Steuerung Rhytemper

Kühlkosten senken

Impulstechnik profitiert von neuer Steuerungsgeneration
Auch bei der Steuerung von 80 Kreisläufen kommt die Steuerung nicht an ihre Grenzen.
Um bis zu 90 Prozent sinkende Kosten der Werkzeugkühlung und bessere Teilequalitäten im Spritzguss – das verspricht die patentierte Impulskühlung, deren Steuerungstechnologie auch hochkomplexe und dabei platzsparende Anwendungen erlauben soll.



Technischen Produkten mit komplexer Form, mit langen Fließwegen und geringen Wanddicken sowie hohen Anforderungen an Maßhaltigkeit und Oberflächenstruktur stellen die Kühltechnik vor besondere Herausforderungen. Sie kann bestimmend für die Teilequalität und Zykluszeiten und damit für die Kosten werden. Hier ist dafür zu sorgen, dass die Oberflächentemperatur der Kavität(en) in engen Toleranzen an der Sollkurve bleiben.

Unwirtschaftliches Kühlen mit warmem Wasser

Der Formenbauer sieht zu diesem Zweck im Werkzeug Temperierkreisläufe vor, deren Zahl und Anordnung sich nach der Form der Kavitäten und dem bei der Produktion verwendeten Kunststoff richtet. Temperiergeräte konventioneller Bau- und Funktionsweise heizen Wasser auf meist 30 bis 80 °C auf und pumpen es kontinuierlich durch diese Kreise. Die Vorlauftemperatur entspricht der für das gewünschte Ergebnis gerade noch ausreichenden Werkzeugoberflächentemperatur.

Das warme Wasser verhindert ein zu schnelles Auskühlen der Form und dient gleichzeitig als Kühlmedium. Die durch die Schmelze eingetragene Wärme muss dann unter erneutem Energieeinsatz abgeführt werden.

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Das Aufheizen und Abkühlen des Wassers kostet viel Energie. Zudem lässt sich die überschüssige Energie im Werkzeug nur vergleichsweise langsam und unkontrolliert abführen. Schneller und energieeffizienter ist Impulstemperierung. Bei Einsatz des patentierten Impulstemperierverfahren fließt nicht ständig Wasser durch das Werkzeug, sondern erst dann, wenn tatsächlich Energie abgeführt werden muss, und auch nur so lange, bis sie abgeführt ist. Da so das unerwünschte Auskühlen der Form verhindert wird, kann in zahlreichen Anwendungen darauf verzichtet werden, das „Kühlwasser“ aufzuheizen. Hier reicht die durch die Schmelze eingetragene Wärme aus, die optimale Oberflächentemperatur im Werkzeug zu halten. Entsprechend schnell kann mit dem Impulstemperierverfahren überschüssige Wärme abtransportiert werden. Unter dem Strich lassen sich laut Anbieter der Energieverbrauch im Vergleich zu konventionellen Temperiergeräten um 90 Prozent und die Zykluszeit um 18 Prozent reduzieren.

Herzstück der Technik sind eine leistungsfähige Steuerung und ein multifunktionales Medienverteilsystem zur Durchflussüberwachung und -regelung. Dieses, auch als separates Produkt in abgestuften Ausstattungsvarianten angebotene Verteilsystem namens Flowwatch ist modular aus kompakten Blöcken aufgebaut, so dass es im Gegensatz zu anderen Mehrkanal-Temperiersystemen werkzeugnah montiert und jeder Kühlkanal einzeln auf Durchfluss und Temperatur überwacht sowie seine Temperatur geregelt werden kann.

Dies erlaubt eine besonders effektive und zielgerichtete Temperierung mit minimalem Energieeinsatz und hoher Zuverlässigkeit, da viele verschleißanfällige Komponenten wie Heizelemente und Pumpen entfallen.

Leistungsfähige Steuerung

Überwachung und Ansteuerung der zahlreichen Kühlkanäle im Werkzeug einer Spritzgießmaschine – es wurden bereits Systeme mit bis zu 80 Kanälen realisiert – erfordert eine leistungsfähige Steuerung. Schließlich ist eine entsprechend hohe Zahl an Durchflusssensoren und Temperatursensoren sowie dieselbe Zahl an Ventilen auszulesen bzw. anzusteuern. Aufgrund der Temperaturträgheit des Werkzeugs muss zudem ein verhältnismäßig langer Zeitraum überwacht werden. Für die Einhaltung der vom Anwender festgelegten Kühlprofile sorgen dabei spezielle, von Rhytemper entwickelte und patentierte Regelungsalgorithmen.

Als Steuerungs- und Visualisierungsplattform ist ein kundenspezifisch zugeschnittenes Gerät aus der Power Panel Familie von B&R im Einsatz, das die Steuerung der ersten Generation ablöste. Aufgrund des guten Preis-Leistungs-Verhältnisses des Power Panels wird das Gerät durchgängig in allen Anwendungen als Steuerungs- und Visualisierungsplattform eingesetzt. Selbst bei Anwendungen mit 80 Kanälen wurde dabei die Leistungsgrenze der Steuerung nicht erreicht. Weitere Vorteile ergaben sich durch Wegfall von Lizenzkosten für das bis dato erforderliche Windows-Betriebssystem.

Zusätzliche Einsparungspotenziale und ein Mehr an Flexibilität wurde durch Einsatz von Modulen aus dem X20-System von B&R realisiert: Die hohe Packungsdichte von bis zu 12 I/O-Kanälen je Modul sowie ein fein abgestuftes Produktportfolio unterschiedlichster I/O-Kombinationen bedeuten für den Anwender weniger Platzbedarf und eine auf seinen tatsächlichen Bedarf zugeschnittene und erweiterbare Lösung. Dies sowie die dezentral erweiterbare Backplane des X20 Systems erlauben es, die I/Os dezentral an der Maschine in „Elektronikboxen“ zu platzieren. Die Automatisierungslösung auf Basis dieser Technik Elektrik und Mechanik erlaubt es erstmals gleichermaßen modular zu gestalten.

Mit dieser Technik erhält die Mehrkreistemperierung ein neues Leistungsniveau. Zahlreiche Praxisbeispiele belegen, dass der Anwender seinen Energieverbrauch mit der innovativen Impulstemperiertechnik deutlich reduzieren und gleichzeitig die Produktivität steigern kann, so dass sich die Investition in vielen Fällen bereits nach wenigen Monaten amortisiert.

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