In der Kunststoffindustrie wird wie in zahlreichen anderen Branchen nach Möglichkeiten gesucht, den Energieverbrauch weiter zu reduzieren.

Gleichzeitig werden die Taktraten immer kürzer. CHEManager erkundigte sich bei B&R nach Trends in der Kunststoffproduktion.
In der Kunststoffverarbeitung steigen die Qualitätsansprüche weiter und der Druck auf den Energieverbrauch und die Stückkosten bei immer individuelleren Losgrößen hält an.

Wer seine Effizienzpotenziale nutzt, kann einen wirtschaftlichen Gewinn mit nachhaltiger Wirkung erzielen und sich klare Wettbewerbsvorteile sichern. Ziel der Automatisierung ist es, die Flexibilität, Wertschöpfung und Effizienz zu erhöhen.

Flexibilität rauf - Engineering-Aufwand runter

Wer die Effizienz in der Produktion steigern will, muss seinen Verbrauch kennen und optimieren. Zur Überwachung des Energieverbrauchs bietet B&R mit Aprol EnMon eine Energie-Monitoring-Lösung an, die einfach zu integrieren und fertig installiert auf einem B&R-Box-PC verfügbar ist. Es sind lediglich wenige Parameter zu konfigurieren, um die Daten erfassen zu können.

Die Lösung bietet zahlreiche Möglichkeiten, einfache und sichere Analysen durchzuführen.
Die erzielbare Prozessoptimierung kann noch einen bedeutenden Schritt weitergehen, wenn nicht nur eine Produktionslinie, sondern die gesamte Fertigung zusammen mit allen Nebeneinrichtungen gesteuert und überwacht wird. Der große Erfolgshebel liegt in der ganzheitlichen Analyse des Produktionssystems. Hersteller, die im Produktionsprozess entsprechend reagieren, können die Energiebilanz ihrer Produkte erheblich verbessern, ohne dadurch zusätzliche Prozesskosten zu generieren.

Mit den Aufgaben wachsen

Mit Performance-Monitoring lassen sich Materialeinsatz, Energieaufwand, Produktionszeit und Materialstückkosten deutlich reduzieren. Ein koordinierter Maschinenbetrieb optimiert die Auslastung, reduziert den Verschleiß und verhindert einen ineffizienten Herstellungsprozess. Aprol Process Data Aquisition (PDA) archiviert alle Daten zentral, lückenlos und langfristig. Das sichert den Qualitätsnachweis im Herstellprozess und verbessert die Wettbewerbsfähigkeit.

Neben den Softwarelösungen Aprol EnMon und PDA ist das komplette Produktportfolio von B&R auf Energieeffizienz ausgelegt. Bereits im Engineering kann der Maschinenbauer den künftigen Energieverbrauch der Maschine minimieren, indem Bewegungsprofile optimiert und Maschinenteile ideal abgestimmt konstruiert werden. Unterstützt wird er dabei durch eine Entwicklungsumgebung, die es ermöglicht, eine Komplettautomatisierung aus einer Hand zu gestalten. Die Antriebskomponenten von B&R verwenden zudem auch Bremsenergie, die über einen Zwischenkreis im Antriebsverbund verteilt wird, oder erlauben ungenutzte Energie in das Netz zurück zu speisen.

Kurze Reaktionszeiten und präzise Synchronisation

In der Kunststoffverarbeitung sind extrem kurze Reaktionszeiten gefordert; die Anforderungen an die industriellen Kommunikationssysteme sind also hoch. Mit Kommunikationszyklen im Bereich von nur wenigen hundert Mikrosekunden eignet sich Powerlink als verzögerungsfreie Infrastruktur für diese Aufgaben besonders gut. Zudem ermöglicht das Echtzeitprotokoll durch die Verwendung von Querverkehr eine extrem präzise Synchronisation mehrerer Achsen.
Mit Powerlink wurde das bislang schnellste Netzwerk der Welt in einer Kunststoffanwendung realisiert. Bei einer zweidimensionalen Folienstreckanlage der Brückner Maschinenbau wurden 728 Achsen mit 400 µs Taktrate synchronisiert. Bereits im Jahr 2010 hat Euromap, das europäische Komitee der Hersteller von kunststoff- und gummiverarbeitenden Maschinen, Powerlink in die Euromap -Spezifikation 75 aufgenommen.

Wirtschaftliche Produktion von Carbonfasern

Kohlenstofffasern sind besonders leicht, fest und steif. Damit spielen sie im Fahrzeugbau eine wichtige Rolle, denn Gewichtsersparnis bedeutet weniger Verbrauch und größere Reichweite, was besonders bei Elektrofahrzeugen von Bedeutung ist. Allerdings ist die Herstellung bisher sehr teuer - der Rohstoff Carbonfaser wird nicht ohne Grund manchmal als Schwarzes Gold bezeichnet. Mit neuen Herstellungsverfahren will zum Beispiel die LIBA Maschinenfabrik die Produktionskosten für Carbonfasern senken und hat dafür auf Basis bewährter Maschinentechnik die Copcentra MAX 5 CNC für eine besonders wirtschaftliche Produktion textiler Multiaxialgelege aus Kohlenstofffaser entwickelt. Die Maschine stellt besondere Ansprüche an die Steuerungs- und Antriebstechnik, denn es müssen viele Achsen hochgenau und simultan verknüpft werden, um komplexe Bewegungsabläufe realisieren zu können.

Mit dabei ist Automatisierungstechnik von B&R: die AcoposMulti-Antriebstechnik in Verbindung mit der schnellen Echtzeitkommunikation über Powerlink vereint höchste Dynamik mit ausgezeichneter Präzision. LIBA nutzt die Möglichkeit eines gemeinsamen Zwischenkreises mit Energierückspeisung, um auch bei Stromausfall für ein absolut synchrones Herunterfahren der Anlage zu sorgen. Damit ist die Maschine sofort wieder startbereit und muss nicht mit großem Zeitaufwand wieder angefahren werden.

Gesamtsystem aus einem Guss

Die Entwicklungsumgebung Automation Studio von B&R unterstützt den Aufbau modularer Maschinen und Anlagen. Für die Kunststoffverarbeitung wichtige Prozesse sind in Technologiepaketen abgebildet. Sie erlauben es, selbst komplexe Prozesse einfach zu beherrschen.

Mittels einer integrierten Hydraulikregelung können teure Zusatzgeräte entfallen. Die Einbindung eines Roboters oder Handhabungsgeräts in das Steuerungssystem der Maschine garantiert eine signifikante Reduktion der Zykluszeiten. Basispakete für Extruder und Spritzgießmaschinen erlauben eine effiziente Maschineninbetriebnahme. Mithilfe moderner Multi-Touch-Technologie können Spritzgießmaschinen einfach und sicher bedient werden.
Das modulare Automatisierungssystem von B&R ermöglicht es, die Automatisierung gezielt für jeden Anwendungsfall zu optimieren. Das Ergebnis überzeugt: Weltweit werden jährlich über 20.000 Kunststoffmaschinen mit einer B&R-Steuerung in Betrieb genommen.