Twin-sheet-Maschinen

Heiße Scheiben

Kompakte Heizungssteuerung regelt Temperatur beim Vakuum-Thermoformen
Über Vakuum-Tiefziehen mit zwei Platten lässt sich Folienmaterial zu hochwertigen Kunststoffscheiben formen. Voraussetzung ist allerdings, dass die Prozesstechnik – und vor allem die Temperaturregelung – exakt passt. Ein fränkischer Präzisionsteilehersteller vertraut hier auf eine kompakte Gesamtlösung, die zwischen Maschinenhersteller und Steuerungstechnik-Ausrüster entwickelt und optimiert worden ist – auch in Scheibenform.

Im vergangenen Jahr hat Hombach Kunststofftechnik die laut Hersteller damals schnellste und größte Twin-Sheet-Folienanlage der Welt in Betrieb genommen. Mit automatischer Beschickung und Entnahme lassen sich im „Closed-Chamber-Prinzip“ (geschlossenes Maschinensystem pro Blaskammer) Kunststoffplatten mit mehreren Quadratmetern Größe herstellen. Diese finden als Isolierplatten, als Trennwände oder, mit einer zusätzlichen, optisch ansprechenden Deckschicht versehen, als Bodenplatten Verwendung. „Entscheidend für die hohe Qualität der Endprodukte ist unter anderem die präzise Prozessführung, wobei die exakte Temperaturregelung zu den anspruchsvollsten Aufgaben gehört“, erklärt Geschäftsführer Timo Tobolla. Als Standard für größere Tiefziehteile gelten im Hause des Tiefziehspezialisten Geiss die Maschinen der T-Baureihe, wie sie auch Hombach einsetzt. Diese zählen inklusive des stufenlos motorisch verstellbaren und programmierbaren Spannrahmens zu den Hightech-Lösungen innerhalb des Thermoformens.

Anzeige

Heizungssteuerung mit hoher Funktionsintegration

Die Regelung der Heizelemente in der Ober- und Unterheizung birgt eine Reihe von Besonderheiten, die letztlich die Wirtschaftlichkeit mitbestimmen. Hierzu zählt die Heizungssteuerung Siplus HCS716I von Siemens. Die hohe Funktionsintegration dieser Heizungssteuerung spare nicht nur Platz, sondern mache die Maschinen für den Anwender auch sehr übersichtlich. Jedes Heizungssteuerungssystem enthält pro Ausgangskanal ein Leistungsschaltelement, eine fünf Ampere-Sicherung und die Kommunikation über Profibus DP auf dem Baugruppenträger. Sechzehn Kanäle stehen pro Leistungsbaugruppe zur Verfügung. Für die Montage im Schaltschrank gibt es zwei unterschiedliche Baugruppenträger, zur Befestigung über abgewinkelte Seitenteile direkt am Trägerblech oder als Schwenkrahmen, wie ihn Geiss in seinen Maschinen verwendet. Damit können zwölf solcher Leistungsbaugruppen aneinandergereiht werden, was en bloc die Regelung von maximal 192 Heizelementen ermöglicht – auf einer Fläche von nur 0,16  m2.

Gegenüber Heizungssteuerungen, die einzeln über Solid-State-Relais oder Schütze aufgebaut sind, ergeben sich damit erhebliche Optimierungsmöglichkeiten. Dank dem modularen Aufbau sind auch spätere Erweiterungen oder Modifikationen der Heizbereiche einfacher umzusetzen. Jeder Kanal enthält eine separate Sicherung, die das Instandhaltungspersonal bei Hombach bei Bedarf schnell wechseln kann. „Solche einfachen und übersichtlichen Lösungen erfüllen unsere Anforderungen bestens“, bestätigt Timo Tobolla.

Funktionsbaustein für die einfache Parametrierung

Besonders kompakt und einfach ist indes nicht nur die Hardware, sondern auch die Programmierung und Parametrierung. Im Rahmen des TIA-Konzepts von Siemens sind alle Komponenten von der Maschinensteuerung Simatic über die Bedienoberfläche bis zur Heizungssteuerung aufeinander abgestimmt. So gibt es für die Automatisierungssoftware Step7 beziehungsweise das neue Engineering-Framework Totally Integrated Automation Portal (TIA Portal) einen entsprechenden Funktionsbaustein für die Heizungssteuerung (HCS), die der Hardware als Datei beiliegt. Ebenfalls dabei sind die GSD-Dateien für die Profibus-Anbindung und die Handbücher.

Innerhalb eines solchen Muster-Funktionsbausteins sind die meisten Parameter bereits eingestellt oder vorgegeben, die sich einfach und schnell an die jeweilige Maschine anpassen lassen. Geeignet ist diese Heizungssteuerung für ohmsche Lasten, also alle gängigen Heizelemente wie Quarz- oder Infrarotstrahler. Weil die Heizungssteuerung ohmsche Verbraucher mit maximal 15-fachem Kaltstrom in der 1. Halbwelle schalten kann, eignet sie sich auch für Halogenstrahler, wie sie vorwiegend bei Geiss zum Einsatz kommen. Timo Tobolla erklärt den Grund: „Damit lassen sich entsprechend energieeffiziente Gesamtlösungen bauen, was wir als Maschinennutzer sehr begrüßen.“

Diagnosen für hohe Prozessqualität

Außerdem lassen sich solche Flash-Strahler feinfühlig und präzise regeln. Dazu bietet die Heizung eine Vollwellensteuerung mit im Nulldurchgang leistungslos schaltenden Triacs. Über die Maschinensteuerung wird im Funktionsbaustein der gewünschte Sollwert als Prozentangabe von 0 bis 100 Prozent in Ein-Prozent-Schritten vorgegeben und in der HCS verarbeitet. Die eingestellten Werte lassen sich am HMI über die Visualisierungssoftware WinCC Flexible detailliert anzeigen. Bei den T9-Maschinen von Geiss ist diese Funktion bereits integriert.

Jedem Kanal der HCS kann ein Heizelement zugeordnet sein. Die individuelle Gruppenbildung für einen optimalen Produktionsprozess findet dann softwareseitig im Funktionsbaustein statt. Ein solcher Aufbau hat nach der Erfahrung von Timo Tobolla noch einen weiteren Vorteil: „Aufgrund der damit verbundenen Diagnosemöglichkeiten erkennen wir Störungen und damit verbunden mögliche Prozessabweichungen sofort und können diese auch noch dokumentieren.“

Die Heizungssteuerung ist nämlich in der Lage, Leitungs- und Strahlerbrüche sofort zu erfassen und diese an die übergeordnete Steuerung zu melden. Sogar eine Eigendiagnose führen die Heizungssteuerungen durch. Bei einer Störung wie einer gefallenen Sicherung wird ein interner Fehler ausgegeben. Bricht eine Zuführleitung zum Gerät, meldet die HCS einen externen Fehler. Timo Tobolla freut sich: „Und die Vorteile erhält man bei einem Listenpreis pro Kanal, was in etwa ein Saunabesuch kostet – um beim Thema Thermo zu bleiben.“

Bei der Siplus HCS716I konnte bisher pro Kanal ein Heizelement bis zu einer Leistung von 650 Watt geschaltet werden. Ergänzend dazu gibt es nun zwei neue Leistungsgruppen, die 16 Kanäle je 1150 Watt sowie acht Kanäle mit maximal 2300 Watt schalten können.

Kompakt, präzise und hochverfügbar

Der fränkische Hersteller hochwertiger Kunststoffformteile Ernst Hombach ist ein weiterer „lebender“ Beweis für die Richtigkeit der Strategie, auf Qualität zu setzen. Produziert wird auf Maschinen die selbst auf Basis hochwertiger Komponenten konstruiert sind. Das gilt auch für die in weiten Teilen qualitätsbestimmende Heizungssteuerung, wie sie in den neuen T9-Maschinen des Herstellers Geiss eingesetzt sind:

Die besonderen Vorteile der HCS sind neben dem modularen Aufbau dieser Gesamtlösung auch deren einfache Einbindung in die Maschinensteuerung sowie die feinfühlige Steuerung und präzise Temperaturregelung und die umfangreichen Diagnosemöglichkeiten. Für Timo Tobolla eine klare Angelegenheit: „Heiße Phasen gibt es im übertragenen Sinn in der laufenden Produktion von Thermoformteilen genügend; deshalb bevorzugen wir zuverlässige Gesamtlösungen, die uns als Maschinennutzer eine hohe Verfügbarkeit sichert.“

In der Kombination von solidem Maschinenbau und Elektrotechnik bzw. Elektronik liegt hier einmal mehr der Schlüssel zum Erfolg einer prinzipiell bekannten Fertigungstechnologie. Sie wird ncht nur leistungsmäßig verbessert, sondern gewinnt hinsichtlich Prozessstabilität und Sicherheit – und damit schlussendlich auch hinsichtlich ihrer Effizienz, sprich der Kostensituation. Diese Vorgehensweise ist nicht auf das Themoformen beschränkt.

Anzeige

Das könnte Sie auch interessieren

Anzeige
Anzeige

Verpackungstechnik

Führungswechsel Marbach Werkzeugbau

Der Marbach Werkzeugbau, Hersteller von Thermoform- und Stanzwerkzeugen für die Kunststoffindustrie, hat seit 1.1.2017 einen neuen Geschäftsführer. Klaus Schwally (47) übernimmt die Aufgabe von Hans Masche, der Ende Februar 2017 in den Ruhestand...

mehr...

Newsletter bestellen

Immer auf dem Laufenden mit dem Kunststoff Magazin Newsletter

Aktuelle Unternehmensnachrichten, Produktnews und Innovationen kostenfrei in Ihrer Mailbox.

AGB und Datenschutz gelesen und bestätigt.
Zur Startseite