Applicazioni
Le macchine a iniezione idrauliche sono le più diffuse nell’industria della plastica grazie alla loro robustezza e alla capacità di gestire alti tonnellaggi di chiusura. Utilizzano un circuito idraulico per muovere tutti gli attuatori principali: carro di iniezione, iniettore, estrattore e piani di chiusura. Sono apprezzate per la loro affidabilità e versatilità, trovando impiego in settori che spaziano dall’automotive al packaging. L’architettura della macchina favorisce l’ottimizzazione dei cicli produttivi e la riduzione degli scarti, offrendo una soluzione versatile per produzioni sia di serie sia di lotti medio-piccoli.
Esigenze:
Asservimento del granulo
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Posizione del carro di iniezione
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Posizione e movimento dell’iniettore
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Posizione del piano mobile
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Posizione dell’estrattore
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Monitoraggio del circuito idraulico
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Gestione degli Hot Runner
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Termoregolazione del Barrel
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Controllo del processo di stampaggio
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Deformazione delle colonne
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Deformazione del piano di reazione
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Valorizzazione dei dati di produzione
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Esigenza:
Asservimento del granulo
Prima della fase di iniezione, i pellet plastici devono essere riscaldati e deumidificati per eliminare l’umidità residua. In caso contrario, durante la stampa si possono formare delle bolle all’interno del manufatto che ne compromettono sia l’estetica sia la funzionalità.
Inoltre, se i granuli sono umidi rischiano di danneggiare anche le resistenze del cilindro di estrusione aumentando di molto il rischio di fermi macchina imprevisti. Un controllo termico stabile è quindi fondamentale.
Soluzione:
L’utilizzo di gruppi statici intelligenti con controllo a rampa permette un riscaldamento progressivo del granulo, evitando shock termici e garantendo la completa eliminazione dell’umidità. Il sistema di diagnostica integrato rileva eventuali rotture parziali del carico, migliorando l’affidabilità e riducendo i tempi di fermo macchina.
Esigenza:
Posizione del carro di iniezione
Il carro di iniezione deve potersi avvicinare e rimanere correttamente appoggiato al piano di iniezione, senza spostamenti dovuti alle forze opposte sviluppate durante l’iniezione. È inoltre necessario che possa arretrare in modo controllato per consentire le operazioni di spurgo del cilindro. Una misura precisa e stabile della posizione è quindi fondamentale per assicurare continuità produttiva, qualità del pezzo e protezione dei componenti meccanici.
Soluzione:
Il sensore magnetostrittivo WPA utilizza la tecnologia Hyperwave, che garantisce una risoluzione fino a 0,5 μm e l’assenza di componenti usurabili, rendendolo ideale per applicazioni soggette ad alte sollecitazioni e che richiedono precisione estrema e ripetibilità. L’installazione è semplificata grazie ai cursori flottanti: la barra d’alluminio viene fissata alla base del macchinario e il cursore si aggancia facilmente al carro di iniezione, assicurando un contatto stabile e duraturo. Il sensore può essere collegato tramite uscite analogiche, digitali, CANopen o Real-Time Ethernet, garantendo massima flessibilità di integrazione con diversi sistemi di controllo.
Esigenza:
Posizione e movimento dell’iniettore
L’iniettore deve seguire una corsa precisa e ripetibile per iniettare sempre la quantità corretta di materiale nella forma. La stabilità e la ripetibilità della posizione sono fondamentali per evitare difetti nel pezzo, sprechi di materiale e stress sui componenti meccanici. Piccole variazioni nella corsa possono compromettere la qualità del prodotto e rallentare la produzione, rendendo essenziale un sensore affidabile e ad alta risoluzione.
Soluzione:
Il sensore WPA viene installato con barra di alluminio fissata alla macchina e cursore collegato all’iniettore. Permette di misurare posizione e velocità in tempo reale, così da far partire il motore rapidamente e rallentarlo progressivamente avvicinandosi al set point per un arresto morbido.
- Componenti privi di usura, riducono manutenzione e rischi di guasto.
- Uscite flessibili: analogica, digitale, CANopen o RTE.
- Alta ripetibilità per una qualità ottima del ciclo di iniezione.
- Protegge i componenti meccanici durante avanzamento e ritiro dell’iniettore.
Esigenza:
Posizione del piano mobile
Il piano centrale, spinto dalla ginocchiera, deve muoversi avanti e indietro con precisione. La velocità controllata è fondamentale: il piano parte veloce e rallenta avvicinandosi allo stampo per appoggiarsi correttamente. Un rilevamento preciso della posizione impedisce che l’iniettore lavori senza contatto corretto, evitando danni o fuoriuscita del materiale. La ripetibilità del movimento assicura qualità del pezzo e protezione della macchina e dello stampo.
Soluzione:
Il sensore WPA fornisce un feedback continuamente al PLC per posizione e velocità del piano, permettendo un arresto morbido e sicuro controllando gli azionamenti.
- Rilevamento rapido e preciso della posizione.
- Controllo della velocità per avvicinamento morbido.
- Evita iniezioni premature e danni allo stampo.
- Uscite analogiche, digitali, CANopen o RTE.
- Installazione semplificata con barra e cursore.
Esigenza:
Posizione dell’estrattore
L’estrattore solitamente effettua due colpi per espellere completamente il pezzo dallo stampo e tornare alla posizione iniziale di riferimento. La ripetibilità del movimento è essenziale per evitare danni allo stampo o al pezzo e per garantire continuità produttiva. Monitorare posizione consente di ottimizzare i tempi e l’escursione eccessiva dell’estrattore, riducendo urti e stress meccanici e assicurando che l’estrattore si muova in modo preciso.
Soluzione:
Il sensore WPA viene fissato con barra d’alluminio al corpo macchina e cursore collegato all’estrattore, rilevando posizione e velocità in tempo reale.
- Misura continua della posizione e della velocità.
- Permette arresto morbido e corsa ripetibile.
- Riduce urti e stress meccanici.
- Uscite analogiche, digitali, CANopen o RTE per massima flessibilità.
- Componenti privi di usura, manutenzione minima.
Esigenza:
Monitoraggio del circuito idraulico
Nel processo di stampaggio di componenti in plastica o gomma con macchinari idraulici, il circuito idraulico è coinvolto in tutti o quota parte dei movimenti. Il monitoraggio della pressione non serve solo a rilevare anomalie, ma è un indicatore diretto di coerenza tra comando e risposta. Questo feedback è quindi centrale non solo per il controllo di processo, ma per la sicurezza dell’operatore e la protezione della macchina.
Soluzione:
sensori KS offrono una soluzione affidabile per il monitoraggio della pressione nei circuiti idraulici, combinando compattezza, precisione e logiche Safety. Inoltre, i sensori di pressione Gefran permettono di associare soglie di pressione a comandi macchina, abilitando controlli incrociati per prevenire movimenti imprevisti o mancati, migliorando la sicurezza e l’affidabilità operativa dell’impianto
Caratteristiche principali:
- Campo di misura: da 1 a 1000 bar
- Uscite: analogiche 4…20 mA o 0…10 V
- Tecnologia Thick film con membrana in acciaio inox
- Certificazione SIL2, idonei per circuiti di sicurezza
- Versione KS-I con IO-Link per diagnostica avanzata
- Elevata resistenza meccanica e grado di protezione IP67
Esigenza:
Gestione degli Hot Runner
Il disegno dei canali di distribuzione del materiale nello stampo è spesso uno dei lavori più critici. È infatti fondamentale metterne il più possibile per cercare di ottenere una distribuzione il più uniforme nella forma, ma allo stesso tempo bisogna evitare di metterne troppi o troppo piccoli perché il materiale se si solidifica dentro è difficile riportarlo a stato di fuso. Per questo la gestione degli hot runner può venire incontro in molte situazioni di stampa, scaldando i canali interni allo stampo per mantenere il materiale in uno stato semi-liquido.
Soluzione:
La tecnologia Gefran per il controllo termico degli hot-runner si basa su relè statici, regolatori PID e termocoppie.
- Ogni resistenza è gestita in anello chiuso tramite regolazione PID, integrata nel PLC o affidata a controllori multiloop dedicati come GFXTERMO4, che consente di mantenere la temperatura entro ±0,5 °C dal setpoint
- Il relè statico GRP-H, compatto e con dissipatore integrato, assicura un controllo preciso della corrente fino a 120 A. La comunicazione IO-Link permette poi di ridurre le schede I/O, grazie alla gestione integrata di comandi, allarmi e corrente assorbita
- Soluzione scalabile e compatibile con PID integrati nei PLC o su moduli remoti.
Esigenza:
Termoregolazione del Barrel
Il cilindro riscaldante della macchina ad iniezione funziona come un estrusore per cui una corretta termoregolazione è fondamentale per ottenere un prodotto finito ottimale. La Termoregolazione è necessaria per garantire la stabilità termica del cilindro, affinché il sistema possa rispondere rapidamente alle variazioni di carico termico o di processo, evitando potenziali difetti e deformazione del polimero.
Soluzione:
La tecnologia Gefran per il controllo termico si basa su relè statici, regolatori PID e termocoppie:
- Ogni resistenza è gestita in anello chiuso tramite regolazione PID, integrata nel PLC o affidata a controllori dedicati come il 1250, che consente di mantenere la temperatura del melt entro ±0,5 °C dal setpoint, garantendo viscosità costante e assenza di difetti superficiali o dimensionali
- Il relè statico GRP-H, compatto e con dissipatore integrato, assicura un controllo preciso della corrente fino a 120 A. La comunicazione IO-Link permette poi di ridurre le schede I/O, grazie alla gestione integrata di comandi, allarmi e corrente assorbita
La soluzione è scalabile e compatibile con PID integrati nei PLC o su moduli remoti. Funzioni di memorizzazione delle ricette e storicizzazione dei trend supportano cambi produzione rapidi e miglioramento continuo della qualità.
Esigenza:
Controllo del processo di stampaggio
Il processo di stampaggio ad iniezione richiede un bilanciamento corretto tra qualità obiettivo e velocità da derivare dal materiale che si utilizza per la stampa e dal disegno del pezzo da stampare. Il controllo del processo deve tenere in considerazione queste caratteristiche per muovere i diversi azionamenti elettrici o idraulici gestendo ricette complesse. Inoltre il PLC deve poter supportare variazioni rapide nei materiali, offrire diagnostica integrata e fornire una risposta rapida in caso di deviazioni.
Soluzione:
G-Mation è la piattaforma per il controllo completo, sincrono e integrato del processo di stampa ad iniezione. Il cuore del sistema è rappresentato dalla CPU G-Mation P6, affiancata dai moduli remoti G3 con comunicazione su bus EtherCAT. Il controllo termico è affidato a regolatori PID integrati, così come la gestione degli azionamenti, che non richiede l’impiego di gateway esterni. L’interfaccia utente è gestita tramite webserver integrato e visualizzata attraverso i pannelli browser G-Mation W55, che permettono la proiezione di dashboard personalizzabili.
Principali caratteristiche della Piattaforma:
- Template applicativi preconfigurati e customizzabili
- Tecnologia Docker per l’installazione di applicativi come dashboard IoT, manutenzione predittiva o integrazione con sistemi MES ed ERP
- Architettura aperta e predisposta per l’edge computing
Esigenza:
Deformazione delle colonne
La sola taratura della forza di chiusura dello stampo non sempre è sufficiente a garantire la qualità del processo. In molti casi le colonne non si tendono in modo uniforme, con il risultato che la forza si concentra su uno dei quattro angoli del piano. Questo squilibrio genera un’iniezione non omogenea che può produrre bave e difetti estetici, e nel tempo portare a usura o rottura delle colonne stesse.
Soluzione:
Gefran propone due approcci per monitorare la deformazione delle colonne:
- Monitoraggio continuo: sensori “lancia” come i modelli ML1018, installati in appositi fori delle colonne, rilevano la deformazione ad ogni ciclo di chiusura. In questo modo è possibile ottenere trend dettagliati e intervenire tempestivamente sul processo.
- Monitoraggio al cambio stampo: sensori magnetici QE2008, posizionabili direttamente sulle colonne, consentono verifiche rapide durante i cicli di prova a ogni cambio formato, senza necessità di installazione permanente
Esigenza:
Deformazione del piano di reazione
Il piano di reazione viene ciclicamente impressa la forza necessaria per aprire e chiudere lo stampo: uno squilibrio della forza applicata durante la chiusura possono provocare difetti sul pezzo finito, stress meccanici sulle strutture o guasti prematuri. Un monitoraggio preciso della deformazione del piano spinto della forza idraulica consente di intervenire tempestivamente su eventuali squilibri, mantenendo alta la qualità del prodotto e migliorando la durabilità di macchina e stampo.
Soluzione:
Il sensore di deformazione SL di Gefran rappresenta una soluzione ideale per il monitoraggio della forza di chiusura grazie alla semplicità di installazione: si monta direttamente sul retro del piano di reazione senza necessità di lavorazioni complesse. È disponibile nelle versioni SL-VAA e SL76-VDA, con amplificatore integrato e rispettiva uscita analogica o digitale, facilitando l’integrazione nei sistemi di controllo esistenti.
Progettato per applicazioni industriali caratterizzate da tempi ciclo molto rapidi, il sensore SL garantisce affidabilità e precisione anche in condizioni gravose.
- Amplificazione meccanica della deformazione tra le due aree di montaggio, con segnale stabile e ripetibile.
- Ottimale in modalità tensione, per monitoraggi accurati e reattivi.
- Struttura robusta in acciaio inox con grado di protezione IP54, resistente a urti, vibrazioni e contaminanti tipici dell’ambiente produttivo.
Esigenza:
Valorizzazione dei dati di produzione
Nel contesto dell’industria moderna, le aziende cercano strumenti in grado di valorizzare i dati generati dagli impianti per migliorare le performance complessive. È fondamentale poter monitorare in tempo reale il funzionamento delle macchine, prevenire guasti grazie all’analisi predittiva e ottimizzare i consumi energetici. Allo stesso tempo, cresce l’esigenza di supportare operatori e manager con informazioni contestuali e risposte intelligenti che facilitino le decisioni quotidiane. L’obiettivo è costruire un’industria sempre più connessa, reattiva e sostenibile.
Soluzione:
MAX e GAIA sono le soluzioni digitali avanzate sviluppate da Gefran per guidare la trasformazione intelligente degli impianti industriali.
MAX è una piattaforma IoT pensata per monitorare le macchine in tempo reale, eseguire analisi predittive e ottimizzare l’efficienza, contribuendo a ridurre consumi e tempi di fermo.
GAIA, invece, è un assistente virtuale basato su Intelligenza Artificiale Generativa che fornisce supporto operativo, offrendo risposte contestuali e intelligenti per migliorare la gestione quotidiana della produzione.
Insieme, MAX e GAIA rappresentano la sintesi perfetta di un’industria connessa, reattiva e sostenibile.
Il Principio di Funzionamento
Il cuore della macchina idraulica è il circuito oleodinamico che trasferisce la potenza ai diversi movimenti. La plastica granulare viene plastificata all’interno del cilindro riscaldato e spinta dall’iniettore verso la cavità dello stampo. La pressione e la velocità di iniezione sono regolate dall’olio in pressione, che agisce sui cilindri idraulici collegati ai vari organi meccanici. Il piano mobile, azionato da ginocchiera o cilindri diretti, si chiude serrando lo stampo con la forza necessaria a contrastare la pressione di iniezione. Una volta iniettato il materiale, lo stampo resta chiuso fino alla solidificazione del pezzo; successivamente, l’estrattore, anch’esso idraulico, spinge fuori il manufatto. La gestione del circuito richiede un monitoraggio costante di pressione e temperatura dell’olio, oltre a un controllo preciso della posizione degli attuatori per garantire cicli ripetibili e ridurre gli scarti. I componenti meccanici, come guide lineari e viti a ricircolo di sfere, assicurano movimenti precisi e fluidi, mentre i sensori avanzati monitorano costantemente temperatura, pressione e flusso del materiale. Questi dati possono essere utilizzati dall’operatore per ottimizzare il processo e intervenire preventivamente su eventuali anomalie, riducendo i fermi macchina e aumentando l’efficienza complessiva.
Esigenze e Tecnologia
Le macchine idrauliche necessitano di soluzioni che uniscano robustezza e precisione. Le principali esigenze sono:
Controllo della posizione di carro, iniettore, estrattore e piano mobile, per garantire movimenti ripetibili e sicuri. I trasduttori magnetostrittivi sono ideali grazie alla resistenza a pressioni elevate, alla lunga durata e alla capacità di fornire anche la velocità in tempo reale.
- Monitoraggio della pressione del circuito idraulico, cruciale per gestire la spinta di iniezione e la forza di chiusura.
- Gestione termica dello stampo e del cilindro plastificatore, necessaria per mantenere costante la viscosità del materiale e velocizzare i cicli.
Gefran offre una gamma completa di piattaforme di controllo, sensori di pressione e posizione e soluzioni modulari, facilmente integrabili in qualsiasi impianto, per garantire efficienza, sicurezza e qualità costante per il processo di stampa ad iniezione di manufatti in plastica o gomma.
