Die Gramß GmbH besteht nun seit über 30 Jahren und ist als kompetenter und erfahrener Partner bekannt, wenn es um professionelle Kunststoffverpackungen, insbesondere Verschlüsse, Dosen und Deckel geht.

​Dank jahrelanger Erfahrungen und dem ständigen Streben nach Perfektion und Weiterbildung ist die Gramß GmbH heute primär für die Kosmetik- und Konsumgüterindustrie, aber auch im Pharmazie- und Nahrungsmittelbereich aktiv. Von Anfang an legt das Unternehmen besonderen Wert auf Nachhaltigkeit.

Bekenntnis zu Standort in Thüringen

In Spechtsbrunn bei Sonneberg wurden im Jahr 2004 die Produktion von Spritzgussartikeln, Verwaltung und Geschäftsführung zentralisiert. Seit 2019 befindet sich in Kleintettau (Landkreis Kronach/Bayern) eine kleinere Produktion und das Logistikzentrum. Von hier aus bedient das Unternehmen seine nationalen und internationalen Kunden aus der Kosmetik-, Pharma-, Konsumgüter- und Nahrungsmittelindustrie.

„Als eigentümergeführtes Familienunternehmen setzen wir auf weitsichtige Entscheidungen. Nachhaltigkeit hat oberste Priorität. Stetigkeit, Verlässlichkeit, Transparenz und Verantwortungsbewusstsein bilden die Grundfesten unseres Betriebs“, sagt Geschäftsführer Peter Gramß. „Wir streben das exakteste und gleichzeitig auch effizienteste Ergebnis für unsere Kundschaft an. Wir schaffen Produkte, auf die Verlass ist“, ergänzt seine Tochter Gloria Herpichböhm, die ebenfalls geschäftsführende Gesellschafterin ist.

Produktentwicklung und Innovation

Neben dem Standardprogramm werden viele Verschlüsse und Serien in enger Zusammenarbeit mit Kunden entwickelt und sind nicht frei verkäuflich. Von der Beratung über die Entwicklungsleistung bis hin zur Projektlösung sind Kunden bei Gramß in guten Händen.

Bei vielen Verschlüssen wird bereits aufgearbeitetes Kunststoffrezyklat verwendet. Die Nachfrage steigt, aber leider ist das auf dem Markt befindliche Angebot an passenden Rezyklaten noch gering.

Auch investiert Gramß seit mehreren Jahren in die Forschung und Entwicklung zur Nutzung von biobasierten PBS-Werkstoffen in der Spritzgussverarbeitung im industriellen Maßstab.

Nachhaltigkeit als Geschäftsprinzip

Der Betrieb liegt im „Grünen Herzen Deutschlands“. Von daher ist hier das Bewusstsein für eine ökologische und umweltschonende Produktion besonders ausgeprägt. Dazu gehört, dass bei Gramß grundsätzlich nur Rohstoffe verwendet werden, die vollständig recyclebar sind. Das Unternehmen nimmt seit 2015 an dem Nachhaltigkeitsabkommen Thüringen (NAT) teil und das im Betrieb geführte Umweltmanagementsystem ist gemäß Regelwerk ISO 14001:2015 zertifiziert.

Das für die Produktion benötigte Kühlwasser wird in einem geschlossenen Kreislauf aufbereitet und dem Fertigungsprozess zurückgeführt. Wärmeenergie, die beim Kühlen und bei der Herstellung der Druckluft anfällt, wird zum Heizen der Gebäude und des Brauchwassers verwendet.

Ein mit Gas betriebenes Blockheizkraftwerk mit Absorptionskältemaschine nutzt die Abwärme des Produktionsprozesses noch effektiver. Die Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung sorgt dafür, dass die erzeugte Wärme in Kälte umgewandelt und zum Kühlen verwendet werden kann. Dies ist immer dann von Vorteil, wenn überschüssige Wärme nicht genutzt werden kann, wie beispielsweise in den Sommermonaten.

Auf dem Dach des Logistikzentrums wurde in eine Photovoltaikanlage investiert. Der dort erzeugte Strom wird direkt in die Produktion der Kunststofferzeugnisse eingespeist. In Planung befindet sich ein Solarpark auf den Freiflächen rund um das Firmengelände in Kleintettau.

Die Fahrzeugflotte des Unternehmens wird sukzessive auf E-Mobilität umgestellt. Hierfür stehen Lademöglichkeiten auf dem Firmenparkplatz für Mitarbeitende und Gäste zur Verfügung. Eine Erweiterung der Ladesäulen ist bereits geplant.

„Nachhaltigkeit ist das A und O“, so Peter Gramß. „Da uns die Erhaltung der Umwelt am Herzen liegt und wir sämtlichen Neuerungen im Energiebereich offen gegenüberstehen, konnten wir bereits einige Technologien bei uns umsetzen. Verlassen Sie sich auf umweltfreundlich hergestellte Produkte!“

Ohne die Kunststoff­technik könnten beispiels­weise viele Konstruk­tionen gar nicht umgesetzt oder heutige Forderungen nach Energie- und Material­effizienz nicht erfüllt werden. Umso wichtiger ist es, diesen elemen­taren Wirtschafts­zweig effizienter und damit nach­haltiger zu gestalten.

Spritzgieß­werkzeuge aus Alu­mi­ni­um oder Stahl

Für die Serien­produktion werden Spritzgieß­werkzeuge überwiegend aus Stahl­werk­stoffen hergestellt, da diese eine vermeintlich höhere Standzeit im Vergleich zu Aluminium­legierungen aufweisen, die gegen­wärtig nur für Proto­typen Verwen­dung finden. Dabei besitzt Alumi­nium gegenüber Stahl eine deutlich bessere Wärmeleit­fähigkeit, wodurch der Produktions­prozess erheblich verkürzt werden kann. Die Kunststoff­schmelze kühlt in einer Form aus Aluminium schneller kontrol­liert ab und das Bauteil kann früher entformt werden. Das spart nicht nur Zeit, sondern auch Energie und Kosten. Für nachhaltigere Produktionsprozesse sowohl im Werkzeug­bau als auch im Spritz­gießen ist also Alumi­nium als Werkstoff zu bevorzugen.

Das Projekt AlPro (Smarte Aluminium Spritzgieß­werkzeuge mittels WAAM und KI Methoden für energie­effiziente und ressour­censcho­nende Produk­tionsprozess) zielt darauf ab, Spritzgieß­werkzeuge mittels 3D-Druck aus Aluminium­legierungen herzu­stellen. Im Ergebnis sollen die Werkzeuge energie­effizient, ressourcen­scho­nend und qualifiziert für eine Serien­produktion sein.

Additives und subtraktives Spritz­guss­­ver­fahren

Als additives Verfahren findet ein lichtbogen­basiertes Auftrag schweißen (Directed Energy Deposition-Arc (DED-Arc)) mit einer hohen Auftrag­rate bis 5 kg pro Stunde Anwen­dung. Damit können groß­volumige Bauteile wie Spritzgießwerkzeuge in einem vertretbaren Zeit­raum gefertigt werden. Der Vorteil im Vergleich zu einem subtrak­tiven oder spanenden Ver­fahren ist die Generierung von kontur­nahen Temperier­kanälen, die die Abkühlge­schwin­dig­keit nochmals er höhen und für eine gleich­mäßige Abkühlung des Bauteils sorgen.

Darüber hinaus können unterschiedliche Alumi­niumle­gierungen stoff­schlüssig eingesetzt wer­den. Der Grund­körper besteht aus einer günsti­geren Legierung, während an der Ober­fläche und insbe­sondere am Einspritz­bereich ver­schleiß­­feste Alumi­niumwerk­stoffe ihren Einsatz finden. Ein besonderes Augen­merk liegt im Projekt auf dem Verschleiß des Spritzgieß­werkzeuges. Der Verschleiß Zustand wird mittels Körper­schall Sensorik und Computer­tomo­graphie permanent überwacht. Härte­messungen und Gefüge­unter­suchungen am Werkzeug komplet­tieren die Kontrolle. Während des Spritz­gieß­prozesses werden die Maschinen­ein­spritz­drücke und Tempe­raturen im Werkzeug aufge­nommen und die gefer­tigten Bauteile auf Verzug und Ober­flächenab­weichungen untersucht.

Nutzung von KI zur Verringerung des Werkzeug-Verschleises

Methoden des Maschi­nellen Lernens (KI) führen alle gewonn­enen Daten aus Prozess und Werkzeug zusammen und prognos­tizieren die Standzeit des Werk­zeugs. Damit können in Zukunft gezielt die passenden Legie­rungen ausge­wählt werden, um den Verschleiß zu reduzieren, die Repro­duzier­barkeit des Prozesses zu erhöhen und sowohl die Standzeit der Spritzgieß­werkzeuge als auch die Bauteil­qualität zu maxi­mieren.

Am Beispiel eines in einem bereits abgeschlos­senen Projekt (siehe Abbildung) untersuchten Lebens­mittel­behälters aus Kunst­stoff konnte bereits durch den Einsatz eines opti­mierten und additiv gefertigten Alumini­umspritz­gießwerk­zeugs die Zykluszeit um 28 Prozent reduziert, die Einfall­stellen auf der Kunststoff­oberfläche um 24 Prozent minimiert und die Verfüg­barkeit des Werkzeugs um 139 Stunden im Monat gesteigert werden. Bei einer Gewichts­reduktion des Werk­zeugs um 65 Prozent gegen­über Stahl konnten auch nach 136.000 Zyklen keine Verschleiß­erschei­nungen fest­gestellt werden. Darüber hinaus weisen die Bau­teile aus dem Alumini­umwerk­zeug geringere Eigen­span­nungen auf. Mit dem Transfer der bisherigen Ergeb­nisse sind Thüringer Werk­zeug und Formen­bauer in der Lage, neuar­tige und nach­haltige Spritzgieß­werkzeuge zu fertigen und dabei durch Einsatz der additiven Tech­nologie DED-Arc Energie, Material und Zeit bei der Ferti­gung einzu­sparen.

Unter­nehmen des Werkzeug- und Formen­baus stehen in der Wertschöp­fungskette der Kunst­stoff­technik weit vorne. Dadurch profitieren auch die mit nachgelagerten Produk­tions­schritten befassten Unternehmen wie Kunst­stoff­­verar­beiter durch die sinkenden Kosten im Spritz­gießprozess. Zusätzlich können die gewonnenen Erkennt­nisse auch auf andere Werk­zeuge in der Stanz- und Umform­technik übertragen werden.