Anlage für volumetrische Dosierung mit Dosierventil KI-generiert
volumetrische Dosierung

Volumetrische Dosierung: Was dabei wirklich zählt

Die Anlage läuft, die Parameter stehen, und trotzdem schwankt die Auftragsmenge von Charge zu Charge. Die Ursache vermutet man zuerst in der Steuerung. Oft liegt sie im Dosierprinzip. In einem Druck-Zeit-System ergibt sich die abgegebene Menge aus dem anliegenden Druck, der Öffnungszeit und dem aktuellen Fließverhalten des Mediums. Ändert sich eine dieser Größen, ändert sich die Dosiermenge. Hier setzt die volumetrische Dosierung an.

Besonders anfällig ist die Viskosität. Sie bleibt nie konstant. Temperaturabweichungen, Chargenunterschiede, Alterung und mechanische Scherbelastung verschieben sie im laufenden Betrieb. Bei hochviskosen oder gefüllten Medien genügen schon kleine Temperaturänderungen, damit das Material anders fließt. Dazu kommen Druckverluste und Druckschwankungen entlang der Medienführung. Wo die Toleranzen weit sind, fällt das kaum auf. Laufen Prozesse in engen Toleranzen, werden aus kleinen Abweichungen messbare Mengenunterschiede und damit Qualitätsabweichungen, im ungünstigen Fall Ausschuss. Wer schon einmal eine Montagscharge gejagt hat, kennt den Aufwand der Fehlersuche.

Die volumetrische Dosierung bildet die Menge auf anderem Weg. Ein geometrisch festgelegtes Volumen bestimmt, wie viel Material das System abgibt. Dieses Volumen hängt nicht unmittelbar von Druck oder Viskosität ab. Ändert sich das Materialverhalten, spürt es die Mechanik des Dosiersystems, die abgegebene Menge bleibt gleich. Der Unterschied zum druckbasierten Dosieren liegt in der Dosiermengenbildung selbst. Wir halten das für den wichtigsten Punkt bei der Wahl des Verfahrens: Die volumetrische Dosierung legt die Menge in der Konstruktion fest, und das geometrisch definierte Volumen bleibt im Prozess dasselbe.

Eine etablierte technische Umsetzung für die volumetrische Dosierung ist das Exzenterschneckenprinzip. Rotor und Stator bilden hintereinanderliegende Förderkammern. Durch die exzentrische Bewegung des Rotors wandern diese Kammern vom Medieneingang zum Auslass, und das Medium wird Stück für Stück verdrängt. Die Dosiermenge ergibt sich aus dem Fördervolumen pro Umdrehung und der Drehzahl. Das Ergebnis ist ein nahezu pulsationsfreier Volumenstrom. Das Prinzip passt zu hochviskosen, gefüllten und strukturempfindlichen Medien, bei denen eine gleichmäßige, reproduzierbare Dosierung gefragt ist.

In automatisierten Anlagen kommt ein zweiter Punkt dazu: die Bahngeschwindigkeit. Fährt das Handling-System Kurven, beschleunigt und bremst, verändert sich die Auftragsmenge pro Wegstrecke, sobald der Volumenstrom starr bleibt. Er muss proportional zur Geschwindigkeit geregelt werden. Die Applikations-Ventile der RotoStream-Serie setzen diese Kopplung um. Die geschwindigkeitsproportionale Regelung synchronisiert den Volumenstrom in Echtzeit, sodass die Dosiermenge pro Millimeter Bahnlänge konstant bleibt, egal wie die Bauteilgeometrie aussieht oder wie dynamisch Ihr Handling arbeitet. Damit haben wir die Anforderungen aus der Prozessauslegung in eine praxistaugliche Systemlösung übersetzt.

Wir sagen es offen: Druck-Zeit-Systeme bleiben für viele Anwendungen die wirtschaftlich sinnvolle Wahl. Sind die Toleranzen weit und das Material stabil, liefern sie reproduzierbare Ergebnisse. Der Wechsel lohnt sich, sobald Dosiertoleranzen schrumpfen, Materialeigenschaften im Prozess variieren oder eine hohe Wiederholgenauigkeit verlangt wird. Dann zählt das physikalische Prinzip, nach dem die Menge entsteht. Die Stabilität eines Dosierprozesses folgt aus der Auslegung. Für Prozessverantwortliche und Qualitätsingenieure verschiebt die volumetrische Dosierung die Entscheidung dorthin, wo sie sich planen lässt: in die Konstruktion. Wer Reproduzierbarkeit belegen muss, gewinnt damit eine belastbare Grundlage.

Auch die volumetrische Dosierung hat Randbedingungen. Volumetrische Geräte messen keine Masse. Aus der Schüttgutdosierung ist bekannt: Das Dosierorgan wird vor dem Einsatz auf das Material kalibriert, bei Material- und Chargenwechsel erneut, und die Volumenelemente müssen stets gleichmäßig gefüllt sein. Schwankt die Schüttdichte, gleicht ein volumetrisches System das nicht von selbst aus. Ein gravimetrisches System wiegt dagegen und regelt über den Soll-Ist-Vergleich. Auch die Genauigkeitsangaben gehen je nach Anwendung auseinander: Für den Volumenmodus ohne Rückkopplung wird bei Pulverdosierern etwa ±5 % genannt, für volumetrische Klebstoffdosierer typisch ein Volumenfehler unter ±1 %. Material und Aufbau prägen das Ergebnis.

Welches Prinzip zu Ihrem Medium passt, zeigt sich am schnellsten am echten Material. Deshalb setzen wir bei Walther Systemtechnik in Germersheim auf Machbarkeitsanalysen, Initialversuche und Bemusterung vor der Investition. Gemeinsam klären wir, ob volumetrische Dosierung unter Ihren Prozessbedingungen den Unterschied macht, und legen das System danach aus: von der Förderung über das Ventil bis zur Regelung und Prozessüberwachung. Das spart Fehlinvestitionen und Abstimmung zwischen mehreren Lieferanten. Rufen Sie uns an unter 07274-70220 oder schreiben Sie an info@walther-systemtechnik.com.

Schema Prozess volumetrische Dosierung mit ExzenterschneckeKI-generiert

Wenn Dosiermenge nicht gleich Dosiermenge ist

Der Einfluss von Druck, Viskosität und Temperatur auf reale Dosiermengen

Druck-Zeit-Dosiersysteme sind ein bewährter Standard in der Dosiertechnik – und das aus gutem Grund. Sie sind robust, wirtschaftlich und für viele Anwendungen technisch vollkommen ausreichend. Solange Materialeigenschaften und Umgebungsbedingungen stabil bleiben, liefern sie reproduzierbare Ergebnisse. Dosieren ist jedoch kein rein zeitgesteuerter Vorgang, sondern ein physikalischer Prozess. Und physikalische Prozesse reagieren auf Veränderungen. Sobald Prozesse in engen Toleranzen laufen oder Materialeigenschaften variieren, stellt sich eine grundlegende Frage: Bleibt die Dosiermenge tatsächlich konstant – oder ist sie es nur unter idealen Bedingungen?

KI-generiert

Die Dosiermenge als Resultat physikalischer Einflussgrößen beim volumetrischen Dosierprozess

In einem Druck-Zeit-System ergibt sich die abgegebene Menge aus dem Zusammenspiel von anliegendem Druck, Öffnungszeit und dem aktuellen Fließverhalten des Mediums. Sie ist damit unmittelbar von den vorherrschenden Prozessbedingungen abhängig.

Zentraler Einflussfaktor ist die Viskosität. Diese ist keine feste Konstante, sondern verändert sich durch Temperaturabweichungen, Chargenunterschiede, Alterung oder mechanische Scherbelastung. Bereits geringe Temperaturänderungen können bei hochviskosen oder gefüllten Medien deutliche Auswirkungen auf das Fließverhalten haben. Zusätzlich wirken systemische Einflüsse wie Druckverluste oder Druckschwankungen entlang der Medienführung. In druckbasierten Systemen beeinflussen diese Größen direkt die abgegebene Menge. In Anwendungen mit größeren Toleranzen bleibt das häufig unkritisch. In präzisionsrelevanten Prozessen können jedoch bereits geringe Abweichungen zu messbaren Veränderungen der Dosiermenge und damit zu Qualitätsabweichungen führen.

Ablauf volumetrische Dosierung

Die volumetrische Dosierung: Ein konstruktiver Ansatz

Die Entkopplung von physikalischen Einflussgrößen ist ein zentraler Vorteil volumetrischer Dosierverfahren.

Das volumetrische Dosieren folgt einem anderen Prinzip als das Druck-Zeit-Verfahren: Die Dosiermenge wird nicht aus aktuellen Prozessbedingungen abgeleitet, sondern über ein geometrisch festgelegtes Volumen bestimmt. Dieses Volumen ist nicht unmittelbar von Druck- oder Viskositätsschwankungen abhängig. Änderungen im Materialverhalten wirken sich zwar auf die mechanische Belastung des Dosiersystems aus, jedoch nicht auf die abgegebene Dosiermenge. Der wesentliche Unterschied zum druckbasierten Dosieren liegt somit in der Art der Dosiermengenbildung.

Technische Umsetzung: Das Exzenterschneckenprinzip

Eine etablierte technische Umsetzung volumetrischer Dosierung ist das Exzenterschneckenprinzip.

Hierbei bilden ein Rotor und ein Stator hintereinanderliegende Förderkammern, die sich durch die exzentrische Bewegung des Rotors kontinuierlich vom Medieneingang zum Auslass verlagern. Das Medium wird dabei durch fortlaufende Verdrängung transportiert. Die Dosiermenge ergibt sich aus dem geometrisch definierten Fördervolumen pro Umdrehung und der Drehzahl des Rotors. Es entsteht ein nahezu pulsationsfreier, kontinuierlicher Volumenstrom. Das Prinzip eignet sich insbesondere für hochviskose, gefüllte oder strukturempfindliche Medien, bei denen eine gleichmäßige und reproduzierbare Dosierung gefordert ist.

Wann volumetrische Dosierung technisch sinnvoll wird

Ob ein Dosiersystem langfristig prozessstabil arbeitet, hängt maßgeblich von den Randbedingungen der Anwendung ab. In Prozessen mit größeren zulässigen Toleranzbereichen und stabilen Materialeigenschaften bleiben Druck-Zeit-Systeme eine wirtschaftlich sinnvolle Lösung. Werden jedoch Dosiertoleranzen reduziert, variieren Materialeigenschaften im Prozess oder ist eine hohe Wiederholgenauigkeit gefordert, verändert sich die Bewertung. Entscheidend ist dann nicht mehr allein die Robustheit des Systems, sondern das physikalische Prinzip, nach dem die Dosiermenge entsteht.

Ein zusätzlicher technischer Aspekt ergibt sich in automatisierten Anwendungen: Bei variabler Bahngeschwindigkeit muss der Volumenstrom proportional geregelt werden, um eine konstante Menge pro Wegstrecke sicherzustellen. Ohne diese Kopplung verändern Beschleunigungs- und Verzögerungsphasen unmittelbar die Auftragsmenge pro Strecke.

Mit den Applikations-Ventilen der RotoStream-Serie setzen Sie genau diese notwendige Kopplung um: Durch die geschwindigkeitsproportionale Regelung wird der Volumenstrom in Echtzeit synchronisiert. So bleibt die Dosiermenge pro Millimeter Bahnlänge absolut konstant – egal wie komplex die Bauteilgeometrie oder die Dynamik Ihres Handling-Systems ist.

Technische Bewertung Ihrer Anlage

Wenn Sie sich für volumetrische Dosierung interessieren und prüfen möchten, welche Dosierstrategie unter Ihren spezifischen Prozessbedingungen technisch sinnvoll ist, stehen wir Ihnen gerne für einen fachlichen Austausch zur Verfügung.

„Der Wechsel von Druck-Zeit-Systemen zu volumetrischen Dosiersystemen ist insbesondere dann begründet, wenn Prozesse nicht mehr ausschließlich von Wirtschaftlichkeit, sondern von Präzision und Reproduzierbarkeit bestimmt werden.“

(Dr. Frederic Förster / CEO der Walther Systemtechnik GmbH)

Konsequenz für die volumetrische Dosier-Prozessauslegung

Die Stabilität eines volumetrischen Dosierprozesses ist kein Zufallsprodukt, sondern das Ergebnis des gewählten volumetrischen Dosierprinzips. Solange Materialverhalten und Umgebungsbedingungen konstant bleiben, liefern unterschiedliche Dosierprinzipien vergleichbare Ergebnisse. Mit steigender Präzisionsanforderung wird die Frage, ob die Dosiermenge aus aktuellen Prozessbedingungen hervorgeht oder konstruktiv definiert ist, zu einem zentralen Kriterium der Prozessauslegung. Mit der RotoStream-Serie haben wir diese Anforderungen in eine praxistaugliche Systemlösung übersetzt.

THEMEN-ZUSAMMENFASSUNG-VOLUMETRISCHE DOSIERUNG

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FAQ Wiki zu volumetrische Dosierung

Walther Wiki zu volumetrische Dosierung

Grundlagen und Prinzip

Was bedeutet volumetrische Dosierung als volumerische Methode?

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.

Wie unterscheidet sich das Verfahren von Druck-Zeit-Dosierung?

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.

Worin liegt der Unterschied zur gravimetrischen Dosierung?

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.

Wie funktioniert das Exzenterschneckenprinzip?

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.

Welche Medien lassen sich volumetrisch dosieren?

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.

Einflussgrößen und Genauigkeit

Warum beeinflusst die Viskosität die Dosiermenge?

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.

Welche Rolle spielt die Temperatur der volumetrischen Methode?

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.

Wie genau arbeitet volumetrische Dosierung von Flüssigkeiten?

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.

Was passiert bei Messung von schwankender Schüttdichte?

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.

Wie bleibt die Genauigkeit langfristig stabil?

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.

Auswahl und Auslegung

Wann lohnt sich der Wechsel von Druck-Zeit zu volumetrisch?

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.

Welche Kriterien zählen bei der Auswahl des Dosiersystems?

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.

Welches Dosierorgan passt zu welchem Material?

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.

Warum sollte man vor der Auswahl testen?

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.

Reicht eine Dosiertechnologie für die ganze Produktpalette?

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.

Welche Kosten entstehen im Betrieb?

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.

Automatisierung und Dokumentation

Warum zählt die Bahngeschwindigkeit bei der Auftragsmenge?

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.

Was leistet die RotoStream-Serie?

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.

Wie fügt sich die Dosierung in automatisierte Linien ein?

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.

Wie lässt sich die Dosierung für Audits dokumentieren?

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.

Was gilt bei reaktiven 2K-Systemen?

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.

Einsatz und Zusammenarbeit

In welchen Branchen kommt volumetrische Dosierung vor?

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.

Welche Leistungen bietet Walther rund um die Dosierung?

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.

Wie starte ich ein Projekt mit Walther?

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.