Повністю оцифрована роботизована обробка та цифрова інтеграція інноваційних полімерів майбутнього починається з розуміння хімічних і механічних характеристик та умов обробки матеріалів. На експериментальному заводі BASF з лиття та екструзії в Німеччині новітній повністю електричний та автоматизований виробничий майданчик на базі термопластавтомата (ТПА) Sumitomo (SHI) Demag (Японія, Німеччина) забезпечує новаторські та відтворювані результати на більш ніж 4 тисячі випробувань на рік.

Об'єднавши свої інженерні компетенції та технологічні ресурси, підрозділ BASF Performance Materials у співпраці з Sumitomo (SHI) Demag і H + S Automatisierung створили інноваційний виробничий майданчик для розробки зразків продуктів і дослідження термопластичних полімерів і компаундів.

У центрі майданчика знаходиться понадточна ливарна машина IntElect 1000 кН від Sumitomo (SHI) Demag, яка була обрана за компактний дизайн, енергоефективність і повторюваність, а також поліпшені функції безпеки та комфорту. Серед них прогресивні рішення для автоматизації зміни прес-форм і низького рівня шуму в поєднанні з повністю оцифрованими роботизованими рішеннями для лиття пластмас.

Для безпеки та ефективності роботи лінійний робот SDR 5-35S повністю автоматизовано вибирає та розміщує одну з 12 змінних вставок прес-форми з магазину, розташованого усередині майданчика. Після формування деталі той самий робот, оснащений багатофункціональним захоплювачем, обережно витягує зразок для випробувань з форми і передає його невеликому 6-осьовому роботу Yaskawa GP8 з шарнірною рамою для точного вирізування зразків за допомогою сервоприводу машини.

Інтегруючи існуючу концепцію вставки прес-форми та спеціальні функції BASF у блок упорскування, установка також оснащена блоком контролю температури та новою цифровою системою управління виробництвом (MES) для співставлення кожної послідовності випробувань.

Райнхард Якобі, керівник відділу обробки високопродуктивних матеріалів BASF, описує цей проект як досягнення передових інженерних розробок, що поєднують зрілі технології з сучасною автоматизацією та точністю лиття під тиском.

«Не дивлячись на те що у нас є великий досвід співпраці з командою Sumitomo (SHI) Demag, з самого початку усі партнери мали сміливість відійти від попередніх концепцій і відкрити нові горизонти. Незважаючи на складність проекту, Sumitomo (SHI) Demag і H + S розробили інноваційну конструкцію виробничого майданчика з набагато меншими витратами енергії та використовуваною площею», – розповіла Анжеліка Хоумс, старший інженер по проектам у BASF. 

Занадто гаряче, щоб утримати

Багато зразків, досліджуваних у технічному центрі BASF, являють собою високотемпературні термопласти, армовані волокном і часто вогнетривкі. При цьому температура розплаву може досягати 400 °C, а температура прес-форми – до 180 °C.

У будь-який момент у бічній магазин можна завантажити до 12 змінних вставок, а потім автоматично вставити їх в литтєвую машину. Завдяки інтеграції системи контролю температури HB-Therm з системою управління верстатом Sumitomo (SHI) Demag автоматична заміна вставок прес-форми може бути виконана безпечно та ефективно, навіть при запуску процесу при високих температурах прес-форми.

Старший інженер систем автоматизації Sumitomo (SHI) Demag Маркус Хаусманн пояснює: «Щоб знизити температуру до 80 °C та скинути тиск у вставці, щоб гарантувати, що робот SDR може безпечно видалити вставку форми, наша система управління верстатом повинна спілкуватися та без проблем взаємодіяти з MES BASF».

MES BASF повідомляє майданчику, коли поточна настройка виготовленого зразка добігає кінця, і виставляє наступну форму. Відразу після зупинки процесу упорскування охолодження вставки прес-форми управляється вбудованим інтерфейсом блоку контролю температури.

Потім зміна вставок прес-форми синхронізується з керуванням майданчиком через вихідні та вхідні сигнали з передачею нового запису даних прес-форми через інтерфейс робота. Після заміни вставки прес-форми термостати знову нагріваються. Автоматична робота відновлюється, і починається новий запис даних прес-форми, як тільки досягається задана температура.

Пробивання з точністю

Для BASF рішення цієї проблеми було одним з найбільших інженерних досягнень. Завдяки великому профілю застосування BASF тестує широкий спектр полімерних матеріалів: від м'яких і твердих до жорстких і крихких полімерів. Також існує безліч зразків різної геометрії, в тому числі товщиною від 0,8 до 4 мм.

Всі зразки для випробувань BASF виробляються відповідно до стандарту ISO 294. Це визначає точність літникової системи та особливі вимоги, яким повинна відповідати кожна геометрія зразка.

«Видалення пуансоном є обов'язковою умовою, оскільки воно не змінює властивостей матеріалу і не видаляє частинки пилу», – пояснює Маркус Хаусманн.

Багатофункціональне захоплення забезпечує точне розміщення зразків будь-якої геометрії на перфораційній пластині. Це складно само по собі через те, що багато матеріалів, з якими працює BASF, мають високий вміст скловолокна, що може викликати викривлення. Описуючи, як паралельне пуансонне захоплення з сервоприводом долає проблему надійного розміщення деталей на пуансонній пластині, Маркус Хаусманн зазначає: «Якщо випробувальні зразки утримуються недостатньо добре на місці, штампування можуть бути викривлені або не відповідати зазначеним стандартам якості». 

Цифрова інтеграція

Як експериментальний центр, дослідницька група BASF зазвичай щодня здійснює на цьому пристрої 20 тестових налаштувань. Це означає, що програма управління майданчиком повинна бути адаптована до різних матеріалів, геометрії зразків, температур і параметрам обробки. Кожна виконувана настройка записується та документується в цифровому вигляді.

Анжеліка Хоумс коментує: «На відміну від наших колишніх систем MES, ця реєструє кожен аспект випробування та результати, даючи нам уявлення про кожний окремий знімок. Ці дані є надзвичайно цінними, оскільки вони представляють усю послідовність обробки та дозволяють нам робити більш глибокі висновки про те, як матеріали працюють у певних умовах, і як замовник може згодом їх обробити» 

Рішення проблем сучасності

Протягом більше 80 років дослідний завод BASF з лиття та екструзії в Людвігсхафені вносить свій внесок у технологічний прогрес і вирішує деякі з найскладніших проблем в хімічній переробці та переробці пластмас. Проте подібно до того, як тенденції визначають інноваційний процес, автоматизовані процеси та отримані дані стають каталізатором прискорення реальних досягнень в області полімерних матеріалів.

Також з успіх залежить від усіх партнерів, що поєднують промислові та інженерні пдосягнення та діляться відповідними знаннями в області автоматизації, обробки та інтеграції. Об'єднавши ці знання, BASF, Sumitomo (SHI) Demag і H + S Automatisierung розробили систему, яка виводить виробництво тестових зразків та експерименти з матеріалами на абсолютно новий рівень.

«Оскільки BASF продовжує активізувати свої зусилля з розробки стійких продуктів і рішень для промисловості, цей автоматичний майданчик для лиття під тиском вже довів, що незамінний. Можливість щороку проводити більше 4 тисяч систематичних випробувань високоефективних полімерів із складними формулами і відстежувати результати в цифровому вигляді через систему MES прискорює ці інноваційні зусилля», – підсумував Маркус Хаусманн.

 

ЖУРНАЛ ПОЛИМЕРНЫЕ ТРУБЫ - УКРАИНА