Sumitomo (SHI) Demag és a BASF új gyártási cellát fejlesztenek a magas teljesítményű polimerek számára

- Sumitomo (SHI) Demag IntElect 1000 kN fröccsöntő gép kerül a BASF technológiai központjába
- Innovatív gyártási cella széles körű vizsgálati testeket állít elő
- Teljesen automata fröccsöntő berendezés robotkezeléssel és adatgyűjtéssel

A holnap polimereinek fejlesztése a kémiai és mechanikai tulajdonságok, valamint az anyagok feldolgozási viselkedésének megértésével kezdődik. A BASF Ludwigshafen-i fröccsöntő és extrudálási technológiai központjában egy új, teljesen automatizált Sumitomo (SHI) Demag fröccsöntő cella évente több mint 4 000 különböző próbabeállítást készít.

A fejlesztéshez a BASF Performance Materials üzletág, valamint a Sumitomo (SHI) Demag a H+S Automatisierungstechnik-kel együttműködve összegyűjtötték mérnöki tudásukat és technológiai erőforrásaikat. A gyártási cella széles körű vizsgálati testeket állít elő termoplasztikus polimerekből és keverékekből, termékfejlesztés és kutatás céljából.

A cella központjában egy magas precizitású, teljesen elektromos Sumitomo (SHI) Demag IntElect fröccsöntő gép áll 1000 kN záróerővel. A legfontosabb döntési szempontok, mint a kompakt kialakítás, energiahatékonyság és ismételhetőség mellett a 30 fős technológiai csapat értékeli a fejlesztett komfort- és biztonsági felszereléseket, többek között a alacsony zajszintet, valamint a fejlett, teljesen digitalizált megoldásokat az automatikus szerszámcsere és robotirányítás terén.

Optimális üzembiztonság és hatékonyság mellett a Lineáris Robot SDR 5-35S két feladatot lát el. Egyrészt automatikusan helyezi el a 12 különböző csereszettet a szerszámmagazinból a fröccsöntő gépre. Másrészt ugyanaz a robot multifunkcionális fogóval veszi ki a vizsgálati testeket a szerszámból, és továbbítja azokat egy kis Yaskawa GP8 6-tengelyes ívelt robotnak, amely a darabokat egy orsóval hajtott szerszámgépen helyezi el, ahol az öntőcsatornát leválasztják.

A meglévő szerszámkészlet-koncept és a további speciális funkciókat tartalmazó fröccsöntő egység beépítésre került az új gyártási cellába. A cella bővült a hőmérséklet-szabályozó berendezések vezérlésével és az újonnan bevezetett Gyártási Végrehajtási Rendszerhez (MES) való csatlakozással. Reinhard Jakobi, a BASF feldolgozási technológiai vezetője szerint az innovatív gépgyártás, amely kiforrott technológiát ötvöz a legmodernebb automatizációval és feldolgozási precizitással, a siker alapja. Ennek a mérföldkőnek számító projektnek a sikerét a csapat rugalmassága, elkötelezettsége és problémamegoldó megközelítése biztosította.

Angelika Homes, a BASF vezető projektmérnöke kiegészíti: „Bár a Sumitomo (SHI) Demag csapatával már széleskörű tapasztalatunk van a standard fröccsöntő gépeken történő gyártásban, minden partner már a kezdetektől bátran vállalta, hogy eltér a meglévő koncepcióktól és új utakat keres. A projekt összetettsége ellenére a Sumitomo (SHI) Demag és a H+S innovatív kialakítást nyújtott a gyártási celláról, amely sokkal kisebb energetikai lábnyommal és helyigénnyel rendelkezik, mint más cellák.”

Szerszámcsere: mindig forró téma

Sok vizsgálati test, amelyet a BASF technológiai központjában feldolgoznak, üvegszállal megerősített, gyakran égésgátló tulajdonságokkal ellátott magas hőmérsékletű termoplasztikus anyagok. Ennek eredményeként az olvadáspont akár 400°C, a szerszám hőmérséklete pedig akár 180°C is lehet.

A szerszámmagazin a robot segítségével 12 csereszettel tölthető fel. Az HB-Therm hőmérséklet-szabályozó berendezések integrációjának köszönhetően a szerszámcserék magas hőmérséklet mellett is automatikusan, biztonságosan és hatékonyan történnek a fröccsöntő gépen.

Markus Hausmann, a Sumitomo (SHI) Demag automatizálási rendszerek vezető mérnöke így nyilatkozik: „Annak érdekében, hogy a SDR robot biztonságosan vegye ki a szerszámokat, a hőmérsékletet 80°C-ra csökkentjük, és a nyomást az alkalmazás során mérsékeljük. Ehhez a gépirányításnak zökkenőmentesen kommunikálnia kell a BASF MES rendszerével.”
A BASF MES értesíti a cellát, mikor van a következő próbabeállítás ideje, és átadja a következő szerszámcsere parancsát. A legutolsó próbabemérés után a beépített hőmérséklet-szabályozó egység szabályozza a csereszettet, és lehűti azt.

Ezután a szerszámcsere szignálokat küld az irányításnak, és a robot interfészen keresztül feltölti az új szerszámadatokat. A szerszámcsere után a hőmérséklet-szabályozó berendezések újra felmelegszenek, az automatikus üzem pedig elindul, és amint a szerszám hőmérséklete eléri a kívánt értéket, megkezdődik egy új próbabeállítás gyártása.

Precíziós préselés

A BASF számára a kihívást jelentő préselési feladatok megoldása kiemelkedő mérnöki teljesítményt jelent az egész projekt során. A BASF széles anyagválasztékot tesztel – a lágy és hajlékony polimerektől a merevebb és törékeny anyagokig. Emellett sokféle próbagéometria létezik, a falvastagság 0,5 mm-től 4 mm-ig terjed. Sok BASF vizsgálati test az ISO 294 szabvány szerint készül, amely meghatározza a minták formáját és geometriáját. „A formadarabok szerszámozással történő leválasztása alapfeltétel, mert ez nem változtatja meg az anyag tulajdonságait, és nem keletkezik por,” magyarázza Hausmann.

A multifunkcionális fogó biztosítja, hogy minden próbagéometria precízen kerüljön a présasztalra. Ez nem könnyű feladat, mivel sok anyag nagy üvegszállatartalommal rendelkezik, ami torzulást okozhat a próbadarabokon. Hausmann hangsúlyozza: „Ha a próbadarabokat nem rögzítjük megfelelően, előfordulhat, hogy ferde lesz a préselés, és nem felel meg a megadott minőségi követelményeknek.”

Digitális integráció

A BASF csapata minden nap különböző próbabeállításokat végez a gyártási cellán. Ez azt jelenti, hogy a MES rendszer különböző anyag- és folyamatparamétereket, próbatest-geometriákat és hőmérsékleteket ír elő. Minden egyes fröccsöntési ciklust digitálisan rögzítik és dokumentálják.

Homes így magyarázza: „Az új rendszer az, hogy minden ciklus és sok adat rögzítésre kerül, ami mélyebb betekintést tesz lehetővé.” Ezek az adatok rendkívül értékesek, mivel a teljes feldolgozási folyamatot reprezentálják, és mélyebb következtetéseket vonhatunk le arról, hogyan viselkedik az anyag bizonyos körülmények között, illetve hogyan dolgozhatja fel később a vevő.”

Megoldások korunk kihívásaira

Az elmúlt több mint 80 évben a Ludwigshafeni Feldolgozási Technológiai Központ hozzájárult a műszaki fejlődéshez, és jelentős szerepet játszott a műanyagfejlesztés és -feldolgozás kihívásainak megoldásában. Ahogyan az innovációkat a trendek hajtják, úgy fejlődnek az automatizált folyamatok és az adatok is, amelyek a gyakorlatias anyagfejlesztés gyorsításának katalizátorai. A gépek rugalmassága alapvető tényező a sikerhez, mondja Jakobi. „Ez az új cella megerősíti az automatizáció és digitalizáció szerepét az anyagfejlesztésben, valamint a szerkezetek szimulációjában és tervezésében.”

Azonban, ahogyan a BASF felismerte, a sikerhez elengedhetetlen, hogy minden partner összehangoltan osztozzon az ipari és mérnöki know-how-ban, és megossza szakértelmét az automatizáció, feldolgozás és integráció témakörében. E tudás összegyűjtésével a BASF, a Sumitomo (SHI) Demag és a H+S Automatisierung egy olyan rendszert fejlesztett ki, amely új szintre emeli a próbatestek gyártását és az anyagfejlesztést.