Den Schmelzdruck immer im Blick

Einer dieser Markttrends ist die zunehmende Digitalisierung und Vernetzung von Produktionsprozessen im Zuge von Industrie 4.0. Ziel ist die Smart Factory. Dabei sind intelligente Sensoren und Aktoren unverzichtbar für einen optimalen Datenaustausch zwischen Maschinen und eine erfolgreiche Mensch-zu-Maschine-Kommunikation. Sie dienen darüber hinaus der Maschinensteuerung und -synchronisierung sowie der Überwachung der Produktionsanlagen und gewährleisten die Maschinensicherheit.

Diese Vorteile – prozesstechnische Optimierung und Industrie-4.0-Tauglichkeit – nutzt auch Macchi für seine Extruder und integriert in seine Anlagen Schmelzedruckmessumformer mit digitalem IO-Link-Ausgang zur präzisen Erfassung des Schmelzedrucks sowie ebenfalls mit IO-Link ausgestattete magnetostriktive Wegaufnehmer von Gefran zur präzisen Positionserfassung der hydraulischen Achsen der Extrusionsanlagen.

Passend zur Unternehmensphilosophie, die auf Nachhaltigkeit und Ressourcenschonung ausgerichtet ist, fiel die Wahl auf umweltfreundliche, füllmedienfreie Impact-Schmelzedrucksensoren und ökologisch ebenso unbedenkliche, mit Natrium-Kalium gefüllte Massedruckmessumfomer. Beide Sensortypen gehören zur Baureihe IL, die Gefran eigens für die Anforderungen von Industrie  4.0 entwickelte und mit dem Kommunikationsstandard IO-Link ausstattete.

Sowohl die sich selbstüberwachenden Impact-Massedrucksensoren (Impact = Innovative Melt Pressure Accurate Transductor) als auch die gefüllten Sensoren sind SIL2-zertifiziert und haben eine Überdruckabschaltung nach PL d. Sie erfassen den Schmelzedruck in den Macchi-Extrudern auch bei hohen Temperaturen von 350 °C (ILI) bis über 500 °C (ILK) absolut präzise, erkennen Überdrücke und schalten die Anlage rechtzeitig selbsttätig ab.

Macchi ist Hersteller von Blasfolienextrusionsanlagen. © Macchi

Zusätzlich überwacht der Sensor verschiedene sicherheitskritische Zustände, darunter die Brückenspannung, die Funktion der Vorverstärkerstufe, die Temperatur im Verstärkergehäuse und die Versorgungsspannung. Damit verbessern die Sensoren die Maschinensicherheit und die Anlagenzuverlässigkeit gleichermaßen. Zudem sorgt die kontinuierliche Überwachung und Regelung des Schmelzedrucks für eine gleichbleibend hohe Qualität des Endprodukts, da die Geometrie des Extrudats und damit seine Qualität über den Schmelzedruck bestimmt wird.

Ergänzend zum Drucksignal zeichnen die Sensoren Temperaturverläufe auf und erfassen auch die Gesamtbetriebsstunden des Sensors unter Druck. Damit gestatten sie die Entwicklung von Algorithmen, die eine bessere Produktivität und gleichzeitig eine längere Lebensdauer des Extruders sicherstellen.

Berührungslose Positionsgeber für mehr Präzision

In den hydraulischen Achsen seiner Blasfolienextrusionsanlagen ersetzte Macchi herkömmliche Wegsensoren durch magnetostriktive Wegaufnehmer mit Hyperwave-Technologie und digitalem IO-Link Ausgang von Gefran. Die kontaktlosen cULus-zertifizierten Positionssensoren mit IO-Link 1.1 sind laut Herstellerangaben derzeit die einzigen Wegaufnehmer auf dem Markt, die zyklische Daten über Cursor-Position und Bewegungsgeschwindigkeit liefern können. Für den Anwender entfällt damit ein andernfalls erforderlicher Rechenschritt, um diese Informationen über die Steuerung zu erhalten. Sie sind messgenau und resistent gegen EMV-Störungen und Vibrationen und lassen sich in Industrie-4.0-Architekturen mittelgroßer und großer Maschinen unterschiedlicher Industriebereiche integrieren.

Ebenso wie die sich selbstüberwachenden Schmelzedrucksensoren erlauben auch die Hyperwave-Wegaufnehmer aufgrund der genauen Interpretation großer Informationsmenge die vorbeugende Wartung von Sensor und Maschine und steigern damit die Prozesseffizienz. Überdies ermöglichen sie einen besonders schnellen Datenaustausch, da der IO-Link-Master die Parameter neu konfiguriert und so an den Sensor anpasst. Standardisierte IO-Link-Verbindungskabel sollen eine vereinfachte Installation sicherstellen.

Mehr als nur Komponenten

Doch Gefran lieferte nicht nur die digitalisierten Sensoren. „Das Lösungspaket zur Steigerung der Produktionseffizienz unserer Extruder beinhaltete auch die erforderlichen Automatisierungsplattformen, die uns die Möglichkeit zu Fernwartung und Remoteservice geben, sowie die Integration aller Komponenten in die Extrusionsanlagen und nicht zuletzt eine umfassende Beratung bei der Planung, der Entwicklung und dem Bau der Schalttafeln“, erklärt Cristiano Procopio, F&E-Direktor von Macchi. Dabei unterstützte Gefran insbesondere das F&E-Team bei der Erstellung einer Ad-hoc-Software für die Verwaltung der Produktionslinie auf mehreren Plattformen und die Prozessautomatisierung.