La technologie d'entraînement des machines de moulage par injection n'a cessé d'évoluer et les servomoteurs ont été largement utilisés dans de nombreux rôles. Voici ce que les mouleurs doivent savoir sur les servo variateurs d’aujourd’hui en termes de coût, de performances, de maintenance et de formation.
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Afin de mieux comprendre les technologies de machine disponibles à ce jour, il est important d'utiliser un langage commun pour les différentes technologies d'entraînement des machines de moulage par injection modernes. Les utilisations variées des servo-moteurs sont l’un des facteurs de complication. Cet article discute et explique 15 des termes et concepts les plus courants relatifs à la technologie de la machine, concernant les coûts, les performances, la maintenance et la formation des employés.
1. IMM électrique
Conformément aux normes de la Plastics Industry Association (anciennement SPI), une machine de moulage par injection entièrement électrique comporte au moins ses trois axes principaux (mouvement de la pince, injection et dosage / plastification) entraînés par des servomoteurs. Les trois axes restants (toucher de la buse, éjection et réglage de la hauteur du moule) peuvent toujours être entraînés par l'hydraulique. Les machines les plus efficaces sont capables de
utilisant un système de récupération d'énergie cinétique (KERS). Ce procédé breveté utilise les servomoteurs en tant que générateurs et permet de capter toute l’énergie de décélération de chaque axe et de la reconvertir en énergie électrique. L'énergie convertie est ensuite renvoyée dans la machine, généralement pour des fonctions de chauffage ou de contrôle.
2. IMM hybride
Les machines qui ont un ou plusieurs des trois axes principaux entraînés par l'hydraulique mais qui ont au moins un axe électrique sont appelées machines hybrides. Un exemple courant en est une machine hydraulique à mesure servo-commandée. Le dosage est la plus grosse consommation d’énergie (en dehors du chauffage par baril) de tout IMM. Par conséquent, il est judicieux d’utiliser au moins un entraînement servo-électrique pour le comptage. Les machines hybrides ne sont pas des machines à pompe servo-entraînée, car tous les mouvements de cette dernière sont toujours entraînés par l'hydraulique.
3. IMM hydraulique servo (entraîné)
Une machine hydraulique (ou servo-hydraulique) à servomoteur est un module IMM entièrement hydraulique avec un servomoteur pour entraîner la pompe hydraulique. Ces machines sont souvent équipées d'une pompe à cylindrée fixe, mais peuvent également être équipées de pompes à cylindrée variable (souvent DFEE ou DFEC) avec plateau oscillant.
4. IMM hydraulique standard avec pompe à cylindrée variable
Ces machines sont généralement équipées d'un moteur à vitesse constante et d'une pompe à cylindrée variable avec un plateau oscillant que la commande permet de régler pour régler le débit d'huile de la pompe en fonction de la demande actuelle du système hydraulique. Si la machine ne bouge pas du tout, les pompes resteront au ralenti et gaspilleront de l'énergie.
5. Efficacité énergétique
L’industrie européenne des plastiques a mis au point un système permettant de classer l’efficacité énergétique des modules de gestion intégrés. La norme Euromap 60.1 classe les machines dans certaines catégories et a développé certaines normes permettant de comparer l'efficacité énergétique de machines similaires de différents fournisseurs ou exécutions (tout électrique, hybride, etc.).
Sans surprise, les machines à pompe servo-pompe (ou servo-pompe) affichent une efficacité énergétique bien supérieure à celle des machines équipées d'un moteur à vitesse constante et d'une pompe à cylindrée variable. Alors, quelle est une pompe servo et que fait-il? Le servomoteur de la pompe à servomoteur ne fonctionne que si le circuit hydraulique demande un débit d'huile. Pendant le temps où aucun axe ne fonctionne, il n'y a pas de mouvement de la pompe et donc pas de consommation d'énergie par la pompe. Bien entendu, le montant des économies d'énergie dépend fortement du processus de chaque application spécifique. Le pourcentage d'économies d'énergie pour une application d'emballage à cycles rapides est inférieur à celui d'une application avec un temps de refroidissement long lorsque le moteur à vitesse constante serait au ralenti pendant quelques secondes ou minutes.
Les machines entièrement électriques, où l’énergie électrique est directement convertie en énergie cinétique, ont la meilleure efficacité énergétique, car il n’ya pas de transformation de l’énergie électrique en pression hydraulique puis en énergie cinétique.
Une classification très approximative serait:
• Machine hydraulique avec moteur à vitesse constante: consommation d'énergie de 100%;
• Machine hybride à comptage uniquement électrique: consommation d'énergie de 75% à 80%;
• Machines à pompe à servomoteur: consommation d'énergie comprise entre 65% et 70%;
• Machines entièrement électriques: consommation d'énergie de 45% à 60%.
6. Répétabilité des entraînements électriques par rapport aux entraînements hydrauliques
Sur les machines entièrement électriques, la répétabilité d'un axe à servomoteur est au moins 10 fois supérieure à celle d'un axe à commande hydraulique. Un axe asservi actif n'a presque pas de retards, tandis que les retards avec l'hydraulique sont inévitables. L'accélération, et plus particulièrement la décélération, sont également plus précises avec un servo variateur que sur les machines à entraînement hydraulique. Les machines entièrement électriques permettent également une stabilité instantanée de la production, car il n’est pas nécessaire de réchauffer l’huile, et le démarrage est plus rapide une fois la production écoulée. C'est un avantage pour les machines entièrement électriques, pas pour les machines à pompe à servomoteur.
7. Niveau sonore
Les machines à pompe entièrement électriques et à servo-moteur ont généralement un niveau de bruit bien inférieur à celui d'une machine hydraulique standard. Les machines à pompes modernes entièrement électriques et à servomoteurs devraient avoir un niveau de bruit voisin de 68 dBa.
8. Vitesse et / ou accélération
La comparaison de la vitesse et / ou de l'accélération asservie / hydraulique est un sujet de débat animé dans l'industrie. Les transmissions entièrement électriques ont une forte accélération, bien meilleure qu'une accélération de la pompe dans un système hydraulique, qui souffre de la compressibilité de l'huile et des flexibles et conduites hydrauliques qui se dilatent. Le contre-point cité par certains fournisseurs est qu’un système hydraulique parfaitement conçu avec des accumulateurs et des vannes placées à des endroits stratégiques peut être encore plus spontané et agile que les machines à servocommande.
9. Mouvements parallèles
Les modules IMM entièrement électriques utilisent généralement un servo variateur pour chaque axe. Cela rend ces machines très flexibles car cela permet à tous les axes d'être utilisés avec des mouvements parallèles, ce qui est logique lorsqu'il est nécessaire de doser lors de l'ouverture et de l'éjection du moule, d'injecter lors de la fermeture du moule, de l'éjecter lors de l'ouverture du moule, etc. Les pompes à servomoteur et les machines hydrauliques standard ne présentent pas nécessairement cet avantage. La plupart des fournisseurs proposent en option une deuxième voire une troisième pompe et des accumulateurs hydrauliques.
10. Conception hydraulique
Une machine hydraulique standard génère beaucoup de chaleur perdue lors du fonctionnement au ralenti du cisaillement et de la friction de l'huile, principalement liée à la conception et au principe de fonctionnement d'une pompe à cylindrée variable et du moteur à vitesse constante. La pompe à servomoteur génère moins de chaleur dans le système hydraulique. En fait, certains fabricants appliquent une séquence spéciale de chauffage de l'huile pour maintenir l'huile à la température de fonctionnement pendant la production, en fonction du point de traitement, de l'environnement de fonctionnement de la machine et de la séquence de processus du produit / processus spécifique.
11. Coût de la machine
Une machine entièrement électrique coûte toujours plus cher qu'une machine hydraulique en raison du nombre nécessaire d'entraînements électriques, de moteurs et d'engrenages (vis à billes ou boîte de vitesses ou pignon et crémaillère). Cependant, dans de nombreux cas, il est facile de calculer un retour sur investissement en utilisant des économies d’énergie et une utilisation améliorée (cycle plus rapide en raison de mouvements parallèles et disponibilité plus longue en raison de moins de maintenance), ainsi que des remises sur l’énergie offertes par certains États et sociétés énergétiques. Les machines à pompe à servomoteur peuvent toujours (avec certains fournisseurs) être légèrement plus chères que les machines hydrauliques standard, mais étant donné que la technologie de la pompe à servomoteur est fortement sollicitée par l'ensemble du secteur, la concurrence est de plus en plus vive, même entre les fournisseurs de composants, ce qui permet de réduire au minimum la différence de prix (là où elle existe encore).
12. Service de pompes, servomoteurs
Dans les cas où une pompe hydraulique doit être remplacée, les pompes à cylindrée fixe ne nécessitant aucun étalonnage sont plus rapides et plus faciles à remplacer que les pompes à cylindrée variable. Les pompes à cylindrée fixe sont généralement beaucoup moins chères que les pompes à cylindrée variable. Même si un servomoteur peut être plus coûteux qu'un moteur à vitesse constante, il est plus probable qu'avec le temps un mouleur aura besoin de remplacer ou d'entretenir la pompe.
Bien entendu, les machines entièrement électriques ne doivent jamais, ou rarement, faire face à la maintenance des pompes. Le couplage Rotex (spider-gear) bien connu n’existe pas sur les machines à pompe à servocommande ni sur les machines entièrement électriques et n’a donc pas besoin d’être remplacé. C'est quelque chose que l'équipe de maintenance de chaque atelier de moulage connaît trop bien.
En général, les machines modernes offrent des fonctionnalités d'analyse bien meilleures que leurs prédécesseurs. Les servocommandes peuvent généralement être facilement analysées grâce aux fonctions de l'oscilloscope intégré, que certains fournisseurs proposent en complément de leurs commandes modernes. Ceci, associé à la possibilité d'accéder à la machine via un service Web, crée un outil puissant pour la maintenance et le dépannage des machines à distance. Les moteurs de pompe à vitesse constante n'offrent généralement pas cette possibilité. Même les messages d'alarme sur le contrôle d'une machine servo sont plus précis car la surveillance des servo variateurs est beaucoup plus détaillée.
13. Qualité et entretien de l'huile
Sur les pompes à servomoteur, l'huile n'est pas trop sollicitée et la qualité de l'huile se dégrade donc plus lentement que sur une machine hydraulique standard. Bien sûr, cela dépend toujours du processus et de la quantité d'huile déplacée et cisaillée; mais en règle générale, la machine hydraulique sollicite davantage l'huile. Les machines entièrement électriques pourraient ne pas avoir à traiter le pétrole du tout.
14. Complexité des machines
Les machines hydrauliques en général, qu'elles soient servo-entraînées ou non, possèdent des composants électroniques, des pièces mécaniques et des composants hydrauliques. Les machines entièrement électriques peuvent ne comporter que des composants électroniques et mécaniques, ce qui réduit la complexité. Un bon électricien peut travailler sur la machine sans avoir besoin de comprendre l'hydraulique.
15. Formation du personnel de maintenance
Un point qui est facilement oublié est la formation du personnel de maintenance du mouleur. Pour les machines hydrauliques standard, il est recommandé de calibrer le système hydraulique une fois par an. Une meilleure formation du personnel peut conduire à une meilleure calibration et à la détection des problèmes. Aucune calibration liée à la pompe n'est nécessaire sur les machines électriques, de sorte que la formation nécessaire du personnel est moins complexe.
Ces 15 points d’intérêt et comparaisons critiques sur les machines partiellement et totalement servo-pilotées et hydrauliques sont importants pour chaque mouleur. En gardant ces points à l’esprit, les fournisseurs peuvent aider les mouleurs à trouver la meilleure machine pour le processus souhaité.
À propos de l'éditeur : Clark Zeng est le directeur du commerce extérieur de Ningbo Kebida Plastics Machinery. Bonne expérience professionnelle dans l'industrie des machines de moulage par injection. Aider les clients à mener à bien de nombreux projets complets de produits en plastique. Contact: +8613736183770. Email: Sales@china-kebida.com.