HOLZ automation GmbH kan produsere trehalmbygningselementene til et helt hus på bare ett produksjonsskift - med effektiv bevegelseskontroll fra Siemens.
Bærekraftig bygging er et viktig tema for samfunnet som helhet. En måte å redusere karbonavtrykket på er å bruke fornybare, naturlige materialer, for eksempel halm. Dette svært bærekraftige isolasjonsmaterialet har blitt brukt av mennesker i århundrer. For at halm skal behandles helautomatisk til ferdige bygningselementer, kreves det imidlertid et intelligent systemkonsept, og fremfor alt en kraftig og fleksibel bevegelseskontrollløsning.
Motion Control-løsningen dekker aksesynkronisering, modultransport, pressebevegelse og potensielt enda flere prosesser i fremtiden. Dette resulterer i en skalerbar, standardisert løsning og mer effektivitet og fleksibilitet.
Alle funksjoner er konstruert i TIA Portal. Med kameraeditoren til SIMATIC S7-1500 T-PROSESSORkan den komplekse synkrone bevegelsen av alle aksene i pressepressen raskt justeres og modifiseres.
Siemens automatiseringsløsninger muliggjør sporbarhet og kvalitetsstyring. SIMATIC Industrial Edge brukes til å overvåke slitasje på sagblad og justere trimmeinnretningen deretter.
Nøkkelkomponenten som det nye systemet for automatisk produksjon av bygningselementer ble utviklet rundt, kommer ganske riktig fra landbruket: «Vi kjøpte en pressepresse og konverterte den slik at vi kunne automatisere den,» minnes Jürgen Holz, administrerende direktør i HOLZ automation GmbH. Et dristig skritt, fortsetter Jürgen Holz: «Vi kommer fra spesialmaskinkonstruksjon for montering og testing av presisjonsdeler som gir og drivaksler for bilindustrien. Her har vi definerte egenskaper — men naturmaterialhalmen stiller helt andre krav til prosessen. Å håndtere svingningene i materialegenskaper, for eksempel forskjellige stengelengder og gjenopprettende krefter, rent og automatisk, var virkelig en utfordring.»
For Alexander Fromm, Head of Software and Development hos HOLZ automation GmbH, var dette en spennende oppgave: «Vi måtte elektrifisere en hydromekanisk presse fra landbruket for bruk i en automatisert industriprosess. Det var ingen maler for dette.» Det var viktig for ham at HOLZ automation GmbH kunne dekke de mange prosessene - aksesynkronisering, modultransport, pressebevegelse - med ett system, «inkludert oppgaver som vi ennå ikke vet om.» Valget falt derfor på en Motion Control-løsning fra Siemens: «Vi koordinerte drivene sammen og utviklet konseptet. Dette resulterte i en skalerbar, standardisert løsning som gjør at vi kan være effektive og fleksible.
I anleggets nåværende seks stasjoner er bygningselementene satt sammen av trekomponenter, utstyrt med et bakpanel, og deretter utstyrt med presissede halmfyllinger av roboter. For den siste berøringen trimmes utstående halm jevnt, noe som skaper et rett veggelement som kan pusses eller viderebehandles. I tillegg til den sentrale SIMATIC S7-1500 T-CPU med integrerte sikkerhetsfunksjoner for pressepressen, har hver av de seks produksjonsstasjonene en distribuert SIMATIC ET 200SP Controller som en I-enhet. Totalt 16 akser styres på denne måten - 10 synkrone akser og 6 posisjoneringsakser. Dette inkluderer også anleggets sikkerhetskomponenter og kommunikasjon med de for tiden seks robotene.
HOLZ automation GmbH utviklet og validerte både den mekaniske og elektriske utformingen av systemet trinn for trinn, «slik at løsningen ville fungere med en gang,» husker Alexander Fromm. For å gjøre dette brukte han sporingsfunksjonen i TIA Portal blant annet for å validere systematferden og signalene til alle involverte komponenter. Resultatet var et modent, modulært og fleksibelt system som også muliggjør mobilt oppsett «dette gjør at vi enkelt kan ta systemet dit husene bygges eller halmen høstes. Dette forkorter transportruter for materialer og bygningselementer og reduserer dermed utslippene.» Den koordinerte, standardiserte automatiseringen, de forhåndstestede bibliotekene og den intuitive driften støtter effektiv igangkjøring — en annen fordel med løsningen.
Som ledende utvikler hadde Alexander Fromm ikke bare i prosjekteringsfasen fordel av den enkle drivstyringen via teknologiobjekter og de integrerte funksjonene for anleggssikkerhet. Den integrerte bevegelseskontrollløsningen støttet ham også i å gjøre enkle modifikasjoner og optimaliseringer. Et spesielt høydepunkt for Alexander Fromm: servodriften i ballepressen. «Den servomekaniske løsningen med forskjellige drivstørrelser og mekanisk kinematikk krever et høyt nivå av drivdynamisering. Tidligere ville vi ha planlagt to uker bare for å regulere og koordinere de seks synkrone aksene riktig; med One-Button Tuning av SINAMICS servostasjoner var vi ferdige på to timer.
Bygningselementene har allerede funnet sin første anvendelse: Den nye produksjonshallen ble ombygd med innvendige vegger laget av tre og halm. Systemet er ekstremt fleksibelt: «Vi kan koble prosessen vår direkte til planleggingssystemer fra arkitekter eller byggefirmaer via åpne grensesnitt. Vårt produktsortiment omfatter i dag 108 forskjellige bygningskomponenter i forskjellige bredder og former — og vi planlegger også å forsyne bygningskomponentene med leirgips i en annen stasjon. Takket være det modulære anleggskonseptet er dette ikke noe problem.»
Globalt leter folk etter løsninger for å bygge rimelig og bærekraftig. Jeg er overbevist om at dette bare er mulig med automatisering. Og med Siemens har vi funnet den rette partneren.