Steuerung und Regelung einer Thixoanlage für die Fertigung von Aluminium-Bauteilen

Kurzfassung

Kunde: SMS Elotherm, Remscheid

Technische Details:
     Anzahl Messpunkte
     Bedienstationen: 2 PCs (Größe?)
     Kommunikation:
     Visualisierung: ALPHA-VISION® VISUalisierung
     Steuerung: ALPHA-VISION® SoftPLC5

"Thixoforming" nutzt die thixotrope Eigenschaft bestimmter Aluminium-Legierungen, um hochpräzise, leichte Bauteile in einem druckgussähnlichen Verfahren herzustellen.

Thixotropie: Ketchup bei 20°C, Aluminium zwischen 615°C und 618°C

Thixotrope Stoffe werden ohne weitere Erwärmung allein durch mechanische Einwirkungen (z.B. Rühren) dünnflüssig und entsprechend wieder fest, sobald eine weitere mechanische Einwirkung über einen bestimmten Zeitraum ausbleibt. Dabei behält das Material seine Form und auch sein Volumen bei.

Ebenfalls thixotrop verhalten sich die beim „Thixo-Forming“ eingesetzten Aluminiumlegierungen. Bei ca. 615°C - in einem sehr schmalen Temperaturbereich (ca. 3°C) – lassen diese sich durch induktives Rühren verflüssigen, in der Druckgießmaschine zu Bauteilen formen und verfestigen sich bei dieser Temperatur wieder, ohne unkontrolliert zu schrumpfen (sog. "Lunkerbildung")

Mit ALPHA-VISION®  die Technologie im Griff

Das sensible Fertigungsverfahren setzt genaueste Überwachungs- und Steuerungsmechanismen voraus. Dies geschieht unter Einsatz der ALPHA-VISION® Prozessleit- und Visualisierungs-Software auf einem Industrie-PC.

Prozessablauf

In den Elothix-Modulen werden die Aluminiumwerkstücke (zylindrische Bolzen) nach einer vorgegebenen Energiekurve elektrisch erwärmt. Die Mittelfrequenzleistung einer Erwärmungsstation (eine Erwärmungsspule bzw. ein Induktor) wird von je einem MF-Umrichter eingespeist.

Im Mittelpunkt steht die Kontrolle des Erwärmungsprozesses. Für diese Aufgabe wurde ein Steuerungskonzept auf Basis eines Industrie-PC’s vorgesehen.

Der Erwärmungsvorgang wird in der ALPHA-VISION® SoftPLC mit einem PD-Regelalgorithmus (Führungsgröße: Energie, Stellgröße: Spannung) gesteuert und überwacht.

Nach Erreichen der gewünschten Endenergie werden die erwärmten, jetzt thixotropen Werkstücke von einem Industrieroboter in eine Druckguss-Presse gegeben, wo sie auf die entsprechende Form gepresst werden.

Innerhalb der Automatisierung werden von den eingesetzten ALPHA-VISION® Modulen auch die verschieden Zustände berücksichtigt. So ist es vor allen Dingen bei Störungen (z.B. Presse oder Roboter nicht bereit) wichtig, die Elothix-Module warm zu halten, damit eine Weiterverwendung ermöglicht wird.

OPC-Schnittstelle

Der Thixo-Rechner ist zudem mit einer OPC-Server Schnittstelle ausgestattet. Der OPC-Server beinhaltet alle im Gesamtsystem vorhandenen Prozesswerte (einschließlich der Prozess-Peripherie). Mittels eines vor Ort befindlichen Betriebsartenschalters (Local/Remote-Umschaltung) kann der Thixo-Rechner somit auch „ferngesteuert“ betrieben werden, z.B. von einem übergeordneten Leitstandsrechner.