Update der Marktübersicht zu Mischern und Dosierern

Sichere und nachverfolgbare Produktion

Zur Steuerungstechnik merkt Bolder an, dass diese bei den „meisten Lieferanten auf eigener Elektronik mit individueller Kommunikationsschnittstelle basiert und die Einbindung in eine Maschinensteuerung selten einem aktuellen Standard folgt.“ Eine Alternative ist eine von Bolder vorgestellte Architektur auf SPS-Basis, die eine „breit angelegte Lösung bietet. Die Tatsache, dass die Mechanik der Dosierstation und die Steuerung unabhängig voneinander betrachtet werden können, ermöglicht Ausführungsvarianten, die bisher im Markt nicht angeboten werden. So kann eine Eigenentwicklung, ein Sonderbau oder die Modernisierung einer vorhandenen Gemischdosierung“ mit dieser Steuerungsarchitektur ausgestattet und damit funktional erweitert werden. „Die Trennung von Mechanik und Steuerung bedeutet auch, dass eine Lösung auf den Anwendungsfall zugeschnitten werden kann. Im einfachsten Fall wird eine Dosierstation autark mit einer SPS und einer Bedienstation betrieben. Soll die Gemisch­dosierung jedoch ein Teil einer Gesamtanlage sein, kann die Software in die vorhandene Maschinensteuerung eingebunden werden. Die Bedienung wird Bestandteil der Maschinenvisualisierung und die Hardware befindet sich dezentral an der Dosierstation. Die Umsetzung dieser Lösung bedeutet, dass eine Dosierstation mit den Ventilen, der Waage, dem Mischer und den Sensoren an die SPS-Baugruppe angeschlossen und die Anwendung konfiguriert wird. Vom ersten Schuss an lernt die Steuerung die Dosierrate jeder einzelnen Komponente kennen und stellt sich so auf das Zeitverhalten der Ventile und das Fließverhalten des Materials ein. Diese Prozessbeobachtung wird Dosierung für Dosierung fortgeführt. Auf diese Weise lassen sich Gewichtsdifferenzen sehr schnell und präzise kompensieren. ­Ergänzend zur Gemischdosierung erkennt die Software Fehler im Prozessverlauf. Gemeldet werden Materialmangel einer Komponente oder vor der Maschine sowie Probleme im Fließverhalten. Rezepturen können über die Schnittstelle oder von der Bedienstation aus geladen werden. Das Ergebnis jeder einzelnen Dosierung kann ebenfalls ermittelt und zur Produktrück­verfolgung archiviert werden. Die Realisierung der Steuerung über ein normales SPS-Programm bietet darüber hinaus eine große Flexibilität in der Anpassung an kundenspezifische Wünsche und die Möglichkeit zu funktionalen Erweiterungen. Beispiele hierfür sind die Durchsatz- und Metergewichtsregelung für die direkte Montage der Dosierstation auf einem Extruder.“

„Die Nachverfolgbarkeit der Produktion ist immer ein Thema und nach diversen Möglichkeiten wird immer häufiger gefragt“, merkt Wittmann an, nach deren Erfahrung sich gezeigt hat, „dass es Kunden gibt, welche fertige Software-Lösungen begrüßen, um Materialverbrauch, Abweichungen und Fehler aufzuzeichnen. Andererseits gibt es auch Kunden, welche eigene Systeme haben und die Gerätedaten von Dosiergeräten mitdokumentieren möchten.“

Optimierte Materialförderung

Zur Fördertechnik schreibt Motan-Colortronic, dass in diesem „Bereich immer häufiger Förderanlagen mit permanentem Zentralvakuum angefragt werden. Die Vorteile dieser Anlagen überzeugen gerade Anwender mit vielen Förderstellen und häufigen Förderzyklen. Durch das permanent anstehende Vakuum können mehrere Förderstellen gleichzeitig fördern, Gebläseanlaufzeiten und Gebläsenachlaufzeiten werden erheblich reduziert. In Verbindung mit geregelten Vakuum-Erzeugereinheiten kann der Energieverbrauch des Fördersystems deutlich reduziert werden.“

Tschritter berichtet von einem „modellbasierten Materialhandling“, das diese Firma als „Navi für die Materialförderung“ bezeichnet. „Es bildet die Geräte und Strecken aus der Realität ab, vernetzt alle Einheiten miteinander und gibt die Zustände der einzelnen Geräte an. Soll-Ist-Zustände der Materialien, Kupplungsvorgänge und -störungen, Chargennummern und weitere Parameter des Prozesses werden protokolliert und angezeigt. Die Steuerung und Visualisierung ist Kern des Ansatzes und die logische Ebene, die zwischen Fördersteuerung und Visualisierungssystem vermittelt. In dieser Ebene wird die vollständige Materialversorgung mit allen Silos, Bunkern, festen Rohrverbindungen, Kuppelbahnhöfen, Trocknern, Förderabscheidern und Maschinen in einem computerinternen Objektmodell abgebildet, das ständig Soll- und Ist-Parameter abgleicht. Die variablen Kuppelverbindungen werden durch RFID-Sensoren erfasst und vervollständigen das Modell. Der Nutzen dieser Anlagen besteht darin, die bisher durch das Bedienpersonal und die betriebliche Organisation erfüllten Anforderungen durchzuführen. Dazu gehört die Sicherstellung und die Aufzeichnung, dass das gewünschte Material an den Maschinen ankommt, welche Charge des Materials wann auf die Maschine gefördert wurde, dass das Material richtig getrocknet wurde und dass nur freigegebenes Material verwendet wird.“

Maßnahmen zur Minimierung des Energieverbrauchs

Zur Energieeffizienz der Geräte schreibt Wittmann, dass „speziell gravimetrische Dosiergeräte nicht ständig arbeiten müssen. Ist im Mischer noch ausreichend Material zur Verarbeitung vorhanden, wird das nächste Batch vorbereitet. Nachdem jede Komponente dosiert und verwogen wurde, werden diese im Wiegebehälter solange gehalten, bis der Mischer wieder Material anfordert. Der Druckluftverbrauch kann so gering gehalten werden.“ Mit der Vernetzung im Rahmen von Industrie 4.0 „kann die Effizienz der Dosiergeräte mitunter über die Kommunikation mit der Maschine verbessert werden.“

Werner Koch Maschinentechnik verweist hinsichtlich der Energieeffizienz der Materialförderung auf „Kompakt- und Einzelfördergeräte mit Energie sparenden Kollektorgebläsen.“ Bei zentralen Materialförderanlagen sind „frequenzgeregelte Vakuumerzeuger“ energieeffizient, die „ihre Leistung an den Bedarf anpassen.“ Gegenüber der Einzelversorgung „überwiegen ab sechs Bedarfsstellen die Argumente für eine zentrale Materialversorgungs-Anlage“, ergänzt das Unternehmen. Einen weiteren Trend spricht Motan-Colortronic an. Es sind „Nachfragen nach Qualifizierungsmaßnahmen für das Bedienpersonal. Dabei geht es zum einen darum, die Prozesssicherheit zu erhöhen und zum anderen, die technischen Möglichkeiten in Bezug auf Effizienz und Ökonomie der Anlagen voll auszuschöpfen.“

Dieser Link für zur Marktübersicht Misch-, Förder- und Dosiertechnik des Plastverarbeiter.