Műanyag fröccsöntés energiatudatos módon 2. rész

Az energiaárak világszerte emelkedő tendenciát mutatnak, a beszállítók viszont nem emelhetnek árat egyik napról a másikra. Az energiahatékonyság így a modern termelési folyamatok egyik fő céljává vált. Amit mérünk, az javul – tartja a mondás. És itt jön képbe a digitalizáció. A digitális technológiák lehetővé teszik a folyamatok hatékonyabb szervezését és az erőforrások megtakarítását. Az energiatudatos műanyag fröccsöntés megvalósításáról szóló sorozatunk második részében Varga Tamás, az ENGELHungária Kft. értékesítő mérnöke egy klasszikus kérdésre keresi a választ: automatizált gyártás = automatikus energiamegtakarítás?

Varga Tamás: Biztos, hogy sehol sem ez szerepel az első helyen. Az automatizálással elérhető egyéb előnyök ugyanis messze meghaladják az energiamegtakarítással járó hasznot. Ezzel együtt egészen biztos, hogy egy auto matizált gyártócella karbonlábnyoma kisebb, mint ha gépkezelőkre bíznánk a folyamatot. Az alkatrészenkénti energiaköltség egy harmadik, automatizált műszak bevezetésével vagy digitális gyártási asszisztensek alkalma zásával nagyon hatékonyan csökkenthető. Egy modern fröccsöntőgépben közel 500 – a gépelemek pozícióit és a folyamat paramétereit figyelő és rögzítő – szenzor talál ható, amelyek jeleire asszisztensrendszerek telepíthetők.

Ha egy piramist képzelünk magunk elé, akkor annak alján a folyamatok áttekintésére, diagnosztizálására szolgáló asszisztensek találhatók. Ilyen a lövésenként akár 1 000 paramétert monitorozó iQ process observer, ami valós időben észleli az eltéréseket, és AI-alapú korrekciós javaslatokat tesz. A rendszer folyamatosan tanul az összes csatlakoztatott gép adatából, így minden új projektből új tudás születik. Gyakorlati példa: az egyik ügyfelünket az iQ process observer figyelmeztette a kilökőmotor nyomatékának ciklusonkénti emelkedésére. Még időben leállították a gépet, így egy egyszerűbb javítással elkerülték a fröccsöntőszerszám kilökő alkatrészeinek cseréjét. A piramis középső szintjén az asszisztenciára használt rendszerek találhatók. A gép elég okos ahhoz, hogy korábbi empirikus tapasztalatokra épülő beállításokat végezzen, algoritmusok alapján – amihez korábban tapasztalt gépkezelőkre volt szükség.

Az iQ clamp control például kiszámítja és optimalizálja az adott szerszámhoz szükséges záróerő értékét, nagyban csökkentve a szerszámterhelést és megakadályozva az idő előtti deformálódását. De léteznek asszisztensek a szükséges utónyomás vagy az ada golás idejének optimalizálására. Ezen a szinten még min dig nem termel a gép, de a beállításokat már nagyrészt az asszisztensrendszerek segítségével végeztük el.

A piramis csúcsán azok a rendszerek helyezkednek el, amelyek a gyártási folyamatba nyúlnak bele cikluson ként, online módon. Ideszámít az iQ clamp control online verziója, ami ciklusonként ellenőrzi, hogy az előző szinten beállított záróerő továbbra is megfelel-e. Az eredetileg beállított értéket felfelé és lefelé is kompenzálhatja, pél dául az alapanyag viszkozitásának megváltozása miatt. Az iQ weight control pedig automatikusan kompenzálja a plasztifikált műanyag viszkozitásának ingadozását – a gyártott darabok körülményektől független állandó súlyát biztosítva. Ezzel nagymértékben csökkentve az alapanyag minőségéből származó selejtes darabok számát – márpedig a selejtarány csökkentése egyenes út az energiamegtakarításhoz, sőt a gyártási költségek álta lános csökkentéséhez.

A fröccsöntés automatizálásának története a 70-es évekig nyúlik vissza, amikor megjelentek az első, az alkatrészek eltávolítására szolgáló mechanikus manipulátorok. A 90-es évek hozta a robotkarok elterjedését, a 2000-es években pedig már az Ipar 4.0 első fecskéi is megjelentek.

A 2010-es éveket a kollaboratív robotok, a mesterséges intelligencia és a felhőalapú alkalmazások uralták, jelenleg pedig az autonóm gyártási rendszerek kifejlesztése a fő célkitűzés. Az ENGEL a gépei többségét lineáris kiszedő robottal értékesíti. Egy átlagos műanyag termék legyártásához ez elegendő is. Ahol gyorsjáratú gépekre van szükség – csomagolástechnikai termékekhez, például PET-palackok kupakjaihoz –, ott nincs idő a termékek egyenkénti kiszedésére, de a lehullott darabokat egy nagyon komplex szállítószalag-rendszer továbbítja, illetve ellenőrzi és szelektálja.

A mesterséges intelligenciáról és a felhőalapú alkalmazásokról az asszisztencia-rendszerek felsorolásánál esett szó – ezek egyre nagyobb népszerűségnek örvendenek a hazai műanyagiparban. Sok helyen van igény automatizálásra, de a rendelkezésre álló gyártóterület adott és igen drága. Az automatizált cella felé tehát elvárás a kompakt méret és az univerzális alkalmazhatóság. Az ENGEL tehát ebbe az irányba fejleszt – és állandó célkitűzés, hogy a celláink minél hoszszabb autonóm, folyamatbiztos működésre legyenek felkészíthetők.

Nem számít elsődleges döntési faktornak, de például a lineáris robotok egyes tengelyeit korábban pneumatikusan mozgatták. Ezek mára eltűntek a piacról, és maradtak a jóval energiahatékonyabb szervomotorok. A ciklusidő és a szállítási útvonal függvényében a robot képes eldönteni, hogy melyik motort milyen sebességre gyorsítsa ahhoz, hogy a ciklus végére startpozícióba állítsa a karvégi eszközt. Ezzel 6-10 százalékos energiamegtakarítást ér el a mozgási kinematika manuális beállításához képest. Ha a megfogó pneumatikus, akkor a sűrített levegő meglehetősen energiaigényes előállításával is számolnunk kell. A megfogók működésének optimalizálását végző eszközök is komoly energiamegtakarítással járnak.

Amikor műszaki vezetőként dolgoztam, akkor a jelentésekből azonnal kitűnt, hogy a kisebb felügyelettel járó éjszakai műszak hatékonysága jóval elmaradt a nappali műszak hatékonyságától. Ez egyértelműen az emberi természet eredője; a gépkezelők a kisebb szünetek érdekében olykor szabotálták is a termelést. Ahol automatizálni tudtunk, ott nőtt a minőség, csökkent a selejtarány és emelkedett a gépek általános kihasználtsága. A humán faktor kizárása egyes gépeknél akár 10 százalékos általános hatékonyságnövekedést eredményezett – pedig kiváló gépkezelők is dolgoztak a cégnél. A döntéshozók hajlamosak még ma is külön kezelni a fizikai automatizálást és a digitális asszisztens rendszereket. De a gyártócella egészében rejlő lehetőségeket kell górcső alá venni. Az energiamegtakarítás – csakúgy, mint a minőségjavulás vagy az áteresztőképesség növelése – sokszor a szemnek láthatatlan rendszereken áll vagy bukik.

Folytatjuk.

Forrás: Techmonitor, ENGEL-Hungária Kft.