Flächen direkt in den Profilrahmen einbaubar sind. Die Einsatzmöglichkeiten reichen von Montagewagen und verfahrbaren Regale über Sichtabtrennungen, Schutzzäune und Stellwände bis hin zur Laboreinrichtung bei EMV-Messungen. Auch eine KH-Variante für den Lean Production Systembaukasten ist verfügbar.

Alles andere als ein typisches Maschinenbauprofil

Produktmanager Marco Niechwietz
Marco Nieschwietz, Produktmanager bei item

Das „klassische“ Aluminiumprofil wiederum hat bei anderen Projekten eindeutig die Nase vorn. Welche Aspekte sind also bei der Entscheidung zwischen KH-Profil und Aluminiumprofil entscheidend? Dazu haben wir mit Marco Nieschwietz gesprochen, der als Produktmanager bei item mit den KH-Profilen bestens vertraut ist.

Gibt es Beispiele, bei denen Sie sagen würden, dass sich KH-Profile hier besonders eignen?

Überall dort, wo ich weiß, dass die Belastung überschaubar und berechenbar ist, gibt es schon eine gute Voraussetzung dafür, dass ich das KH-Profil benutzen kann. Das lässt sich auch mithilfe des item Engineeringtools berechnen. Und wenn ich etwa mobile Betriebsmittel habe, die ich in der Fertigung brauche – wie ein Beistellwagen oder ein kleiner Tisch mit Rollen, um diverse Werkzeuge abzulegen: Dann kann ich natürlich auf das KH-Profil wechseln, weil die Belastung gering ist und man die entstandene Lösung bewegen muss. Und das kann ich mit dem KH-Profil leichter bauen als mit dem Aluminiumprofil.

Welche Beispiele neben Montagewagen und anderen mobilen Lösungen könnte man noch gut nennen?

Wenn sowohl das KH- als auch das Aluminiumprofil bei 20 Grad sind, fühlt sich das Aluminium für den Menschen immer kälter an, weil es die Wärme schneller ableitet. Überall, wo ich in Kontakt mit dem Aufbau komme, also mit Hautkontakt, ist das KH-Profil deutlich angenehmer in der Anwendung, sozusagen ergonomischer.

Durch eine Reihe von Maßnahmen, darunter die Verkleidung von Gestellen und Betriebsmitteln mit KH-Profilen, konnte die Anzahl von Krankheitsausfällen reduziert werden.

Ein Kunde von uns hat etwas Interessantes herausgefunden: In seinem Unternehmen gab es in der Fertigung, in der Logistik, einige Gestelle und Betriebsmittel aus Aluminium und aus Stahl, mit denen die Mitarbeiter in den Arbeitsbereichen häufig Hautkontakt hatten und es vermehrt zu Blasenentzündungen kam. Um die Krankheitssausfälle in diesem Bereich zu reduzieren, nahm er einige Umbaumaßnahmen vor, welche die Ergonomie für die Mitarbeiter verbesserten. Eine Maßnahme war die Verkleidung mit beziehungsweise der Umbau auf KH-Profile, an den Stellen, wo häufig Körperkontakt stattfand. Tatsächlich wurde nach der Umsetzung der Maßnahmen festgestellt, dass die Anzahl der Ausfälle reduziert werden konnte.

Eine weitere Anwendungsmöglichkeit ist der Bau eines Schutzelements. Aus der Kombination KH-Profil, der Sicherheitsaufhängung, einem Stellfußsatz und Flächen aus Polycarbonat lassen sich Schutzzaunanwendungen gemäß der DIN EN ISO 14120: 2016 bis ca. 330 Joule realisieren. In der Praxis können so Feldgrößen mit einer Breite von 1500mm erreicht werden. Je nach Art der Produktion kommen hier schon mal einige Meter Schutzzaun zusammen. Das KH-Profil bietet somit eine echte Alternative zu Aluminiumschutzzäunen, die kostengünstig, CO² neutraler und ressourcenschonend ist.

Aluminiumprofile: Vorteile und Kombination mit KH-Profilen

 

Wann sind denn Profile aus Aluminium besser geeignet?

Wenn es um hochbeanspruchte Anwendungen geht, empfiehlt sich generell Aluminium. Ansonsten sollte man schauen, mit welcher Art von Belastung man es zu tun hat. Je nachdem, ob eine hohe, statische oder dynamische Last vorliegt, eignen sich Aluminiumprofile besser als KH-Profile. Ob eine Konstruktion mit KH-Profilen statische Belastungen, beispielsweise durch eine oben aufliegende Masse, dauerhaft trägt, lässt sich relativ leicht berechnen.

Aluminium kann dynamische Belastungen sehr gut wegstecken.

Anders sieht es aus, wenn zusätzlich zu der Belastung auch Bewegung stattfindet: Beispielsweise weil auf der Konstruktion ein Roboterarm oder eine Lineareinheit montiert ist oder weil die schwer beladene Konstruktion über unebenen Boden bewegt wird. Dann kommt es zu dynamischer Belastung. Und dann nimmt man Aluminium, weil dieser Werkstoff das besser wegstecken kann als ein Werkstoff aus Kunststoff und Holz.

Profilschnitt KH

Auf welche Weise ergänzen sich denn Aluminium- und KH-Profile?

Wenn ich Aluminium- und KH-Profile kombiniere, dann mache ich das entweder, um Gewicht zu sparen oder weil ich weiß, dass der Mensch mit dem Werkstoff in Kontakt kommt. Dann berücksichtige ich Stellen, wo beispielsweise Stoßgefahr herrscht oder ein Profil angefasst werden muss, um es zu verschieben. In diesen Fällen kann ich einen Aufsatz aus KH-Profilen hinzufügen – und überall dort, wo ich weiß, dass ich Stabilität benötige, nehme ich Aluminium. Die Kombination über die Nut 8 ist ein echter Vorteil – sie sorgt dafür, dass Aluminium- und KH-Profile zueinander kompatibel sind.

Man kann ein KH-Profil gut in einen Aufbau mit Aluminiumprofilen integrieren und so eine Isolierung bewirken.

Ein Punkt, der immer wieder von Kunden genannt wird, ist die isolierende Eigenschaft. Aluminium leitet Strom. Daher kann es sinnvoll sein, einige Bereiche aus dem KH-Profil zu bauen, um genau das zu verhindern. Denn bei einem Aufbau oder einer Maschine kann es schließlich vorkommen, dass mit hohen Spannungen gearbeitet wird. Hier kann ich die Isolierung in das Gestell oder in den Aufbau integrieren, weil das KH-Profil isolierend wirkt. Das ist ein typisches Argument, warum KH-Profile verwendet werden, also in Kombination mit Aluminiumprofilen.

KH-Profil bearbeiten

Nachhaltigkeit als wichtiger Faktor bei Profilen für den Maschinenbau

 

Kommen wir zum Nachhaltigkeitsaspekt, der ja immer wichtiger wird: Wie hoch ist der Primärenergieeinsatz von KH-Profilen?

Wir haben ausführliche Werte von unserem Hersteller und Lieferanten. Man muss immer einen Querschnitt mit einem ähnlichen Querschnitt vergleichen. Der Primärenergieeinsatz beträgt ungefähr ein Viertel von dem, was beim Abpressen eines Aluminiumprofils anfällt. Allerdings muss auch gesagt werden, dass sich der Vergleich auf die Erzeugung aus einem neuen Rohstoff bezieht. Man kann ja sowohl KH als auch Aluminium recyceln und dann wieder zu einem neuen Profil formen. Dieser Vergleich geht aber davon aus, dass ich den Rohstoff neu „source“. Das heißt, dass ich ihn nicht bestehenden Komponenten, sondern der Umwelt entnehme.

Ein Vorteil des KH-Profils in Sachen Nachhaltigkeit ist sicherlich die Tatsache, dass es zu 70 Prozent aus einem nachwachsenden Rohstoff besteht.

Ein Vorteil des KH-Profils in Sachen Nachhaltigkeit ist sicherlich die Tatsache, dass es zu 70 Prozent aus einem nachwachsenden Rohstoff besteht. Aber auch Aluminium kann sich hier sehen lassen: Es ist zwar ein begrenzter Rohstoff, doch es kommt sehr häufig vor.

Wie sieht es konkret mit Recycling aus? Holz lässt sich ja recyceln. Das KH-Profil besteht jedoch aus einer Kunststoff-Holz-Mischung. Lässt sich ein solches Profil komplett recyclen?

In der Theorie schon, aber es ist natürlich nicht so wie bei Aluminium. Wir wissen ja, dass Aluminiumprofile weltweit in Umlauf sind und Aluminium ein sehr beliebter Werkstoff für den Bau von Maschinen und Sondermaschinen ist. Entsprechend gibt es auch ein Netzwerk, bei dem ich an vielen Stellen die Möglichkeit habe, diesen Werkstoff wieder in den Recycling-Umlauf zu bringen. Daher weiß ich dann auch, dass er am Ende wieder als ein neues Produkt aus Aluminium auftaucht. Es ist also ein Werkstoff, der weiterhin genutzt wird.

Aluminium ist ein Werkstoff, der am Ende wieder als ein neues Produkt aus Aluminium auftaucht.

Beim KH-Profil dagegen haben wir es momentan noch mit einem Nischenprodukt zu tun. Zum heutigen Stand passiert die Verwertung eher in Form von Energierückgewinnuing durch Verbrennung, also über den normalen Hausmüll.