Wie viele Meter kann eine Sublimations-Rotationspresse pro Tag produzieren? Leitfaden zur Berechnung der Produktionskapazität anhand von Arbeitsbreite, Geschwindigkeit, Stillstandszeiten und Materialverlusten

„Wie viele Meter kann diese Maschine pro Tag bedrucken?“ ist die häufigste Frage beim Kauf einer Sublimations-Trommeltransferpresse und zugleich die Frage, bei der man sich am leichtesten von einer einzelnen Geschwindigkeitsangabe irreführen lässt. Um Ergebnisse zu erhalten, die für die Produktionsplanung herangezogen werden können, müssen die stabile Betriebsgeschwindigkeit der Anlage, die tägliche effektive Betriebszeit, die Ausbeute an einwandfreien Produkten sowie die Struktur der Auftragswechsel gemeinsam berücksichtigt werden.

Dieser Artikel folgt der Reihenfolge „zuerst die Formel, dann ein Berechnungsbeispiel und schließlich eine Erläuterung der Methode zur Erfassung vor Ort“. Die im Text genannten Geräte- und Geschwindigkeitsparameter stammen von den entsprechenden Produktseiten; Stillstandszeiten, Ausschussquote und Szenario-Produktionsmengen sind Berechnungsannahmen und stellen keine tatsächlich gemessenen Durchschnittswerte aus Kundenbetrieben dar.

Abbildung 1: Vor-Ort-Aufzeichnung des kontinuierlichen Stoffauslaufs einer ZS-BD-Anlage mit 1000-mm-Trommeln und einer effektiven Bahnbreite von 1900 mm; die Geschwindigkeit vor Ort kann mehr als 1000 m/h erreichen.

I. Zunächst zur Begriffsklärung: Die Nenngeschwindigkeit entspricht nicht der Tagesproduktionskapazität

In den Anlagenparameterlisten werden in der Regel Referenzgeschwindigkeiten für die Standardkonfiguration angegeben, während die tatsächliche effektive Produktionskapazität sich aus „Anzahl der Meter qualifizierter Fertigware ÷ Gesamtdauer der Schicht“ ergibt. Wenn nach der linearen Meterzahl gefragt wird, sollte die Bahnbreite nicht erneut in das Ergebnis einfließen;soll die verarbeitete Fläche geschätzt werden, muss die Anzahl der qualifizierten Meter mit der effektiven Bahnbreite multipliziert werden. Viele Streitigkeiten bei der Produktionsplanung entstehen dadurch, dass lineare Meter, Quadratmeter und die Spitzengeschwindigkeit der Anlage zu einer einzigen Zahl vermischt werden.

II. Zunächst die tatsächlichen Standardparameter der Anlage klären

Die Geschwindigkeiten, Bahnbreiten, Walzendurchmesser und Leistungen der verschiedenen Modelle unterscheiden sich erheblich; diese Parameter dürfen nicht in einer unübersichtlichen, querformatigen Tabelle zusammengefasst werden. Im Folgenden werden sie nach Modell aufgeführt. Alle Geschwindigkeitsangaben liegen im Referenzbereich der Anlagen; die tatsächliche stabile Geschwindigkeit richtet sich nach Stoffmustern und Vor-Ort-Messungen.

• Kleine Walzenmaschine: Effektive Heizfläche 200 × 700 mm;Kleine Heißöl-Walze; Referenzgeschwindigkeit max. 40 m/h; Gesamtleistung 6 kW.
• ZS-BA-Modell für Bekleidung:effektive Breite wahlweise 1700 mm oder 1900 mm;Trommeldurchmesser 270–800 mm; Referenzgeschwindigkeit 90–620 m/h; Leistungskonfigurationen 13 / 15 / 28 / 45 / 68 kW.
• ZS-BD Abb. 1: Maschinenfoto(Konfiguration 1000 × 1900):Nutzbreite 1900 mm; Walzendurchmesser 1000 mm;Geschwindigkeitsbereich der Anlage 120–1200 m/h; im Einsatz wurde eine kontinuierliche Stoffausgabe von über 1000 m/h verzeichnet.
• ZS-BD Industrieausführung:effektive Breite 2200 mm;Wählbarer Walzendurchmesser: 1000 mm, 1200 mm oder 1500 mm; Referenzgeschwindigkeit: 880–2000 m/h; Leistungskonfiguration: 96 / 120 / 146 kW.

Die oben genannten Werte sind Standardparameter der Anlage; es handelt sich nicht um Produktionsgeschwindigkeiten, die bei allen Stoffen dauerhaft erreicht werden können. Stoffzusammensetzung, Grammatur, Musterabdeckung, Transferpapier, Tinte, Temperatur und Nachbehandlungsbedingungen beeinflussen die stabile Betriebsgeschwindigkeit. Insbesondere bei Stoffen mit hoher Dichte oder großflächigen, dunklen Mustern müssen zunächst Muster gedruckt werden, um die Betriebsparameter zu ermitteln, mit denen eine stabile Produktion gewährleistet ist.

Abbildung 1: Vor-Ort-Aufzeichnung an der Maschine:In den Aufzeichnungen des Unternehmens zur kontinuierlichen Stoffausgabe an der in Abbildung 1 gezeigten Anlage wurde mit der Konfiguration aus einer ZS-BD-Walze mit 1000 mm Durchmesser und einer effektiven Bahnbreite von 1900 mm eine Geschwindigkeit von über 1000 m/h erreicht.Hierbei handelt es sich um die vor Ort gemessene Stunden-Geschwindigkeit, was nicht bedeutet, dass bei allen Stoffen und Aufträgen den ganzen Tag über die gleiche Geschwindigkeit aufrechterhalten werden kann; die tatsächliche Produktion wird weiterhin von Stoffart, Grammatur, Musterbedeckung, Temperatur, Transferpapier sowie der Abstimmung zwischen Auf- und Abwickelvorrichtungen beeinflusst.

III. Die einzig praktikable Formel zur Berechnung der Tagesproduktionskapazität

Tägliche lieferbare Produktionskapazität (Meter) = stabile Betriebsgeschwindigkeit (Meter/Minute) × Anzahl der effektiven Betriebsminuten pro Tag × Ausbeute an einwandfreien Produkten

Dabei müssen von der täglichen Betriebszeit die Minuten für das Aufwärmen, den Rollenwechsel, die Reinigung, die Einstellarbeiten und außerplanmäßige Stillstände abgezogen werden. Die Konformitätsrate der Endprodukte sollte sich auf die tatsächlichen Aufzeichnungen derselben Stoffcharge stützen und nicht direkt aus den Zahlen anderer übernommen werden.

Abbildung 2: Ein Bediener überprüft und passt den Betriebszustand der Anlage am Bedienfeld an.

IV. Berechnungsbeispiel anhand einer konkreten Annahme

Das folgende Rechenbeispiel dient lediglich der Veranschaulichung der Formel. Angenommen wird eine 600-mm-Trommelkonfiguration des Modells ZS-BA mit einer tatsächlichen Gleichgewichtsgeschwindigkeit von 4,5 m/min (entspricht 270 m/h und liegt innerhalb des Standard-Referenzbereichs dieses Modells), einer 8-stündigen Schicht sowie den folgenden Beispielzeiten:

• Gesamtdauer der Schicht: 480 Minuten
• Aufheizzeit: 45 Minuten, gemäß den Angaben auf der Produktseite des ZS-BA, wonach das Aufheizen auf 200 °C etwa 45 Minuten dauert;Bei anderen Modellen gelten die tatsächlichen Geräteangaben
• Zwei Auftragswechsel: jeweils 20 Minuten veranschlagt, insgesamt 40 Minuten
• Reinigung, Materialzuführung und Überprüfung: 25 Minuten
• Behebung von Störungen und kurzzeitige Betriebsunterbrechungen: 30 Minuten
• Beispielhafte Ausfallquote: 90 %

Effektive Betriebszeit = 480 – 45 – 40 – 25 – 30 = 340 Minuten.

Beispiel für die tägliche lieferbare Produktionskapazität = 4,5 × 340 × 90 % = 1.377 Meter.

1.377 Meter sind das Berechnungsergebnis unter diesen Annahmen und stellen nicht die einheitliche Tagesproduktion dieses Maschinentyps dar. Wenn dieselbe Anlage nur eine halbe Schicht läuft, es zu häufigeren Auftragswechseln kommt, die Auftragslage deutlich schlechter ist oder die tatsächliche konstante Geschwindigkeit niedriger ist, sinkt das Ergebnis entsprechend; bei einer höheren konstanten Geschwindigkeit und weniger Stillstandszeiten steigt das Ergebnis hingegen an.Man kann nicht einerseits 4,5 Meter pro Minute und 340 Minuten effektive Betriebszeit zugrunde legen und andererseits das Ergebnis als 300 bis 600 Meter angeben.

V. Rückwärtsberechnung der Anlagengeschwindigkeit anhand der Zielproduktion

Wenn Ihr Ziel nicht darin besteht, die Produktionsleistung der Anlage zu schätzen, sondern Sie bereits wissen, wie viele Meter täglich geliefert werden müssen, können Sie die erforderliche konstante Geschwindigkeit umgekehrt berechnen:

Erforderliche Geschwindigkeit (Meter/Minute) = angestrebte Tagesproduktion ÷ (effektive Betriebsminuten × Ausbeute an einwandfreien Produkten)

Beispiel: Bei einem Tagesziel von 1.000 Metern, einer effektiven Betriebszeit von 340 Minuten und einer Beispiel-Gutrate von 90 % beträgt die erforderliche konstante Geschwindigkeit etwa 3,27 Meter/Minute, d. h. etwa 196 m/h. Bei der Auswahl der Maschine sollte sichergestellt werden, dass die Anlage diese Geschwindigkeit bei der Verarbeitung von echtem Stoff konstant einhalten kann, anstatt sich nur auf den auf dem Typenschild angegebenen Höchstwert zu verlassen.

VI. Welche Faktoren beeinträchtigen die tatsächliche Produktionskapazität?

1. Auftragswechsel und Temperaturstabilisierung

Nach einem Wechsel der Bahnbreite, des Stoffes oder des Musters müssen der Stoff neu eingefädelt, die Spannung angepasst und die Temperatur überprüft werden. Je häufiger Auftragswechsel stattfinden, desto höher ist der Anteil an Aufwärm- und Testläufen. Durch die Bündelung von Aufträgen mit identischem Muster und identischem Stoff in der Produktionsplanung lassen sich unnötige Wartezeiten reduzieren.

2. Spannung, Bahnführung und Stoffzustand

Schieflauf, Faltenbildung und ungleichmäßige Aufwicklung führen zu Geschwindigkeitsreduzierungen, Nacharbeiten oder der Verschrottung ganzer Stoffabschnitte.Funktionen wie automatische Stoffzuführung und -ausrichtung, automatische Spurkorrektur, synchrones Aufwickeln und Doppelwalzen-Aufwickeln, die in den Gerätedaten angegeben sind, stellen lediglich die Hardware-Voraussetzungen dar; die tatsächliche Wirkung hängt weiterhin vom Zustand des Stoffes und den Parametern ab. Weitere Methoden zur Fehlerbehebung bei der Spannungskontrolle finden Sie imLeitfaden zur Spannungskontrolle beim Endlosdruck von Chemiefaser-Stoffen.

Abb. 3: Der Bediener überprüft den Zustand des ausgegebenen Gewebes und entscheidet dann, ob die Transport- oder Spannungsparameter angepasst werden müssen.

3. Nichtübereinstimmung zwischen vorgelagerten Druck- und nachgelagerten Anlagen

Die Geschwindigkeit der Walzenmaschine muss auf die Ausgabegeschwindigkeit des Druckers, die Breite des Transferpapiers, die Auf- und Abwickelkapazität sowie die nachfolgenden Arbeitsschritte abgestimmt sein. Bei unzureichender Papierzufuhr im vorgelagerten Bereich muss die Walzenmaschine ihre Geschwindigkeit verringern und warten.Auch bei der Maschinenbreite gilt: Größer ist nicht immer besser. Der Einsatz einer zu breiten Maschine für Aufträge mit schmaler Bahn führt zu vermehrten Leerläufen und Verschnitt.

4. Auftragsvolumen und tatsächlicher Bedarf

Die Maschinenkapazität entspricht nicht unbedingt dem Auftragsbedarf.Bei unzureichendem Auftragsvolumen kann die Maschine, selbst wenn sie innerhalb der Parametergrenzen mit hoher Geschwindigkeit läuft, nicht genügend Meterleistung erbringen, um die Tagesproduktion zu erreichen. Vor dem Kauf sollten die voraussichtliche Anzahl der Auftragstage, die Häufigkeit der Auftragswechsel und die angestrebte Produktionskapazität in einer Tabelle zusammengefasst werden.

VII. Erfassen Sie Ihre tatsächliche Produktionskapazität über drei bis fünf Tage

Bei der ersten Bewertung sollten Zahlen nicht nach Gefühl geschätzt werden. Es wird empfohlen, mindestens drei Tage lang fortlaufend Aufzeichnungen zu führen und täglich folgende Angaben zu erfassen: Inbetriebnahmezeit, Zeitpunkt des Materialzufuhrbeginns, stabile Betriebsgeschwindigkeit, Zeiten für Rollen- und Auftragswechsel, Gründe für Betriebsunterbrechungen, verarbeitete Meterzahl, Nacharbeitsmeterzahl und Anzahl der konformen Meter. Berechnen Sie abschließend anhand der Formel die tatsächliche effektive Zeit und die Konformitätsrate.

Liegen keine Aufzeichnungen aus Testproduktionen vor, kann die Budgetierung nur auf der Grundlage konservativer Annahmen erfolgen; sobald Daten zu Anlagen oder Kunden vorliegen, müssen diese Annahmen durch tatsächliche Aufzeichnungen ersetzt werden. Informationen dazu, ob verschiedene Stoffe für den Sublimationsdruck geeignet sind, finden Sie imLeitfaden zur Eignung von Sublimationsstoffen;Informationen zum Energieverbrauch und zur Anlagestabilität finden Sie unterLeitfaden für stabile Serienproduktion sowie Energieeinsparung und Verbrauchsreduzierung.

Häufig gestellte Fragen

Kann eine 600-mm-Walze tatsächlich 600 Meter pro Tag verarbeiten?

Diese Frage lässt sich nicht allein anhand des Walzendurchmessers beantworten. Die Angabe von 600 Metern kann auf geringe Auftragsmengen, kurze Schichten oder häufige Stillstände zurückzuführen sein – oder auch auf eine niedrigere stabile Geschwindigkeit.Nach Berechnung anhand der konstanten Geschwindigkeit, der effektiven Betriebsminuten und der tatsächlichen Ausschussquote sind 600 Meter lediglich das Ergebnis eines bestimmten Szenarios und kein Standardwert für die Anlage.

Bedeutet eine größere Bahnbreite zwangsläufig auch eine höhere Meterleistung?

Wenn man die lineare Meterzahl vergleicht, legen breit- und schmalbahnige Anlagen bei gleicher Geschwindigkeit und Laufzeit täglich die gleiche Meterzahl zurück; allerdings deckt eine breitbahnige Maschine pro Meter eine größere Fläche ab. Ist der Auftrag selbst sehr schmal, führt der Einsatz einer zu breiten Anlage nicht automatisch zu einem Anstieg des effektiven Absatzes, sondern erhöht im Gegenteil Leerlauf, Energieverbrauch und Verschnitt.

Sollte bei der Berechnung die Höchstgeschwindigkeit zugrunde gelegt werden?

Die Höchstgeschwindigkeit sollte nicht direkt für die Produktionsplanung herangezogen werden. Es sollte die Geschwindigkeit verwendet werden, bei der unter den tatsächlichen Bedingungen hinsichtlich Stoff, Muster und Kundenabnahmekriterien eine kontinuierliche und stabile Produktion möglich ist, und es sollte mindestens ein Testlauf mit durchgehendem Stoffdurchlauf durchgeführt werden.

Da es sich bei den Zahlen um Annahmen handelt, hat der Artikel dann überhaupt noch Referenzwert?

Ja. Der Artikel liefert reproduzierbare Formeln, die zu erfassenden Datenfelder und Methoden zur Rückrechnung. Solange klar gekennzeichnet ist, welche Zahlen aus Produktparametern und welche aus Berechnungsannahmen stammen, können Einkäufer die Beispielwerte durch ihre eigenen Daten ersetzen und so realistische Ergebnisse erzielen.

Zusammenfassung: Die auf dem Typenschild der Anlage angegebene Höchstgeschwindigkeit gibt lediglich die Leistungsgrenze an und kann nicht direkt als Tagesproduktionskapazität herangezogen werden. Zunächst muss die stabile Geschwindigkeit ermittelt, anschließend die effektive Betriebszeit erfasst und schließlich anhand der tatsächlichen Ausschussquote die Menge an fertigen Metern berechnet werden. Erst die auf diese Weise ermittelten Zahlen eignen sich für die Angebotserstellung, die Produktionsplanung und die Auswahl des geeigneten Modells.Die konkrete Konfiguration der Anlage lässt sich anhand vonZS-BD Industrieller Sublimations-Trommel-Transferpresse, ZS-BA Bekleidungsversion und Amortisationsberechnung weiter bestätigen.