Anwendungen
Vollelektrische Spritzgießmaschinen nutzen direkt gesteuerte Elektromotoren für alle Hauptachsen und kommen vollständig ohne Hydraulik aus. Sie bieten höchste Präzision, Energieeffizienz und einen leisen Betrieb – ideal für anspruchsvolle Anwendungen in der Medizintechnik, Elektronik und Mikrobauteilefertigung. Der Verzicht auf Hydrauliköl reduziert Wartung und Kontaminationsrisiken und ermöglicht eine saubere, nachhaltige Produktion
Bedürfnisse:
Pelletzuführung
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Steuerung des Heißkanalsystems
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Temperaturregelung des Barrels
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Kontrolle des Spritzgießprozesses
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Einspritzkraft
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Messung des Einspritzdruck an der Düse
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Verformung der Holme
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Verformung der Reaktionsplatte
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Wertschöpfung aus Produktionsdaten
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Bedürfnis:
Pelletzuführung
Vor der Einspritzphase müssen die Kunststoffpellets erhitzt und entfeuchtet werden, um die Restfeuchtigkeit zu beseitigen. Andernfalls können sich während des Spritzgießens Blasen im Formteil bilden, die sowohl die Optik als auch die Funktionalität beeinträchtigen.
Darüber hinaus besteht bei feuchten Pellets die Gefahr, dass auch die Heizelemente des Extrusionszylinders beschädigt werden, was das Risiko ungeplanter Maschinenstillstände erheblich erhöht. Eine stabile Temperaturregelung ist daher unerlässlich.
Lösung:
Der Einsatz intelligenter Halbleiterrelais mit Rampensteuerung sorgt für ein schonendes, stufenweises Aufheizen der Pellets, verhindert thermische Schocks und stellt die vollständige Entfeuchtung sicher. Das integrierte Diagnosesystem erkennt partielle Lastunterbrechungen, erhöht die Betriebssicherheit und reduziert ungeplante Maschinenstillstände.
Bedürfnis:
Steuerung des Heißkanalsystems
Das Heißkanalsystem hält das Material in den Verteilerkanälen auf optimaler Temperatur, um Verfestigungen zu vermeiden. Eine präzise Regelung sorgt für gleichmäßige Füllung, kurze Zykluszeiten und konstante Produktqualität.
Die Gefran-Technologie für die Temperaturregelung von Heißkanalsystemen basiert auf Halbleiterrelais, PID-Reglern und Thermoelementen:
- Jedes Heizelement wird im geschlossenen Regelkreis über eine PID-Regelung gesteuert, die entweder in die SPS integriert ist oder über dedizierte Multiloop-Regler wie den Typ GFXTERMO4 erfolgt. Damit lässt sich die Temperatur bis auf ±0,5 °C um den Sollwert halten.
- Das kompakte Halbleiterrelais GRP-H mit integriertem Kühlkörper gewährleistet eine präzise Stromregelung bis 120 A. Über IO-Link lassen sich I/O-Karten einsparen, da Befehle, Alarme und Stromaufnahme direkt integriert verwaltet werden.
- Die Lösung ist skalierbar und kompatibel mit PID-Reglern, die entweder in der SPS oder in Remote-Modulen integriert sind.
Bedürfnis:
Temperaturregelung des Barrels
Das beheizte Barrel der Spritzgießmaschine arbeitet wie ein Extruder, daher ist eine präzise Temperaturregelung für die Qualität des Endprodukts entscheidend. Eine präzise Temperaturregelung im Barrel sichert konstante Viskosität und Maßhaltigkeit. Sie reagiert schnell auf thermische Schwankungen und verhindert Materialdefekte oder Verformungen.
Die Gefran-Technologie für die Temperaturregelung basiert auf Halbleiterrelais, PID-Reglern und Thermoelementen:
- Jedes Heizelement wird im geschlossenen Regelkreis über eine PID-Regelung gesteuert, die entweder in die SPS integriert ist oder über dedizierte Regler wie den Typ 1250 erfolgt. Damit lässt sich die Schmelzetemperatur bis auf ±0,5 °C um den Sollwert halten, mit konstanter Viskosität und ohne Oberflächen- oder Maßfehler.
- Das kompakte Halbleiterrelais GRP-H mit integriertem Kühlkörper gewährleistet eine präzise Stromregelung bis 120 A. Über IO-Link lassen sich I/O-Karten einsparen, da Befehle, Alarme und Stromaufnahme direkt integriert verwaltet werden.
Die Lösung ist skalierbar und kompatibel mit PID-Reglern, die entweder in der SPS oder in Remote-Modulen integriert sind. Funktionen zur Rezepturspeicherung und Trendaufzeichnung unterstützen schnelle Produktwechsel und die kontinuierliche Qualitätsverbesserung.
Bedürfnis:
Kontrolle des Spritzgießprozesses
Die Steuerung koordiniert alle Achsen, verwaltet Rezepturen, ermöglicht schnelle Materialwechsel und reagiert unmittelbar auf Prozessabweichungen.
Lösung:
G-Mation ist die Plattform für die vollständige, synchrone und integrierte Steuerung des Spritzgießprozesses. Das Herzstück des Systems ist die CPU G-Mation P6, ergänzt durch die Remote-Module G3 mit EtherCAT-Buskommunikation. Die Temperaturregelung erfolgt über integrierte PID-Regler; auch die Antriebssteuerung kommt ohne den Einsatz externer Gateways aus. Die Benutzeroberfläche wird über einen integrierten Webserver verwaltet und auf den Browser-Panels G-Mation W55 angezeigt, die die Darstellung individuell konfigurierbarer Dashboards ermöglichen.
Hauptmerkmale der Plattform:
- Vorkonfigurierte, anpassbare Anwendungsvorlagen
- Docker-Technologie für die Installation von Applikationen wie IoT-Dashboards, Predictive Maintenance oder die Anbindung an MES- und ERP-Systeme
- Offene Architektur mit Edge-Computing-Fähigkeit
Bedürfnis:
Einspritzkraft
Ohne Hydraulikdruck muss die Einspritzkraft elektrisch überwacht werden. Die exakte Kraftmessung nahe der Schnecke ist entscheidend, um Maßhaltigkeit, Oberflächenqualität und Prozessstabilität sicherzustellen.
Lösung:
Die Membranlastdose DLC wurde von Gefran speziell für vollelektrische Spritzgießmaschinen entwickelt:
- Ihre flache Bauweise ermöglicht die direkte Integration in die Spritzeinheit, ohne Einfluss auf die Gesamtlänge der Maschine.
- Sie ist wahlweise mit oder ohne integrierten Verstärker verfügbar und lässt sich so flexibel an verschiedene Steuerungskonfigurationen anpassen.
- Die Anbindung an die SPS erlaubt die präzise Steuerung der Einspritzmotoren und optimiert die Geschwindigkeits- und Druckprofile.
Bedürfnis:
Messung des Einspritzdruck an der Düse
Die direkte Druckmessung an der Düse ist für die Kalibrierung der Einspritzkraft unerlässlich. Sie stellt sicher, dass weder zu hohe Kräfte (Werkzeugschäden) noch zu geringe (unvollständige Füllung) auftreten und gewährleistet eine gleichbleibende Produktqualität.
Lösung:
Der IN-4000 erfasst den Einspritzdruck an der Düse in der Spritzgießmaschine:
- Er ermöglicht die initiale Kalibrierung der Einspritzkraft und erhöht damit die Genauigkeit der nachfolgenden Zyklen.
- Besonders geeignet für ISO-9000-zertifizierte Prozesse, in denen Reproduzierbarkeit und Rückverfolgbarkeit der Parameter entscheidend sind.
- Die Montage erfolgt magnetisch über einen Düsenadapter, der den Sensor vor mechanischen Beschädigungen schützt.
- Ein Heizelement hält den Sensor auf bis zu 230 °C und verhindert das Erstarren der Schmelze in der Messkammer. Dadurch sind auch Mehrfachtests mit unterschiedlichen Druckniveaus möglich.
Bedürfnis:
Verformung der Holme
Die bloße Kalibrierung der Schließkraft des Werkzeugs reicht nicht immer aus, um die Prozessqualität sicherzustellen. Ungleichmäßig gespannte Holme verursachen Qualitätsmängel und erhöhen den Verschleiß. Eine kontinuierliche Verformungsüberwachung ermöglicht frühzeitige Korrekturen und schützt Maschine und Werkzeug.
Gefran bietet zwei Ansätze zur Überwachung der Holmverformung:
- Kontinuierliche Überwachung: Messlanzen wie die Modelle ML1018, die in dafür vorgesehene Bohrungen der Holme eingebaut werden, erfassen die Verformung bei jedem Schließzyklus. So lassen sich detaillierte Trends ermitteln und rechtzeitig Prozesskorrekturen vornehmen.
- Überwachung beim Werkzeugwechsel: Magnetische Sensoren QE2008, die direkt an den Holmen angebracht werden, ermöglichen schnelle Überprüfungen während der Testzyklen bei jedem Werkzeugwechsel, ganz ohne permanente Installation.
Bedürfnis:
Verformung der Reaktionsplatte
Auf die Reaktionsplatte wird zyklisch die Kraft zum Öffnen und Schließen des Werkzeugs ausgeübt. Ein Ungleichgewicht der aufgebrachten Schließkraft kann zu Fehlern am Formteil, zu mechanischen Belastungen der Strukturen oder zu vorzeitigem Verschleiß führen. Eine präzise Überwachung der durch die hydraulische Kraft hervorgerufenen Verformung der Platte ermöglicht es, eventuelle Kraftungleichgewichte frühzeitig zu erkennen, die Produktqualität zu sichern und die Lebensdauer von Maschine und Werkzeug zu erhöhen.
Der Dehnungssensor SL von Gefran ist eine ideale Lösung zur Überwachung der Schließkraft, da er sich besonders einfach installieren lässt: Er wird direkt an der Rückseite der Reaktionsplatte montiert, ohne dass aufwendige Bearbeitungen erforderlich sind. Er ist in den Versionen SL-VAA und SL76-VDA mit integriertem Verstärker und wahlweise analogem oder digitalem Ausgang erhältlich, was die Einbindung in bestehende Steuerungssysteme erleichtert.
Der für industrielle Anwendungen mit sehr kurzen Zykluszeiten entwickelte SL-Sensor gewährleistet auch unter anspruchsvollen Bedingungen höchste Zuverlässigkeit und Präzision.
- Die mechanische Verstärkung der Dehnung zwischen den beiden Montageflächen liefert ein stabiles und wiederholgenaues Signal.
- Besonders im Spannungsmodus ist er optimal für präzise und reaktionsschnelle Überwachungen geeignet.
- Dank seiner robusten Edelstahlkonstruktion und der Schutzart IP54 ist der Sensor unempfindlich gegenüber Stößen, Vibrationen und typischen Verunreinigungen im Produktionsumfeld.
Bedürfnis:
Wertschöpfung aus Produktionsdaten
Das Funktionsprinzip
Die Bewegungen – Schließen, Einspritzen, Auswerfen und Schlitten – erfolgen über bürstenlose Elektromotoren mit Spindelantrieb. Energie wird nur bei Bedarf bereitgestellt, was den Verbrauch im Vergleich zu Hydrauliksystemen erheblich reduziert. Encoder steuern jede Bewegung präzise und wiederholgenau. Das Material wird mit programmierbaren Geschwindigkeitsprofilen eingespritzt: schnell zum Füllen, langsam zum Verdichten. Das elektronische Schließen mit modulierter Geschwindigkeit sorgt für exakten Werkzeugkontakt und gleichbleibende Formteilqualität – ganz ohne Öl, Lärm oder Wärmeverluste.
Anforderungen und Technologie
Vollelektrische Spritzgießmaschinen benötigen spezielle Steuerungen, die präzise, kraftgeregelte Bewegungen gewährleisten.
- Die Motorposition wird über Encoder gesteuert; zur Erfassung der Vorschubkraft kommen drahtlose Membranlastdosen zum Einsatz.
- Da kein Hydraulikkreis zur Kühlung vorhanden ist, ist die Temperaturregelung von Zylinder und Werkzeug besonders kritisch.
Der Wegfall des Öls erhöht die Sauberkeit, erfordert aber zusätzliche Sensorik für Dehnung und Schließkraft. Gefran-Technologien gewährleisten maximale Effizienz, Energieeinsparung und Prozesssicherheit.
Gefran bietet PID-Regler, Halbleiterrelais GRP-H und Thermoelemente für hochpräzise Temperaturkontrolle – entscheidend für Anwendungen mit engen Toleranzen und hoher Wiederholgenauigkeit.
