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阿博格Golden Electric系列有四種規格,合模力為600-2,000kN。
阿博格Golden Electric系列有四種規格,合模力為600-2,000kN。
塑料加工業面對多重不同挑戰,一方面市場競爭日趨激烈,另一方面原材料及人工成本不斷上漲。與此同時,人們更加關注環境問題,企業必須盡力提升資源效率去贏得顧客歡心。對塑料工業而言,提高資源效率可從三方面去考慮,一是利用更加高效的全電技術;二是投入於高階冷却技術;三是確保生產質量,避免產生廢品,浪費資源。

全電時代加速來臨

相比傳統液壓注塑機,全電機的優勢有很多。通過電子操控的伺服驅動器,注塑速度更快、更加精準,實現反復高品質生產,而且能耗更加環保。過去,全電機價格昂貴,但隨着技術進步,著名注塑機供應商均推出了性價比甚高的全電機。

阿博格(Arburg)在去年春季推出黃金版入門級全電注塑機(Golden Electric)。它有四種規格,合模力為600-2,000kN。雙五點肘杆系統可確保快速、高性能的成型週期。無間隙主軸驅動器以高精度運行。位置調節螺釘確保高模塑件質量。

新型電動機器系列還配置有液冷式電機和伺服變頻器,具有能效高、幹循環時間短、重現性好等優點。與標準液壓機器相比,這些伺服電機具有較高的效率,能持續功率自我調整,並可在制動過程中回收能量,可節能高達55%。

住友(SHI)德馬格(Sumitomo Demag)今年推出了新型IntElect全電動注塑機,合模力為500kN、750kN、1,000kN、1,300kN和1,800kN。新型IntElect系列擴大了合模力和拉杆間距範圍,尤其1800型號填補了大、中型IntElect機器之間的空白。
最新型IntElect是首款具有標準平台的全電動注塑機。
公司指出,最新型IntElect是首款具有標準平台台的全電動注塑機,並配有特殊直接驅動裝置,其採購價格與類似的液壓型號相當。

控制櫃集成在IntElect機器的底座上,為下游設備留出了大量空間,並可確保易於接近噴嘴區和整個合模裝置。平均而言,設備佔用面積比同類全電動機型小10%。

升級了電機技術,擴大了制動能量的存儲容量,為所有IntElect機器的大幅優化提供了基礎,從而與同類全電動機器相比可節能20%。

克勞斯瑪菲(KraussMaffei)選擇了在今年CHINAPLAS的舞台發佈了全新PX系全電注塑機。

“全新PX型號系列將全電動注塑機的優點與最大程度的模塊化以前所未有的方式結合在一起。在所有生產階段,高精度、高生產效率和高靈活性都將使我們的客戶受益。”克勞斯瑪菲中國銷售副總裁JörgWittgrebe說道。

新系列注塑機的靈活性體現於廣闊的合模裝置和注射裝置組合範圍,這在國內堪稱獨一無二。此外,客户可選擇更大的模板、更快的注射速度、更大的頂出力或者使用食品級潤滑材料NSF H1來運行。

“全新PX在以下行業有巨大潛能,比如3C(電腦、通信和消費類電子產品)行業、插頭行業、藥品化妝品包裝、汽車應用甚至醫療技術行業。”Wittgrebe說。
在去年K展初試啼聲之後,威猛巴頓菲爾(Wittmann Battenfeld)今年秋季正式量產新型EcoPower Xpress全電機,現有機型的合模力為400-500噸,注塑單元有三個規格,注塑速度可達600mm/s,注射壓力可達2500 bar。

新型EcoPower Xpress是一款全電動機型,主要面向包裝行業和薄壁產品。它取代了公司的TM Xpress(高速液壓肘杆機型),具有高注射動態性能,加速度高達1500mm/s²。

EcoPower Xpress的高動態性能注射驅動軸,以及開、合模是針對快速運動和高控制精度設計的。注射過程由雙電機系統驅動的齒輪完成。由於這種驅動解決方案的旋轉質量小,可以實現高加速度和高速度,超過了常規液壓解決方案及其電動螺杆驅動器。

此外,威猛巴頓菲爾的專利動能回收系統KERS進一步降低了能耗,該系統可將減速能轉化為電能並將其用於機器。
威猛巴頓菲爾全新EcoPower Xpress系列全電機。
EcoPower Xpress的所有主要動作均由水冷伺服電機驅動。新開發的雙五點肘杆系統具有最終位置自鎖功能,在運動學和能源效率方面提供了理想解決方案。所有線性運動,如動模板十字頭行程也由低摩擦線性導軌實現。

以上介紹的,都是最新出現於市場上的全電機,可見龍頭供應商都對這一板塊虎視眈眈,亦反映了注塑工藝進一步走向全電技術。

當然,要減低生產能耗,提高資源效率,並非單純把車間的注塑機升級就能達到。只有同時實現高產量、穩定的工藝過程和高度的工藝集成,生產才具有競爭力。如恩格爾(Engel)通過與全球不同的合作伙伴合作來實現這一目標。

恩格爾在T-Plas 2017展會上展出用於生產橢圓形碗的e-mac 440/180注塑機,配有台灣CNN Plastic System公司生產的四腔模具。IML自動化裝置也是由台灣的JET Engine Automation公司製造。

至於恩格爾的全電動e-mac,專門配備強大的伺服驅動器。注射和模塑也採用伺服電機驅動。這樣就可保證工藝過程的高精度和穩定性,同時最大限度地提高機器整體的有效性。

創新冷卻技術效果顯著

在塑料加工當中,冷卻和乾燥可說是最大幅消耗能源的“元兇”。通過改進控制技術,採用創新系統,可以大幅降低能耗。

採用傳統乾燥劑的乾燥器,通常難以完全回收能量,因為回收的熱量已經部分用於加熱乾燥空氣。FarragTech公司的CARD壓縮空氣乾燥機系列,採用經過實踐驗證的雙回路壓縮空氣原理,還可以與壓縮機和熱交換器組合使用。這樣就能有效地節約能源,降低運行成本。

與簡單的除濕乾燥裝置相比,使用FarragTech的這種新系統(乾燥料斗的容量只有40L),由於壓縮空氣消耗較少,可以節省1kW的能量。此外,待乾燥的樹脂在料斗的上部由熱環境空氣預熱,其平均節能潛力也接近70%。

實際的乾燥過程與下部同時進行,因此在相同材料處理量下,所需的壓縮空氣只是純壓縮空氣乾燥機的約30%。

而CARD R系統是FarragTech繼CARD M/L系列進一步發展的結果,配備有獨立壓縮機,其熱量能夠更可靠地回收。
CARD R系統配備有獨立壓縮機和熱交換器組合。
在加工過程中,廢熱通過大約80-90℃的油或空氣熱交換器回收。熱交換器本身直接集成到空氣壓縮機的殼體中。通過這種能量,用CARD M和L預熱第二個回路中的空氣。因而將空氣加熱到所需的乾燥溫度所需的熱量顯著減少。

例如,如果在80℃下進行乾燥(PA或ABS等材料的乾燥溫度),則不需要額外的熱輸出。因此,空氣壓縮機的利用率越高,則每Nm3/h空氣的成本就越低。

美國科乃而(Conair)公司的最新型EarthSmart絕熱冷卻塔(ESTW系列)利用改進的多模式控制,在節省電力的同時大幅降低耗水量,是經濟的工藝冷卻解決方案。

與傳統的蒸發塔一樣,絕熱塔利用蒸發來冷卻,但以資源效率更高的不同方式進行。在環境空氣溫度最高,需要最大冷卻能力的時段,絕熱塔使用頂部安裝的風扇,通過位於翅片換熱盤管前方的濕絕熱板來抽吸暖空氣。當空氣通過這些板時,它們內部的水分蒸發,從通過的空氣中抽取潛熱能。
EarthSmart絕熱塔可將耗水量降低80%。
塔控制系統自動管理這種絕熱過程,改變水量和風扇速度,以降低通過熱交換器的環境空氣溫度,並提供所需的額外冷卻能力。

當條件需要額外的冷卻時,其以兩種濕模式之一運行,因而加工商可以根據不斷變化的公用事業費用和資源成本,靈活地選擇是節約用水還是節約能源。

科乃而公司表示,利用這些功能,與傳統的蒸發塔系統相比,EarthSmart絕熱塔可將耗水量降低80%,因此大幅降低了冷卻液污染和結垢的可能性,以及水監測和化學處理的額外成本,排汙成本也隨之下降。

此外,具有極大優化潛力的冷卻技術,也存在於流延膜擠出生產線中。在流延膜生產過程中,熔融過程耗能最多,冷卻則是緊隨其後。

威德霍爾(W&H)流延膜擠出生產線總監Torsten Schmitz解釋說:“融化過程中的能耗是一個物理常數,只有很小的改善潛力。相比之下,冷卻技術具有極大的優化潛力。FILMEX II流延膜擠出生產線提供的智能自動化冷卻技術可將冷卻能耗降低70%”。

威德霍爾FILMEX II流延膜擠出生產線。該新方法採用由一個自由冷卻器、一個利用低外部空氣溫度的系統和一台冷卻器組合而成的裝置。該系統通過FILMEX II的PROCONTROL操作面板集中控制。自動模式根據參數選擇最高效的運行狀態,令機器保持最高的效率。

一個自由冷卻器所需的能量不到冷卻器的五分之一。所面臨的挑戰是,只有當室外溫度低於所需工藝溫度時,才能使用自由冷卻器。到目前為止,所需的最低溫度一直都是限制因素。Schmitz解釋說:“流延輥筒的運行溫度通常比拉伸和阻隔膜冷卻輥的溫度高。然而,這些不同的要求不能分別解決,因為只有一個管路向所有組件提供冷卻。這會導致不必要的冷卻,浪費能量、增加成本。”

威德霍爾通過使用第二個冷卻管路解決了這一問題。因此,系統現在可以應對不同的工藝溫度。對於正常的拉伸薄膜生產,即使室外溫度達30℃也可以使用自由冷卻器來完全冷卻流延輥筒。這完成了冷卻器一半以上的工作。

室外溫度高於10℃時,採用自由冷卻器和冷卻器的各種組合形式冷卻系統。在低於10℃的溫度下,由自由冷卻器完成整個冷卻工作。總體而言,由於增設了冷卻管路和智能聯網,提高了自由冷卻器的使用頻率,因而可降低能耗,節省資金。

Schmitz在解釋這種方法的優點時說:“在中歐,拉伸薄膜系統中增加的冷卻管路和自由冷卻器的投資,大約一年後就可收回。我們甚至沒有考慮可持續發展性的附加價值,這可以作為額外的賣點,為客戶自己的品牌帶來好處。”

一步到位不浪費

除了能源效率之外,優化資源還包括善用物料。注塑行業已發生了變化。注塑產品製造廠商需要在最短的時間內以最高效的方式設計零件、模具和工藝。只有這樣,他們才能保持利潤率。

在傳統的方法中,項目都是從根據先前的經驗設計零件和模具開始,然後製造模具,再在注塑機上進行試驗,以滿足所需的零件質量要求。在開發鏈條上許多事情可能會發生錯誤,所以通常確定機器工藝條件範圍的時間很短,壓力很大。

Sigma Engineering公司開發了一種新工具,即使在製造模具之前,也可以找出最佳設計和生產條件,以確保最大的盈利能力和零件質量。通過其SIGMASOFT虛擬成型軟件中採用Autonomous Optimization,可以使用虛擬注塑機來試驗所有工藝的改進,並要求虛擬機器自行解決問題。

模塑製品製造商可要求某種結果,與對生產團隊提要求的方式極為相似。軟件會自動找到最佳的生產設置,以滿足這一需求。例如,可以要求它減小部件變形,機器會自己進行“設置”。

已在嘗試使用該技術的廠商將SIGMASOFT自動優化工具描述為注塑行業“改變行業格局”的技術。測試了這一新技術的一家模塑產品製造商表示:“該工具將會改變我們的生產方式,將會改變我們設計新工藝的方式和我們設計模具的方式。”
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