Effizienz im Detail

Nachhaltigkeit von Anfang an

Wenn es bei Thermoformmaschinen um Effizienz geht, gibt es zahlreiche Möglichkeiten, den Energieverbrauch zu senken und den Gesamtwirkungsgrad der Anlage zu steigern. Als Beispiel: Ein Automatisierungssystem für Tiefziehmaschinen, das für den indischen Hersteller Rajoo realisiert wurde

Die Weltbevölkerung wächst und bis 2050 wird sich der Bedarf an Nahrungsmitteln nahezu verdoppeln. Doch nicht nur die Produktion von Nahrungsmitteln, sondern insbesondere auch der Transport und die Lagerung sind besonders wichtige Punkte, die bedacht werden müssen. Schon heute gelangt ein enormer Anteil an Lebensmitteln nicht zum Verbraucher, da er auf dem Weg dorthin oder bei der Lagerung verdirbt. Ca. 1,2 Milliarden Tonnen Lebensmittel gehen so pro Jahr weltweit verloren.

Die Verpackungsindustrie muss also Lösungen bieten, die weltweit eine bessere Lagerung und sichereren Transport von Lebensmitteln ermöglichen. Besonders Tiefziehmaschinen sind hier von großer Bedeutung. Käse, Wurst, frisches Gemüse und Obst, Fertiggerichte – tagtäglich kaufen wir zahllose in Tiefziehmaschinen verpackte Lebensmittel. Nicht nur Lebensmittel aber, sondern auch Industrieprodukte oder medizinische-pharmazeutische Erzeugnisse werden in Tiefziehmaschinen verpackt und versiegelt.

Obwohl der Energiebedarf bei Tiefziehmaschinen nicht ausgesprochen hoch ist, lohnt es sich dennoch, bei den Verpackungsmaschinen einen Blick darauf zu werfen. Wegen der besonders eng kalkulierten Kosten und damit geringen Gewinnmargen bei Verpackungsmaterialien sind schon mit kleinen Optimierungen erhebliche Vorteile für den Maschinenbetreiber möglich.Tiefziehmaschine der Firma Rajoo zur Herstellung von Lebensmittelverpackungen aus Schaumfolie

Höherer Wirkungsgrad mit Synchronmotoren

Darum realisiert Baumüller Tiefziehmaschinen mit effizienten Synchronmotoren. Gegenüber der bislang in solchen Maschinen meist favorisierten Asynchrontechnik weist der Synchronmotor aufgrund des Einsatzes von permanenterregten Magneten einen besseren Wirkungsgrad und damit mehr Effizienz auf. Die permanenterregten DS-Synchronmotoren von Baumüller bieten zudem hohe Momentengenauigkeit und verschaffen dem Maschinenbauer dank ihrer kompakten Bauform mehr Flexibilität beim Maschinendesign, so kann bei gleicher Produktivität Raum eingespart werden. In Verbindung mit den energieeffizienten Umrichtern b maXX 5000, die auch als Ein- und Rückspeiseeinheiten erhältlich sind, und der skalierbaren Steuerung b maXX controller PLC bietet Baumüller ein effizientes und zuverlässiges Automatisierungssystem für Tiefziehmaschinen, das zum Beispiel beim indischen Hersteller Rajoo realisiert wurde. Dabei hat der anreihbare Umrichter b maXX 5000 den Vorteil, dass dank des integrierten Drive-Connect-Systems ganze Antriebsverbände flexibel erweitert und modifiziert werden können, ohne dass der Verbund gelöst werden muss. Außerdem sind für diesen Umrichter steckbare Sicherheitsmodule verfügbar, so kann er flexibel an die Anforderungen der geltenden nationalen Vorschriften und der jeweiligen Applikation angepasst werden. Auch Sicherheitssteuerungen für die Ansteuerung der jeweiligen Applikation sowie die sicherheitstechnische Programmierung nach der Maschinenrichtlinie sind im Baumüller Portfolio enthalten. Damit liefert Baumüller komplette und durchgängige Systemlösungen, mit denen die gesamte Automatisierung der Anlage effizient realisiert werden kann.

Mit dem umfassenden Baumüller-Softwarebaukasten kann ein Großteil der Programmierarbeit eingespart werden

Schneller und effizienter dank Softwarebausteinen

Besondere Vorteile bietet Baumüller den Maschinenbauern mit seinem umfangreichen Softwarebaukasten. Mit Technologiebausteinen kann der Automatisierer die Time-to-market erheblich verkürzen, da bereits vorprogrammierte und validierte Softwaremodule vorhanden sind. Die bestehende Bibliothek ist hier so umfangreich, dass die gesamten Bewegungsabläufe in Tiefziehmaschinen mit vorprogrammierten Modulen realisiert werden können. Unter diesen Standardmodulen finden sich etwa Bausteine für den automatischen Rollenwechsel, für die energieoptimierte Anpassung der Bewegungsprofile in der Maschine oder für die Regelung der Heizelemente. Die in der Tiefziehmaschine integrierten Heizelemente, mit denen die Folie für die Bearbeitung erwärmt wird, werden über Softwarebausteine entweder zentral oder dezentral angesteuert. Besonders hier sind erhebliche Energieeinsparungen möglich, da die Heizelemente mit Abstand der größte Energieverbraucher innerhalb der Tiefziehmaschine sind. Bei möglichst exakter Regelung kann dieser Verbrauch, der in Thermoformverfahren unvermeidlich ist, so weit es geht reduziert werden. Mit Softwarebausteinen zur exakten Erfassung von Druckmarken kann Baumüller außerdem Positionen besonders schnell regeln, so erfolgt das Zuschneiden der Plastikschalen besonders exakt und damit materialschonend. Durch die Ansteuerung über Kurvenscheibentechnologie mit virtueller Leitachse werden sprunghafte Bewegungen in der Maschine vermieden, damit wird die Mechanik geschont, der Verschleiß reduziert und durch die optimierte Bewegungsführung wird die Energieeffizienz der Maschine gesteigert.

Durch den Einsatz von EtherCAT, dem hochperformanten Echtzeit-Ethernet-Bussystem, erreicht Baumüller koordinierte Bewegungsführung in Echtzeit.

Intuitives Engineering

Alle Softwarebausteine sind im Engineering Framework von Baumüller ProMaster integriert. Der Maschinenbauer kann die komplette Maschine in dieser intuitiven und umfassenden Automatisierungssuite darstellen. Damit spart er sich enorm Zeit, da schon bei der Inbetriebnahme die Möglichkeit zur Systemdiagnose besteht. Außerdem können bereits bei der Programmierung verschiedene Maschinenmodelle vorgesehen werden, so dass das Variantenhandling beim Maschinenbauer effizienter gestaltet wird, und automatisch zur jeweiligen Maschinentype die richtige Variante erstellt wird. Dies bringt dem Maschinenbauer bei der Erstellung unterschiedlicher Maschinenkonzepte enorme Vorteile. Zudem hat Baumüller eine Service- und Produktionstechnologie integriert, mit der die Stillstandzeiten einer Anlage im Servicefall auf ein Minimum reduziert werden.

Fazit

Wenn es bei Thermoformmaschinen um Effizienz geht, gibt es zahlreiche Möglichkeiten, den Energieverbrauch zu senken und den Gesamtwirkungsgrad der Anlage zu steigern. Angefangen bei der Wahl des richtigen Motors bis hin zur Bewegungsoptimierung durch Software und exakte Regelung der Heizelemente. Durch solche Verbesserungen kann aber nicht nur die Energieeffizienz gesteigert werden, auch der Materialverschleiß und der Ausschuss werden gesenkt und die Produktqualität und Produktivität steigen.