Neue Maschinen, Werkstoffe und Verfahren

Derichs: Walzen mit „digitalem Gedächtnis“

Zeitgleich zur K präsentiert der Walzenhersteller Derichs GmbH in seinem Krefelder Werk seine neueste Innovation an zwei Tagen: ED1 ist das erste einer Reihe von elektronischen Messtools zur Temperatur-, Druck- und Durchflusskontrolle. Entwickelt wurde das System in Kooperation mit der Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften ZHAW.

Um den technischen Prozess der Extrusion möglichst detailliert zu beeinflussen und auch jederzeit reproduzierbar zu machen, benötigt der Verfahrenstechniker möglichst viele und möglichst genaue Daten. Nach Aussage von Derichs sei es heute Standard, sämtliche Soll- und Istwerte als, teilweise aufbereitete, Prozessdaten zentral zu erfassen, sichtbar zu machen und zu kontrollieren. Jede Information helfe, den Extrusionsprozess zu überwachen, zu beeinflussen und zu kontrollieren. Bis heute würden allerdings die wichtigen Informationen zu Temperaturen und Drücken in der Walze gar nicht erfasst. Lediglich das teilweise räumlich getrennt aufgestellte Heiz- und Kühlaggregat liefert Prozessdaten die zur Einstellung und Kontrolle des Prozesses genutzt werden. Darüber hinaus bauen sich einzelne Nutzer aufwendige Messapparaturen vor bzw. hinter den Dichtkopf, um den Daten in der Walze näher zu kommen. Wenn auch sicherlich ein Zusammenhang zwischen den Daten des Heiz- und Kühlaggregates und den wirklichen Daten in der Walze besteht, so steht doch außer Frage, wieviel genauer eine direkte Messung in der Walze wäre.

Mit dem ED1 geht die Firma Derichs nun einen großen Schritt in genau diese Richtung. Mit dem Tool bekommt jede Walze ein digitales Gedächtnis. Nachrüstbar für jede doppelwandige Walze lassen sich Daten wie Einlauf- und Auslauf-Temperatur sowie Eingangs- und Ausgangsdruck und die daraus resultierenden Profile jeder einzelnen Walze darstellen. Drahtlos per Funk auf eine für Android oder Apple-Systeme entwickelte App übertragen, ermöglicht das System eine direkte und extrem genaue Kontrolle der Ist-Werte. Daraus ergeben sich für den Verfahrenstechniker neue zusätzliche Möglichkeiten den Extrusionsprozess zu kontrollieren und zu beeinflussen. Für den Maschinenbauer interessant ist auch eine mögliche direkte Integration der Schnittstelle in die Anlagenelektronik. Durch autonome regelmäßige Screenings kann die Walze selbst eine Rückmeldung geben, wann eine signifikante Veränderung der Verhältnisse im Inneren eintritt. Somit ist es möglich, früher und schneller in den gesamten Prozess einzugreifen. Neben der Optimierung der Folie steht dabei auch die Wartung und Ressourcenschonung des Betriebsmediums und der Walze selber im Fokus. In der Weiterentwicklung sind von der Walze ausgehende Vorschläge für einen Eingriff in den laufenden Prozess zur Optimierung vielseitig vorstellbar. Die Vielfalt der Möglichkeiten ist heute noch nicht einmal annähernd absehbar.

Die Entwicklung

Nach ersten Machbarkeitsstudien durch Professor Peter Gruber von der Universität Basel wurde das DERICHS ED1 in Zusammenarbeit mit der Universität Zürch (ZHAW – Zürcher Hochschule für angewandte Wissenschaft, School of Engineering, ZSN) durch das Team um Professor Roland Kueng entwickelt, und an einer Laborwalze bereits erfolgreich getestet. Professor Roland Kueng von der Universität Zürch ist vom Kundennutzen überzeugt „Mit dieser neuen Derichs-Entwicklung kann zum Beispiel die Temperatur während der Produktion sehr genau überwacht werden. Erstens, weil direkt in der Walze im Kühlmittel gemessen wird und zweitens, weil der Wert digital für den Heizregler als Istwert zur Verfügung steht. 1% weniger Wassertemperatur in der Walze spart 6% Energie. Bei großen Abweichungen kann z.B. automatisch ein Alarm ausgelöst werden und die Anlage kann sich selbständig vor Schaden schützen.“

Die Fakten

Dass die Messwerte direkt am Sensor durch eine Messelektronik und einen Mikroprozessor digitalisiert werden hat den Vorteil, dass sie sehr genau sind und auf dem Übertragungsweg nicht verfälscht werden können. Die Temperatursensoren liefern digitale Werte mit einer Genauigkeit von ± 0,5 Grad C, (auf Wunsch auch bis ± 0,1 Grad C ) über einen Bereich von 100 Grad C.

„Derichs hat bewusst eine digitale wireless Datenübertragung gewählt“, erklärt Professor Kueng, „weil sich die Sensoren auf der rotierenden Walze befinden und Kabel im Umfeld der beweglichen Maschinenteile hinderlich sind. Dabei wurde auf eine sichere Datenübertragung geachtet, die sich auf Wunsch auch verschlüsseln lässt und deren Funkprotokoll standardisiert ist. Das Funkprotokoll entspricht dem Bluetooth 4.0 Standard. Jedes Modul hat eine eigene Adresse, so dass sich verschiedene Sensoren eindeutig der Messstelle und Maschine zuordnen lassen. Alle 5 s wird jedes Modul abgefragt und diese Werte können im live-view-Mode auch mit einem I-Pad Tablett (Android geplant) oder an einem PC mit Funk Dongle verfolgt werden“.

www.derichs-gmbh.de

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