No contexto da manufatura verde, a tecnologia de economia de energia da máquina de corte de filme foi desenvolvida

O cerne da manufatura verde é um modelo de fabricação moderno que considera de forma abrangente o consumo de recursos e o impacto ambiental, garantindo a funcionalidade, a qualidade e o custo do produto. Como equipamento essencial para o processamento de materiais de filmes finos (como BOPP, BOPET, CPP, separadores de bateria de lítio, etc.), o consumo de energia da máquina de corte de filme está diretamente relacionado aos custos operacionais e ao desempenho ambiental das empresas de produção. Portanto, o desenvolvimento de sua tecnologia de economia de energia tem atraído muita atenção.

Aqui estão algumas direções importantes no desenvolvimento de tecnologia de economia de energia para máquinas de corte de filme:

Primeiro, tecnologia de economia de energia para consumo direto de energia

Este tipo de tecnologia é voltado diretamente para grandes consumidores de energia durante a operação de máquinas de corte longitudinal, principalmente sistemas de acionamento.

1. Aplicação de motores de alta eficiência e motores síncronos de ímãs permanentes (PMSM).

◦ Problemas tradicionais: As primeiras máquinas de corte geralmente usavam motores assíncronos comuns, que tinham baixa eficiência e maior consumo de energia, especialmente em baixas velocidades e cargas leves.

◦ Tecnologia de economia de energia: Motores assíncronos ultraeficientes ou motores síncronos de ímã permanente com classificações de eficiência energética IE4 e IE5. O motor síncrono de ímã permanente apresenta as vantagens de alta eficiência, alta densidade de potência e alto torque em baixa velocidade, sendo o efeito de economia de energia particularmente significativo no processo de corte com partida e parada frequentes e operação em velocidade variável, o que pode economizar de 10% a 20%.

2. Popularização do sistema de servoacionamento inteligente

◦ Problemas tradicionais: embora os acionamentos de frequência variável vetoriais tradicionais sejam melhores do que a partida direta, ainda há espaço para melhorias na precisão do controle e na resposta dinâmica.

◦ Tecnologia de economia de energia: As unidades principais das modernas máquinas de corte de ponta (como desenrolamento, tração e enrolamento) geralmente adotam sistemas de servoacionamento.

▪ Função de Feedback de Energia: O motor está em um estado de geração de energia durante o desenrolamento do freio e o controle de tensão de rebobinamento. Acionamentos convencionais consomem essa energia na forma de calor através da resistência do freio, resultando em desperdício. O servo sistema com unidade de feedback de energia pode realimentar essa parte da energia regenerada de volta para a rede elétrica para uso por outros equipamentos, e o efeito de economia de energia é bastante evidente, especialmente em cortes de alta velocidade e alta tensão, que podem recuperar uma grande quantidade de energia.

▪ Fornecimento de energia sob demanda: O sistema servo controla precisamente o torque e a velocidade, evitando o fenômeno de "grandes carroças puxadas por cavalos", fornecendo energia precisa de acordo com as necessidades reais do processo e reduzindo as perdas de potência reativa.

3. Seleção de componentes de economia de energia

◦ CLP de baixo consumo, interface homem-máquina (IHM), sensores e iluminação LED são usados ​​para reduzir o consumo de energia em espera e operacional de toda a máquina em detalhes.

Em segundo lugar, as economias indiretas de energia obtidas através da melhoria dos processos e da eficiência

Aumentar a eficiência da produção, reduzir as taxas de desperdício e otimizar os processos são as maneiras mais eficazes de economizar energia.

1. Responder à tendência de desbaste e velocidade

◦ Desafios: Materiais de filme mais finos (como separadores de bateria de lítio) e velocidades de corte mais altas (até mais de 1000 m/min) impõem requisitos extremos para a precisão do controle dinâmico e estabilidade do equipamento.

◦ Tecnologia de eficiência energética:

▪ Sistema de controle de tensão de alta precisão: Adota um sistema de controle de tensão totalmente automático (como rolo flutuante + controle de malha fechada com sensor de tensão), equipado com um servomotor de alta resposta para garantir uma tensão extremamente estável durante todo o processo, desde a partida, aceleração, estabilização, desaceleração até a parada. Isso minimiza o estiramento, a fratura e o enrugamento do filme devido a flutuações de tensão, reduzindo diretamente as taxas de refugo e o consumo de energia para reinicializações em tempo de inatividade.

▪ Tecnologia avançada de rebobinamento e desbobinamento: como a tecnologia de enrolamento automático de estação dupla e a tecnologia de recebimento pré-acionamento, realiza a produção contínua sem parar a máquina, evitando a enorme perda de energia causada pelas frequentes partidas e paradas do motor principal. A comutação inteligente e a combinação de enrolamento central e de superfície também podem se adaptar a diferentes características do material e aumentar a eficiência.

2. Manutenção preditiva e gêmeos digitais

◦ Problemas tradicionais: falhas repentinas de equipamentos ou perda de precisão levam a paradas não planejadas e defeitos de produção.

◦ Tecnologia de eficiência energética:

▪ Monitoramento de condições: Monitoramento em tempo real do estado de saúde de componentes críticos (como rolamentos e caixas de engrenagens) por meio de sensores de vibração, sensores de temperatura, etc., para obter manutenção preditiva e evitar falhas catastróficas e consequentes perdas enormes de produção e consumo de energia.

▪ Gêmeo digital: construa um modelo digital da máquina de corte no espaço virtual, simule e otimize os parâmetros do processo (como curvas de tensão, curvas de velocidade) antes da produção real para encontrar o esquema de produção ideal e com maior economia de energia, e reduzir a perda de amostra e o consumo de energia da máquina física.

Terceiro, otimização do projeto estrutural e aplicação de materiais

1. Design leve

◦ Otimização topológica de componentes como estruturas e rolos, ou materiais leves como ligas de alumínio de alta resistência para reduzir o momento de inércia das peças móveis, mantendo a rigidez e a resistência. Isso significa menos energia de aceleração necessária para acioná-los e menos carga nos servomotores, resultando em menor consumo de energia.

2. Aplicação de baixa resistência ao atrito

◦ Utilize rolamentos selados de alto desempenho e baixa resistência.

◦ Garante precisão de balanceamento dinâmico extremamente alta de todos os rolos de guia e tração, reduzindo a vibração e a resistência adicional durante a operação em alta velocidade.

◦ Rolos de alta precisão com revestimento polido espelhado, cromado ou cerâmico para reduzir o coeficiente de atrito com a superfície do filme.

Em quarto lugar, a gestão e recuperação da energia térmica

1. Gerenciamento de calor da faca de corte

◦ Durante o corte em alta velocidade, o atrito entre a ferramenta e o filme gera calor, afetando a qualidade do corte e a vida útil da ferramenta. O resfriamento a ar tradicional pode consumir mais energia. Materiais de ferramentas e projetos de resfriamento mais recentes, como trocadores de calor de alta eficiência, podem gerenciar o calor de forma mais eficiente, reduzindo o consumo de energia do resfriamento adicional.

2. Integração de energia térmica no ambiente da oficina

◦ Embora a máquina de corte em si não seja um grande consumidor de energia térmica, a energia retornada por ela e o calor residual do sistema de ar comprimido (para componentes pneumáticos) podem ser incluídos no sistema de gerenciamento de energia de toda a planta para planejamento geral e reciclagem.

Resumo e tendência de desenvolvimento

A tendência de desenvolvimento futuro é integração e inteligência. A máquina de corte de filme não será mais um dispositivo isolado, mas servirá como um nó na fábrica inteligente. Por meio da tecnologia da Internet das Coisas (IoT), os dados de consumo de energia e de produção de todas as máquinas de corte são carregados no sistema de execução de fabricação (MES) e no sistema de gerenciamento de energia (EMS) em tempo real, e o cronograma de produção e a distribuição de energia de toda a planta são continuamente otimizados por meio da análise de big data, de modo a atingir a máxima economia de energia em nível de sistema.

No geral, a tecnologia de economia de energia das máquinas de corte de filme no contexto da manufatura verde está se desenvolvendo da economia de energia inicial de um único componente para as atuais soluções abrangentes de economia de energia de mecatrônica, detecção, acionamento, controle e análise de dados, com o objetivo final de melhorar a qualidade do produto e a eficiência da produção, minimizando o consumo de energia por unidade de valor de saída.