Fortgeschrittene Steuerungssysteme & Leistungsmerkmale in modernen Blasformmaschinen

Die Rolle von Automatisierungs- und Steuerungssystemen

Moderne Blasformmaschinen haben sich zu hochautomatisierten Systemen entwickelt, die speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS), Mensch-Maschine-Schnittstellen (HMIs) und hochentwickelte Temperaturregelungssysteme integrieren, um Präzision, Effizienz und Stabilität zu gewährleisten. Beispielsweise verwenden viele automatisierte Hohlblasformmaschinen eine Steuerungsarchitektur, bei der ein Touchscreen (HMI) als Master-Station und die SPS als Slave-Station fungiert und über Protokolle wie Modbus kommuniziert, einer universellen Sprache für die Kommunikation von Industriesteuerungen. Diese Konfiguration ermöglicht es Bedienern, Zeit-, Druck- und Temperaturparameter einfach anzupassen und Alarme zu überwachen, was eine vollautomatische Produktion von der Materialzufuhr bis zu den fertigen Produkten erleichtert.

Präzise Temperaturregelung

Die Temperatur ist ein entscheidender Faktor beim Blasformen und wirkt sich direkt auf die Produktqualität aus. Bei einem "Extrusionsblasform"-Verfahren werden Kunststoffpartikel erhitzt, bis sie geschmolzen sind. Um Temperaturdrift zu minimieren (typischerweise innerhalb von -4 °C bis +4 °C geregelt) und Stabilität zu gewährleisten, werden fortschrittliche Regelstrategien eingesetzt. Eine Methode beinhaltet die Verwendung eines dedizierten Temperaturmoduls, das Signale in sehr kurzen Intervallen (z. B. alle 0,1 Sekunden) abtastet. Das System verarbeitet dann diese Samples – sortiert sie, nimmt Medianwerte und verwirft Ausreißer – um einen genauen Ausgabewert zu ermitteln.

Darüber hinaus erweist sich die Steuerung der Heizung basierend auf einem Temperaturbereich (Regelband) anstelle eines einzelnen Sollwerts als effektiver. Dieser Ansatz reduziert das häufige Schalten von Heizungskontaktoren, verlängert deren Lebensdauer und hält eine stabilere Temperatur aufrecht, wodurch sowohl die Produktqualität als auch der Ausstoß verbessert werden. Zusätzlich pausieren einige Systeme die Temperaturmessung vorübergehend, wenn der Heizungskontaktor einschaltet, um Störungen durch Einschaltströme zu vermeiden und die Regelgenauigkeit weiter zu erhöhen.

Energieeffizienz und Antriebssysteme

Energieeinsparungen in Blasformmaschinen werden hauptsächlich in den Bereichen Leistung und Heizung realisiert:

Leistungsbereich: Frequenzumrichter (FU) werden häufig an Extrusionsmotoren eingesetzt. Durch die Anpassung der Motorleistung an den tatsächlichen Prozessbedarf (z. B. Betrieb mit 30 Hz anstelle von 50 Hz) reduzieren FU den übermäßigen Energieverbrauch erheblich. Extrusionsantriebe mit Hochmoment-FU gewährleisten zudem eine stabile Vorformextrusion und garantieren ein gleichmäßiges Produktgewicht.

Heizbereich: Elektromagnetische Heizungen ersetzen zunehmend die herkömmliche Widerstandsheizung. Sie bieten Energieeinsparungen von 30 % bis 70 % aufgrund mehrerer Faktoren: Eine Isolierschicht verbessert die thermische Ausnutzung; sie heizen den Zylinder direkt, wodurch Wärmeübertragungsverluste reduziert werden; ihre schnellere Heizgeschwindigkeit (über 25 % schneller) verkürzt die Heizzeit; und eine verbesserte Produktionseffizienz reduziert elektrische Verluste bei "hohem Leistungsbedarf, geringem Bedarf".

Innovationen in der Kühlung und Dickenkontrolle

Effiziente Kühlung ist entscheidend für die Produktionsgeschwindigkeit und die Filmqualität in Verfahren wie dem Blasformen von Folien. Automatische Luftringe für Blasformfolien verwenden oft ein Dual-Airport-Design. Der untere Anschluss hält ein relativ konstantes Luftvolumen aufrecht, während der obere in mehrere Luftkanäle unterteilt ist, die jeweils ein Ventil haben, das von einem Motor gesteuert wird. Basierend auf Dickenmessungen von Sonden passt ein Computersystem diese Ventile an, um die lokalen Kühlraten zu modulieren und so die Gleichmäßigkeit der Filmstärke über die Blase zu steuern.

Für die Hochgeschwindigkeitsproduktion von Flaschen, wie z. B. in PET-Streckblasformmaschinen, ist innovatives Design der Schlüssel. Einige fortschrittliche Modelle verfügen über ein kompaktes Layout mit einem Heiztransportsystem, das für minimale thermische Ausdehnung und Verschleiß ausgelegt ist. Der Kern des Blasprozesses beinhaltet eine nockenbetätigte Blasstation. Ein zweistufiger Streckprozess gewährleistet eine präzise Vorformausrichtung, und die Verwendung von leichten EcoShell-Formen reduziert die Trägheit, was schnellere Formwechsel und betriebliche Flexibilität ermöglicht. Ein Dynamic Keep Close System (DKCS) kann die beiden Formhälften effektiv verriegeln, um Spaltlinien zu verhindern und so hochwertige Flaschen auch bei hohem Blasdruck und verkürzten Zykluszeiten zu gewährleisten.

Fazit

Technologische Fortschritte in Steuerungssystemen, Energiemanagement und Prozessoptimierung haben die Leistung, Effizienz und Produktqualität von Blasformmaschinen erheblich gesteigert. Die Integration von robusten SPS-Steuerungen, präzisem Temperaturmanagement, FU und innovativen Kühlmechanismen macht moderne Blasformanlagen zu einem Eckpfeiler der effizienten Kunststoffproduktherstellung.