Un diseño perfecto: de lana de metal a torzales de fibra de metal
En colaboración con Baumüller y la Universidad Técnica de Dresde, la empresa Deutsche Metallfaserwerk Dr. Schwabbauer GmbH & Co. KG ha desarrollado una bobinadora de torzal para la producción de torzal de fibra de metal con seis accionamientos y una solución de software optimizada para la aplicación.
Las fibras de metal producidas por Deutsche Metallfaserwerk Dr. Schwabbauer GmbH & Co. KG, bajo la marca STAX, puede fabricarse en diferentes calidades de torzal. El principio de esta máquina puede equipararse a un peine de gran tamaño con rizador. Los transformadores valoran los espesores variables y una amplia variedad de materiales, como el cobre o el acero inoxidable.
La cadena textil comienza con la producción de torzales. Se fabrican con materias primas como el algodón o el lino. Para hacer posible una amplia gama de productos, la preparación de las materias primas resulta a veces muy compleja. Las máquinas de preparación de la hilatura tienen la función de convertir las fibras en un torzal. Según el ámbito de aplicación, hay una gran variedad de procesos disponibles. A continuación, las fibras pueden hilarse.
Gracias a la perfecta interacción de todos los componentes del accionamiento y a la solución de software optimizada para la aplicación, se pueden obtener diferentes materiales con numerosos grosores y longitudes de fibra
¿Producir torzales de fibra de metal? Sin problema para STAX.
La empresa Deutsches Metallfaserwerk Dr. Schwabbauer GmbH & Co. KG de Neidenstein, en el estado alemán de Baden-Württemberg, lleva más de 70 años produciendo fibras de metal para aplicaciones técnicas. Bajo la marca STAX, la empresa produce fibras de metal y productos derivados que se utilizan en una gran diversidad de ámbitos, como la industria del automóvil, la ingeniería de plantas, la construcción con materiales ligeros o la industria de la construcción. Para seguir ampliando la gama de productos en el futuro y llegar a nuevos grupos de clientes, esta empresa alemana de fibras de metal, junto con el Instituto alemán de maquinaria textil y materiales textiles de alto rendimiento (ITM) de la Universidad Técnica de Dresde y Baumüller, ha desarrollado una máquina que puede transformar las fibras de metal en torzales de fibras de metal.
"Combinar todos los componentes de la producción de torzal en una sola máquina y en un solo software, ese era el verdadero reto", aclara Alexander Obst, desarrollador de negocios en Deutsches Metallfaserwerk. Además de la posibilidad de producir torzales de diversos materiales metálicos como el acero inoxidable o el aluminio, para STAX era importante poder producir diferentes espesores. En otras palabras, la máquina no solo tiene que funcionar correctamente, sino que la interacción entre el software, el manejo y el sistema de accionamiento también tiene que transcurrir sin problemas. Al fin y al cabo, esta diversidad solo es posible si se siguen con precisión todos los parámetros.
Por esta razón, la empresa apuesta por un sistema completo de Baumüller para la bobinadora de torzal. El diseño integral consiste en un sistema de control b maXX-PCC-04 que incluye una pantalla táctil, un rectificador de corriente, tres servomotores de doble eje, seis servomotores DSD2 y una solución de software optimizada para la aplicación.
En colaboración con Baumüller y la TU Dresden, hemos creado una máquina compacta y portátil para la producción de torzal de fibra de metal
Retos de la bobinadora de torzal
Averiguar cuál es la mejor transmisión de los distintos módulos de accionamiento en la interacción de la bobina con el torzal fue una de las principales tareas matemáticas realizadas en colaboración con la Universidad Técnica de Dresde: "El desafío era que la máquina tenía que ser compacta y móvil a la vez. Y todo eso a pequeña escala. En general, la implementación fue un gran desafío porque las fibras de metal se comportan de manera muy diferente a las fibras textiles. El ITM lo implementó en cuanto a la tecnología de máquinas y controles y fue algo muy emocionante", informa el Dr. Mahmud Hossain, del Instituto alemán de maquinaria textil y tecnología textil de alto rendimiento (ITM).
Solución de software optimizada para la aplicación
Se utilizó una plantilla de Baumüller como base del software y se adaptó específicamente a la aplicación, lo que también redujo considerablemente el tiempo de desarrollo: "Una interfaz de usuario intuitiva y fácil de usar era muy importante para el cliente. El objetivo era poder ver en todo momento el estado de la máquina y poder ajustar todos los parámetros esenciales. Baumüller cumplió con éxito todos estos requisitos", comenta Axel Hohmann, ingeniero de aplicaciones de Baumüller. La máquina no solo supervisa el proceso de producción, sino que también se desconecta automáticamente cuando se alcanza la cantidad de producción deseada. Los ejes pueden funcionar individualmente o en grupo en modo manual: "Esto resulta útil cuando, por ejemplo, se cambia la bobina. Para colocar el hilo automáticamente, la bobina debe estar correctamente posicionada en relación con el alimentador de hilo (dedo)". Las recetas se gestionan en una especie de libro de cocina en el que se almacenan los parámetros específicos del producto para una gran variedad de grosores y longitudes de torzal, de forma que la producción pueda iniciarse de forma rápida y segura en cada caso. La pestaña "Alarmas" contiene un historial de errores y comunica las posibles averías.
El software optimizado para la aplicación permite introducir parámetros específicos para producir el torzal de fibra metálica con la finura y la longitud deseadas
Los servomotores DSD2 refrigerados por aire impulsan el bloque de tensado y garantizan unos resultados precisos
Se requieren velocidades constantes
Se utilizan servomotores DSD2 refrigerados por aire, que fueron diseñados para aplicaciones altamente dinámicas con las más altas exigencias de capacidad de aceleración y las mejores cualidades de arranque y parada. La relación de velocidades entre los distintos motores debe ser constante en la bobinadora de torzal para conseguir unos resultados precisos. Los accionamientos DSD2 tienen muy buenas propiedades de concentricidad y, en interacción con los servomotores y los controladores b maXX refrigerados por aire, permiten una gran precisión de posición y velocidad. Su disposición se ha diseñado de forma óptima para la aplicación de control de movimiento, es decir, los componentes funcionan perfectamente entre sí y son tienen una gran eficiencia energética, ya que comparten la energía en el sistema de circuito intermedio.
Si un operario de la máquina abre el acceso a la zona de trabajo, la función de seguridad STO se activa con un retardo de tiempo controlado para poder desconectar los accionamientos rápidamente pero de forma controlada. Una vez transcurrido ese tiempo, los accionamientos se conmutan sin par. La máquina cuenta con sensores de control de rotura de hilo para interrumpir el proceso de producción en caso de avería. La bobinadora de torzal es muy flexible y permite hilos con un peso de hasta aproximadamente 2500 tex (tex = número de gramos por 1000 metros de torzal, es decir, 1000 metros de torzal pesan 2500 gramos).
Trabajo en equipo eficaz
Para el desarrollo de la bobinadora de torzal, STAX e ITM escogieron a Baumüller como socio competente. Baumüller les convenció con su estrategia de ofrecer el software y la tecnología de accionamiento de forma combinada. Los conocimientos técnicos en combinación con los cálculos teóricos de la TU Dresden ayudaron a diseñar una nueva y única máquina que produce eficazmente torzales de de fibra metálica según las especificaciones del cliente.
Los controladores de doble eje refrigerados por aire b maXX 5300 (derecha) con tecnología de seguridad integrada permiten una alta precisión de posicionamiento y un control de la velocidad de buena calidad. El controlador b maXX-PCC-04 (izquierda) se encarga de las exigentes tareas de control con alta sincronización
Conclusión
La bobinadora de torzal producto de esta colaboración es muy versátil. Puede utilizarse para producir torzales de fibra de metal extremadamente finos, pero también muy gruesos, a partir de una amplia gama de materiales. Esto es posible gracias a una amplia gama de velocidades y a un control de una calidad excelente. En colaboración con Baumüller y la Universidad Técnica de Dresde, hemos desarrollado una máquina compacta y portátil para la producción de torzal de fibra de metal. El sistema completo consta de un sistema de control con pantalla táctil, accionamientos, controladores y una solución de software optimizada para la aplicación. Esto permite una producción flexible y eficiente gracias a una interfaz de usuario fácil de usar y a la administración de recetas con una sencilla introducción de parámetros.
