Com les plaques de calefacció amb sensors de vibració integrats permeten l'optimització del cicle de premsa{0}}en temps real?

Per tal d'assegurar l'escalfament o el refredament complet, sovint s'estableix un temps de cicle de premsa de manera conservadora. Però, què passaria si la platina pogués "sentir" precisament quan la resina s'havia fos completament o quan el motlle es tancava? Els plats de calefacció experimenten una sensació de tacte gràcies als sensors de vibració integrats, que fan que cada cicle sigui més eficient. Aquestes plaques de calefacció intel·ligents estan canviant el control de la premsa de temporitzadors fixos a una optimització sensible al material-en temps real i- mitjançant la traducció de vibracions mecàniques en dades de procés útils.

S'han corregit els inconvenients-del control de premsa del temporitzador
Els cicles de premsa convencionals depenen dels temps de calefacció i refrigeració preestablerts. El temps esperat més llarg perquè el motlle es tanqui, la transferència de calor més lenta a través de la peça i un tampó de seguretat per garantir el curat o la fusió són les estimacions-pijors que s'utilitzen per establir un temporitzador. Aquesta estratègia és fonamentalment ineficaç. Com que el sistema de control no té comentaris sobre el que realment està passant dins del motlle tancat, molts cicles funcionen més del necessari.

Aquesta operació cega afecta les premses de laminació, les premses d'emmotllament per injecció i les premses d'emmotllament per compressió. La placa de calefacció proporciona energia durant un període de temps predeterminat. Després d'un període de permanència predeterminat, comença el refredament. Quan l'última tensió residual s'ha alleujat o el material s'ha abocat completament a la cavitat, l'operador no la pot veure. En conseqüència, s'afegeixen segons addicionals als temps de cicle, la qual cosa suposa hores de pèrdua de productivitat durant milers de cicles.

El funcionament dels sensors de vibració integrats
Un acceleròmetre piezoelèctric petit està integrat directament a la construcció de la placa o s'uneix a la part posterior de la placa de calefacció. Com que funcionen de manera fiable a altes temperatures, normalment fins a 200 graus (392 graus F), els sensors piezoelèctrics són ideals per a aquesta aplicació. En un ampli rang de freqüències, el sensor detecta contínuament vibracions mecàniques. El material dins del motlle, el moviment de les meitats del motlle i la pròpia premsa provoquen aquestes vibracions.

A mesura que es tanquen les dues meitats del motlle, es crea un impuls clar-un punt fort-d'amplitud-. Aquesta signatura vibratòria es pot distingir clarament del soroll de fons i és repetible. De manera semblant a això, les propietats vibratòries del sistema s'alteren a mesura que els materials sòlids (com la resina termoendurible, el polímer termoplàstic o el preimpregnat compost) s'estoven i flueixen sota pressió i calor. Algunes freqüències s'esmorteeixen i d'altres s'exciten per la fusió i el flux. Aquests canvis de minuts són registrats pel sensor.

Un controlador lògic programable (PLC) o un dispositiu informàtic especialitzat rep la sortida del sensor. La identificació d'esdeveniments crítics-en temps real és possible gràcies a mètodes sofisticats de processament de senyal. Aquests fets són després utilitzats pel sistema de control per modificar les fases de calefacció i refrigeració del cicle de premsa.

Premeu Cycle Optimization en temps real
La premsa ja no segueix un calendari establert gràcies a l'optimització de la premsa de placa calefactora amb sensor de vibració incorporat. Més aviat, el cicle transcorre segons les etapes reals del procés. Així és com funciona la seqüència:

Detecció de tancament del motlle: el sensor de vibració capta el pic característic que es produeix quan les meitats del motlle s'uneixen. El sistema de control verifica que la premsa pot passar a l'etapa d'escalfament sense un retard predeterminat i que el motlle està completament tancat.

Optimització de la rampa de calefacció: el sensor fa un seguiment de la reacció del material a mesura que la placa de calefacció augmenta la temperatura. El sistema de control pot modificar la potència de calefacció per preservar la viscositat ideal o aturar la degradació quan la signatura de vibració mostra que el material ha començat a fluir. L'escalfament continua fins que la signatura indica que el material ha arribat a una fase de fusió o curat uniforme i ha omplert el forat completament.

Iniciació al refredament: quan el material està totalment produït però encara no es refreda, es produeix un moment crític. A mesura que el material es solidifica, el patró de vibració canvia una vegada més. El sensor reconeix l'inici de la rigidització o la finalització del moviment del material. El sistema de control comença a refredar-se en aquest moment. El refredament comença precisament quan el material està preparat; no cal esperar que caduqui un temporitzador aleatori.

Segons el material i la geometria, els temps de cicle es poden reduir entre un 10 i un 30% eliminant els marges de seguretat que s'incorporen als temporitzadors. Com que les bombes de refrigeració només funcionen quan és necessari i les plaques de calefacció no s'alimenten durant més temps del necessari, el consum d'energia disminueix proporcionalment.

Avantatges a part de la reducció del temps de cicle
Eficiència de l'ús de l'energia
Les plaques de calefacció necessiten molta electricitat. L'energia es malgasta cada segon d'escalfament innecessari. El consum d'energia es redueix ajustant el temps d'escalfament al comportament real del material. Quan la refrigeració comença en el moment ideal, els sistemes de refrigeració-com ara ventiladors, circuits d'aigua o refrigeradors-també utilitzen menys energia.

Productes de -més qualitat
Els cicles amb temporitzadors fixos poden ser irregulars. La velocitat a la qual s'escalfa i flueix el material està influenciada pels canvis en la temperatura del material entrant, l'entorn circumdant o la temperatura del motlle. Un temporitzador no es pot ajustar a aquests canvis. D'altra banda, un sistema de-detecció de vibracions s'ajusta automàticament. L'etapa d'escalfament continua fins que es detecta flux si la substància està més freda del normal. L'etapa d'escalfament és més curta si el material és més càlid. El resultat final és un producte més consistent amb menys rebuigs de subcurat o sobrecurat.

Disminució del desgast mecànic
Hi ha menys cicles innecessaris per a la premsa. Els temps de cicle reduïts permeten la producció de més peces dins de la mateixa finestra operativa o el mateix nombre de peces amb menys tancaments de premsa cada hora. Tanmateix, l'eliminació de les parts enganxades i enganxades que s'han d'extreure manualment-una causa reconeguda de danys al plat i al motlle-és el principal avantatge del desgast.

Exemples d'aplicació
Les plaques d'escalfament-de detecció de vibracions són especialment útils en operacions amb cicles llargs o amb un comportament variat del material:

Emmotllament per compressió termoestables: a mesura que el material es cura, el procés d'enllaç-creuat de resines com l'epoxi o el fenòlic provoca variacions de vibració distintives. En lloc d'esperar un període de retenció conservador, la premsa es pot obrir immediatament detectant el final precís de la reacció de curat.

Emmotllament per injecció de termoplàstics: la platina permet detectar la signatura de vibració del front de fusió a mesura que s'acosta a l'extrem de la cavitat. Això minimitza l'excés d'embalatge i el flaix permetent un canvi dinàmic d'ompliment a embalatge.

Premses de laminació: el sensor mesura el flux de resina a través del reforç quan es laminen plaques de circuit imprès o compostos multicapa. Tan bon punt s'aconsegueix la impregnació completa, pot començar el refredament.

Vulcanització del cautxú: la caiguda de viscositat que es produeix durant el curat produeix una resposta vibratòria notable. La premsa pot obrir-se a la ubicació exacta de la densitat ideal d'-enllaç creuat detectant-ho.

Aspectes tècnics a tenir en compte
Sensors de posicionament i salvaguarda
Cal subjectar fermament el sensor piezoelèctric a la placa de calefacció. S'utilitzen subjecció mecànica amb aïllament tèrmic o epoxi d'alta temperatura-. Sovint s'utilitza un conducte metàl·lic flexible per dirigir el cable de senyal del sensor lluny de les zones més calentes. El sensor es pot instal·lar en una extensió tèrmicament conductora però més freda de la platina per a premses d'-temperatura extremadament alta (més de 200 graus) o es pot especificar un material piezoelèctric d'alta-temperatura (com l'ortofosfat de gal·li).

Condicionament i Tractament de Senyals
El soroll de la maquinària propera, els ventiladors de refrigeració i les bombes hidràuliques està present en els senyals de vibració en brut. Per separar els esdeveniments pertinents, s'utilitzen la detecció de llindar i el filtrat-passa banda. Els signes de tancament del motlle i el flux de material es poden identificar mitjançant l'entrenament d'aprenentatge automàtic o algorismes basats en regles-bàsiques en uns quants cicles correctes. Normalment, el processament es realitza en un dispositiu de vora especialitzat que proporciona al PLC un senyal digital (com ara "motlle tancat" o "flux complet"). Aquest mètode evita fer canvis directes a la lògica de control-de seguretat de la premsa.

Ajust per a diferents materials
Cada material i geometria del motlle produeix una empremta digital de vibració diferent. S'han d'executar uns quants cicles de prova durant la configuració inicial. Per a cada incident, el sistema "aprèn" els espectres de vibració. La fórmula idèntica es pot recordar per a aquest material després que s'hagi preestablert. Alguns sistemes sofisticats utilitzen algorismes adaptatius per actualitzar contínuament les signatures d'esdeveniments a mesura que la premsa envelleix o l'entorn canvia.

La platina adquireix habilitats auditives
La platina adquireix la capacitat d'escoltar el procediment. El sensor de vibració serveix com a nervi acústic de la premsa, proporcionant informació-en temps real sobre les condicions dins del motlle tancat. En lloc d'utilitzar un rellotge per al processament, utilitza l'acústica-un canvi d'un control basat en el temps-al control basat en esdeveniments-.

Els ideals de la indústria 4.0 estan directament alineats amb aquesta estratègia. Per tal de transmetre el seu estat intern als sistemes d'execució de fabricació de-nivell superior, les màquines desenvolupen la percepció i l'auto{3}}optimització. Els temps de cicle són ara resultats dinàmics de la detecció de processos continus en lloc de valors estàtics introduïts una vegada.

Pròxims Avenços
Es preveu que la detecció integrada de vibracions esdevingui una característica estàndard a les plaques de calefacció de gamma alta{0}, ja que els costos dels sensors disminueixen i la informàtica de punta es torna més potent. Per tal de traçar patrons de vibració sobre la superfície de la placa i identificar el flux de material irregular o la desalineació del motlle, els sistemes futurs podrien utilitzar diversos sensors. A més, s'està utilitzant la recollida d'energia termoelèctrica-que utilitza la calor residual de la placa-per alimentar nodes de sensors sense fil, que suprimeixen completament les línies de senyal.

El manteniment predictiu també pot fer ús de les mateixes dades de vibració. Els enllaços de premsa desgastats, els coixinets defectuosos o els cargols solts del plat es poden identificar mitjançant canvis en la signatura de vibració de fons, com ara una nova freqüència de ressonància o una amplitud més alta. Així, la placa calefactora realitza dues funcions: el seguiment de l'estat de la màquina i l'optimització del procés.

En conclusió, The Perceptive Press
La premsa s'està convertint en un instrument adaptatiu i d'-optimització automàtica gràcies a les plaques de calefacció-detectores de vibracions, que introdueixen els conceptes de la indústria 4.0. El sistema de control elimina els marges de seguretat innecessaris mitjançant l'ajust dinàmic de la calefacció i la refrigeració en funció de la detecció-en temps real del tancament del motlle i del flux de material. La qualitat del producte augmenta, els temps de cicle disminueixen i el consum d'energia disminueix. Els equips de fabricació tenen un futur brillant. En aprenent a escoltar els ritmes dels materials que tracten, les plaques de calefacció estan liderant el canvi dels temporitzadors fixos cap al sentit.