Spritzgießen 4.0

Flexibel automatisieren – digital optimieren

Flexible, PC-basierte Steuerungstechnik und ein darauf abgestimmtes Antriebssystem, dazu für die Kunststoffverarbeitung maßgeschneiderte, modulare Software und digital gestützte Entwicklungsprozesse – das sind nach Angaben von Maicopresse die Hebel zu deutlich kürzerer Time-to-Market und Inbetriebnahme sowie effizientem Betrieb künftiger Spritzgießmaschinen. Erstes Resultat der Kooperation mit Siemens ist eine performante 6000 Kilonewton-Hybridmaschine mit hydraulischen und elektrischen Antrieben.

6000 Kilonewton Hybrid-Spritzgießmaschine – robuster Maschinenbau trifft modulare Automatisierung von Siemens. Links im Vordergrund der Torquemotor Simotics T-1FW3, der schnelle, präzise Schließ- und Öffnungsbewegungen des Kniehebels realisiert. © Maicopresse

Mit fortschreitender Automatisierung und Digitalisierung wächst auch im Spritzgießmaschinenbau die Bedeutung performanter Hard- und Software für den Markterfolg neuer Entwicklungen. Um sich voll auf seine Kernkompetenz Maschinenbau konzentrieren zu können, hat sich der italienische Spritzgießmaschinenhersteller Maicopresse (Maico) aus Borgosatollo bei Brescia dazu entschlossen, im Bereich Steuerungs-, Antriebs- und Digitalisierungstechnik in Zukunft intensiver als bisher mit Siemens zu kooperieren. Erstes Ergebnis der Zusammenarbeit ist die Maicopresse M-L 600 Hybrid, eine 6000-Kilonewton-Maschine, die überwiegend von elektrischen Servomotoren angetrieben wird. Lediglich für den Schließdruckaufbau und die Einspritzachse sorgt ein hydraulischer Druckspeicher, den eine Servopumpe auflädt. Das führt, so das Unternehmen, zu einem höheren Gesamtwirkungsgrad und reduziert den Energieverbrauch pro Kilogramm umgeformten Kunststoffs auf 0,30 kWh.

Anzeige

Typisch für alle Maschinen der ursprünglich aus dem Leichtmetalldruckguss kommenden Norditaliener sei ein robuster und langlebiger Maschinenbau, unter anderem mit geschmiedetem Maschinenbett sowie aus dem Vollen gearbeiteten Aufspannplatten, Kniehebelpleueln und Holmen. Das Zusammenspiel aller für den Spritzgießprozess entscheidenden Maschinenkomponenten wurde erstmals an einem von Siemens erstellten virtuellen 3D-Modell der Maschine untersucht und an diesem Digitalen Zwilling die Bewegungsführung optimiert und validiert.

Mit neuem Automatisierungskonzept

Der Open Controller integriert in kompakter Bauform die Funktionen eines PC-basierten, fehlersicheren Software-Controllers mit Visualisierung, PC-Anwendungen und zentralen Ein-/Ausgabebaugruppen (I/Os). © Maicopresse

Von Grund auf neu ist das gemeinsam entwickelte Automatisierungskonzept, basierend auf dem Simatic ET200SP Open Controller und der modularen Softwarebibliothek für Kunststofflösungen. Der neue, offene Controller integriert in kompakter Bauform die Funktionen eines PC-basierten Software-Controllers mit Visualisierung, PC-Anwendungen und zentralen Ein-/Ausgabebaugruppen (I/Os). Für hohe PLC-Performance mit integrierten Sicherheitsfunktionen soll die vorkonfigurierte Software-Variante der Simatic S7-1500F sorgen. Das kompakte „All-in-One“-System ist zudem die Plattform für Visualisierungslösungen mit Simatic WinCC Runtime sowie weitere PC-Anwendungen. Es stellt PC-Schnittstellen für Monitor (DVI), Maus, Tastatur sowie Profinet und Gigabit-Ethernet bereit und kann zentral wie dezentral erweitert werden. „Gehärtet“ für den Dauerbetrieb bei maximal 60 Grad Celsius ohne Leistungsverlust, ist das festplatten- und lüfterlose, schwingungs- und schockunempfindliche Gerät geeignet für den Einsatz in Serienmaschinen unter rauen Bedingungen. Die Offenheit und Skalierbarkeit ermöglicht dedizierte, in jedem Fall kostenoptimierte Automatisierungslösungen. Dies ermögliche es Maico, künftig individuell maßgeschneiderte Maschinen für alle Anforderungen zu realisieren. Als globaler Partner gewährleiste Siemens die weltweite Ersatzteilversorgung, Support und Weiterentwicklungen für die Kunden.

Standardisierte Bausteine für individuelle Lösungen

Im Rahmen dieses Projekts wurde zum ersten Mal auf dem Open Controller die Kunststoffbibliothek von Siemens eingesetzt. Dabei handelt es sich um eine modulare Softwarebibliothek mit standardisierten, qualitätsgesicherten Bausteinen für Simatic Steuerungen und einschaltfertige Bedienmasken für Simatic HMI. Diese sind schnell zu individuellen Automatisierungslösungen kombinierbar, nicht nur für Spritzgießmaschinen, sondern auch für Extrusions-, Blasform- und Thermoformmaschinen.

Elementare Grundfunktion jeder kunststoffverarbeitenden Maschine – und deshalb der Kunststoffbibliothek – ist die schnelle, feinfühlige Temperaturregelung. Das dafür optimierte Temperature Control Package (TCP) realisiere hohe Regelgüte in allen Heiz- und Kühlprozessen. Enthalten sind diverse Überwachungsfunktionen, unter anderem für Kaltstarts, sowie eine automatische Regleroptimierung (Auto Tuning).

Mit dem Softwarebaustein Drive Package (DRV) lassen sich die Hauptantriebe in Extrusions-, Spritzgieß-, Blasform- und Thermoformmaschinen in beliebiger Anzahl ansteuern, regeln und überwachen. Zu den Grundfunktionen gehören eine synchrone Drehzahlverstellung sowie die Durchsatz- und Druckregelung. Der Softwarebaustein für die Bewegungsführung (MOT) stellt technologiebezogene Motion-Control-Funktionen bereit und ermöglicht präzises Positionieren elektrischer und hydraulischer Achsen, auch im Gleichlauf.

Über die Grundfunktionen dieser Softwarebausteine hinaus ermöglicht eine parametrierbare Ablaufsteuerung (ACL) performante zyklische Prozesse. Das integrierte, schrittkettenbasierte Ablaufsystem ist skalierbar und über das HMI-System zu parametrieren. Damit lassen sich Maschinenabläufe flexibel gestalten und die Entwicklungszeiten drastisch verkürzen.

Das Projekt mit dem italienischen OEM hat bestätigt, dass durch den Einsatz der standardisierten Softwaremodule aus der Kunststoffbibliothek von Siemens das komplette Ablaufprogramm, alle verfahrensspezifischen Technologiefunktionen und die Bedienoberfläche in nur vier Monaten erstellt und implementiert werden können.

Am Digitalen Zwilling optimiert und validiert

Maßgeblichen Anteil daran hatten auch die vorherige Simulation wichtiger Abläufe und die virtuelle Inbetriebnahme des Steuerungsprogramms mit Hilfe des Digitalen Zwillings. Damit konnten die Maschineneigenschaften frühzeitig validiert, Fehler eliminiert und Risiken minimiert werden. Das virtuelle Modell der Maschine entstand in enger Zusammenarbeit der Konstrukteure von Maico und Spezialisten von Siemens. In diesem Fall wurden der NX Mechantronics Concept Designer (MCD) für die „Kinematisierung“ von Anlagenteilen und der Simatic Machine Simulator für die virtuelle Inbetriebnahme genutzt. Letzterer kombiniert den virtuellen Controller Simatic S7-PLCSIM Advanced mit der Simulationsplattform Simit, womit sich das Ablaufverhalten von Programmen untersuchen und optimieren lässt. Dank digitaler Umsetzung konnten zusätzliche Kundenanforderungen implementiert und Wettbewerbsprodukte substituiert werden.

Eine weitere, für effizientes und wirtschaftliches Spritzgießen entscheidende Komponente der neuen, durchgängigen Automatisierungslösung ist das modulare Umrichtersystem Sinamics S120. Es treibt neben einem Servomotor Simotics S-1FT7 auch zwei Torquemotoren Simotics T-1FW3 an, zum einen für die dynamische und präzise Öffnungs- und Schließbewegung, zum anderen für die Plastifizierung. Zum Bedienen und Beobachten ist auf der Frontseite ein Simatic Flat Panel mit 19-Zoll-Touchdisplay montiert.

Positives Fazit von Mario Merlini, Marketing Manager bei Maico: „Ausschlaggebend für die intensive Zusammenarbeit mit Siemens waren die hohen Anforderungen an die Qualität sowie der Wunsch nach einer Steuerungsplattform, die nach den individuellen Bedürfnissen des Anwenders konfiguriert werden kann und auch künftigen Anforderungen entspricht. Die Resultate zeigen, es war eine gute, zukunftsweisende Entscheidung.“ Auch erste Folgeprojekte sprechen für die Zufriedenheit des italienischen Spritzgießmaschinenbauers.

Anzeige

Das könnte Sie auch interessieren

Anzeige

Haitian und IKV

Neue Wege in der Plastifizierung

Haitian International und das Institut für Kunststoffverarbeitung in Aachen haben vereinbart, im Rahmen eines Gemeinschaftsprojekts alternative Möglichkeiten für Plastifiziereinheiten zu erarbeiten und dabei neue Ansätze zu suchen. Primäre Ziele...

mehr...
Anzeige
Anzeige
Anzeige

Produktion 4.0

Temperiergeräte beim Networking

Auch Temperiergeräte können in Sinne der digitalisierten Produktion in die Kommunikation eingebunden werden. Temperiergeräte der neuen Generation von Rgloplas lassen sich über das Kommunikationsprotokoll OPC UA mit Spritzgieß- und anderen...

mehr...
Anzeige
Anzeige
Anzeige

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