06. června 2019 08:19

Zpráva výstavního výboru veletrhu K 2019 – technologie a trendy

Technologie a trendy

Intenzivněji než kdykoliv předtím se plasty probírají v médiích. Viditelné znečištění moří zajistilo plastům širokou pozornost světové populace, ale přínosy umělých hmot k blahobytu a zdraví, zásobování vodou, potravinami a energiemi stejně jako k narůstající mobilitě a intenzivnější komunikaci v moderních společnostech se přitom zohledňují jen málo.

Mnoho vlád průmyslových i prahových zemí stále častěji reaguje zákazy určitých obalů a spotřebního zboží z plastů. Bez ohledu na účinnost takových zákazů představují možné úspory zdrojů, efektivní zpracování plastů i jejich sběr, třídění a recyklace ještě mnoho velkých výzev na globální úrovni. Zde nabízí především mnoho prahových zemí rostoucí potenciál pro systémy na zužitkování komunálních odpadů.

Pro sběr, třídění a zužitkování jednotlivých frakcí spotřebitelského odpadu nabízejí především evropští výrobci strojů rozmanitá technická řešení. Také veletrh K 2019 opět představí řadu cest, jak lze plastové frakce odpadu zpracovat v opětovně použitelné materiály. Cirkulární hospodaření s plasty bude podstatným těžištěm komunikace svazu Fachverband Kunststoff- und Gummimaschinen v rámci VDMA na veletrhu K 2019. Tento svaz výrobních zemí stojících v čele světových statistik exportu tak chce poukázat na šance a možnosti cirkulární ekonomiky v rámci průmyslu plastů.

Na žádném specializovaném veletrhu světa nejsou polymerní materiály spolu se stroji, technologiemi a nástroji na zpracování plastů a kaučuku k vidění v tak velkém objemu a na tak vysoké úrovni jako na veletrhu K v Düsseldorfu. Nikde jinde nejsou aplikace tak různorodé a nikde jinde nejsou prezentovány tak prvotřídní a komplexní exponáty. I když se plastikářské veletrhy v jiných regionech světa – především v Číně – těší rostoucímu zájmu návštěvníků, nelze se veletrhu K jako nejdůležitější globální informační platformy a nejnapínavějšího specializovaného veletrhu průmyslu plastů a kaučuku v žádném případě nezúčastnit. Jako přehlídka dosažených výsledků světového průmyslu plastů představí také v roce 2019 plnou šíři technologií a v rámci každé technologie špičkové výsledky vývoje.

Nové šance díky digitální podpoře výroby

Podpora výroby rozmanitými možnostmi digitalizace, také označovaná jako „Průmysl 4.0“, nabízí zpracovatelům plastů možnost interpretovat data z vlastní výroby pro získání užitečných informací a konkrétních poznatků. Úsilí výrobců strojů i softwaru nabídnout zpracovatelům plastů nové možnosti ve formě produktů a služeb bude na veletrhu K 2019 velmi zřetelné. Je jisté, že řídicí moduly, aplikace a nabídky služeb pro urychlení průběhu výroby, podporu obsluhy a flexibilizaci výroby budou součástí palety nabídek stejně jako servisní produkty pro preventivní údržbu a zajištění náhradních dílů. První výrobci strojů již využívají data získaná z výrobní praxe k uzpůsobení svých strojů a robotů skutečným požadavkům každodenního provozu a pro jejich více na praxi orientovanou konstrukci.

Procesy zlepšené cestou digitalizace skýtají velký potenciál ke zvýšení efektivity výroby: navrhování forem, konstrukce a vlastnosti materiálu tak lze spolu s možnostmi nástrojové techniky a s poznatky z podmínek zpracování, řízení procesu a temperování koordinovat lépe a intenzivněji než ještě před nějakou dobou. Odpovídajícím způsobem vzrostl i význam simulace s intenzivní zpětnou vazbou mezi výrobou a vývojem. Díky silnějšímu propojení IT s klasickou výrobní technikou dokáže stále více dodavatelů vyhovět požadavkům větší transparentnosti výroby a postupů. Za tímto účelem prováděná standardizace rozhraní pro komunikaci např. vstřikovacích strojů a nadřízenými systém MES či ostatními moduly výrobní buňky sice s vývojem nových strojů jde kupředu, ale modernizace již instalovaných strojů zůstane výzvou ještě po dobu mnoha let.

Plasty a kaučuk pro stále více aplikací

Spektrum polymerních materiálů vyráběných ve velkém měřítku se od devadesátých let minulého století již nerozšiřuje. Výroba plastů se dnes v podstatě usidluje resp. koncentruje tam, kde nalezne nejlepší cenové podmínky pro základní a přídavné materiály. Modifikace, doplnění aditiv a funkcionalizace surových polymerů v na míru šité kompozity pro určité aplikace nebo s jistými vlastnostmi se proto staly podstatným diferenciačním parametrem pro průmysl materiálů, který výrobcům kompozitů nabízí stále nové šance. Toto přizpůsobení šlo ruku v ruce s lokalizací výroby kompozitů, která více než kdykoliv předtím probíhá blízko u svých zákazníků, tedy v nejdůležitějších odběratelských zemích.

Hlavními úkoly aplikační techniky zůstává nadále certifikace pro kontakt s potravinami nebo pitnou vodou či jako zdravotnické produkty, chemická odolnost např. proti kosmetickým přípravkům a chemikáliím a stabilizace proti stále vyšším provozním a špičkovým teplotám, např. v elektronice nebo osvětlení. Vedle nastavitelné tepelné vodivosti se často žádá i definovaná elektrická vodivost, resp. elektrický odpor, přesné dodržení optických vlastností nebo možnost označování produktů pomocí laseru.

Podobný vývoj se uplatňuje i při aplikaci kaučuku: tvůrci kompozitních elastomerů vynakládají obrovské úsilí, když jde o certifikaci pro pitnou vodu nebo o eliminaci vznětlivosti. Použití pryže poblíž spalovacích motorů vyžaduje odolnost proti stále vyšším teplotám, ať už trvalým provozním nebo špičkovým, i proti agresivním médiím. Nejen u elektromobilů jsou požadovány obzvláště energeticky efektivní pneumatiky se zvýšenou adhezí i v mokrém prostředí a se sníženým valivým odporem. Jako flexibilní „malý“ produkt si tekuté silikonové kaučuky (LSR) dobývají stále širší spektrum aplikací. Vedle technických aplikací v optice, těsnicí nebo zdravotnické technice dobyl tento materiál díky svému jedinečnému spektru i oblast výrobků pro domácnost a speciálních obalů. Nadprůměrný růst trhu dokládá rozmanitý potenciál této materiálové skupiny.

Vyšší efektivita využití zdrojů jako stálá výzva

Zodpovědné nakládání se zdroji omezeného rozsahu a jejich restriktivní spotřeba jsou na jedné straně širokým společenským požadavkem, na straně druhé však často také provozně-ekonomickou nutností. K tomu patří i šetrné používání konstrukčních materiálů, tedy taky plastů. Konstrukce cílového produktu odpovídající použitým materiálům a výrobním technologiím je často pouze prvním krokem k návrhu efektivní výroby.

Také redukce spotřeby energií u plastikářských strojů pokročila hodně daleko. Přesto výrobci velkých zpracujících strojů, především vstřikovacích strojů a lisů, extrudérů a vyfukovacích strojů, nacházejí stále nové potenciály pro snížení spotřeby. Stále více se propracovávají k fyzikálním hranicím a minimalizují u všech technologií množství energie potřebné ke zpracování plastů.

Více flexibility pro vyšší ekonomičnost

Materiálová efektivita a disponibilita zařízení jsou pro hospodárnost zpracování plastů často důležitější než o několik procent menší spotřeba energií. Proto jsou praktická řešení pro redukci přípravných časů obzvláště žádaná: rychloupínací systémy, rychlovýměnné systémy, adapterová řešení a systémy, které automaticky identifikují právě namontovaný nástroj. Všechny tyto systémy dokáží zvýšit disponibilitu strojů i flexibilitu výroby. Toto platí například stejnou měrou pro vstřikování plastů i kaučuku, protože také výrobci gumárenských strojů v poslední době zlepšili zakázkovou flexibilitu svého vybavení, zvýšili stupeň automatizace a vnesli více transparentnosti do zpracovatelských procesů.

Cílem mnohých zpracovatelů plastů je bezodpadová výroba, která neplýtvá cennými surovinami.  K tomu přispívá mnoho systémů, například u extruze produkce bez ořezů a automatická optimalizace tolerance tloušťky fólií, desek a profilů z plastů nebo pryžových těsnění na nejnutnější minimum. K tomu přistupují strategie pro digitální optimalizaci cílových produktů z výrobních hledisek, urychlení náběhu výroby pomocí simulací a eliminaci výroby vadných produktů přímo během procesu cestou průběžné analýzy aktuálních provozních a procesních dat. Tam, kde lze již při vstřikování během výrobního procesu identifikovat vznikání zmetků, nastupují různé strategie pro jejich vyřazení na základě během procesu určených nebo automaticky stanovených kvalitativních kritérií. Lze-li úspěch výroby hodnotit až podle hotového dílu, používají se stále častěji optické systémy, např. kamery. Prosíťování měřicích a vyhodnocovacích systémů pomocí vhodných IT systémů má umožnit komplexnější řízení kvality.

Lehké konstrukce: trvalý highlight veletrhu K

I po desetiletích, kdy lehké konstrukce jsou předmětem intenzivní pozornosti průmyslu, se stále ještě považují za podstatný faktor při redukci spotřeby energií a paliv v dopravě. Konstruktéři strojů, výrobci plastů a zesilujících materiálů, instituty i zpracovatelé plastů usilují o stabilizaci technologií pro velkosériovou výrobu lehkých komponent, především pro automobily, letadla a některé průmyslové aplikace, a jejich uplatnění ve velkosériové výrobě.

Nesčetné, téměř libovolné kombinace speciálních technologických postupů, především v oblasti reakční a vstřikovací techniky, otevírají mnoho cest, například směrem k technologiím na výrobu lehkých komponentů vhodných pro sériovou výrobu. Přestože se k tématu lehkých konstrukcí nebo kompozitů na bázi plastů a vláken po celém světě konají samostatné speciální akce, nikde jinde než na veletrhu K v Düsseldorfu se na jediném místě nepředstavuje tolik způsobů, jak ze zesilujících vláken a maticového plastu vyrábět procesně bezpečně a rychle díly optimalizované na minimální hmotnost.

Také v roce 2019 budou opět k vidění hybridní materiály z plastů a kovů i kombinace vláken a plastů ve všech možných formách. Termoplastické, duroplastické, bio- a polyuretanové materiály se kombinují se skelnými, uhlíkovými, jinými syntetickými nebo přírodními vlákny, aby výsledné materiály vyhověly moderním požadavkům a nárokům. Od zesilujících vláken přes automatickou manipulaci ohebných zesilujících materiálů až po stroje a nástroje pro často vícestupňové procesy je do výrobních buněk pro lehké konstrukce většinou zapojeno mnoho různých partnerů. Na materiály se kladou stále nové požadavky co do vznětlivosti použitých plastů, adheze vláken a plastů, lepších mechanických vlastností a lepší vtékavosti.

Doplnění aditivní výroby do běžných výrobních technologií

Aditivní výroba plastových dílů se díky zrychlení generativních výrobních technologií, klesajícím nákladům na technická zařízení a stále lépe ovladatelným procesům stává stále atraktivnější. Možnosti těchto technologií se již dávno nevyužívají pouze pro zhotovení prototypů, nýbrž stále více i pro sériové díly ze sériových plastů. Díly vytištěné z termoplastů nebo fotopolymerů či vytvořené zpevněním prášků nebo roztoků nacházejí odběratele jak ve spotřební, tak i průmyslové sféře, protože umožňují individualizaci plastových produktů po jednotlivých kusech bez potřeby výroby speciálních nástrojů.

Kromě toho mají aditivní výroba a tradiční sériové technologie pro zpracování plastů mnoho společného. Generativně vyrobené vložky a prvky jsou součástí nástrojů pro vstřikování, extrudování, vyfukování a termické tváření, a „tištěné“ funkční díly se používají například jako chapadla a přípravky pro automatizační techniku.

Jako doplnění automatizované manipulace tvarových dílů u základních strojů masivně narostlo i nasazení kolaborativních robotů, zejména v pracovních krocích, které doplňují stěžejní procesy zpracování plastů nebo na ně navazují. Umožňují tak redukci zatížení personálu a flexibilnější průběh výroby.

Koncepce obsluhy spotřební elektroniky a průmyslových strojů se sbližují

V posledních letech pronikly nové možnosti informačních technologií nepřehlédnutelně i do řídicích systémů moderních plastikářských strojů. Tlačítka, knoflíky a přepínače klasických tvarů ustupují uspořádaným vícedotykovým obrazovkám a/nebo centrálním víceúčelovým ovládacím prvkům, jaké známe z mobilů, herních konzol i moderních vozidel. Tato nová rozhraní člověk-stroj umožňují intuitivnější obsluhu strojů a současně vnášejí logiku důvěrně známou z chytrých telefonů, iPadů a tabletů do řízení průmyslových procesů. Vzhledem k velkému podílu zaškolených pracovníků ve výrobě zde výrobci strojů a zpracovatelé plastů vidí možnost zapojit pomocí snadno ovladatelných řídicích systémů nové pracovní síly, které pak v moderním růstovém oboru s bezpečnou budoucností naleznou svou osobní perspektivu.

Stejný přístup mají výrobci strojů u stále více asistenčních systémů v řídicích systémech plastikářských strojů, které mají na jedné straně poskytnout expertům znalým věci další informace a detaily k procesům a materiálům a podpořit tak jejich optimalizaci, na druhé straně ale také usnadnit nezaškoleným pracovníkům jejich první kroky při obsluze plastikářských strojů. Zejména to druhé je zajímavé pro zpracovatele plastů, kteří se musí mnohdy obejít bez kvalifikovaných pracovníků.

Moderní ovládací systémy pro plastikářské stroje jsou ukázkovým příkladem vysoké integrace funkcí, kterou umožňují pouze plasty: jejich hightech fólie pro dotykové displeje představují vysoce integrovanou kombinaci senzoriky, elektroniky a zpracování plastů. Stejně jako displeje našich každodenních elektronických společníků jsou i mnohé hightech produkty moderního života nepředstavitelné bez hightech výroby na bázi hightech materiálů. Tak i veletrh K 2019 představí efektivní a co do zdrojů šetrnou výrobu nových produktů, aniž by zanedbával řešení ekologických výzev, které jsou neoddělitelně spojené s používáním plastů.

www.k-online.de