Prípadová štúdia

Efektívna výroba plastových výrobkov

Rotovací stroj SHUTTLE-5700 HYBRID, navrhnutý a vyrobený spoločnosťou Orex, umožňuje použitie obnoviteľných zdrojov energie v procese tvarovania plastov a zároveň poskytuje úsporu materiálu a vyššiu produktivitu.

Spoločnosť Orex vyrába špecializované rotačné obkladacie stroje používané pri výrobe plastových výrobkov prostredníctvom rotačného tvarovania. Tieto stroje sa používajú na výrobu zásobníkov na vodu, hračiek, puzdier a iných predmetov zložitých tvarov. Pre zákazníka v Nemecku spoločnosť Orex navrhol a vyrobil stroj na mieru: SHUTTLE-5700 HYBRID. Je to prvý stroj tejto veľkosti a technologickej sofistikovanosti vyvinutý poľskou spoločnosťou. V porovnaní s inými riešeniami dostupnými na trhu vyniká svojou flexibilitou pri využívaní zdrojov energie a vysokou účinnosťou, čo prináša značné úspory. Riešenie je založené na technológii Siemens a ovládacích skrinkách dodávaných spoločnosťou Rittal.

Ako funguje rotomoulding?

Rotačné formovanie, tiež známe ako rotomoulding, je výrobný proces používaný na výrobu trojrozmerných plastových výrobkov.

„Rotomoulding ponúka oproti alternatívnym metódam tvarovania plastov významné výhody. Minimalizuje materiálový odpad, prispieva k vyššej kvalite výrobkov a znižuje náklady na výrobu krátkych výrobných sérií. Umožňuje tiež výrobu výrobkov so zložitými tvarmi a zložitými geometriami,“
vysvetľuje Sławomir Kocur, špecialista na obstarávanie a logistiku v oddelení automatizácie spoločnosti Orex.

Ústrednou súčasťou rotačných strojov Orex je rúra. Vo vnútri rúry sa plastový materiál nanáša na steny formy pri vysokých teplotách, zatiaľ čo forma sa otáča na dvoch osiach. Kľúčovú úlohu v tomto procese zohráva vykurovací systém, ktorý zahŕňa komponenty, ako sú plynové horáky a iné vykurovacie technológie. Tvorba produktu je možná pomocou rotačného systému, ktorý zaisťuje rovnomerné rozloženie roztaveného plastu po vnútorných povrchoch formy, čo vedie k rovnomernej hrúbke steny. Dodatočnú funkciu rotačných strojov zabezpečuje chladiaci systém. Produkt ochladzuje po tvarovaní a pomáha zachovať jeho konečný tvar.

Dosiahnutie vysokej kvality výrobkov si vyžaduje presnú kontrolu procesu. Rotovačné stroje Orex vrátane modelu SHUTTLE-5700 HYBRID sú vybavené pokročilými automatizačnými a riadiacimi systémami, ktoré nielen zabezpečujú presné riadenie procesu formovania, ale umožňujú aj monitorovanie parametrov a programovanie rôznych výrobných cyklov a konfigurácií foriem.

Proces rotomoulding vyžaduje prísne dodržiavanie technologických parametrov a dôkladné monitorovanie v každej fáze výroby.

Proces tvarovania je možné ovládať manuálne alebo automaticky. Srdcom riadiaceho systému je PLC SIMATIC S7-1500, pričom riadenie a monitorovanie procesov sú zabezpečené prostredníctvom dotykového rozhrania SIMATIC Comfort HMI.

Hybridné Solutions

SHUTTLE-5700 HYBRID kombinuje rôzne technológie vykurovania foriem, zvyšuje energetickú účinnosť, znižuje emisie skleníkových plynov a zvyšuje produktivitu procesov. Kľúčovou výhodou hybridných strojov je možnosť alternatívne používať plynové horáky alebo elektrické ohrievače powered by obnoviteľnými zdrojmi energie, ako sú solárne panely a veterné generátory, na vykurovanie formovacej komory.

„Hybridné riešenia implementované spoločnosťou Orex sú mimoriadne dôležité v kontexte ochrany klímy. Nahradenie konvenčných zdrojov energie obnoviteľnými zdrojmi pomáha znižovať emisie skleníkových plynov a znížiť celkovú uhlíkovú stopu.
zdôrazňuje Marcin Koter, obchodný manažér spoločnosti Siemens Poľsko.

SHUTTLE-5700 HYBRID je jedným z najdôležitejších hybridných modelov strojov vyrábaných spoločnosťou Orex na tepelné spracovanie práškového polyetylénu (PE) pomocou procesu rotačného tvarovania. Tieto stroje sú vybavené pokročilými monitorovacími a diagnostickými systémami, ktoré umožňujú nepretržitú analýzu parametrov stroja a pomáhajú predchádzať potenciálnym prevádzkovým problémom. Okrem toho riešenia Orex založené na technológii Siemens poskytujú presné riadenie procesov, čo vedie k vyššej kvalite výrobkov a efektívnejšiemu riadeniu výroby.

Technológia Siemens pre rotomoulding Solutions

Proces rotačného tvarovania si vyžaduje prísne dodržiavanie technologických postupov a dôsledné monitorovanie parametrov v každej fáze výroby. Počas výroby sa správne pripravená forma obsahujúca práškový polyetylén otáča vo vnútri komory pece na určitú dobu, pri vhodných rýchlostiach a s naprogramovanými zmenami smeru otáčania. Kľúčovým faktorom pri zabezpečovaní správnosti procesu je dosiahnutie a udržiavanie správnej teploty tvarovania.Stroj OREX SHUTTLE-5700 HYBRID bol prispôsobený na prevádzku s elektrickými vykurovacími telesami pozostávajúcimi z 24 vykurovacích panelov s výkonom 40 kW každý, ako aj plynovým olejovým vykurovacím systémom pozostávajúcim z dvoch horákov s výkonom 1 250 kW. Keďže horáky sú inštalované vo výmenníku tepla, toto riešenie umožňuje čistú cirkuláciu vzduchu v komore rúry a zároveň poskytuje lepšie podmienky spaľovania zemného plynu aj vykurovacieho oleja.

„Stroj SHUTTLE je vybavený modernými systémami riadenia pohybu a polohy, PID regulátormi vykurovania, rýchlymi stýkačmi SSR a snímačmi teploty, tlaku a polohy. To umožňuje presne prispôsobiť technologický proces a zabezpečiť rozsiahle výrobné a technologické možnosti,“
hovorí Sławomir Kocur.

Stroj vyrobený spoločnosťou Orex obsahuje rad riešení Siemens z radov produktov SIMATIC, SIMATIC NET a SINAMICS, ako aj nízkonapäťové spínacie a ochranné zariadenia SIRIUS/SENTRON.

Riešenia spoločnosti Siemens využívané spoločnosťou Orex umožňujú presné riadenie procesov, čo sa následne premieta do vyššej kvality výrobkov a efektívnejšieho riadenia výroby.

Proces tvarovania je možné ovládať manuálne alebo automaticky. V srdci riadiaceho systému je SIMATIC S7-1500 PLC, ktorý riadi ovládacie komponenty, zhromažďuje údaje o meraní a spracováva získané informácie na vykonanie procesných algoritmov. Riadenie procesov, monitorovanie a získavanie údajov sa poskytujú prostredníctvom SIMATIC Comfort HMI dotykové rozhranie. Ďalším dôležitým aspektom je použitie spoľahlivých spínacích a ochranných zariadení z SIRIUS/STREDISKO produktová rodina.

„Riadiaci systém obsahuje najnovšie technológie spoločnosti Siemens, ktoré zaisťujú presnú kontrolu nad procesom. Medzi kľúčové komponenty zodpovedné za riadenie stroja patria Servopohony SINAMICS vybavené pokročilými bezpečnostnými funkciami. Ich implementácia umožňuje plynulú reguláciu otáčok pre hlavné aj menšie rotačné osi v rozmedzí od 0,5 do 7 ot/min.“ hovorí Krzysztof Staszek, odborník na programovanie priemyselnej automatizácie v spoločnosti Orex Rotomoulding.

Použitie absolútnych enkodérov na hnacích osách umožňuje presnú kontrolu rotačného pohybu ramien stroja. Vďaka tejto pokročilej technológii je možné formu presne umiestniť, čím sa zabezpečí prevádzková bezpečnosť a rýchla manipulácia pri nakladaní, vykladaní a údržbe.

Stroj Orex je štandardne vybavený meračom spotreby elektrickej energie, analyzátorom kvality energie a meračom spotreby plynu.

Bezpečnosť na prvom mieste

Kľúčovým aspektom každej výrobnej linky je ochrana personálu pred zranením a zariadenia pred poškodením. V riešení Orex sú tieto požiadavky prísne dodržiavané a pod dohľadom špecializovaných bezpečnostných systémov podporovaných okrem iného technológiou Siemens.

„Bezpečnosť stroja SHUTTLE počas celej jeho životnosti je zabezpečená komplexnou sadou zariadení a bezpečnostných systémov podporovaných modernými systémami detekcie aktívneho plynu, detektormi plameňa, uzamykacími zámkami a blokovaním pohybu. V kombinácii so špeciálne určenými a chránenými pracovnými zónami, ako aj s vyškoleným a bezpečnostným obsluhujúcim personálom poskytuje stroj bezpečné a moderné pracovné prostredie,“ hovorí Krzysztof Staszek.

Na ďalšie zvýšenie prevádzkovej bezpečnosti je komora rúry vybavená núdzovým systémom odsávania výfukových plynov a prídavným ventilátorom na výmenu tepla. Okrem toho je prístup k stroju zabezpečený bezpečnostným plotom so špecializovanými procesnými a údržbárskymi prístupovými bránami. Stroj obsahuje určené zóny, ku ktorým môže pristupovať len oprávnený personál vykonávajúci prevádzkové alebo údržbárske úlohy.

Prevádzka SHUTTLE-5700 HYBRID a monitorovanie výrobného procesu sa vykonáva pomocou dotykového ovládacieho panela.

Bezpečnosť stroja SHUTTLE počas celej jeho životnosti je zabezpečená komplexným systémom zariadení a ochranných opatrení podporovaných modernými aktívnymi systémami detekcie plynu, snímačmi plameňa, uzamykajúcimi bezpečnostnými zámkami a blokovaním pohybu.

Každá pracovná stanica bola vybavená nezávislým manuálnym ovládacím panelom. Na bezpečnosť a kvalitu technologického procesu dohliada systém SAFETY implementovaný prostredníctvom PLC Siemens Fail-Safe, ako aj naše špičkové servopohony SINAMICS vybavené integrovanými funkciami SAFETY

Marčín Koter, Manažér predaja, Siemens Poľsko

Zariadenie riadiacej skrinky

Dôležitou súčasťou vybavenia stroja je rad riešení dodávaných spoločnosťou Rittal vrátane riadiacich a rozvodných skriniek VX25 s integrovanou klimatizáciou, ako aj distribučných systémov VX25 Ri4Power a Riline60.

Okrem riešení spoločnosti Siemens obsahuje stroj SHUTTLE-5700 HYBRID vybavenie dodávané spoločnosťou Rittal vrátane riadiacich a rozvodných skriniek VX25 s integrovanou klimatizáciou, ako aj systémov distribúcie energie VX25 Ri4Power a Riline60. Celkovo je stroj vybavený 12 skrinkami Rittal, v ktorých sú umiestnené nízkonapäťové elektrické zariadenia.

„Dve hlavné napájacie skrinky sú vybavené hlavným ističom Siemens 2500 A a poistkovými odpínačmi Rittal NH3 630 A. V odchádzajúcich podávacích skriniach napájajúcich jednotlivé vykurovacie telesá boli namontované systémy zbernice Riline60 s medenými prípojnicami 30 × 10 mm spolu s poistkovými vypínačmi a pripojovacími adaptérmi,“ vysvetľuje Bartosz Kaźmierczyk, produktový manažér zodpovedný za segment distribúcie energie v spoločnosti Rittal.

Systém skrinky a prípojnice tvorí komplexné riešenie pre konštrukciu certifikovaných nízkonapäťových rozvádzačov s vnútornou kompartmentalizáciou. Systém VX25 Ri4Power bol testovaný s elektrickými zariadeniami Siemens v súlade s normou EN 61439 vrátane vzduchového ističa 3WL1225 2500 A (ACB) použitého v tomto projekte.

„Toto riešenie je určené pre aplikácie s prúdovým menovitým výkonom až 6 300 A. VX25 Ri4Power kombinuje technológiu distribúcie energie a riadenia v jednom kryte. Komplexný modulárny systém umožňuje rýchlu a flexibilnú realizáciu ľubovoľnej časti rozvádzača s formami oddelenia od 1 do 4b. Umožňuje tiež vytváranie individuálne nakonfigurovaných priestorov zbernice, funkčných jednotiek a pripojovacích oblastí,“
hovorí Bartosz Kaźmierczyk z Rittalu.

Projekt zahŕňa aj štyri klimatizačné jednotky Blue e+, každá s chladiacim výkonom 2 kW. Každá jednotka je namontovaná priamo na dverách skrinky rozvádzača. Na zlepšenie energetickej účinnosti používa spoločnosť Rittal vo svojich klimatizačných systémoch inovatívnu hybridnú technológiu. Táto technológia kombinuje konvenčný chladiaci systém založený na kompresore so systémom tepelných potrubí, ktorý poskytuje pasívne chladenie. Kompresor pracuje len vtedy, keď samotné pasívne chladenie nie je dostatočné. Výsledkom je, že riešenie prináša nižšiu spotrebu energie a znížené emisie CO₂.

Na zabezpečenie optimálnych tepelných podmienok pre zariadenia inštalované vo vnútri skriniek boli nasadené klimatizačné jednotky Blue e+ s chladiacim výkonom 2 kW.“

Vysoká kvalita, úspory nákladov a prínosy pre životné prostredie

Použitie ekologických riešení a materiálov vrátane energetických systémov založených na obnoviteľných a nízkoemisných zdrojoch energie je jednou z charakteristických znakov strojov vyvinutých spoločnosťou Orex. Medzi ďalšie výhody hybridných riešení spoločnosti patrí zníženie odpadu materiálu a nižšie výrobné náklady, najmä pri malých výrobných prevádzkach.

V porovnaní s inými technológiami formovania, ako je vstrekovanie alebo lisovanie, proces rotačného tvarovania nevyžaduje vysoké tlaky potrebné na tlačenie materiálu do formy. Táto vlastnosť z neho robí ideálnu metódu na výrobu veľkých jednodielnych výrobkov, ako sú nádrže, kontajnery a vonkajšie kryty. Okrem toho rotačné formovanie výrazne minimalizuje odpad materiálu. Na rozdiel od konkurenčných výrobných metód, kde sa prebytočný materiál často odrezáva a zlikviduje, takmer všetok plast použitý v procese rotačného tvarovania sa stáva súčasťou konečného produktu. Výsledkom je efektívnejšie využitie materiálu a prispieva k nižším celkovým výrobným nákladom.

„Nástroje používané pri rotačnom lisovaní sú vo všeobecnosti jednoduchšie a lacnejšie ako nástroje potrebné pre iné technológie formovania. Výsledkom je, že tento proces je prístupnejší výrobcom, najmä tým, ktorí vyrábajú krátkodobé dávky. Okrem toho sa výrobky vyrobené týmto procesom vyznačujú vyššou kvalitou. Sú bezšvové a bez zvarov a spojov, vďaka čomu sú odolnejšie voči opotrebovaniu, poškodeniu a mechanickému namáhaniu. Všetky tieto výhody robia rotačné lisovanie atraktívnou voľbou pre výrobky, ktoré musia fungovať v náročných podmienkach prostredia,“
uzatvára Przemysław Orlik, generálny riaditeľ spoločnosti Orex Rotomoulding.

Kontaktujte nás