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Zhafir Mercury Serie

Erweitert Horizonte

Das Management von Zhafir Plastics Machinery forderte eine Spritzgießmaschine, die neue Horizonte eröffnet. Für Materialhersteller, Werkzeugdesigner, Produktionsleiter und schließlich für Anwender. Das Ergebnis hat die Erwartungen übertroffen.

Frankreich“Mit der Mercury ist es uns nun möglich, bislang noch offene Wünsche endlich zu realisieren.”

Pascal Poussard, CEO von SIM Frankreich

SIM aus Frankreich ist ein ausgesprochener Verpackungsspezialist. Hochleistungsmaschinen namhafter deutscher und schweizer Hersteller produzieren über 400 Mio. Kunststoffteile pro Jahr...

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Mechanik & Design

Anforderungen

Neuartiges Maschinendesign, optimale Toleranzen, geringster Wartungsaufwand.

Herausforderung

Ein Bauteil muss mehrere Funktionen übernehmen, Reduzierung der mechanischen Teile.

Ergebnis

Wenig Bauteile = optimale Toleranzen = hohe Präzision.

Warum müssen Holme immer stören?

Seitenplatten statt Holme schaffen wertvollen Raum

Der Grundgedanke ist Programm: Ein Bauteil für mehrere Funktionen und somit Teilereduzierung für den gesamten Maschinenaufbau. Seitenplatten werden zu Holme und gewährleisten somit 70% mehr Werkzeugfläche und ein um 30% schlankeres Maschinendesign. Der konsequent symmetrische Aufbau behält alle auftretenden Kräfte im Zentrum und gewährleistet eine hohe Plattenparallelität und beste Toleranzen. Somit bildet die Schließeinheit der Mecury eine komplett autarke Einheit und ist prinzipiell alleine funktionsfähig.

Vereinfachter Kniehebel für mehr Präzision

Das Kniehebel-System wurde stark vereinfacht und besteht aus nur zwei Hebeln mit einem zentralen Servo-Direkt-Antrieb für dynamische und ruhige Bewegungen. Im Kniehebel konnte auf eine Schmierung komplett verzichtet werden. Dies schafft optimale Voraussetzungen für eine saubere Produktion, etwa bei Reinraumanwendungen und ist extrem wartungsfreundlich.

Mechanik & Prozess

Anforderung

Maximale Einspritzgeschwindigkeit, neue Dimension der Modularität erschaffen, Verarbeitung von komplexen Kunststoffen ermöglichen.

Herausforderung

Einfachste Modulbauweise für höchste Performance.

Ergebnis

Getrenntes Einspritzen und Plastifizieren, hohe Schmelzequalität, hohe Dynamik.

Warum immer um Einspritzgeschwindigkeit feilschen?



Mehr Flexibilität durch Modularität hoch 2

Herkömmliche Konzepte auf der Einspritzseite stellen nach wie vor Kompromisse dar: hoher Energieverbrauch, Schneckenbewegung, Abhängigkeit von Schneckendurchmesser und Größe der Einspritzeinheit.
Durch die Trennung von Plastifizieren und Einspritzen wurde die Modularität um eine Dimension mehr erweitert. Pro Schließkraft stehen drei Kolbendurchmesser und wiederum drei Schneckendurchmesser zur Verfügung. Die Mercury bietet so seinen Kunden eine variable Zusammenstellung der Maschine auf spezielle Anforderungen der Werkzeuge, Materialien und Prozesstechnik.

Das modulare Prinzip der Mercury findet sich auf der Maschinenbeschriftung wieder. Unser Beispiel ME1500-45/50: 1500 kN Schließkraft wurden mit einer Einspritzeinheit kombiniert, die aus 45 mm Kolbendurchmesser und 50 mm Schneckendurchmesser besteht.

Hohe Beschleunigung und maximale Geschwindigkeit

Die Trennung von Plastifizieren und Einspritzen lassen eine außergewöhnlich hohe Schmelzequalität zu. Das Plastifizieren erfolgt direkt mit einem High-Torque Motor. Der Einspritzvorgang erfolgt über eine Servomotor angetriebene Zentralspindel. Dieser verspricht kürzeste Reaktionszeiten und erreicht Geschwindigkeiten bis zu 500 mm/s bei einer Beschleunigung von über 10 g. Der Kolben ermöglicht ein konstantes Spritzvolumen, was wiederum geringste Schussgewichtstoleranzen verspricht.

Spülvorgang verhindert Schmelzerückstände

  • Der Einspritzvorgang ist abgeschlossen und der Kolben steht in vorgefahrener Position
  • Der Schmelzefluss (hier in Rot) spült den Raum im Einspritzzylinder zwischen dem Zylinderkopf und der Stirnseite des Kolbens
  • Die Schmelze hat den Kolben so weit zurück gedrückt, dass die Kolbenspitze aus dem Bereich der Bohrung im Zylinderkopf herausfährt.
  • Der Spülvorgang ist beendet und geht in das übliche Füllen des Kolbenvorraums über.

Elektrik & Sicherheit

Anforderung

Keep it simple. Energieeinsparung, Übersichtlichkeit und Transparenz

Herausforderung

Hohe Ausfallsicherheit, störungsfreie und echtzeitfähige Signalübertragung

Ergebnis

Dezentrale Busmodule, reduzierte Kabel, Rückspeisung der Energie

Ist Energiesparen nicht am effizientesten, wenn erst gar keine Energie entsteht?

Energieausgleich und Rückspeisung

Energiesparen durch effiziente Energienutzung – ein Grundprinzip der Mercury Baureihe. Bei Parallelbewegungen wie z.B. Werkzeug öffnen und Auswerfen nutzt der Auswerfer die Energie der beweglichen Werkzeugaufspannplatte. Eine zentrale Energieversorgung der Antriebe und die neue Umrichter-Generation von KEB ermöglichen die Rückspeisung der bislang „verbrannten“ Bremsenergie zurück ins öffentliche Stromnetz. Der Strombedarf verringert sich somit und Energiesparen wird richtig effizient. Zudem kommen in der Mercury Servomotoren mit extrem geringer Masseträgheit zum Einsatz. Diese ermöglichen eine starke Beschleunigung bei weniger Energieverbrauch.

Innovatives Sicherheitssystem

Um das maximale Maß an Sicherheit für jede Antriebsachse zu gewähren, konzipierte das Zhafir-Team ein speziell für die Mercury zugeschnittenes Sicherheitssystem. Dabei wurden unter anderem Magnetzuhalter der neuesten Generation eingesetzt.

Umrichter der neuesten Generation

Die kompakte Modulbauweise der neuen Umrichter-Generation von KEB bietet hohe Leistung auf kleinstem Raum und garantiert maximale Energieeinsparung. Das Anreihsystem schafft Platz und Übersicht im Schaltschrank.

Dezentrale Busmodule

Das Ziel war es, möglichst viele Signale über ein standardisiertes und Ethernet-kompatibles Feldbus-System zu kommunizieren. Die Signale werden über dezentrale I/Os eingelesen und ausgegeben – an Ort und Stelle, wo sie gebraucht werden. Das garantiert exaktes Timing, keinerlei Verluste und minimiert störende Einflüsse. Eine optimierte Verdrahtung und reduzierte Kabellängen sorgen für Ausfallsicherheit und mehr Wartungsfreundlichkeit.

Software & Bedienoberfläche

Anforderung

Ergonomische und selbsterklärende Visualisierung komplexer Prozesse

Herausforderung

Prozessunterstützende Software, passend für unterschiedlichste Bedienerprofile

Ergebnis

Mobiles Bedienterminal, modular aufgebaute Software

An welcher Stelle des Prozesses beginnt Ergonomie?

Mobile Bedienung

Das Bedienterminal ist mit einem 15-Zoll Touchscreen ausgestattet und kann mit wenigen Handgriffen an der Bediengegenseite montiert werden. Somit ist es möglich, zwei Maschinen im klassischen Produktionsverbund gleichzeitig zu bedienen, ohne dass die Maschinen gedreht werden müssen.
Die stufenlose Höhenverstellung des Terminals ermöglicht eine komfortable und Rücken schonende Bedienung.

Logisch und selbsterklärend

Die Bedienphilosophie ist selbst erklärend  und ergonomisch. Auch hier gilt die Maxime „Keep it simple“– aber bitte auf hohem Niveau. Die Software baut auf bewährte, bekannte Standards auf und erweitert diese um innovative Funktionen. Flache Menü-Hierarchien und intuitives Browsing erleichtern die tägliche Arbeit mit der Mercury.

Unter Verwendung der neuesten Steuerungsgeneration von KEBA wurde eine Vielzahl von weiteren Funktionen integriert. So z.B. können flexible Abläufe individuell geändert oder Zugangsberechtigungen noch individueller personalisiert werden. Die Software ist modular aufgebaut. Standards wurden von Mercury-Funktionen sauber getrennt. Updates und nachträgliche Sonderfunktionen können somit klar zugeordnet werden ohne dass die Basissoftware der Maschine verändert wird.

Energiemessung:


Die Mercury-Software ermöglicht die energetische
Optimierung der Maschine auf einer Bildschirmseite.

Flache Menü-Hierarchien:


In der Übersichtsseite findet man die wichtigsten
Daten auf einem Blick. Mit nur einem Klick
gelangt man zu den jeweiligen Unterseiten.

Usability Engineering:


Das durchgängige Bedienkonzept auf allen Seiten
verspricht schnelle Einarbeitung.

Wieviel Maschine braucht ein perfektes Formteil

Durchdachtes Design

Konsequente Teileminimierung, echte Modularität und dezentrale Antriebe bieten dem Anwender Vorteile in vielerlei Hinsicht:
Der Kniehebel ist präzise und hat einen ruhigen kraftvollen Bewegungsablauf für größere Werkzeugstandzeiten. Darüber hinaus spart das neuartige ungeschmierte Kniehebel-System Zeit und Geld. Alle fünf Achsen sind direkt über Servomotoren angetrieben und sorgen dadurch für höchste Genauigkeit und Effizienz. Das Konzept auf der Einspritzseite vergrößert das Spektrum der Einsatzgebiete um ein Vielfaches: Mehr Spritzvolumen, neue Materialien, komplexere Werkzeuggeometrien.

Hohe Schmelzequalität

Die freie Zusammenstellung der Einspritzeinheit ermöglicht eine optimale Materialverarbeitung.Für kürzere Verweilzeiten empfiehlt sich eher eine kleinere Schnecke, für größere Verweilzeiten und höhere Plastifizierleistung eher eine größere Schnecke. Die Plastifiziereinheit der Mercury ist ein feststehender Extruder mit einer immer gleichbleibend effektiven Schneckenlänge. Das verspricht ein konstantes und homogenes Spritzvolumen. Auf eine klassische Rückstromsprerre konnte verzichtet werden, da sich die Schnecke nicht linear bewegen muss.

Qualität und Stabilität des Prozesses

Der Kolbenhub ist ein wichtiges qualitätsrelevantes Kriterium. Ein längerer Hub ist für eine bessere Regelmöglichkeit beim Einspritzen von Vorteil – unter anderem relevant bei dickwandigen Formteilen oder Mehrfachwerkzeugen. Die Mercury ermöglicht einen extrem langen Hub (6D anstatt 4D), da die Schmelzequalität unabhängig von der Hubauslastung ist. Vergleicht man eine „traditionelle“ Spritzeinheit, so bietet die der Mercury bei einem vergleichbaren Schneckendurchmesser ca. 30% mehr Spritzvolumen. Das spart Geld in der Anschaffung und erweitert den Anwendungsspielraum erheblich.