Volumetrische Dosierung: Was dabei wirklich zählt

Ein festgelegtes Volumen bestimmt die abgegebene Menge. Die Geometrie des Dosierorgans legt fest, wie viel pro Hub oder Umdrehung herauskommt. Druck- und Viskositätsschwankungen verändern die Menge dadurch nicht unmittelbar. Das System misst keine Masse, die Menge ist über das Volumen definiert.

Beim Druck-Zeit-Verfahren entsteht die Menge aus Druck, Öffnungszeit und aktuellem Fließverhalten. Sie folgt damit den Prozessbedingungen. Beim volumetrischen Verfahren legt die Konstruktion die Menge fest. Druck-Zeit-Systeme bleiben bewährt und wirtschaftlich, solange Material und Umgebung stabil sind. Mit engeren Toleranzen gewinnt das Mengenprinzip an Gewicht.

Gravimetrische Systeme wiegen das Material mit Wiegezellen und regeln über den Soll-Ist-Vergleich. Abweichungen der Schüttdichte gleichen sie automatisch aus. Volumetrische Systeme bestimmen die Menge über das Volumen. Ihr Dosierorgan wird vorab auf das Material kalibriert. Dafür sind sie einfacher aufgebaut und meist günstiger.

Rotor und Stator bilden hintereinanderliegende Förderkammern. Die exzentrische Bewegung des Rotors verlagert sie vom Medieneingang zum Auslass, das Medium wird fortlaufend verdrängt. Die Dosiermenge ergibt sich aus dem Fördervolumen pro Umdrehung und der Drehzahl. Es entsteht ein nahezu pulsationsfreier, kontinuierlicher Volumenstrom.

Das Exzenterschneckenprinzip eignet sich für hochviskose, gefüllte und strukturempfindliche Medien. In der Schüttgutdosierung kommen Zellenräder und Schnecken für Pulver und Granulate zum Einsatz. Flüssigkeiten und Pasten lassen sich mit Verdrängerpumpen oder Kolben dosieren. Auch 1K- und 2K-Klebstoffe unterschiedlicher Viskosität sind möglich. Das Dosierorgan richtet sich nach dem Material.

Im Druck-Zeit-System hängt die Menge vom Fließverhalten ab, und das richtet sich nach der Viskosität. Die ändert sich durch Temperatur, Chargenunterschiede, Alterung und Scherbelastung. Bei hochviskosen oder gefüllten Medien wirken schon kleine Änderungen deutlich. Beim volumetrischen Prinzip legt das Fördervolumen die Menge fest, die Viskosität belastet die Mechanik.

Temperaturabweichungen verändern die Viskosität und damit das Fließverhalten. Bei druckbasierten Systemen schlägt das direkt auf die Dosiermenge durch. Ein volumetrisches System hält die Menge davon unabhängig. Die Mechanik muss die veränderte Belastung allerdings tragen, das gehört in die Auslegung.

Das hängt von Material und Aufbau ab. Für volumetrische Klebstoffdosierer werden typische Volumenfehler unter ±1 % genannt. Für Pulverdosierer im Volumenmodus ohne Rückkopplung liegt eine typische Angabe bei etwa ±5 %. Verlässliche Werte für Ihre Anwendung der Flüssigkeiten liefert erst der Versuch mit Ihrem Medium unter Ihren Bedingungen.

Volumetrische Systeme gleichen Dichteschwankungen nicht automatisch aus, weil sie keine Masse messen. Deshalb werden sie bei Schüttgütern vielfach mit einer Überdosierung betrieben. Wichtig ist zudem, dass die Volumenelemente des Dosierorgans stets gleichmäßig gefüllt sind. Ist die Dichte stark veränderlich, lohnt der Vergleich mit einem gravimetrischen Aufbau und entsprechende Messung.

Das Dosierorgan wird vor dem Einsatz auf das Material kalibriert, bei Material- und Chargenwechsel erneut. Eine regelmäßige gravimetrische Kalibrierung, also das Nachwiegen der abgegebenen Mengen, sichert die Langzeitgenauigkeit. Bei reaktiven 2K-Systemen kommt die Überwachung der Topfzeit dazu.

Sobald Dosiertoleranzen sinken, Materialeigenschaften im Prozess schwanken oder hohe Wiederholgenauigkeit verlangt wird. Bestimmen Präzisionsanforderungen und Reproduzierbarkeit den Prozess stärker als die Wirtschaftlichkeit allein, ist der Wechsel begründet. Bei weiten Toleranzen und stabilem Material bleibt Druck-Zeit eine sinnvolle Lösung.

Zuerst die Materialdaten: Viskosität, Dichte, Partikelanteil und gegebenenfalls Leitfähigkeit. Dann das zu dosierende Volumen, die Zahl der Varianten, die gewünschte Leistung und der Automatisierungsgrad. Dazu kommen Reinigungsanforderungen und die Eigenschaften der Bauteile oder Behälter. Aus dieser Liste ergibt sich, welches Dosierprinzip zur Anwendung passt.

Zahnraddosierer passen zu niedrigviskosen Materialien mit höchsten Genauigkeitsanforderungen. Schnecken- und Kolbendosierer eignen sich für hochviskose Pasten und Massen. Zellenräder und Dosierrollen dosieren Pulver und Granulate. Jetventile ergänzen volumetrische Systeme bei berührungsloser Mikrodosierung. Im Zweifel entscheidet der Versuch.

Die theoretischen Eigenschaften eines Mediums sagen sein Verhalten in der Anlage nicht immer genau voraus. Das gilt besonders für viskose, gefüllte oder empfindliche Materialien. Ein Versuch zeigt, unter welchen Bedingungen sich das Medium korrekt dosieren lässt. Wir führen dafür Initialversuche, Bemusterung und Machbarkeitsanalysen durch, bevor Sie investieren.

Nicht immer. Unterscheiden sich Viskosität und Verhalten der Produkte stark, müssen mehrere Dosierlösungen geprüft werden. Manchmal deckt eine flexibel konfigurierbare Anlage verschiedene Anwendungen ab. Wir schauen uns Ihr Medienspektrum an und sagen Ihnen, was sich zusammenfassen lässt und was eine eigene Lösung braucht.

Bei Schüttgutsystemen gelten volumetrische Geräte wegen ihrer einfachen Konstruktion und des geringen Wartungsbedarfs als günstig in Anschaffung und Betrieb. Für die Gesamtrechnung zählen auch Ausschuss und Materialverbrauch. Konstante Mengen senken beides. Wir betrachten deshalb die ganze Anwendung und keinen einzelnen Listenpreis.

Bei variabler Bahngeschwindigkeit muss der Volumenstrom proportional mitgeregelt werden, damit pro Wegstrecke dieselbe Menge ankommt. Ohne diese Kopplung verändern Beschleunigungs- und Verzögerungsphasen die Auftragsmenge pro Strecke sofort. In Kurven, an Ecken und beim Anfahren zeigt sich das als Über- oder Unterdosierung.

Die Applikations-Ventile der RotoStream-Serie koppeln den Volumenstrom per geschwindigkeitsproportionaler Regelung an die Bahngeschwindigkeit. Der Volumenstrom wird in Echtzeit synchronisiert. Die Dosiermenge pro Millimeter Bahnlänge bleibt konstant, unabhängig von Bauteilgeometrie und Dynamik des Handling-Systems.

Volumetrische Systeme lassen sich flexibel konfigurieren und mit anderen Verarbeitungsschritten synchronisieren. Für automatisierte Linien zählt die Kopplung an die Bewegung des Handlings. Bei Walther gehören Regelung und Prozessüberwachung, Drucksensoren und die Systemauslegung zum Programm. So passt die Dosierung zu Ihrer Anlage.

Eine integrierbare Prozessüberwachung liefert Daten für die Qualitätsdokumentation. In regulierten Umgebungen wie der Medizintechnik zählen validierbare Dosierprozesse. Welche Überwachung Ihre Anwendung braucht, klären wir bei der Systemauslegung gemeinsam mit Ihrem Qualitätsteam.

Bei reaktiven 2K-Systemen läuft die Topfzeit im Prozess mit. Sie sollte aktiv überwacht werden, damit das Material nicht im System anzieht. Volumetrische Dosierer eignen sich sowohl für 1K- als auch für 2K-Systeme unterschiedlicher Viskosität.

Für Klebstoffe nennen Hersteller Elektronik, Halbleitertechnik, Optik, Medizintechnik und Automotive. Bei Schüttgütern kommen Lebensmittel, Pharma, Kunststoff und Baustoffe hinzu. Walther betreut unter anderem Automotive, Bahntechnik, Elektronik, Haushaltsgeräte, Kunststofftechnik, Luft- und Raumfahrt, Medizintechnik, Möbel, Neue Energien und Sanitär.

Zum Programm zählen Komponenten zum Fördern, Aufbereiten, Auftragen und Regeln sowie komplette Dosiersysteme bis zur Sondermaschine. Im Service begleiten wir Bemusterung, Initialversuche, Machbarkeitsanalysen und Inbetriebnahme. Dazu kommen Schulungen, Wartung und Reparatur.

Beschreiben Sie uns Ihr Medium, Ihre Toleranzen und Ihre Anlage. Gemeinsam bewerten wir, welche Dosierstrategie unter Ihren Prozessbedingungen technisch sinnvoll ist, meist mit einem Versuch am echten Material. Erreichen können Sie uns unter 07274-70220 oder per Mail an info@walther-systemtechnik.com.