Platforma dla technologii dry molded fiber
Curt JOA Inc., producent zautomatyzowanych maszyn do wytwarzania jednorazowych artykułów higienicznych, rozpoczął współpracę z firmą PulPac, działającą w obszarze zrównoważonych opakowań. PulPac opracowała własną technologię produkcji z suchej masy włóknistej, a wspólnie z JOA podjęła prace nad platformą maszynową Dry Molded Fiber Machine Platform.
Celem projektu było stworzenie rozwiązania umożliwiającego przetwarzanie standardowej, dostępnej globalnie masy celulozowej w różnego rodzaju biodegradowalne produkty. Wyroby wykonywane w technologii Dry Molded Fiber mają stanowić czystszą i bardziej przyjazną środowisku alternatywę dla jednorazowych produktów z tworzyw sztucznych.
Do realizacji projektu JOA poszukiwała partnera, który zapewni odpowiednie kompetencje technologiczne oraz system automatyki zdolny do obsługi nowej platformy. Wybór padł na Bosch Rexroth i system ctrlX AUTOMATION, który został wykorzystany jako podstawa infrastruktury sterowania, napędów, komunikacji i integracji urządzeń.
Wymagania: skalowalność i stabilna wydajność
Nowa platforma wymagała infrastruktury sterowania zapewniającej stałą przepustowość oraz możliwość skalowania wraz ze zmieniającym się zapotrzebowaniem rynku. Dla JOA istotne było zastosowanie elastycznych i wydajnych rozwiązań automatyki, które pozwoliłyby rozwijać platformę maszynową bez ograniczania jej przyszłych możliwości.
W prace nad projektem zaangażowane były trzy podmioty: Curt JOA, Bosch Rexroth oraz partner handlowy CMA/Flodyne/Hydradyne, działający jako CMAFH. Współpraca obejmowała cały proces budowy maszyny.
Jak podkreślił Eric Roggeman z Bosch Rexroth, prace nad maszyną JOA do technologii Dry Molded Fiber były wysiłkiem zespołowym. Po przedstawieniu przez JOA nowego rynku, na który firma chciała wejść, Bosch Rexroth uznał projekt za przedsięwzięcie perspektywiczne i zdecydował się w nim uczestniczyć.
ctrlX AUTOMATION jako podstawa projektu
W projekcie wykorzystano niemal wszystkie wymagane komponenty z portfolio ctrlX AUTOMATION. Obejmowały one zarówno sprzęt i oprogramowanie, jak również aplikacje oraz interfejsy przeznaczone do sieciowania urządzeń.
Według informacji producentów nowa platforma maszynowa ma rozwijać technologię Dry Molded Fiber i spełniać wymagania zarówno producentów maszyn OEM, jak i użytkowników końcowych. Jednocześnie projekt pokazuje zakres możliwości systemu automatyki ctrlX AUTOMATION w zastosowaniach obejmujących sterowanie, napędy, komunikację, bezpieczeństwo oraz integrację aplikacyjną.
28 osi napędowych i komunikacja EtherCAT
Jednym z kluczowych założeń projektu były efektywność i zrównoważony charakter pracy maszyny. Sercem platformy jest 28 osi ctrlX DRIVE, połączonych przez dwie oddzielne linie i zasilanych z dwóch przekształtników dużej mocy. Przekształtniki pełnią również funkcję zasilaczy dla dwóch zespołów dwuosiowych falowników, które mają ograniczać koszty oraz zajmowaną przestrzeń.
Zasilanie układów serwonapędowych rozprowadzane jest przez magistralę DC. Takie rozwiązanie ma ograniczać zużycie energii w sytuacjach, gdy osie nie pracują równocześnie. Projekt przyniósł znaczące korzyści w zakresie projektowania szaf sterowniczych, wykorzystania mocy oraz skrócenia czasu wprowadzenia rozwiązania na rynek, co wynika z kompaktowej i elastycznej konstrukcji ctrlX DRIVE.
Elementy systemu ctrlX AUTOMATION komunikują się i synchronizują za pośrednictwem EtherCAT. Dzięki tej sieci inżynierowie mogą identyfikować, integrować i rozpoczynać programowanie całej sieci urządzeń ctrlX CORE, ctrlX I/O, ctrlX SAFETY oraz ctrlX DRIVE w krótkim czasie.
Sterowanie oparte na ctrlX CORE i ctrlX OS
Dedykowanym sterownikiem platformy jest ctrlX CORE, wykorzystujący system ctrlX OS oparty na Linuksie. System ten stanowi podstawę modułowej, aplikacyjnej architektury ctrlX AUTOMATION.
W rozwiązaniu wykorzystywane są indywidualne aplikacje przeznaczone m.in. do obsługi PLC, motion control oraz komunikacji sieciowej. Ich zadaniem jest uproszczenie i przyspieszenie programowania. Dodatkowe aplikacje, takie jak narzędzia do akwizycji danych, ich organizacji oraz wizualizacji, są dostępne w partnerskiej sieci ctrlX World.
Taka architektura ma umożliwiać dobór funkcji do potrzeb konkretnej maszyny bez konieczności stosowania nadmiarowych komponentów. W przypadku platformy JOA istotne było zachowanie prostoty projektu przy jednoczesnym spełnieniu wymagań dotyczących wydajności i skalowalności.
Ograniczenie zużycia energii i recykling odpadów
Zrównoważony charakter projektu był jednym z głównych założeń od początku prac rozwojowych. Platforma została zaprojektowana tak, aby nie zawierała zbędnych elementów. Ograniczono również jej powierzchnię zabudowy, w tym przestrzeń zajmowaną przez szafy sterownicze.
Maszyna pobiera energię tylko wtedy, gdy procesy są w ruchu. Oprócz ograniczenia zużycia energii gotowa platforma umożliwia także recykling własnych odpadów produkcyjnych. Niemal cały materiał odpadowy powstający w procesie jest ponownie przetwarzany na włókno, które może zostać jeszcze raz sprasowane.
Phillip Kocken z Curt JOA Inc. ocenił, że finalna platforma spełniła wszystkie założone wskaźniki. Według niego potwierdza to zarówno efektywność rozwiązań z portfolio ctrlX AUTOMATION, jak i doświadczenie JOA w projektowaniu wysokowydajnych maszyn.
Automatyka dla bardziej zrównoważonej produkcji
Projekt JOA wpisuje się w trend rosnącego znaczenia rozwiązań zrównoważonych w sektorach produktów konsumenckich. W materiale wskazano, że wraz ze zmianami rynkowymi i regulacyjnymi będzie rosło zapotrzebowanie na produkty spełniające wymagania dotyczące zgodności i ograniczania wpływu na środowisko.
Platforma Dry Molded Fiber Machine Platform ma odpowiadać na te potrzeby, umożliwiając produkcję biodegradowalnych wyrobów z celulozy. Jednocześnie stanowi przykład zastosowania systemu ctrlX AUTOMATION jako kompleksowego zestawu energooszczędnych rozwiązań automatyki dla nowoczesnych maszyn produkcyjnych.
Źródło: Bosch Rexroth
Więcej na www.boschrexroth.com
