WICKERT entwickelt Forschungswerkzeug für japanischen Faserhersteller
Die WICKERT GmbH agiert international. Der gute Ruf eilt dem Unternehmen voraus. So hat ein japanischer Faserhersteller von den Landauern eine Presse für seine Produktion entwerfen und entwickeln lassen. Welche technischen Eigenschaften die Presse hat und warum sie den Anforderungen von Industrie 4.0 entspricht.
Ein breites Forschungs- und Entwicklungsfeld öffnet sich zu den Stichworten „Neue Materialien“ und Leichtbautechnologie. Mit dem Ziel, neue Werkstoffe zu entwickeln, hat ein japanischer Faserhersteller bei WICKERT in Landau eine in mehrfacher Hinsicht innovative und zugleich hochpräzise Presse bauen lassen.
Presse mit maximalem Freiheitsgrad
Maximale Freiheitsgrade bezüglich Einstellungen und Programmiermöglichkeiten zeichnen dieses „Forschungswerkzeug“, aus. Es handelt sich hierbei um eine Presse der Baureihe WKP 3 000 S. Der Aufbau nach dem bewährten Baukastensystem von WICKERT kommt auch bei der 3 000 kN-Presse zum Tragen.
Für hohe Prozesssicherheit und Effizienz sorgen die Finite Elemente Planung in Kombination mit modernen, zuverlässigen Serienkomponenten. Dies erklärt nicht nur die vergleichsweise kurze Entwicklungs- und Produktionszeit der hier vorgestellten Forschungspresse von zehn Monaten.
Gemessen an Leistungsfähigkeit und Ausstattung bleibt auch die Investition für die „Forschungspresse“ nahe dem von Standardpressen.
Presse ist für höchste Präzision gebaut
Mittels aktiver Regelung erfolgt die Schließbewegung sehr exakt. Die Zykluszeiten optimierende Oberkolben-Presse erreicht eine Toleranz der Planparallelität von± 0,025 mm während des Pressgangs.
Zum Vergleich: Die „normale“ Präzisionsfertigung kommt mit einer Planparallelität unter Volllast von 0,2 mm oder 0,1 mm aus. Auf Wunsch kann die WKP 3 000 S sogar mit einer Volllast Planparallelität von nur 0,1 mm geliefert werden.
Die Planparallelitätsregelung bietet die Möglichkeit direkt eine zusätzliche Wegemesssystemeinrichtung zu integrieren, die unmittelbar an das Werkzeug montiert ist.
Diese „Werkzeugwegemessung“ erhöht die Genauigkeit enorm. Die Schließgeschwindigkeit beträgt 250 mm/s, geöffnet wird mit 150 mm/s bei einem Hub von 1 000 mm. Die Pressgeschwindigkeit liegt bei 0,5 bis 1,0 mm/s. Eine 55 kW laborgerecht leise laufende Hydraulik-Kolbenpumpe genügt, um diese Leistungsdaten zu erreichen und mit Formen von Pressflächen mit maximal 1 000 x 1 000 mm zu arbeiten.
Homogene Temperaturverteilung
Ein weiteres Kriterium sorgt für die hochgenaue Teilefertigung: Die garantierte und außerordentlich präzise Temperaturverteilung von bis zu 1° Celsius im Werkzeug über die gesamte Oberfläche. Diese exakte, homogene Temperaturführung – vorgesehen ist ein Werkzeugtemperaturbereich zwischen 20 und 250°C - wird durch die von WICKERT entwickelte 6-Zonen-Heizregelung erreicht. Fünf PT100 Temperatursensoren je Form, ein Vakuumsensor, überwachen diesen Prozess. Zwei 20 kW Öl-Heizsysteme sorgen für die Wärmeenergie der beiden unabhängigen Temperierkreise.
Mit Optionspaketen zur Werkzeugfunktion
Entsprechend der Pressenaufgabe sind zusätzlich hydraulische sowie pneumatische Funktionen direkt nahe den Werkzeugaufspannflächen verbaut. So lassen sich mittels leckagefreier Schnellkupplungen ganz einfach entsprechende Funktionen pro Testwerkzeug an- und abkuppeln. Schnellkupplungen individualisieren auch das Heizen und Kühlen:
Werkzeugbezogene Temperaturprofile für Heiz- und Kühlraten lassen sich in Abhängigkeit von Zeit und Druck für den jeweiligen Prozessschritt programmieren. Möglich machen dies zwei voneinander unabhängige Werkzeugtemperierkreise. Die Temperierung erfolgt mittels Thermoöl.
Auch die Temperierkreise sind über Schnellkupplungen an die verschiedensten Werkzeugtypen koppelbar.
Der Bediener entscheidet
Die Bewegung des Schiebetischs der Presse und die Hubbewegung der oberen Werkzeughälfte erfolgt platzoptimiert. Alle Werkzeugleitungen und Kabel sind flexibel geführt. Der Bediener der Presse entscheidet, ob er mit oder ohne Schiebetisch arbeitet. Dank dieser Möglichkeit kann der Tisch bei Bedarf genutzt werden, während gleichzeitig die Presse ohne Schiebetisch arbeitet. Dieses Konzept ermöglicht schnellste Schließzeiten ab dem Drücken „Automatik Start“ bis zum Schließen der Form.
Unterdruck proportional regelbar
Die Fertigung immer komplexer werdender Teilegeometrien erfordert ein sehr genaues, regelbares Vakuumkammersystem. Die Vakuumversorgung mit einem zu erzielenden Unterdruck von -0,05 MPa ist proportional regelbar. Damit können die Materialforscher ausgehend vom maximalen Unterdruck bis hin zum atmosphärischen alle Drücke einstellen und im Werkzeug auch erreichen. Dies wird möglich durch ein Pumpenspeichersystem das für Hochvakuum auch direkt aus der Pumpe betrieben werden kann.
Die Vakuumkammer hilft nicht nur bei der Vermeidung von Lufteinschlüssen, sondern sie verhindert das Eindringen von Schmutzpartikeln während des Pressvorgangs. Damit leistet die Vakuumkammer einen wichtigen Beitrag zur hohen Prozesssicherheit. Auch das Lüften erfolgt nicht gegen atmosphärischen Druck, sondern gegen Vakuumdruck und deshalb deutlich effektiver.
Industrie 4.0-gerechte Ausstattung
Die Pressenfunktionen werden direkt über die SPS Hauptsteuerung gesteuert. Die Programmierung folgt einem geschlossenen Regelkreis. Die Bedienung der Presse und das neue Steuerungskonzept wurden den Wünschen der japanischen Anlagenbetreiber angepasst. So sind zum Beispiel zehn Pressvorgänge speicherbar.
Der Prozessdatenlogger ist mit PC-Interface, Ethernet- und Profibus-Schnittstellen ausgestattet. Die Schnittstellen und Dokumentationsmöglichkeiten bis hin zur Ferndiagnose entsprechen absolut den Industrie 4.0 Standards.
Über den Remote Monitoring Service ist weltweit der automatische Datenaustausch mit dem WICKERT Diagnose Center möglich. Diese Einrichtung hilft auf drei Ebenen:
- Unterstützung und Beratung des Pressenbedieners
- Trouble-Shooting
- Prozessoptimierung
Durch On- / Off-Schalter des Routers entscheidet der Nutzer, ob er eine Datenverbindung unterhält. Die Verbindung selbst kann via WAN (Wide Area Network), DSL und GSM erfolgen.
„Mit dieser schon seit vielen Jahren für uns selbstverständlichen Einrichtung garantierten wir höchstmögliche Anlagenverfügbarkeit bei zugleich optimalen Prozessen. WICKERT Pressen sind weltweit in Betrieb und unsere Anwender sollen, gleich wo sie fertigen, schnellen, kompetenten Service erhalten und ihre Pressen so wirtschaftlich wie möglich betreiben“, so Dipl.-Wirt.-Ing. Stefan Herzinger, WICKERT Geschäftsführer.
Der Betreiber kann sich auch auf die Reproduktionssicherheit der Anlage verlassen. In umfangreichen Tests vor der Verschiffung wurde die in enger Zusammenarbeit mit dem Auftraggeber gebaute Anlage auf das Erreichen aller spezifizierten Parameter geprüft.
