Bei dem neuen Prodigi-System von Nordson erfolgt die Lippenverstellung nicht mehr mit Thermojustierbolzen, sondern mit einer Reihe von elektrisch angetriebenen Justierbolzen, die mit der beweglichen Lippe der Düse verbunden sind.
Foto: Nordson
Bei dem neuen Prodigi-System von Nordson erfolgt die Lippenverstellung nicht mehr mit Thermojustierbolzen, sondern mit einer Reihe von elektrisch angetriebenen Justierbolzen, die mit der beweglichen Lippe der Düse verbunden sind.

K 2022

Verstellung der Düsenlippe vollständig automatisiert

Nordson präsentiert auf der K 2022 ein revolutionäres System zur automatischen Einstellung der Düsenlippe für Extrusions- und Beschichtungsprozesse.

Wie Nordson erklärt, hebt das auf der K 2022 erstmals gezeigte EDI Prodigi System den Extrusions- und Beschichtungsprozess auf eine neue Ebene, indem es die Lippenspaltverstellung vollständig automatisiert und damit schneller, sicherer und wiederholbar macht.

Verstellung der Düsenlippe jetzt deutlich schneller und einfacher

In einer Zeit, in der die Industrie immer effizienteres Equipment fordert, stellt Nordson, auf der K 2022 sein neues automatisches Lippenanpassungssystem für seine EDI-Extrusions- und Fluidbeschichtungsdüsen vor. Das neue System erreicht die gewünschten Toleranzen in der Lippenbreite viermal schneller als herkömmliche Thermojustierbolzen und unterstützt damit die Forderung der Betriebe nach mehr Nachhaltigkeit, so Nordson.

In der Vergangenheit wurde die Lippenanpassung hauptsächlich mit Thermojustierbolzen realisiert. Thermojustierbolzen werden aber sehr von externen Faktoren beeinflusst, so dass eine gleichmäßige Dicke und Konsistenz manchmal schwer zu erreichen sind. Außerdem brauchen die Thermojustierbolzen in der Regel eine manuelle Voreinstellung, so dass der Prozess nicht vollständig automatisiert und somit schwer zu wiederholen ist. Obwohl diese Methode sich als effektiv und bewährt erwiesen hat, wurde deutlich, dass die Hersteller eine weitergehende Lösung benötigten, um ihre Produktionsanforderungen zu erfüllen.

Mit Automatisierung gegen Fachkräftemangel

„Wir haben mit Kunden auf der ganzen Welt gesprochen und es wurde klar, dass sie mehr als nur eine hervorragende Produktgleichmäßigkeit brauchen, sondern einen höheren Automatisierungsgrad. Wenn qualifizierte Arbeitskräfte schwer zu finden sind, ist eine unkomplizierte Prozesssteuerung mit weniger Bedienereingriffen der Schlüssel zur Steigerung der Gesamtrentabilität einer Produktionslinie. Wir wussten, dass es hier einen besseren Weg geben muss“, sagt Scott Smith, Global Product Managing Director für Nordsons EDI-Düsengeschäft.

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Die installierten Stellantriebe setzen die Motordrehung reibungslos in eine präzise lineare Bewegung um, um die Lippe zu öffnen und zu schließen.
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Die installierten Stellantriebe setzen die Motordrehung reibungslos in eine präzise lineare Bewegung um, um die Lippe zu öffnen und zu schließen.

Und den gibt es. Nach der Entwicklung eines ersten Konzepts wurden die Antriebe des Honeywell’s Process Solutions Team ausgewählt, um das neue System so schnell wie möglich auf den Markt zu bringen. Denn statt die Lippenverstellung mit Thermojustierbolzen zu steuern, setzt Prodigi auf eine Reihe von motorisierten Justierbolzen, die mit der beweglichen Lippe der Düse verbunden sind. Die installierten Stellantriebe setzen die Motordrehung reibungslos in eine präzise lineare Bewegung um, um die Lippe zu öffnen und zu schließen. Hierfür muss der Bediener nicht an der heißen Düse stehen, sondern steuert dies bequem über eine Schnittstelle. Somit wird der Prozess nach Erfahrung von Nordson viel schneller, sicherer und energieeffizienter.

Erfolgreiche Versuche in der Extrusion- und Fluidbeschichtung

Um das neue System zu testen, führte Nordson eine Reihe von Extrusions- und Fluidbeschichtungsversuchen im EDI Technology Center in Chippewa Falls, Wisconsin, USA, sowie eine Reihe von Extrusionsversuchen im Labor von Davis-Standard, LLC, in Fulton, New York, USA, durch. Davis-Standard ist als Anlagenlieferant seit mehreren Jahren einer der bevorzugten Partner von EDI und bot die perfekte Testumgebung für das erste produktionsreife Prodigi-System. „Wir freuen uns, die Mess- und Prodigi-Düsensysteme zu integrieren und damit die Messlatte für alle unsere Kunden höher zu legen“, sagte Ricky Keller, Vice President-Market Development bei Davis-Standard's Converting Systems.

Einstellung des Lippenspalts in 35 Sekunden statt in 15 Minuten

„Wir haben während der Tests dieser Technologie großartige Ergebnisse erzielt“, ergänzt Sam Iuliano, Chief Technologist. „Bei der ersten Einstellung des Lippenspaltes bei Davis-Standard konnten wir die Lippe in nur 35 Sekunden um 0,38 Millimeter schließen. Um das ähnlich genau hinzubekommen, braucht man bei einer herkömmlichen automatischen Düse Fühlerlehren und wiederholte manuelle Einstellungen, was im Gegensatz dazu etwa 15 Minuten dauert.“

Der Test bei Davis-Standard, bei dem Polymere von Lyondell Basell und ein NDC-Scansystem verwendet wurden, zeigte auch deutlich, wie vorteilhaft das Prodigi-System in Bezug auf die Produkttoleranzen und die Steuerungsgeschwindigkeit ist.

„Wir stellten den gewünschten Lippenspalt ein und anfänglich lag die Dickenabweichung ± 25 Prozent. Innerhalb von 44 Sekunden verringerte sich die Abweichung erheblich, und nur drei Minuten nach dem Einschalten des Profilkontrollsystems (APC) hatten wir eine nahezu perfekte Produktdicke über die gesamte Länge der Düse. Im Vergleich dazu dauert es durchschnittlich 12 Minuten, um die gleichen Toleranzen mit herkömmlichen thermischen Justierbolzen zu erreichen. Die Kunden sparen dadurch viel Zeit und können ihre Produktionszyklen exakt wiederholen. Dies führt zu deutlich weniger Ausschuss und mehr Produktionszeit, da die endgültigen Toleranzen so schnell erreicht werden“, erklärt Iuliano.

Profileinstellung von Flachdüsen deutlich vereinfacht

„Wir haben das Prodigi Düsensystem in Tests mit den aktuell genutzten Düsen mit Thermojustierbolzen verglichen und das Prodigi System hat die Messlatte ein ganzes Stück höher gelegt. Ich habe in den letzten 40 Jahren schrittweise Veränderungen bei den Profilkontrollsystemen miterlebt, und Prodigi ist definitiv ein großer Schritt nach vorne, um die Profileinstellung von Flachdüsen zu steuern“, erklärt Ricky Keller von Davis-Standard.

„Während der Versuche waren wir beeindruckt, wie schnell das Prodigi-Die-System ist. Wir haben ein gespeichertes Lippenprofilrezept aus einem früheren Produktionslauf gestartet und in nur 30 Sekunden eine außergewöhnlich flache Folie produziert“, sagt Iuliano. "Davis-Standard gab an, dass sie normalerweise 8 Minuten benötigen, um die gleichen Toleranzen beim Starten der Rezeptur mit herkömmlichen Thermojustierbolzen zu erreichen.“

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Bei den ersten Test der neuen Düsenlippenverstellung wurden enorme Zeiteinsparungen realisiert.
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Bei den ersten Test der neuen Düsenlippenverstellung wurden enorme Zeiteinsparungen realisiert.

Um das Feedback eines Anwenders aus der Industrie zu bekommen, wurde der globale Verpackungslieferant Amcor ebenfalls zu den Entwicklungstests eingeladen. „Die Leistung der Prodigi-Düse mit ihrer Reproduzierbarkeit und Geschwindigkeit wird für die Verarbeiter einen entscheidenden Unterschied ausmachen. Wir sind immer auf der Suche nach Werkzeugen, die uns helfen, Ausfälle zu reduzieren und die Gesamtanlageneffektivität zu verbessern, während wir uns auf kürzere Produktionszyklen zubewegen. Diese neue Technologie von Nordson wird es den Verarbeitern ermöglichen, diese Ziele sicher und effizient zu erreichen,“ erklärt Brent Martins, F&E-Mitarbeiter bei Amcor PLC.

Durch hohe Genauigkeit auch für die Flüssigbeschichtung geeignet

Aufgrund der hohen Genauigkeit wird das Prodigi System auch in der Flüssigbeschichtung anwendbar sein. „Die Tests in unserem Labor waren äußerst vielversprechend, und wir werden in der Lage sein, in der Flüssigbeschichtung ebenso beeindruckenden Ergebnissen zu erzielen“, erklärt Iuliano.

Ein weiterer Vorteil von Prodigi ist die hohe Energieeffizienz, da die motorisierten Justierbolzen wesentlich weniger elektrische Energie benötigen als die thermischen Bolzen. Während die thermischen Bolzen während des gesamten Produktionslaufs Wärme benötigen, verbraucht das Prodigi System nach Erreichen eines stabilen Betriebs nur wenig bis gar keinen Strom.

Stromverbrauch um 99 % reduzierbar

Das EDI Team von Nordson geht davon aus, dass das Prodigi-System bei normalem Gebrauch und auf Jahresbasis weniger als 1 % des Stroms verbraucht, der für den Betrieb eines vergleichbaren Systems mit Thermojustierbolzen erforderlich ist.

„Technische Lösungen zu finden, erfordert Fantasie und Kreativität. Wir haben beides eingesetzt, um dieses innovative System zu schaffen, das das Potenzial hat, die Branche zu verändern und die Hersteller auf die Zukunft vorzubereiten. Wir sind sehr stolz auf das, was wir erreicht haben“, sagt Scott Smith. „Wir können es kaum erwarten, das System auf der K 2022 zu präsentieren und unseren Branchenkollegen diese neueste EDI-Technologie zu zeigen.“

Während der K 2022 werden Nordson und Davis-Standard kurze technische Präsentationen über das Prodigi-System und Entwicklungsversuche anbieten.

Die für ihre Extrusionsdüsen bekannte Nordson-Marke EDI feiert übrigens in diesem Jahr 50 jähriges Jubiläum und den Bezug eines neuen Firmengebäudes.   gk