Impulsn� temperov�n� zvy�uje kvalitu automobilov�ch karoseri�

Aby bylo dosa�eno optimálního vyu�ití potenciálu, který tyto lehké materiály nabízejí, byla vypracována koncepce výrobního systému sestávajícího ze vzájemn� optimáln� slad�ných komponent. V p�ípad� temperovací a chladicí techniky pou�ívané p�i výrob� vst�ikovaných výlisk� se v této souvislosti jedná o impulzní temperovací za�ízení HAHN v kombinaci s chladicími a temperovacími jednotkami nové konstruk�ní �ady HAHN ProTemp-e.

Karosá�ské díly z plastu, jako blatníky, p�ední a zadní nárazníky, panely dve�í atd., které se v dnešní dob� pou�ívají v mnoha modelech osobních automobil�, se zpravidla vyráb�jí z materiál� PC/ABS nebo ze sm�sí PP-EPDM a jejich hmotnosti se pohybují v rozsahu mezi jedním a 10 kg. P�itom se vyráb�jí na vst�ikovacích strojích, které vá�í 45 a� 55 tun a disponují uzavírací silou v rozsahu 25.000 a� 40.000 kN. Doby výrobních cykl� se obvykle pohybují v rozmezí od 40 do 80 sekund, v závislosti na tlouš�ce st�n materiálu a na ú�innosti uspo�ádání chladicího pop�. temperovacího systému ve vst�ikovacím nástroji a extern� p�ipojeného systému vým�ník� tepla. Tyto základní údaje p�edstavují aktuální stav techniky.

Obr. 1: Impulzní temperovací systém HAHN v kombinaci s novými, energeticky úspornými tempera�ními za�ízeními konstruk�ní �ady ProTemp-e p�edstavuje významnou systémovou komponentu nového provozu na výrobu vst�ikovaných výlisk� spole�nosti BMW v Lipsku.

P�i realizaci konkrétního projektu se jednalo o to, aby se tyto mezní hodnoty posunuly ješt� dále, a to jak u sou�ástí vozidla, tak i u technologie pou�ité k jejich výrob�. Spole�ný stanovený cíl spo�íval v dosa�ení nových optimálních hodnot spot�eby energie b�hem provozu a rovn� v šetrném nakládání s dalšími výrobními zdroji. Logickým d�sledkem bylo za�azení energeticky úsporných pohonných systém� pro novou modelovou �adu automobil�, pokrokové lehké konstrukce s vysokým podílem plast� a pou�ití odpovídající, obzvlášt� efektivní, vst�ikovací technologie do seznamu úkol�. Na dosa�ení tohoto cíle se podstatnou m�rou podílí chladicí a temperovací systém pro vst�ikovací nástroje (obr. 1).

PulseTemp systém kontroluje energetickou bilanci vst�ikovacích nástroj�

V po�adavku kladeném na chladicí a temperovací systém bylo uvedeno, �e se má vycházet z doby cykl� maximáln� 50 sekund. Vyráb�né panely karosérií jsou v p�evá�né v�tšin� pom�rn� tenkost�nné díly s pohledovými plochami, a tedy i s vysokými po�adavky na kvalitativní vlastnosti povrchu, jakými jsou lesk a brilantní vzhled bez vpadlých míst nebo jiných deformací. P�i dimenzování temperovacího systému se tedy nejednalo pouze o co nejú�inn�jší odvád�ní tepla odebíraného p�i ochlazování, nýbr� o kontrolované rozd�lení chladicího výkonu v celém objemu vst�ikovacího nástroje.

Mo�nost cíleného odvád�ní tepla z vysoce zat�ovaných oblastí kavit nástroje a/nebo odvád�ní tohoto tepla technologicky optimální rychlostí prost�ednictvím rychle reagujícího zónového ochlazování má pozitivní vliv na po�adovanou brilantní kvalitu povrchu výlisk�.

Frank Marschalek, vedoucí technického odd�lení a jednatel spole�nosti HAHN ENERSAVE GmbH, k tomu �íká: „Jako prost�edek k dosa�ení tohoto cíle p�icházelo v úvahu pouze odpovídající výkonné pop�. regulovatelné impulzní chlazení, které máme v našem výrobním programu. Po výb�rovém �ízení spole�nosti BMW, které zahrnovalo i srovnávací testy, tedy mohlo padnout kone�né rozhodnutí v náš prosp�ch. Všech šest velkých lis� proto bylo vybaveno impulzními temperovacími za�ízeními HAHN s typovým ozna�ením RPT 200. Za�ízení RPT 200 doká�e nezávisle temperovat a� 72 chladicích okruh� a v ka�dém z t�chto okruh� doká�e m��it pr�tok a teplotu vody (obr. 2a+b). Pro ka�dý okruh je mo�no vybírat provozní re�imy : impulzní chlazení, impulzní oh�ev, regulace a automatika (= automatické ovládání jednotlivých okruh� v pot�ebném provozním re�imu). Prost�ednictvím integrované mikroprocesorové �ídicí jednotky s dotykovou obrazovkou o velikosti 10,4“ lze nastavovat kombinace ventilového bloku s a� dvanácti externími temperovacími a chladícími za�ízeními. Impulzní chladící za�ízení lze prost�ednictvím rozhraní p�ipojovat k síti, která zahrnuje také �ídicí jednotky stroj�.“

Obr. 2a+b:  Víceokruhový tempera�ní systém PulseTemp RPT 200 doká�e regulovat a� 72 temperovacích okruh� ve 4 volitelných provozních re�imech.

Individuální chlazení a temperování jednotlivých okruh� vedoucí k dosa�ení úsp�chu

V konkrétním p�ípad� byl ka�dý stroj zkombinován se dv�ma systémy RPT 200 PulseTemp, co� znamená, �e bylo pou�ito po jednom systému pro pevnou i pohyblivou stranu. (Obr. 3) Ke ka�dému z obou t�chto systém� je p�ipojeno sedm temperovacích za�ízení konstruk�ní �ady ProTemp EW 95-2 s topným výkonem 18 kW. Jejich kapacita je rozd�lena mezi 18 chladících okruh�. V ka�dém okruhu se provádí samostatné sledování pr�toku. Zvláštní provedení t�chto temperovacích za�ízení spo�ívá v tom, �e doká�í odebírat jak elektrickou energii tak i, prost�ednictvím integrovaného vým�níku tepla, energii z rozvodu teplé u�itkové vody výrobního provozu. Tuto energii pak p�ivád�jí do vst�ikovacího nástroje (obr. 4). Temperování vst�ikovacích nástroj� je pot�ebné p�edevším p�i vyh�ívání vst�ikovacího stroje provád�ném p�ed zahájením výroby. Kapacita t�chto za�ízení je dimenzována pro oh�ev z 25 na 85°C b�hem 1,5 hodiny. Teplota 85°C nebo 45°C je také vlastní provozní úrove� vst�ikovacího nástroje pro zpracování PC/ABS, resp. PP/EPDM.

Tyto základní teploty jsou sou�asn� provozní základnou pro temperovací cyklus sestávající ze synchronních díl�ích cykl� impulzního chlazení pop�. impulzního oh�evu. Za tímto ú�elem lze pro ka�dý temperovací okruh nastavovat individuální �asové období, b�hem kterého se má nebo nemá uskute��ovat pr�tok, tedy nap�. b�hem vst�ikování nebo b�hem dolisování. Krom� toho lze pro dobu pr�toku p�ednastavovat dobu trvání impulzu pop�. frekvenci impulz�, a to manuáln� nebo automaticky na základ� m��ení teploty ve zp�tné v�tvi okruhu. Za ú�elem regulace teploty se k teplé vod� cílen� p�im�šuje studená voda. Tento automaticky �ízený postup se m��e uskute��ovat odd�len� pro ka�dý temperovací okruh.

Monitorování procesu chlazení zahrnuto

Za�ízení HAHN PulsTemp �ídí a regulují úrove� teploty jednotlivých temperovacích okruh� nejen p�ivád�ním impulzních proud� studené nebo teplé vody, nýbr� rovn� umo��ují sledování pr�b�hu teploty uvnit� volitelného toleran�ního pásma. Vychýlení nebo zm�na tvaru teplotní k�ivky uvnit� tohoto toleran�ního pásma m��e nap�. poukazovat na zú�ení chladicího kanál� ve vst�ikovacím nástroji následkem vzniku usazenin a tedy indikovat pot�ebu provedení údr�by.

Obr. 3:  Na pevné i pohyblivé desce stroje  je namontováno po 18-ti ventilových blocích víceokruhového tempera�ního systému HAHN PulseTemp RPT 200. Jednotlivé chladicí okruhy jsou se vst�ikovacím nástrojem propojeny prost�ednictvím rychloupínacích desek.

Krom� �ist� záznamové funkce lze sledování pr�b�hu teploty vyu�ívat také k rozpoznávání energeticky nep�íznivého nastavení technologického procesu. Za tímto ú�elem provádí vyhodnocovací software porovnávání po�adovaného a skute�ného pr�b�hu k�ivky a iniciuje zobrazení výstra�ného hlášení, je-li nap�. v chladících okruzích p�im�šováno p�íliš mnoho studené vody, následkem �eho� musí temperovací za�ízení pracovat v re�imu oh�evu, aby umo�nilo dosa�ení nastavené vstupní teploty. Jako další p�ídavná funkce je k dispozici provozní re�im „udr�ování teploty“. Tato funkce vyrovnává tepelné ztráty vznikající p�i p�erušeních výroby.

Nová, energeticky úsporná temperovací za�ízení

Chladící | tempera�ní za�ízení nainstalovaná ve vst�ikovacích strojích pou�ívaných spole�ností BMW p�edstavují nejnov�jší stav techniky.  Na rozdíl od obvodových lopatkových �erpadel, která dnes v�tšina výrobc� p�ístrojové techniky pou�ívá z d�vodu sní�ení náklad�, se HAHN ENERSAVE u nových typ� za�ízení spoléhá na výkonn�jší vícestup�ová turbo�erpadla. Nejnov�jší generace t�chto �erpadel je vybavena geometricky optimalizovanými ob�nými koly a tlakovými komorami z ušlechtilé oceli. Hlavní výhodou z hlediska provozních podmínek p�i ochlazování nástroj� je lepší pom�r mezi tlakem a objemem p�i sou�asné výrazn� ni�ší spot�eb� energie pohonnými jednotkami.

Tato ni�ší spot�eba energie se nejen vztahuje k vysokému a� st�ednímu rozsahu pom�r� tlaku a objemu, nýbr� je m��itelná i jako pr�m�rná hodnota p�i všech provozních stavech. Dodate�nou výhodou turbo�erpadel jsou pak jejich kompaktn�jší rozm�ry a maximální spolehlivost. U vícestup�ových turbo�epadel nedochází ke ztrát� výkonu a ke zvýšenému opot�ebení ani p�i sni�ující se kvalit� vody b�hem výroby, která m��e být zp�sobena nap�. p�ibývajícím mno�stvím �ástic vyvolávajících korozi.

Obr. 4: Za�ízení �ady ProTemp-e se pou�ívají v kombinaci s víceokruhovým chlazením HAHN PulseTemp a jsou uspo�ádána jako sou�ásti systému tvo�eného nad�azenými a pod�ízenými jednotkami.

Nejlepší výkony ve srovnávacím testu

Takto optimalizovaná nová generace p�ístroj� byla podrobena interním i externím srovnávacím test�m, jejich� výsledky dopadly pozoruhodn� p�ízniv�. P�i interním výkonovém porovnávání s vlastními p�edcházejícími modely bylo zjišt�no výrazné sní�ení spot�eby energie. K tomu op�t Frank Marschalek: „Z�etelné výkonové p�ednosti p�ístroj� �ady HAHN ProTemp-e vyšly najevo i p�i porovnávání s konkurencí. Tyto p�ednosti dokládá v neposlední �ad� i skute�nost, �e se poda�ilo výrazn� zkrátit postup zah�ívání. Ješt� v�tší význam má dosa�itelné zkrácení doby chlazení. Úspora energie, kterou je díky tomu mo�no dosáhnout a která �iní pr�m�rn� 40 procent (ve srovnání s radiálními �erpadly stejného výkonu), je nejen prosp�šná pro �ivotní prost�edí, nýbr� sou�asn� p�edstavuje d�le�itý p�ínos ke sni�ování provozních náklad� a tedy i základ pro výrobu orientovanou na budoucí pot�eby.“

www.hahnautomation.com