Quali azionamenti per stampaggio offrono la massima flessibilità ed efficienza energetica?

8 febbraio 2023

10:10

Sapendo che i movimenti altamente dinamici possono aiutare a ridurre il tempo di ciclo e ad aumentare la qualità dei componenti, Nigel Flowers, amministratore delegato di Sumitomo (SHI) Demag UK, esamina le opzioni di azionamento e le rispettive prestazioni, flessibilità operativa, credenziali ambientali e longevità dei macchinari.

Alimentando il processo di stampaggio, ogni anno il divario tra le macchine ad azionamento idraulico e quelle completamente elettriche si riduce sempre di più. Tradizionalmente, la maggior parte delle macchine negli impianti di produzione erano puramente idrauliche. Sebbene rimangano una vista comune nei negozi di stampi del Regno Unito, negli ultimi due decenni si è assistito a un cambiamento. Questo fenomeno è notevolmente aumentato negli ultimi cinque anni, con l’eIMM che ora rappresenta quasi il 30% di tutte le nuove macchine installate nel Regno Unito e in Irlanda nel 2021.

Detto questo, rimane un volume prolifico di macchine idrauliche installate nel Regno Unito e in Irlanda: delle 12.000 macchine importate negli ultimi 20 anni, solo 2.000 erano completamente elettriche. Tuttavia, nel corso di questo periodo ci sono stati miglioramenti incrementali, con nuove tecnologie di guida e varianti di queste che emergono continuamente. Comprese trasmissioni ibride, frequenza variabile, servo elettrici, trasmissioni elettriche a cinghia, trasmissioni dirette e altro ancora. Alcuni sono intrinsecamente più assetati di energia di altri.

Promuovere il progresso: nuove tecnologie di azionamento

L'azionamento di una macchina funziona in modo molto simile a qualsiasi cambio, in quanto fornisce la trasmissione della forza. Sebbene la scienza alla base di questa trasmissione sia sempre la stessa – trasforma la velocità di rotazione in movimento lineare – non tutte le unità sono uguali. Come illustra l’infografica a lato, la loro efficienza relativa ora significa che gli azionamenti completamente elettrici tendono ora a tenere il passo in alto nella lavorazione.

Fino a poco tempo fa, l’adattamento della forza di movimento dell’idraulica nelle macchine di tonnellaggio maggiore era considerato inconcepibile. Tuttavia, a dimostrazione dell'innovazione nella tecnologia di azionamento, le varianti "servo" che fondono azionamenti diretti completamente elettrici con servopompe ad alta velocità si rivolgono ora alla gamma di forze di chiusura medie e alte e migliorano ulteriormente l'efficienza energetica. Secondo Sumitomo (SHI) Demag, il lancio della macchina confezionatrice PAC-E al K 2022 ne è una testimonianza. Altri campi di applicazione includono pacchetti con forza di chiusura media per lo stampaggio multicomponente, LSR e MuCell per schiumatura fisica.

Uno dei vantaggi di lavorazione degli azionamenti elettrici è la capacità di controllare l'asse lineare con velocità superiori a 500 mm/s. Questi sono generalmente controllati da un sistema di controllo ad anello chiuso situato nel controller della macchina (software) o nel servoazionamento stesso (hardware). La soluzione hardware offre un vantaggio prestazionale fondamentale poiché i calcoli del controllo della posizione vengono eseguiti in tempo reale nell'hardware del servoazionamento. Il risultato sono le massime prestazioni.

La sinergia di progettazione è un'altra differenza fondamentale. I requisiti per le applicazioni di settore e di lavorazione devono tenere conto di tanti aspetti diversi, tra cui modelli di mantenimento, rapidi cambiamenti di accelerazione e decelerazione, tempi di raffreddamento e rimozione dei componenti. L'unica costante nello stampaggio a iniezione è l'alta velocità con accelerazioni e frenate molto rapide.

Queste non sono unità standard. Progettato dalla nostra società madre giapponese e costruito esclusivamente per il processo di stampaggio a iniezione da esperti veramente dedicati al controllo del movimento, il nostro azionamento a coppia elevata è più reattivo e riduce il rischio di inerzia. In determinate condizioni, gli stampatori possono ottenere risparmi energetici superiori al 70% e tempi di ciclo ancora più rapidi rispetto allo stampaggio convenzionale.

Ottimizzazione di tutte le condizioni di produzione

Rispetto alle macchine idrauliche, gli azionamenti diretti elettrici consumano elettricità solo durante il funzionamento. Inoltre, l'energia cinetica di frenata può essere recuperata mediante la tecnologia di recupero.

Questa maggiore efficienza ottenuta con gli azionamenti diretti significa che consumano molta meno energia rispetto alle macchine idrauliche – nel caso dell'IntElect tra il 40% e l'85% in meno rispetto alle soluzioni convenzionali.