700 Antriebe perfekt synchronisiert

Ausgangslage

Hochwertige Kunststofffolien finden sich zum Beispiel in Akkus, Kondensatoren oder Flachbildschirmen. Für diesen Einsatz benötigen die Kunststofffolien spezielle Eigenschaften. Um diese zu erzielen, bedarf es eines komplexen Herstellungsverfahrens. In einer Folienreckanlage wird der Rohling, die Vorfolie, zu einer wenige Mikrometer dicken Folie „gereckt”. Für den Reckvorgang sind einzelne Greifarme, die "Kluppen" verantwortlich. Die Kluppen greifen die Vorfolie an den Rändern und spannen diese. Die Abstände der Kluppen werden nach und nach vergrößert – dadurch erhält die Kunststofffolie ihre Form und Eigenschaften.

In konventionellen Folienreckanlagen konnte das Recken nur in jeweils eine Richtung längs oder quer erfolgen. Deshalb mussten diese Reckvorgänge nacheinander durchgeführt werden.

Aufgabenstellung

Der Kunde von ARADEX entwickelte ein neues Verfahren, das die beiden Prozesse des Längs- und Querreckens in einem Schritt kombiniert. Gegenüber den konventionellen Verfahren bietet das neue absolute Flexibilität in der Einstellung der Reckverhältnisse. So werden Folieneigenschaften erreicht, die beim konventionellen Strecken nicht möglich sind. Als Entwicklungspartner war ARADEX verantwortlich für die Antriebstechnik der Folienreckanlage.

Umsetzung

In der neuen Folienreckanlage werden die Kluppen durch Linearmotoren bewegt und einzeln gesteuert. Über 1400 Kluppen sind im Einsatz. Je zwei Kluppen werden von einem VECTODRIVE Umrichter angetrieben. Insgesamt sind 726 ARADEX Antriebe im Einsatz.

Während der Reckvorgangs werden dann die Kluppenabstände senkrecht zur Laufrichtung wie in einem umgekehrten Flaschenhals kontinuierlich vergrößert. Aus der circa einen Meter breiten Vorfolie entsteht so eine bis zu neun Meter breite Folie. Am Ende beträgt die Dicke der produzierten Folien wenige Mikrometer.

Die Position jeder einzelnen Kluppe wird von ARADEX Antrieben sensorlos bestimmt und geregelt. Eine VECTONUM VD Control verarbeitet und protokolliert zentral die Kenngrößen aller 726 Achsen. Die Regelung von Position und Geschwindigkeit erfolgt direkt auf den Achsen und ist somit sehr schnell.

Nach der Entwicklung auf einem Technologieträger mit 60 Antrieben fand direkt die Erstinstallation beim Endkunden statt, wobei der erste Anlauf direkt funktionieren musste. Und funktionierte.

Ergebnisse

Pro Stunde verarbeitet die neue Folienreckanlage über fünf Tonnen Kunststoff. Die exakte sensorlose Synchronisation der 726 Antriebe garantiert eine maximale Qualität der Kunststofffolie. Gegenüber konventionellen Reckverfahren erreicht das simultane Verfahren eine bis zu viermal höhere Geschwindigkeit von 400 m/min.

Die Anlage läuft kontinuierlich 24 Stunden am Tag, 7 Tage die Woche. Über 8000 Betriebsstunden pro Jahr. Damit erfüllt sie höchste Anforderungen an Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit.

Mit ARADEX Technologie wurde zudem der Energiebedarf der Linearmotoren erheblich reduziert: Um für alle Betriebsfälle ausreichend Kraftreserven zu haben, wurden die Motoren bisher mit dem maximal möglichen Strom betrieben. Die Folge waren erhebliche Verluste im Motor. Durch das neue Verfahren sinken die Stromverluste drastisch, in diesem Fall um 66 Prozent, was eine jährliche Einsparung von 1,6 Mio. kWh oder derzeit etwa 200 000 € bedeutet.