spectrum PLASTICS Schnelles Einspritzen garantiert Hochdynamisches Einspritzen mit Kombinationsantrieb

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spectrum PLASTICS Das Magazin für Automatisierungslösungen in der Kunststoffindustrie Oktober 2010 Schnelles Einspritzen garantiert Hochdynamisches Einspritzen mit Kombinationsantrieb Inhalt spectrum PLASTICS
spectrum PLASTICS Das Magazin für Automatisierungslösungen in der Kunststoffindustrie Oktober 2010 Schnelles Einspritzen garantiert Hochdynamisches Einspritzen mit Kombinationsantrieb Inhalt spectrum PLASTICS 2010 Seite 6 Seite 12 Seite 22 Deutliche Energieersparnis mit elektrisch angetriebener Spritzgießmaschine Von der Maschine zur leistungsstarken Produktionsanlage: Handling von GeKu Billion Macchi Siemens-Torquemotoren sichern Qualität in Coextrusionsanlagen W. Geyer p Editorial p Spritzgießen 4 Schnelles Einspritzen garantiert ARBURG GmbH + Co KG, Deutschland 6 Endlich umweltfreundlich produzieren Billion S.A.S., Frankreich 8 Best of Innovation Chuan Lih Fa Machinery Works Co., Ltd. (CLF), Taiwan 9 Der richtige Schwung beim Spritzgießen LS Mtron, Korea 10 Direkt zum Erfolg KraussMaffei Technologies GmbH, Deutschland p Extrusion 11 Komplettes Steuerungspaket Macro Engineering & Technology Inc., Kanada 12 Mehr Schichten, weniger Harze Macchi S.p.A., Italien 14 Eine Anlage, viele Möglichkeiten Leistritz Extrusionstechnik GmbH, Deutschland 16 (R)Evolution in der Extrusion High Tech Extrusion, Österreich 18 Durchgängige Qualität ER-WE-PA GmbH, Deutschland p Thermoformen 20 Grenzen überwinden Geiss AG, Deutschland p Handling 22 Automation der besonderen Art GeKu Automatisierungssysteme GmbH, Deutschland p Retrofit 24 Sparen durch Umbau BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH, Deutschland 25 Mit neuen Standards zu alter Bestform Franz Schneider GmbH & Co. KG, Deutschland 26 Gut (um)gerüstet Electrolux-Gruppe, Italien 28 Messebesuch mit Folgen Mangfall Plastik GmbH, Deutschland p Service 30 Mehr Energieeffizienz für Maschinen Energiesparen mit dem Applikationszentrum Köln spectrum PLASTICS 2010 Herausgeber Siemens Aktiengesellschaft, Gleiwitzer Str. 555, Nürnberg Industry Automation Division CEO Anton S. Huber Drive Technologies Division CEO Klaus Helmrich Presserechtliche Verantwortung Arno Hoier Titelbild: Wolfgang Geyer Verlag Publicis Publishing, Part of Publicis Pro, Postfach 32 40, Erlangen Tel.: +49 (0) Fax: +49 (0) Redaktion: Dr. B. Bellinghausen, G. Stadlbauer Layout: R. Degenkolbe Schlussredaktion: M. Schwab DTP: M. Willms Druck: Druckerei Wünsch, Neumarkt Auflage: Die folgenden Produkte sind eingetragene Marken der Siemens AG: ET 200, DRIVE-CLiQ, MASTERDRIVES, MP377, S7-300, S7-400, SENTRON, SIJECT, SIMATIC, SIMATIC Multi Panel, SIMATIC powerrate, SIMOTION, SINAMICS, SIRIUS, STEP, WinAC Wenn Warenzeichen, Handelsnamen, technische Lösungen oder dergleichen nicht besonders erwähnt sind, bedeutet dies nicht, dass sie keinen Schutz genießen. Jobnummer: /27447 Bestellnummer: E20001-A1420-P620 Die Informationen in diesem Magazin enthalten lediglich allgemenie Beschreibungen bzw. Leistungsmerkmale, welche im konkreten Anwendungsfall nich immer in der beschriebenen Form zutreffen bzw. welche sich durch Weiterentwicklung der Produkte ändern können. Die gewünschten Leistungsmerkmale sind nur dann verbindlich, wenn sie bei Vertragsschluss ausdrücklich vereinbart werden by Siemens Aktiengesellschaft München und Berlin. Alle Rechte vorbehalten. Diese Ausgabe wurde auf Papier aus umweltfreundlich chlorfei gebleichtem Zellstoff gedruckt. Printed in Germany 2 spectrum PLASTICS 2010 Editorial Liebe Leserin, lieber Leser, Klaus Recker Leiter Business Development Automatisierung von Kunststoff- und Gummimaschinen an die Endprodukte in der Kunststoffindustrie werden immer höhere Ansprüche gestellt, beispielsweise an Folien, die besonders dünn, aber extrem reißfest sein müssen, oder an Beschichtungen mit wasserabweisenden Eigenschaften. Für die Herstellung dieser High- Tech-Produkte ist eine hochdynamische, innovative Antriebs- und Automatisierungstechnik unabdingbar. Auf der Messe K 2010 in Düsseldorf zeigen wir Ihnen in Halle 10/Stand 40 durchgängige Branchenlösungen für die Kunststoffindustrie. Als Messe-Highlight stellen wir einen neuen hochdynamischen Kombimotor vor. Die mechatronische Einheit aus rotatorischem Antrieb und Linearantrieb wurde speziell für die kundenspezifische Applikation designt. Ein weiterer Schwerpunkt ist unsere hocheffiziente Servopumpe für hydraulische Spritzgießmaschinen. Sie erhöht den Maschinenausstoß bei gleichzeitiger Energieeinsparung dank elektrischer anstelle hydraulischer Antriebe. Als First-Class Solution für vollelektrische Spritzgießmaschinen bieten wir mit der Lösung Sinumerik Injection Molding Electric eine Ausrüstung, die höchste Teilequalität und reproduzierbare Prozesse garantiert. Neu für Extruder ist der innovierte Software-Baustein TCP 3000, der eine optimale und wirtschaftliche Temperaturregelung ermöglicht. Darüber hinaus zeigen wir auf der K 2010 unsere bewährten Antriebsund Automatisierungslösungen für unterschiedliche Anwendungen rund um die Kunststofftechnik, die sich schnell an alle kundenspezifischen Anwendungen anpassen lassen. Abgerundet wird unser Portfolio durch ein abgestimmtes Serviceangebot unserer Applikationszentren, die Sie von der Konzeption über die Entwicklung optimierter Lösungen bis zum weltweiten Support unterstützend begleiten. Überzeugen Sie sich von unseren Leistungen und lassen Sie sich in diesem Heft von den umfangreichen Lösungen für die Kunststoffbranche inspirieren! spectrum PLASTICS Spritzgießen p ARBURG GmbH + Co KG, Deutschland Schnelles Einspritzen garantiert Bei dem neuartigen Spritzaggregat für elektrische Spritzgießmaschinen von ARBURG sorgt ein Kombinations antrieb von Siemens für schnelles und hochdynamisches Einspritzen. W.Geyer Die ARBURG GmbH + Co KG gehört weltweit zu den führenden Herstellern von Spritzgießmaschinen mit Schließkräften von 125 bis kn. Neben hydraulischen, hybriden und elektrischen ALLROUNDER Spritzgießmaschinen vervollständigen Robot-Systeme, komplexe Fertigungszellen sowie weitere Peripherie das Portfolio des Familienunternehmens. Wesentliche Faktoren für die Erfolgsgeschichte von ARBURG sind die zentrale Fertigung im Stammwerk Loßburg, die hohe Qualität und Modularität der ARBURG Produkte sowie die Innovationskraft des Unternehmens. Gebündeltes Know-how Das spiegelt sich auch in der gemeinsamen Entwicklungsarbeit mit Siemens wider. Das Ziel eine mechatronische Einspritzeinheit für elektrische Spritzgießmaschinen wurde mit einem neuartigen Kombinationsantrieb von Siemens erreicht. Dieser verbindet einen Linearmotor für die Einspritzachse mit einem Rotationsmotor für die Dosierachse. Wir setzen den neuen Kombinationsantrieb an einer elektrischen Spritzgießmaschine der Baugröße 370 A ein, die für diesen Zweck mit einer 18-mm-Schnecke arbeitet, erläutert Dr. Eberhard Duffner, Bereichsleiter Entwicklung bei ARBURG. Der ALLROUNDER 370 A gehört zwar zu den kleineren elektrischen Spritzgießmaschinen, der Einsatz des Kombinationsantriebs ist aber auch an größeren ALLROUNDERn der Baureihe A realisierbar. Mit dem Gedanken, einen solchen Antrieb für die Einspritzachse bei elektrischen Maschinen einzusetzen, hatten sowohl Siemens als auch ARBURG bereits vor längerer Zeit gespielt. Durch die Bündelung des Know-hows beider Unternehmen konnte die gemeinsame Vision schließlich in die Realität umgesetzt werden, freut sich Eberhard Duffner über die erfolgreiche Kooperation. In einem ersten Schritt stellte Siemens einen Prototypen zur Verfügung, der 4 spectrum PLASTICS 2010 Technische Daten 3 Elektrischer ALLROUNDER 370 A mit 500 bzw. 600 kn Schließkraft 3 18-mm-Schnecke 3 Beschleunigungsrate von 8 g (12-mal höher als bei einer elektrischen Standardmaschine) 3 Einspritzgeschwindigkeit von maximal 2000 mm/s Vorteile mit dem neuen Kombinationsantrieb 3 Geregeltes Einspritzen mit extrem hohen Geschwindigkeiten und Beschleunigungen 3 Noch dünnere Spritzteile mit einem Fließweg-Wandstärken-Verhältnis zwischen 200:1 und 300:1 Dank des neuen Kombinationsantriebs eröffnet der elektrische ALLROUNDER neue Dimensionen im Dünnwandsektor Arburg nach den Vorgaben von ARBURG sukzessive weiterentwickelt wurde. So wurden im Rahmen des Projekts sowohl das Motorenkonzept und die mechanische Schnittstelle zur Maschine erstellt als auch die für das Spritzgießen erforderlichen Lastdaten festgelegt. Bei dem Kombinationsantrieb sind Linear- und Rotationsmotor in einem Gehäuse miteinander verbunden. Durch die Direktantriebe sind nur wenige mechanische Bauelemente für das Aggregat notwendig, wodurch sich Verschleiß und Wartungsaufwand minimieren. Dies gilt auch für den Linearmotor selbst, der nur über wenige bewegte Teile verfügt und damit verschleißfrei ist. Highlight des neuen Prinzips der Einspritztechnologie ist der Linearmotor, der entscheidende Vorteile bringt: Das hohe Beschleunigungsvermögen resultiert aus der direkten Verbindung des linearen Einspritzmotors mit der Schnecke sowie aus dem geringen Massenträgheitsverhältnis. Dadurch sind sehr hohe Geschwindigkeiten erreichbar, bei denen der Motor stets regelbar bleibt. Zudem ist der Antrieb absolut spielfrei, sodass höchste Präzision und Reproduzierbarkeit gewährleistet sind. Die Positioniergenauigkeit liegt bei unter 0,01 mm. werden auch komplett neue Bereiche im Dünnwandsektor erschlossen, die bisher nicht realisiert werden konnten, blickt der ARBURG Entwicklungsleiter positiv in die Zukunft. Potenzial sehe er aufgrund der zunehmenden Miniaturisierung von Bauteilen zum Beispiel im Bereich Elektrik/Elektronik bei Speichergehäusen und Steckern. Eine wichtige Rolle im Hinblick auf künftige Anwendungen im Dünnwandsektor spielen auch die Materialhersteller, da die einsetzbaren Kunststoffe hohe Anforderungen hinsichtlich ihrer Fließeigenschaften erfüllen müssen. Dementsprechend werden das neue Antriebskonzept und die daraus resultierenden Anwendungsmöglichkeiten sicher auch Entwicklungen im Materialbereich anstoßen. Nach umfangreichen Versuchen wurde die Konzeptionsphase abgeschlossen. Als nächstes wurde die Maschine mit existierenden Dünnwand-Werkzeugen unter Praxisbedingungen getestet und auf der K 2010 erstmals der internationalen Fachwelt vorgestellt. Den weiteren Weg beschreibt Eberhard Duffner so: Zusammen mit Kunden und Partnern, zum Beispiel aus dem Materialsektor, möchte ARBURG künftig neue Anwendungsgebiete für diese einzigartige Technologie erschließen. p Völlig neue Möglichkeiten Durch das hohe Beschleunigungsvermögen und die hohen Einspritzgeschwindigkeiten können nicht nur sehr dünnwandige Teile hergestellt werden. Mit diesem neuen Prinzip der Einspritztechnologie spectrum PLASTICS Spritzgießen p Billion S.A.S., Frankreich -3 Endlich umweltfreundlich produzieren Voll elektrisch angetriebene Spritzgießmaschinen der Reihe SELECT sparen Energie und erhöhen die Produktivität. - Dass die Energiepreise weiter steigen, ist längst kein Geheimnis mehr. So sieht sich die Kunststoff verarbeitende Industrie zunehmend vor die Aufgabe gestellt, nach Lösungen zur Einsparung des Energieverbrauchs zu suchen. Denn gerade hier sind bislang riesige Maschinen im Einsatz, deren Stromverbrauch in einigen Jahren eine wirtschaftliche Produktion erschweren wird. Eines der Unternehmen, das diese Anforderungen der Industrie beizeiten aufgenommen hat, ist der französische Maschinenbauer Billion S.A.S. aus Bellignat.» Unser Ziel von 2007, den Energieverbrauch um 30 bis 50 Prozent zu senken, haben wir längst erreicht.«daniel Bejannin, verantwortlich für den Bereich Software und Sonderforschung bei Billion Bis zu 70 Prozent weniger Stromverbrauch Bereits seit 1949 stellt Billion S.A.S. Spritzgießmaschinen her und ist für sein Wissen im Bereich der 2-Komponenten-Spritzgießtechnik bekannt. Um den Energieverbrauch in der Produktion zu minimieren, begann das Unternehmen vor einigen Jahren, Hybrid-Maschinen zu entwickeln. Mit der Baureihe SELECT bietet Billion nun voll elektrisch angetriebene Spritzgießmaschinen, deren Energieeffizienz ausgesprochen hoch ist. Die Baureihe SELECT beinhaltet inzwischen eine Reihe von energiesparenden Einund Mehrkomponentenversionen mit einer Schließkraft von 50 bis 400 Tonnen. Unser Ziel von 2007, den Energieverbrauch um 30 bis 50 Prozent zu senken, haben wir längst erreicht, erläutert Daniel Bejannin, Verantwortlicher für den Bereich Software und Sonderforschung bei Billion. Inzwischen streben wir eine Reduzierung um bis zu 70 Prozent an. Bei einigen Anwendungen sogar noch mehr. Neben der Reduktion des Energieverbrauchs bieten die voll elektrischen Spritzgießmaschinen der SELECT-Produktreihe ein Höchstmaß an Präzision und eine einzigartige Wiederholgenauigkeit der Bewegungen, was besonders in der Pharma-, Medizin- und Kosmetikindustrie von großem Vorteil ist. Siemens als optimaler Partner Für die schnelle Umsetzung seiner Produktentwicklung konnte der französische Maschinenbauer Siemens als zuverlässigen Partner gewinnen. Die Entscheidung fiel auf Siemens nicht nur wegen der hervorragenden Produkte. Die Verantwortlichen bei Billion waren auch begeistert von dem Engagement seitens Siemens bei der Entwicklung der Lösung. So steht Billion vor Ort ein engagiertes Team zur Seite, das französischsprachigen Support leistet. Derzeit wird die SELECT-Baureihe mit Synchronservomotoren und auch High-Torquemotoren von Siemens ausgestattet. Der Motor befindet sich in der speziellen Bauweise der Maschinen direkt auf dem Kugelgewinde und ermöglicht so eine direkte Kraftübertragung ohne Antriebsscheiben oder Riemen. 6 spectrum PLASTICS 2010 0% 70% -50% Für eine hohe Produktivität sorgt unter anderem der Synchronmotor des Spritzaggregats Laut Daniel Bejannin war es gut und auch sehr wichtig, bereits bei der Maschinenentwicklung mit Siemens eng zusammenzuarbeiten. Denn die Grundlage der Entwicklung bildete eine intensive Analyse von Kundenanforderungen aus unterschiedlichen Anwendungsbereichen. So konnten wir frühzeitig für jede Funktion ein Anforderungsprofil definieren, das auf die Wünsche der Anwender zugeschnitten war. Und nach diesem Profil wurden die Antriebe und Motoren ausgelegt und dimensioniert. Effizient und umweltfreundlich Die Baureihe SELECT ist mit luftgekühlten Synchronmotoren ausgerüstet. Wir wollten schließlich möglichst umweltfreundliche Maschinen bauen und nach Möglichkeit wassergekühlte Lösungen vermeiden. Denn diese würden einen gesonderten, geschlossenen Kreislauf und vor allem Wartung bedeuten, erläutert Daniel Bejannin. Äußerst energiesparend: die voll elektrisch angetriebene Spritzgießmaschine SELECT von Billion in 2-Komponenten-Version Mit dem neuen Antriebssystem lassen sich die Drehzahl und Geschwindigkeit der Motoren für jede einzelne Maschinenbewegung variieren. Die eingesetzten Synchronmotoren mit Kraftübersetzern erlauben es dem Bediener, die Geschwindigkeit der Spritzaggregatbewegung sowie die Düsenanpresskraft sehr genau zu steuern und zu regeln. Es ist keine manuelle Einstellung mehr erforderlich, wie wir sie von hydraulischen Maschinen kennen, stellt Daniel Bejannin zufrieden fest. p Bilder: Billion Eleganter Tablettendosierer aus zwei Komponenten Beispiel einer umweltfreundlichen und sauberen Produktion auf der voll elektrischen Baureihe SELECT, Herstellung: CMSI-TEXEN; Design: CGL Pack spectrum PLASTICS Spritzgießen p Chuan Lih Fa Machinery Works Co., Ltd. (CLF), Taiwan Best of Innovation Maßgeschneiderte Automatisierungs lösung verbessert die Funktionalität und Wettbewerbsfähigkeit der taiwanesischen CLF-AE-Spritzgieß maschinen. CLF Der taiwanesische Maschinenhersteller Chuan Lih Fa Machinery Works (CFL) stellt seit 1966 Spritzgießmaschinen her, und dies mit stetig wachsendem Erfolg. Um auf dem Weltmarkt auch weiterhin wettbewerbsfähig zu bleiben, war CLF auf der Suche nach einer Komplettlösung für die voll elektrischen Spritzgießmaschinen seiner AE-Serie Durch die 2-Motoren- Synchronisierung erreicht die Einspritzeinheit eine maximale Injektionsgeschwindigkeit von 600 Millimeter pro Sekunde und fand mit der IMe 5000 von Siemens eine maßgeschneiderte Automatisierungslösung. Das Herzstück der IMe 5000 bilden das antriebsbasierte Motion-Control-System Simotion D435/445 und das Antriebssystem Sinamics S120. Die Kommunikation erfolgt über Drive-Cliq. Zusammen mit den Siemens- Standardmotoren 1FT6 und 1FK7 konnte die Funktionalität der Maschinen noch weiter verbessert und an die Anforderungen angepasst werden. Im März 2010 wurden erstmals eine 230- und eine 450-Tonnen-Spritzgießmaschine mit der neuen Automatisierungstechnik von Siemens auf der Kunststofftechnikmesse Taipei PLAS in Taiwan vorgestellt und mit dem von der Messe ausgeschriebenen ersten Innovationspreis ausgezeichnet. Durchlaufzeit und Kosten reduziert Die vollelektrischen Spritzgießmaschinen der CLF- AE-Serie eignen sich besonders zur Herstellung von optischen Bauteilen wie zum Beispiel Lichtleiterplatten. Die neue Automatisierungslösung IMe 5000 ermöglicht unter anderem eine Niedrig- und Hochgeschwindigkeits-Einspritzkontrolle, wodurch die besonderen Anforderungen bei der Formung optischer Bauelemente mehr als erfüllt werden. Durch die 2-Motoren-Synchronisierung erreicht die Einspritzeinheit eine maximale Injektionsgeschwindigkeit von 600 mm/s. Die simultane Mehrachsensteuerung reduziert drastisch die Durchlaufzeit in der Dünnwandproduktion und damit auch die Herstellungskosten. Und schließlich können durch Energierückgewinnung beim Antriebssystem über 15 Prozent des Stromverbrauchs eingespart werden. Dies alles hat die Wettbewerbsfähigkeit der CFL-Maschinen deutlich erhöht. p 8 spectrum PLASTICS 2010 Spritzgießen p LS Mtron, Korea Der richtige Schwung beim Spritzgießen Die neue Spritzgießmaschine LGE2000HB setzt dank einer fortschrittlichen Antriebslösung Maßstäbe in punkto Geschwindigkeit, Durchlaufzeit, Präzision und Energieeinsparungen. Im Gegensatz zu den meisten vollelektrischen Spritzgießmaschinen, deren Spannkraft über einen Gelenkmechanismus erzeugt wird, besitzt diese Maschine einen Zweiplatten-Mechanismus wie bei mittelgroßen und großen Hydraulikmaschinen. Dadurch verfügt sie über geringe Abmessungen und ist besonders wartungsfreundlich. Durch den Einsatz eines Systems, das aus vier wassergekühlten 1FT6-Synchronmotoren, einem 1PH8- Asynchronmotor und fünf Antrieben Sinamics S120 für Spritzachse, Formpositionierungsachse und Plastifizieren besteht, werden optimale Ergebnisse in puncto Geschwindigkeit, Durchlaufzeit, Präzision und Energieeinsparungen erzielt. Die LGE2000HB wurde als strategisches Produkt für den High-End-Guss konzipiert Zusammen mit Siemens hat LS Mtron, der größte Spritzgießmaschinenhersteller Koreas und ein Weltkonzern auf dem Gebiet der Spritzgießsysteme, seit 2009 eine große elektrische Spritzgießmaschine (LGE2000HB) entwickelt. Die Spannkraft beträgt t und die mechanischen Komponenten des Hauptantriebs, mit Ausnahme der zur Spannkrafterzeugung und der zur Bewegung der geteilten Spindelmutter sowie des Trägers verwendeten Elemente, werden von Servomotoren angetrieben. Strategisches Produkt Die LGE2000HB wurde als strategisches Produkt für den High-End-Guss in den Bereichen Elektronik, Optik, Kfz und allgemeine Industriegüter konzipiert. Zusätzlich zu den Funktionen einer herkömmlichen vollelektrischen Spritzgießmaschine bietet sie auch mechanische Komponenten und Steuerungsfunktionen zur Erleichterung des Spritzpressens und Schaumgießens. LS Mtron Techniker von Siemens Deutschland in Köln und Erlangen waren in alle Phasen von der frühen Entwicklung bis zur Inbetriebnahme der Maschinen eingebunden. Potenziell auftretende Probleme im Zusammenhang mit Maschinen und Steuerungen konnten im Rahmen von Kick-off-Meetings, Mechatronik-Unterstützung vor Ort und Schulungen zur Spritzgießplattform IMX minimiert werden. Die Probleme, die während des Gießens vor Ort (beim Endbenutzer) auftraten, wurden mithilfe von Online- Remote-Support des Siemens-Hauptsitzes in Deutschland und technischer Unterstützung durch eine Siemens-Niederlassung vor Ort gelöst. Führende Lösungen für einen High-End-Markt Es ist zu erwarten, dass LS mit der Entwicklung der LGE2000HB führende Lösungen für den High-End- Gussmarkt liefert und einen neuen Maßstab auf dem Markt für große Spritzgießmaschinen setzt. p spectrum PLASTIC
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