Extrusions-Blasformmaschine mit drehzahlvariablem Pumpenantrieb spart Energie

Effizient in Form geblasen

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Der Energieverbrauch einer Maschine wird neben ihrer Produktivität zunehmend zum Kaufentscheidungskriterium. Maschinenhersteller müssen deshalb schon bei der Konstruktion die Energieeffizienz der einzelnen Komponenten im Auge behalten. Hohe Einsparpotenziale verspricht ein Antriebskonzept mit drehzahlvariablen Pumpenantrieben. Uniloy Milacron beispielsweise hat damit den Energieverbrauch einer neuen Extrusions-Blasformmaschine gegenüber dem Vorgängermodell um 20 % gesenkt.

Exklusiv in KEM Der Autor: Holger Engert, Sales Industry Sector Plastics and Diecast, Bosch Rexroth AG, Lohr am Main

Auf Gegenstände, die ihre Gestalt durch Extrusions-Blasformen erhalten haben, trifft fast jeden Tag so ziemlich jeder. Denn Plastikflaschen, Kanister, aber auch Autospoiler und Spielzeug wie Bobby Cars oder Puppen – abstrakt gesprochen also: Hohlkörper aus Kunststoff – werden in Form geblasen. Dazu wird ein Schlauch aus heißem und formbarem Kunststoff extrudiert, der sogenannte Blasrohling. Dieser Schlauch wird von einer Form umschlossen und per Druckluft aufgeblasen. Der Kunststoff drückt sich an die Wand der Form, kühlt sogleich ab und behält nun seine Flaschen- oder eben Spielzeuggestalt.
Bei der Entwicklung einer neuen Extrusions-Blasformmaschinen-Serie verfolgte Uniloy Milacron zwei Ziele: Sie sollte nicht nur höchsten Sicherheitsanforderungen genügen, sondern auch sparsamer mit Energie umgehen. Der Hersteller von Kunststoff- und Blasformmaschinen aus Magenta in der Nähe von Mailand, schätzt Rexroth schon länger als fachkundigen Partner für hydraulische Komponenten und Systemlösungen und vertraut damit auch bei der neuen Maschine wieder auf die Kompetenz des Partners.
Drehzahl je nach Bedarf
Hydraulische Antriebslösungen sind besonders energieintensiv. Sie sind aber aufgrund ihrer Vorteile – hohe Kraftdichte auf kleinem Raum – aus vielen Anwendungen wie im Automotive-Bereich oder der Kunststoffindustrie nicht wegzudenken. Insbesondere hier verspricht die Kombination aus Hydraulik und Elektrik deshalb Abhilfe. Drehzahlvariable Pumpenantriebe Sytronix von Rexroth vereinen eine Hydraulikpumpe mit einem elektrischen Antrieb. Ein Frequenzumrichter senkt die Drehzahl des Pumpenmotors energiesparend ab, sobald der Prozess nicht die volle Leistung abruft.
Für die neue Extrusions-Blasformmaschine entschieden sich die Ingenieure für ein drehzahlvariables Druck- und Förderstromregelsystem im Regelkreis. Sein intelligenter Servoregler passt im laufenden Prozess die Drehzahl des Elektromotors und den Schwenkwinkel der Verstellpumpe an den Bedarf der Maschine an. Die Leistungsaufnahme wird somit optimiert und die Hydraulik spart Energie; vor allem wenn der Maschinenzyklus mit schwankenden Volumenströmen arbeitet – und zwar umso mehr, je höher der Teillastbetrieb ist.
Sparsamer und leiser
Das Regelsystem Sytronix DFEn 5000 besteht aus einer Axialkolben-Verstellpumpe, deren Antrieb ein Standard-Asynchronmotor mit Frequenzumrichter übernimmt. Eine digitale Onboard-Elektronik berechnet die notwendige Drehzahl für den gesamten Antriebsstrang. Das Zurückschwenken der Verstellpumpe verringert das Fördervolumen und reduziert die Belastung für den Motor. Die optimale Drehzahl für Druckhalten liegt beispielsweise je nach Druck zwischen 300 und 400 Umdrehungen pro Minute.
Bei zyklisch arbeitenden Maschinen kann ein Teach-in-Verfahren angewendet werden, um das System rechtzeitig vor einem Förderstromanstieg wieder zu beschleunigen. Auch in nichtzyklischen Maschinen wird kurz vor einem erhöhten Förderstrombedarf, wenn beispielsweise ein Chargenwechsel bevorsteht, ein Kontakt geschlossen, um wieder auf eine Mindestdrehzahl zu beschleunigen. Damit steht bei Bedarf die volle Dynamik der Regelpumpe zur Verfügung.
Durch die verringerte Energieaufnahme erwärmt sich auch das Hydraulikmedium nicht so stark: Das Aggregat muss weniger intensiv gekühlt werden.
Uniloys neue Extrusions-Blasformmaschine benötigt somit im Vergleich zum Vorgängermodell 20 % weniger Energie und braucht 25 % weniger Kühlleistung. Außerdem läuft die Maschine erheblich leiser. Das Unternehmen muss also auch weniger sekundäre Lärmschutzmaßnahmen ergreifen. Somit leistet sogar der Antrieb seinen Beitrag zur Arbeitssicherheit.
Fertige Sets vereinfachen Integration
Den Umstieg auf Energie sparende Hydraulik sollten Konstrukteure ohne hohen Aufwand bei Auswahl, Auslegung, Programmierung und Inbetriebnahme realisieren können. In den Best-in-Class-Reglern von Rexroth ist das umfangreiche Hydraulikwissen des Herstellers bereits hinterlegt. Für Konstrukteure bedeutet das, dass sie die einbaufertigen und vorkonfigurierten Lösungen sehr einfach und schnell in ihre Engineering-Umgebung integrieren können, ohne sich mit den Details der Programmierung auseinandersetzen zu müssen.
Für spezifische Bewegungsaufgaben stehen verschiedene vorkonfigurierte Sytronix-Sets zur Verfügung. Die Baureihe DFEn 5000 eignet sich insbesondere für Achsregelaufgaben in hohen Leistungsbereichen. Die nur von Rexroth angebotenen intelligenten Pumpen regeln sowohl den Schwenkwinkel als auch die Drehzahl des Motors und eignen sich für den Zwei-Quadranten-Betrieb. Die Sets der Baureihe FcP 5000 lassen sich vor allem für einfache hydraulische Aufgaben wie Spannen oder Klemmen einsetzen. In diesen wirtschaftlichen Lösungen übernehmen Frequenzumrichter und Innenzahnradpumpen die bedarfsgerechte Leistungserzeugung. Für anspruchsvollere Aufgaben in Kunststoffmaschinen oder der Umformtechnik können Konstrukteure unter den verschiedenen Sets der Baureihe SvP 7000 wählen. Diese decken in fünf Leistungsklassen mit verschiedenen Servomotoren und Pumpengrößen ein breites Einsatzspektrum ab.
Mit Sytronix senken Anwender bei mindestens gleicher Produktivität nicht nur den Stromverbrauch der Hydraulik um bis zu 80 Prozent, sondern reduzieren auch die mittlere Geräuschemission um bis zu 20 dB (A). Darüber hinaus steigt die Lebensdauer des Hydraulikmediums durch einen deutlich geringeren Wärmeeintrag.
Die hohe Modularität der Hydraulik ermöglicht es, auch bei bereits installierten Maschinen und Anlagen mit nur geringem Aufwand klassische Hydraulikaggregate mit konstanter Drehzahl durch drehzahlvariable Pumpenantriebe Sytronix zu ersetzen.
Bosch Rexroth, Tel.: 09352 18-4145, E-Mail: anfragen-pr@boschrexroth.de
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