Kolbendosierer Hersteller

Kolbendosierer geben definierte Volumina schussweise aus. Die volumetrische Verdrängung durch einen beweglichen Kolben ermöglicht hohe Wiederholgenauigkeit, auch bei schwankender Viskosität, sofern Ansaugung, Dichtung und Ventile abgestimmt sind. In der Dosiertechnik dienen sie als skalierbare Dosiereinheit vom Mikrodispens bis zur Abfüllung größerer Materialmengen.

Funktionsprinzip und Aufbau

Das Funktionsprinzip basiert auf der definierten Füllung eines Zylinders und der anschließenden Entleerung durch kontrollierten Kolbenvorschub. Die Befüllung erfolgt aus der Materialversorgung, häufig per Ansaugung mit einstellbarem Vorlauf. Am Zyklusende steuert ein Auslassventil den Austrag und verhindert Nachtropfen.

Kolben und Zylinder bestehen für lange Standzeiten aus Edelstahl oder technischer Keramik. Eine medienbeständige Dichtung trennt die Kammer vom Antrieb. Die Antriebsseite wandelt die Rotationsbewegung eines Motors über eine Spindel in eine Linearbewegung, gekoppelt durch eine spielfreie Kupplung, um das Kolbenvolumen exakt zu verstellen.

Die Baugröße richtet sich nach Schussvolumen, geforderter Applikationsgenauigkeit und zulässigem Arbeitsdruck. Für temperaturempfindliche Medien stabilisiert eine geregelte Dosierkopfheizung die Ausbringung, da die Temperierung nahe an der Dosiereinheit erfolgt.

Zyklus und Durchflussführung

In der Füllphase öffnet der Zulauf, die Kammer wird aus der Materialversorgung angesaugt, während Drucküberwachung und Ventilüberwachung Grenzwerte prüfen. In der Entleerung bewegt der Antrieb den Kolben schussweise vor, das Auslassventil gibt den Austrag frei, schließt danach und bereitet die nächste Befüllung vor.

Auswahlkriterien für die passende Dosiereinrichtung

Die Auslegung folgt den Eigenschaften des Dosiermediums und den Prozesszielen: Viskosität, Abrasivität, Temperaturverhalten und chemische Kompatibilität zu Kolben, Zylinder und Dichtung. Hinzu kommen Taktzeit, geforderte Wiederholbarkeit und die Integration in Abfüllanlage oder Sondermaschine.

• Dosiermedium-Eigenschaften: Viskosität, Abrasivität, chemische Beständigkeit gegenüber Reinigungsmitteln, Polituren, Sperrmedien und Wärmeleitmedien, zulässige Temperatur- und Feuchtigkeitsschwankungen.
• Prozessanforderungen: Toleranzband der Applikationsgenauigkeit, Schussvolumen, Schusstakt, Ausbringung, erlaubter Arbeitsdruck und gewünschte Reduktion von Luftblasen.
• Betriebsbedingungen: Reinraumtauglichkeit, maximaler Temperaturbereich am Dosierkopf, Vorlauf der Materialversorgung, Schnittstellen zur Überwachung.
• Wirtschaftlichkeit: Wartungsaufwand, Standzeit, Serviceintervall, Ersatzteilverfügbarkeit und Instandhaltungskosten über die Laufzeit.

Prozesssicherheit und Sensorik

Zur Absicherung dienen integrierte Funktionen wie Drucküberwachung im Vorlauf, Dosiernadelüberwachung an der Spitze und Ventilüberwachung zur Erkennung von Fehlstellungen. Eine Dosierkopfheizung stabilisiert die Temperatur, reduziert Viskositätssprünge und unterstützt konstante Schussvolumina.

Für Steuerungen werden Meldungen wie „Prozesssicher“ als Statusflag geführt, ebenso Feldsignale wie „Behälterpumpe“ für die Materialversorgung. Diese Überwachung erhöht die Nachvollziehbarkeit im Dosierprozess und erleichtert die Wartung.

Integration in Linien und Maschinen

In der Abfüllanlage zählt die Synchronisation mit Fördertechnik und Wiegestationen, in der Sondermaschine die Kopplung an Roboter und Vision-Systeme. Eine präzise Kupplung zwischen Antrieb und Kolben minimiert Spiel, und die Ansteuerung wandelt Rotationsbewegung in Linearbewegung ohne Hysterese.

Bei Produktwechseln erleichtern definierte Umstellungsschritte die Entleerung sowie den Wechsel von Dosiereinheit und Nadel. Reinigungsroutinen, etwa CIP (Cleaning in Place) für geeignete Medien, entfernen Restmengen, ohne die Standzeit zu verkürzen.

Technische Kennzahlen und Werkstoffe

Präzisionssysteme erreichen typischerweise ±0,5% vom Nennvolumen, von 0,001 ml bis über 250 ml pro Schuss. Die Standzeit von Dichtungen steigt mit keramikbasierten Werkstoffen und glatten Oberflächen, insbesondere bei nicht abrasiven Medien. Für aggressive Substanzen werden PTFE- oder UHMW-PE-Dichtungen mit Edelstahl 1.4404 oder Zirkonoxid kombiniert.

Die Temperatur beeinflusst das Fließverhalten; daher ist eine geregelte Temperierung nahe am Ventil sinnvoll. Sensorisch überwachte Ventilbewegungen sichern kurze Reaktionszeiten am Auslass und halten das Volumenfenster stabil, auch bei schwankender Umgebungsluft mit höherer Feuchtigkeit.

Praxisbeispiele

Elektronikfertigung: Für Wärmeleitmedien wurden 0,050 ml pro Schuss bei 1,0 s Taktzeit erreicht. Eine Kopf-Temperatur von 35 °C stabilisierte die Viskosität; Ventilüberwachung und Drucküberwachung hielten das Volumenfenster im Ziel. Das Ergebnis zeigte geringe Streuung und eine planbare Ausbringung.

Heimpflegeprodukt: Eine Politur wurde in einer Abfüllanlage mit 30 ml pro Schuss verarbeitet. Der Chargenwechsel erfolgte über Schnellverschlüsse, die Entleerung über Spülmedien; die Reinigung verkürzte den Stillstand ohne Einbußen an Applikationsgenauigkeit.

Betrieb, Wartung und Kostenrahmen

Wartungsarm konstruierte Module reduzieren den Aufwand und verlängern das Serviceintervall. Präventive Strategien stützen sich auf Messwerte der Überwachung und ermöglichen den Dichtungstausch vor Erreichen der Verschleißgrenze. Dokumentierte Zyklen erleichtern die Planung.

Auf der Kostenseite dominieren Ersatzteile, Medienkontaktflächen und Reinigungszeiten. Durch geeignete Werkstoffe, passende Schmierung auf der Antriebsseite und klar definierte Spülabläufe sinken Instandhaltungskosten. Medien mit Feststoffanteilen erfordern sorgfältige Filtration, um das Auslassventil vor Partikeln zu schützen.

Material- und Prozessverträglichkeit

Reinigungsmittel dürfen Dichtringe nicht quellen lassen; Prüfreihen mit Temperaturzyklen zeigen die kompatible Kombination für die Verarbeitung. Für Sperrmedium-Anwendungen werden druckhaltende Ventile eingesetzt, um Rückfluss zu vermeiden. Bei Politur und hochviskosen Pasten unterstützt ein ruhiger Vorlauf das gleichmäßige Füllen der Kammer.

Digitalisierung und Marktentwicklung

Aktuelle Steuerungen binden sich an MES (Manufacturing Execution System) an und liefern Qualitätsdaten pro Schuss. Hersteller verteilen Firmware-Hinweise über einen technischen Newsletter; Updates erweitern die Überwachung und verbessern Trendschätzungen. Remote-Zugriff erleichtert Diagnose und unterstützt die Fachkraft bei der Fehlerlokalisierung.

Predictive-Maintenance-Modelle nutzen Sensordaten zur Abschätzung der Reststandzeit. Die Datenlage aus Ventilbewegung, Temperatur und Druck liefert Frühindikatoren für Reduktion der Toleranzreserve. Für flexible Produktionen entstehen Spezialanfertigungen, die schnelle Umstellung und angepasste Baugröße kombinieren.

Das Spektrum der Anwendungen wächst: vom Mikrodispens bis zur Abfüllung zäher Medien. Häufig werden Systeme als universell einsetzbar bezeichnet, wenn ein Baukasten Dosiereinheit, Ventil und Software modular verbindet. Dabei bleibt die korrekte Parametrierung von Temperatur, Arbeitsdruck und Kolbenvolumen die zentrale Stellgröße.

Führende Anbieter und Portfolioüberblick

Der Markt umfasst Hersteller wie Nordson EFD, ViscoTec, DOPAG, Scheugenpflug, Graco, Musashi Engineering, Preeflow, I&J Fisnar, GPD Global, Techcon Systems und ATS Automation. Sie bedienen Dosiersystem-Anforderungen von Mikromengen über Mehrkomponenten-Medien bis zu Linien in der Sondermaschine. Die Auswahl fokussiert auf die Passung von Dosiereinheit, Software und Schnittstellen zur Überwachung.

Für die Verarbeitung komplexer Medien empfehlen sich Testreihen, die Dosierkopfheizung, Temperaturprofile und Ventilzeiten abgleichen. So werden Schuss, Kolbenvolumen und Materialaustrag auf das Materialvolumen abgestimmt und die Applikationsgenauigkeit über die Laufzeit stabil gehalten.