Desempenho dos comandos das injetoras avança

Automação: Desempenho dos comandos das injetoras avança para ampliar qualidade e auxiliar operações

– Comandos das injetoras: Os óculos de realidade virtual dão para quem os utiliza a sensação de entrar em um mundo paralelo, no qual se torna possível interagir com imagens digitais as mais distintas, sejam elas, por exemplo, viagens interespaciais, jogos de futebol ou visitas a jardins zoológicos. Não há limites para a criação de ambientes aos quais os usuários são inseridos. Esses óculos funcionam a partir da interação com diferentes elementos, como computadores, smartphones ou aplicativos especialmente desenvolvidos.

Um desses elementos de interação pode ser inserido em uma injetora. Dessa forma, o operador da máquina, ao usar os óculos, pode acionar ou programar os movimentos da máquina por meio de um comando eletrônico “virtual”, que inexiste como objeto palpável, mas pode ser acionado com o simples movimento das mãos.

Parece cena de filme ficção científica? Pois experiências com óculos virtuais foram apresentados aos visitantes dos estandes da Wittmann Battenfeld nas edições das feiras de plástico K’ e Fakuma, realizadas na Alemanha no ano passado. Esses óculos ainda não são disponibilizados pela empresa ao mercado, nem há data prevista para que eles sejam lançados.

Automação: Desempenho avança para auxiliar operações ©QD Foto: Divulgação
Cardenal: o segredo está nos softwares de controle

“Eles foram mostrados como forma de dar uma ideia do trabalho de pesquisa e desenvolvimento feito para melhorar o desempenho dos comandos presentes nas injetoras, de forma a facilitar a vida dos usuários no futuro”, ressalta Marcos Cardenal, engenheiro de vendas do escritório brasileiro da empresa.

Melhorar o desempenho dos comandos das injetoras é preocupação que não se restringe à Wittmann Battenfeld. Todas as fabricantes de injetoras, sejam elas grandes multinacionais ou empresas com atuação regional, têm investido no aperfeiçoamento dos comandos eletrônicos. O objetivo é permitir aos operadores o perfeito ajuste e acompanhamento de parâmetros para lá de importantes no desempenho das máquinas, como cursos, pressões, velocidades, tempos e temperaturas, além de memorizar informações como características dos polímeros a serem transformados e dados de regulagem de moldes, entre outras, e colaborar com a manutenção dos equipamentos. Tudo para aumentar a produtividade e evitar refugos. Algumas empresas verticalizam a fabricação de seus controles, outras se valem de fornecedores especializados.

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EcoPower 110 conta com sistema de controle completo

Avanços nos comandos das injetoras

Alguns testemunhos de fabricantes de injetoras dão ideia da preocupação demonstrada por essas empresas com o avanço dos comandos eletrônicos. Um exemplo vem da maior fabricante brasileira de injetoras, a Romi, com fábrica em Santa Bárbara d’Oeste-SP. Em 2023, a empresa lançou o comando CM20 Plus, dotado com novo sistema de navegação, proteção do molde automático, controle multi-touch dos eixos e maior facilidade de integração de periféricos via VNC – Virtual Network Computing, software que permite o acesso remoto ao computador.

Além disso, o comando possui recursos de machine learning ou aprendizado de máquina. O conceito é uma sub-área da inteligência artificial. Ele permite que os computadores aprendam e melhorem suas habilidades sem serem explicitamente programados para isso. Isso é possível através do “treinamento” de algoritmos com dados, permitindo que eles identifiquem padrões, tomem decisões e façam previsões com base nesses dados. De acordo com informações da Romi, na injetora, o machine learning adiciona um controle adaptativo de injeção, simplificando o ajuste e melhorando a estabilidade do processo, o que pode reduzir em até três vezes a variação de peso das peças injetadas. A empresa não informa o fornecedor de CLPs de suas máquinas.

A multinacional austríaca especializada em equipamentos para injeção Engel investe bastante no avanço dos comandos. Udo Löhken, diretor do escritório brasileiro, explica que os esforços da empresa estão divididos em três áreas. A primeira é dar foco à inteligência artificial da própria máquina para auxiliar os operadores a realizar ajustes de programas de forma precisa e eficiente, visando tornar as máquinas cada vez mais autônomas.

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Löhken: IA permite economizar energia e elevar produtividade

“Isso inclui a análise constante de milhares de parâmetros para detectar futuras falhas com base em análises de dados, muitas vezes armazenados na nuvem, com o objetivo de reduzir o número de peças defeituosas ao mínimo possível”.

O segundo foco de atenção é o da conectividade entre a injetora com outros equipamentos e sistemas, permitindo a coleta de dados de processo para auxiliar no planejamento de produção e manutenção preventiva, além do controle de processos. Essa conectividade se estende ao sistema ERP da empresa. Em tempo: ERP é a sigla de Enterprise Resource Planning, sistema de gestão que permite acesso fácil, integrado e confiável aos dados de uma empresa. A partir das informações levantadas pelo software, é possível fazer diagnósticos aprofundados sobre as medidas necessárias para reduzir custos e aumentar a produtividade.

Por fim, a atenção recai na manutenção. As injetoras atuais contam com sistemas capazes de coletar informações sobre seus componentes para identificar sua vida útil, permitindo um planejamento para trocas/manutenções futuras. “Esses sistemas são baseados em sensores e preveem possíveis problemas de forma a evitar paradas inesperadas”, ressalta Löhken.

A Engel adquire comandos de terceiros. “Nosso maior fornecedor é a Keba”. Há sete anos, a fabricante de injetoras utiliza o comando CC300 em todos os seus equipamentos. “Esse comando tem capacidade para executar todos os softwares e permite a integração de outros equipamentos, como robôs e periféricos”. Os softwares responsáveis pela gestão das máquinas são desenvolvidos internamente. “Os softwares de IA estão em constante evolução, com novos lançamentos e atualizações a cada ano, acelerando o processo de desenvolvimento”. Os lançamentos estão alinhados às demandas do mercado, como redução de área ocupada no setor de produção, diminuição de consumo de energia e ganho de produtividade.

A multinacional Sumitomo Demag também demonstra sua preocupação com o tema. “Sem dúvida, o mundo eletrônico dedicado às máquinas industriais, como as injetoras de plásticos, tem acompanhado a evolução digital como um todo. A velocidade de transmissão de dados e o scan time são cada vez melhores, permitindo o avanço contínuo da busca por aumentos de produtividade e eficiência”, explica Michel Carreiro, gerente geral do escritório brasileiro da empresa. Scan time é o tempo de varredura que o CLP leva entre a leitura dos sinais entregues pelos operadores, as tomadas de decisões do comando e sua atuação posterior.

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Painéis da Sumitomo terão plataforma global unificada

Carreiro também destaca, além da velocidade desses controles, um desenvolvimento mais que necessário para comportar processos em ambientes de machine learning das máquinas, uma realidade em alguns modelos e recursos. A Sumitomo-Demag atualmente produz suas máquinas injetoras em quatro diferentes unidades industriais, sendo duas na Alemanha, uma na China e uma no Japão. “Nesta última, os controles são desenvolvidos internamente e nas demais utilizamos um parceiro de longa data, a empresa austríaca de controles, Sigmatek Automation”. A multinacional conta com duas linhas de comandos, dependendo do local de fabricação.

No caso das máquinas japonesas é usada a versão NC10 e nas demais fábricas o comando NC5. “Ambos possuem como características principais a facilidade de operação, alta velocidade de processamento e baixíssimos índices de manutenção”. Em breve, a empresa deve apresentar novidades. “Em um futuro bem próximo, a ideia é que todo o grupo Sumitomo-Demag compartilhe uma plataforma única de controles, seja para máquinas fabricadas no Japão ou na Europa, combinando o que há de melhor em cada controle atual e respeitando as características de cada mercado”.

Comandos das injetoras: Plastificação e fechamento

Como agem os comandos eletrônicos mais avançados presentes nas injetoras? Cardenal, da Wittmann Battenfeld, explica algumas das funções mais importantes exercidas por esses componentes. O engenheiro começa a explicação a partir de um pequeno histórico. Na segunda metade da década de 80 começaram a se popularizar os comandos eletrônicos, pensados para controlar todos os parâmetros dos ciclos de injeção.

“Naquela época, havia a preocupação de aumentar a capacidade da parte eletrônica dos comandos, responsáveis pela velocidade do processamento dos dados. Essa preocupação não existe mais, mesmo se usarmos todo potencial das máquinas não atingimos 25% da capacidade de armazenamento de dados dos controles atuais”, define. Por isso, para ele, o grande segredo hoje se encontra no desenvolvimento dos softwares utilizados, cada qual com uma função pensada para resolver problemas específicos.

Cardenal explica existir três tipos principais de softwares utilizados nas injetoras para controlar as operações de plastificação e fechamento. Ele exemplifica, falando sobre os produtos oferecidos pela Wittmann Battenfeld, que operam de maneira similar aos de outros fabricantes de ponta. “O primeiro tipo está na família que chamamos de HiQ Melt. Esse software controla a velocidade da rosca da máquina, de forma a adaptá-la às necessidades do ciclo”.

O engenheiro diz que mesmo que o fornecedor seja sempre o mesmo, é possível haver pequenas variações das características das matérias-primas usadas em determinada aplicação e tais diferenças podem influir no índice de fluidez das resinas. “O HiQ Melt detecta essa variação e autoajusta a máquina para que a plastificação ocorra dentro dos padrões previstos no projeto original. Se o material estiver um pouco mais viscoso, ele aumenta a velocidade da rosca, se estiver menos viscoso diminui. Com a ajuda de um servomotor, essa correção ocorre de maneira muito rápida”.

Uma segunda família de softwares oferecidos pela empresa é chamada de HiQ Flow. Ela controla o movimento da máquina necessário para empurrar o material plástico fundido para dentro do molde. “Não há apenas variação de viscosidade, a matéria prima também está sujeita a outras influências, como mudanças no grau de umidade. Um dia chuvoso ou um dia mais quente são aspectos que modificam as condições das resinas a serem injetadas”. No caso de qualquer variação, o software entra em serviço e corrige a regulagem dos parâmetros da máquina. “Conseguimos gerar ciclos repetidos para a fabricação de peças dentro da qualidade desejada”.

O terceiro tipo de software, esse sem um nome específico no caso da Wittmann Battenfeld, é voltado para controlar a força de fechamento dos moldes. “Imagina um molde dotado com câmara quente, projetado para trabalhar com 200 toneladas de força de fechamento. Com o calor proporcionado pela câmara quente o molde pode se dilatar e em alguns casos há necessidade da máquina onde ele está instalado operar com 210 ou 220 toneladas de força de fechamento, sob risco de vazamento do material. O software detecta qualquer necessidade de variação da força de fechamento e corrige a operação”.

Essa terceira família de softwares também colabora com o sistema de fechamento da máquina facilitando a necessária saída de gases do molde durante o ciclo de injeção. “Quando o molde se fecha, tem início o processo de seu preenchimento e ocorre a saída do ar que está em seu interior por meio de microcanais”. No início, quando ainda há bastante espaço a ser preenchido, ao ser empurrado o material, o ar sai com maior facilidade, o que permite à máquina operar com menor pressão. Conforme a ferramenta vai se enchendo com o plástico, torna-se necessário aumentar a pressão de fechamento até que se atinja o índice máximo necessário para a operação.

Indústria 4.0, bibliotecas e controle remoto

O conceito da indústria 4.0 é definido como o uso das informações recolhidas pelos controles de todas as máquinas ligadas às linhas de fabricação de um produto para o contínuo aprimoramento do processo. Tais informações são trocadas, transmitidas via internet das coisas. O processo envolve a estrutura de equipamentos presentes no transformador (informações chamadas de verticais) e também nas dos fornecedores do transformador e empresas destinatárias dos produtos, passando pelos responsáveis pela logística de distribuição (informações horizontais).

Os modernos painéis de controle presentes na injetora contam com número cada vez maior de recursos para facilitar a implantação do conceito. Um dos objetivos é o de promover maior “diálogo” entre as máquinas e equipamentos periféricos presentes em uma linha de produção. “No caso da Wittmann, como também fabricamos periféricos, esse acoplamento se torna mais fácil”, ressalta Cardenal.

O engenheiro dá um exemplo de como esse diálogo pode colaborar com o bom andamento de uma linha de produção. “Existem matérias-primas que exigem que os moldes sejam aquecidos com a ajuda de termorreguladores de temperatura, aparelhos instalados ao lado da injetora”. Nos controles modernos, o operador pode ajustar e acompanhar o funcionamento do termorregulador no visor instalado na injetora. “Caso o termorregulador, por alguma falha, não alcançe a temperatura desejada para a operação, a informação é espelhada no controle da injetora e a máquina para de funcionar para evitar a perda de peças”.

Outra vantagem valiosa para uma indústria interessada em adotar os conceitos previstos pela indústria 4.0 é o da integração dos comandos presentes nas máquinas com a telefonia móvel. Alguns dados sobre a regulagem das máquinas, por segurança, não podem ser alterados pelo celular. Mas existem decisões que podem ser tomadas de forma remota. “Em uma reunião feita em outro local se constata que a produção necessária de determinada peça precisa ser ampliada de mil para 1,2 mil unidades. Pelo celular, o encarregado consegue alterar a programação prevista anteriormente”. Pelo celular, os operadores também podem tomar ciência de problemas de manutenção da máquina por meio de alertas sobre o mau funcionamento de um componente.

Em determinados casos, existe a possibilidade de se controlar a injetora por meio de controles remotos capazes de realizar alterações nas regulagens das máquinas de forma mais completa do que pelo celular. “Esses controles remotos operam em distâncias pré-estabelecidas”, ressalta Cardenal. Podem ser úteis, por exemplo, em linhas de produção presentes em salas limpas, projetadas de forma a evitar contaminações das peças a produzir. “Para entrar nessas salas, os operadores precisam se preparar, vestir roupas especiais e tomar outros tipos de cuidados. Com o controle remoto, isso se torna desnecessário”.

“Bibliotecas e manutenção”

Arquivos com dados recomendados sobre os parâmetros desejados para cada tipo de resina colaboram com a regulagem das máquinas durante a realização das operações de set up. Tais parâmetros podem ser oferecidos pelo fabricante da resina. “A Basf já colocou essas informações na internet”, exemplifica Cardenal. Com essa “biblioteca” os responsáveis pela programação ficam sabendo, por exemplo, qual a temperatura ideal que a resina deve atingir em determinada zona do canhão da máquina, quantos milímetros ela deve percorrer de uma zona para outra e qual o tempo necessário para esse deslocamento. Dessa forma, o operador já começa o trabalho com uma orientação, no passado ele agia a partir de sua experiência do profissional, adotava experimentos por meio de tentativa e erro.

Outros arquivos muito úteis que podem ser armazenados são os das condições ideais de operação dos ciclos de injeção dos moldes utilizados de forma rotineira na injetora. Com tais parâmetros, o tempo entre a instalação da ferramenta e o início da produção das peças pode ser bastante abreviado.

De quebra, os controles atuais colaboram com a manutenção da injetora. Eles captam, localizam problemas presentes no funcionamento na máquina, colaborando com os profissionais encarregados em colocar o equipamento em condições de uso. Também funcionam de modo a evitar danos em caso de algum incidente, como o de uma peça que não tenha sido extraída de forma adequada, por exemplo.

Comandos das injetoras: Terceirizados

A indústria nacional de máquinas para transformação de plástico conta em sua grande maioria com fornecedores terceirizados de controles eletrônicos para suas máquinas. O raciocínio não vale apenas para máquinas injetoras, pode ser aplicado também no caso de extrusoras, sopradoras e outros equipamentos.

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Controlador TempMaster série ME pode lidar com 12 zonas diferentes

Uma dessas empresas é a brasileira Altus, de São Leopoldo-RS, criada em 1982 e uma das pioneiras a desenvolver e fabricar Controladores Lógicos Programáveis (CLPs) e Controles Numéricos Computadorizados (CNCs) na América Latina. A empresa possui linha completa de produtos desenvolvidos com tecnologia própria para atender a clientes das mais variadas áreas da indústria nacional e internacional. O segmento do plástico passou a ser atendido pela empresa no final dos anos 80, com o desenvolvimento de controles para injetoras. Hoje, ela conta entre seus clientes marcas como Pavan Zanetti, Himaco, Normatec, Sulpol, Multi-União e QHB, entre outras.

Jorge Daniel Andrade, gerente de desenvolvimento de negócios, aponta a família de controladores lógico programáveis (CLPs) como a mais procurada pelos clientes. Os produtos da série foram criados para atender as demandas de ambientes altamente conectados.

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Andrade: sistema distribui com precisão a espessura das peças

“É uma solução com elevada capacidade de processamento, precisão e agilidade na aquisição e tratamento de dados, características de extrema necessidade para os requisitos de controles das máquinas de transformação de plástico de última geração”.

Uma das novidades da empresa, de acordo com Andrade, foi o desenvolvimento de um controle preciso e de fácil programação para os operadores de máquinas terem a função de distribuir de forma desejada a espessura das peças. “Nas sopradoras, por exemplo, o peso da peça é um dos principais elementos de controle. Ele é formado, basicamente, pela espessura da parede ao longo das seções transversais que compõe a peça soprada”.

Quanto mais leve, menor o custo da matéria-prima utilizada, menor o tempo de resfriamento e, consequentemente, menor o tempo de produção da peça. “Mas não adianta apenas reduzir o peso da peça, é preciso produzir uma peça que suporte as cargas de torção, compressão e manuseio ao longo de todas as etapas do processo, como envase, inserção da tampa, rotulagem, armazenamento e o próprio manuseio pelo usuário final”.

Outra fornecedora é a Gefran, grupo multinacional italiano com mais de cinco décadas de atuação no desenvolvimento e produção de sensores e instrumentação para controle de processos industriais. Ele produz seus produtos na Itália e no Brasil, está por aqui há mais de 30 anos. Dentre seus clientes podemos citar marcas como Carnevalli, Rulli Standard, Miotto, Wefem, entre outros.

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Linha de controladores de processo da Gefran

“O mercado do plástico é um dos nossos principais setores de atuação. Nele nossos equipamentos e know-how são colocados à prova nos mais robustos e exigentes processos contínuos, nos quais precisão, adaptabilidade e confiabilidade operacional proporcionam elevados níveis de qualidade, repetibilidade e eficiência”, garante o gerente comercial Eduardo Santiago. “É o setor que também nos guia de forma a antecipar as principais tendências para a evolução de nossos produtos e serviços”, emenda.

A empresa oferece diversas opções de equipamentos para controle de temperatura, pressão, posição e força. “Temos uma vasta linha de controladores de processo que atendem processos de aquecimento e refrigeração acionados através de nossa ampla linha de chaves estáticas e controladores de potência em máquinas de injeção, sopro, extrusão, termoformagem e embalagens”.

Entre os produtos mais procurados, o gerente destaca as famílias dos sensores de pressão de massa tipo Melt, controladores de temperatura e chaves estáticas. “Eles são utilizados, na imensa maioria das ocasiões, em projetos de modernização, melhoria ou substituição de outros equipamentos para proporcionar maior vida útil e confiabilidade aos processos”.

A empresa conta com alguns lançamentos recentes. “Um deles vem ganhando relevância com o aumento dos investimentos nos conceitos da indústria 4.0. Trata-se de uma série de controladores de processo multizonas, capazes de controlar aquecimento e resfriamento de quatro zonas independentes em um único equipamento”. A empresa também lançou uma linha de chaves estáticas para controle de cargas resistivas em aplicações de aquecimento industrial, disponíveis na faixa de 15 a 120 A. “Elas se destacam por seu design ultracompacto e muito robusto”.

Periféricos

No mundo da injeção, o controle da temperatura dos sistemas de câmaras quentes presentes nas ferramentas é operação que exige grande precisão. Os sistemas de câmaras quentes são uma espécie de “extensão” do cilindro de plastificação da injetora. São formados por componentes como manifolds, bicos, resistências elétricas e por um controlador de temperatura, periférico essencial para a eficiência do sistema. De acordo com as características das matérias-primas a serem transformadas, algumas operações exigem, além do aquecimento das câmaras quentes, o aquecimento prévio do molde como um todo. Nesses casos são utilizados aparelhos termorreguladores, instalados ao lado das injetoras. O aquecimento é realizado por meio da circulação de óleo ou água quente dentro da ferramenta.

No mercado nacional existem vários fornecedores de controladores de temperatura para câmaras quentes, a cada dia mais sofisticados e projetados a partir das necessidades dos transformadores. Uma dessas empresas é a multinacional de origem canadense Mold-Masters, hoje presente em muitos países e, entre outros produtos, especializada no projeto de sistemas de aquecimento para câmaras quentes. A empresa conta com quatro famílias de controladores, cada uma com tecnologia própria. As quatro famílias atendem a um universo de moldes de uma a dezenas de cavidades, inclusive stack-molds dotados com até 256 cavidades.

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Santos: sistema APS se adapta à condição de cada resistência

“Nossas linhas de controladores não são usadas somente como aquecedores de câmaras quentes e sim como equipamentos destinados ao controle e otimização do processo de cada molde”, afirma Celso Alexandre dos Santos, gerente de vendas do escritório brasileiro da empresa.

Entre outros diferenciais de desempenho, o gerente aponta o sistema APS, de controle de processo adaptativo. “Ele se ajusta de acordo com as reais condições individuais de cada resistência na câmara quente aumentando a precisão no controle da temperatura e otimizando a performance em qualquer sistema de câmara quente”.

O gerente também cita características dos aparelhos como detecção de vazamento de material plástico, banco de dados para guardar temperaturas de trabalho de moldes diversos, possibilidade de realização de relatórios de diagnóstico a partir de gráficos com perfil de aquecimento individual, sistemas de monitoramento e alarmes, entre outras.

Em relação às vendas, Santos informa que “elas ainda se recuperam do ano passado, quando alguns projetos importantes e investimentos na indústria ficaram represados em função do cenário econômico”. E se mostra otimista em relação a 2024. “As perspectivas são boas e por enquanto estamos dentro do planejado pelas nossas metas. Acreditamos que no segundo semestre o mercado estará mais aquecido”.

Nova empresa

Uma nova empresa foi criada em julho do ano passado. Trata-se da Automoldar, fornecedora de periféricos, automação e integração entre máquinas e o processo produtivo na indústria de plásticos. Ela possui estoque de equipamentos para atuar no segmento de alimentação, secagem e desumidificação, moagem, misturadores e dosadores de materiais, aquecimento e resfriamento de moldes.

Controladores de temperatura de câmaras quentes, da Tecnoserv ©QD Foto: Divulgação
Controladores de temperatura de câmaras quentes, da Tecnoserv

Entre os produtos oferecidos pela Automoldar se encontram os reguladores de temperatura de moldes, oferecidos em diferentes modelos com limites distintos de temperaturas – o modelo mais complexo aquece moldes em até 350ºC.

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Teixeira: opção de regulador pode chegar aos 350ºC

“São aparelhos muito usados na transformação de peças de alguns plásticos de engenharia enriquecidos ou não com fibras”, explica o diretor técnico Wilson Teixeira.

A Automoldar pertence aos mesmos sócios da Tecnoserv, há 30 anos fornecedora de produtos voltados para as ferramentarias de moldes de injeção, como porta-moldes especiais ou padronizados, sistemas de câmaras quentes, controladores de temperatura de câmaras quentes e outros acessórios. “A Tecnoserv oferece linha completa de controladores de temperatura de câmaras quentes para moldes de uma a mais de uma centena de cavidades”.

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