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Applicazioni

Macchina per lo stampaggio a soffiaggio

Applicazioni per il mondo Plastica: Macchina per lo stampaggio a soffiaggio


Le macchine per lo stampaggio a soffiaggio trasformano un fuso termoplastico in un corpo cavo partendo da un tubo fuso (parison). Nelle versioni a testa continua, l’estrusore alimenta direttamente la testa e il processo di soffiaggio, presa, taglio, gonfiaggio e raffreddamento, avviene in ciclo continuo. Per contenitori a volumi elevati o maggiore spessore si impiega una accumulator head, che consente il rilascio rapido di grandi quantità di materiale.
Le macchine a testa continua sono tipicamente utilizzate per flaconi e jerrycan fino a 10–15 L, mentre con la testa ad accumulo si raggiungono fusti e IBC. La qualità del prodotto dipende da stabilità termica del melt, profilo di spessore, sincronizzazione degli assi (carriage, stampo, blowpin) e dalla gestione della linea a valle (deflashing, leak test).
Un controllo integrato di termoregolazione, profilo spessore e movimenti idraulici/servo garantisce ripetibilità, tempi ciclo ridotti e scarti minimi, con ricette e diagnostica avanzata per massimizzare l’OEE.

Esigenze:

Esigenza:

Controllo del processo di soffiaggio

Controllare il processo di soffiaggio richiede un complesso bilanciamento tra qualità e velocità in base al materiale che si utilizza e al disegno del manufatto. 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.

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G-Mation è la piattaforma per il controllo completo, sincrono e integrato del processo di soffiaggio. 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. L’interfaccia utente è gestita tramite webserver integrato e visualizzata attraverso i pannelli browser G-Mation W55, che permettono la proiezione di dashboard personalizzabili.
Caratteristiche principali:
  • 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:

Gestione della termoregolazione dell’estrusore

Un comportamento reologico stabile e la costanza dimensionale del parison si ottengono con una termoregolazione rapida e uniforme delle zone della vite. Il sistema deve reagire a variazioni di carico, di materiale o di condizioni ambientali, mantenendo le temperature entro tolleranze ristrette. Un controllo inadeguato causa variazioni di peso, difetti superficiali e degrado del materiale, riducendo la ripetibilità del processo.

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Soluzione:

Termoregolazione Gefran:

1850, GRP-H
La tecnologia Gefran per il controllo termico degli estrusori 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 1850, 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:

Regolazione del profilo di spessore del parison

Il profilo di spessore del parison influenza la qualità finale del contenitore e l’efficienza del processo. Una distribuzione non uniforme può causare punti sottili e cedimenti o, al contrario, sovramateriali inutili che aumentano i costi e riducono l’efficienza produttiva. È essenziale controllare la posizione del mandrino o della boccola in modo preciso, sincronizzandola con la vite e con la sequenza di soffiaggio per ottenere uniformità e ripetibilità da ciclo a ciclo.

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Il sensore di posizione magnetostrittivo WPA di Gefran utilizza la tecnologia Hyperwave, che assicura una risoluzione fino a 0,5 μm, alta linearità e totale assenza di contatto meccanico tra sensore e cursore. È ideale per applicazioni soggette a forti sollecitazioni dinamiche e dove serve massima precisione nel posizionamento del mandrino o della boccola.
Caratteristiche principali:
  • Installazione semplificata grazie ai cursori flottanti e alla barra in alluminio anodizzato, che garantisce rigidità e resistenza meccanica;
  • Prestazioni metrologiche elevate;
  • Disponibile con uscite analogiche e digitali CANopen o Real-Time Ethernet.

Esigenza:

Controllo apertura/chiusura dello stampo

La fase di chiusura dello stampo è critica: deve avvenire con precisione e con la forza adeguata a evitare difetti di giunzione, bave e usura prematura degli accoppiamenti. Una chiusura imprecisa può causare collisioni, deformazioni o ridotta vita utile dei componenti meccanici. È fondamentale monitorare posizione e velocità del movimento per garantire sicurezza e qualità.

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Il sensore di posizione magnetostrittivo WPA rileva in tempo reale la posizione e la velocità dello stampo mobile, consentendo arresti morbidi e movimenti controllati. Grazie all’assenza di contatto meccanico tra i componenti, il sistema è privo di usura, garantendo manutenzione ridotta e maggiore affidabilità nel tempo.
Caratteristiche principali:
  • Prestazioni metrologiche elevate;
  • Disponibile con uscite analogiche e digitali CANopen o Real-Time Ethernet;
  • Protezione IP67 e robustezza meccanica per ambienti industriali gravosi.

Esigenza:

Controllo della posizione del carro porta stampi

Il carro deve muoversi in sincronia con l’estrusione del parison per evitare trazioni e deformazioni. Una posizione errata compromette la qualità del pezzo e aumenta lo scarto. Inoltre, un movimento non ottimizzato e senza monitoraggio delle accelerazioni comporta un allungamento del ciclo e stress meccanici eccessivi.

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Il sensore di posizione magnetostrittivo WPA fornisce un feedback puntuale e continuo al PLC per posizione e velocità del carro, permettendo un avvicinamento preciso con il parison. Grazie all’assenza di contatto meccanico tra i componenti, il sistema è privo di usura, garantendo manutenzione ridotta e maggiore affidabilità nel tempo.
Caratteristiche principali:
  • Installazione semplificata grazie alla barra con cursore;
  • Prestazioni metrologiche elevate;
  • Disponibile con uscite analogiche e digitali CANopen o Real-Time Ethernet.

Esigenza:

Controllo della posizione dell’ugello di soffiaggio

Durante il ciclo di soffiaggio, il blowpin entra nello stampo per insufflare aria compressa e modellare il parison contro le pareti della cavità. Un inserimento non allineato o una corsa errata possono compromettere la chiusura del collo, causare deformazioni o perdite di tenuta. Inoltre, una discesa troppo rapida rischia di danneggiare lo stampo o la parte in formazione. È quindi necessario controllare con precisione la posizione dell’ugello in tutto il ciclo, con sincronismo rispetto alla chiusura dello stampo e al tempo di soffiaggio.

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Il sensore di posizione magnetostrittivo WPA viene fissato con barra d’alluminio al corpo macchina e cursore collegato all’ugello di soffiaggio, rilevando posizione e velocità in tempo reale.
Caratteristiche principali:
  • Installazione semplificata grazie alla barra con cursore;
  • Prestazioni metrologiche elevate;
  • Disponibile con uscite analogiche e digitali CANopen o Real-Time Ethernet.

Esigenza:

Regolazione della posizione del prelevatore o braccetto

Dopo la fase di soffiaggio e raffreddamento, il pezzo deve essere rimosso dallo stampo in sincrono con il ciclo macchina. Un movimento del braccetto non controllato può causare collisioni con lo stampo o con altri organi mobili, generando fermate, danneggiamenti o scarti di produzione. Il controllo accurato della posizione e della velocità del prelevatore è quindi indispensabile per ridurre i tempi ciclo, mantenere l’efficienza complessiva della linea e preservare l’integrità del pezzo.

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Il sensore di posizione magnetostrittivo a tecnologia Hyperwave WPP-A di Gefran è progettato per applicazioni dinamiche e ripetitive come nel caso dei sistemi di prelievo automatico. Il suo profilo compatto in alluminio anodizzato, abbinato al cursore flottante, lo rende ideale per l’integrazione su assi lineari e cinematiche cartesiane, garantendo precisione e affidabilità anche nei cicli più veloci.
Caratteristiche principali:
  • Misura contactless ad alta risoluzione (fino a 0,5 µm) e completamente priva di deriva nel tempo;
  • Disponibile con uscite analogiche, CANopen o Real-Time Ethernet;
  • Protezione IP67 e robustezza meccanica per ambienti industriali gravosi.

Esigenza:

Monitoraggio della pressione del cambia filtro

Il filtro protegge la matrice da impurità presenti nel polimero fuso ed evita che le stesse rimangano nel manufatto, il filtro pertanto tende progressivamente ad intasarsi. L’intasamento aumenta la pressione a monte e può compromettere la qualità del prodotto o danneggiare la linea. La misura in continuo della pressione prima e dopo il filtro consente di calcolare il differenziale di pressione e attivare allarmi per guidare l’operatore a un intervento manuale o avviare sistemi automatici di cambio filtro.

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Per un monitoraggio preciso e affidabile della pressione a monte e valle del filtro, Gefran propone il sensore di pressione MELT- Serie Impact, ideale per alte temperature (fino a 350 °C), ambienti gravosi o la lavorazione di polimeri caricati.
Caratteristiche principali:
  • Membrana spessa fino a 15 volte rispetto ai sensori tradizionali, senza fluido di trasmissione interno, che trasferisce direttamente la pressione al chip sensibile in silicio;
  • Elevata resistenza all’usura e agli shock dinamici, stabilità termica inferiore all’1% FS da 20°C a 350°C;
  • Versione IEPLc con uscita elettrica e certificazione PLc, per integrazione in sistemi di controllo sicurezza e configurazione di allarmi certificati.

Esigenza:

Monitoraggio della temperatura e della pressione di melt

La temperatura e la pressione effettiva del polimero fuso sono parametri critici nel processo di estrusione, poiché influenzano direttamente la viscosità del materiale e le sue proprietà finali, sia meccaniche che ottiche. Misurare la temperatura a contatto diretto con il fuso, anziché sulla superficie del cilindro, consente di ottenere una rappresentazione più accurata delle reali condizioni di processo e, in combinazione con la misura continua della pressione, offre un vantaggio significativo nel controllo reologico.

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Gefran propone una soluzione integrata per il controllo di pressione e temperatura del polimero fuso, combinando la precisione dei sensori di pressione MELT- Serie Impact con l’affidabilità delle termocoppie MELT TCM.
I sensori TCM, con guaina in acciaio inox o Hastelloy per polimeri corrosivi, permettono la misura diretta della temperatura del fuso e sono disponibili con termocoppie:
  • Tipo K (NiCr-NiAl) – fino a 850 °C, risposta rapida.
  • Tipo J (Fe-CuNi) – fino a 400 °C, per ambienti meno aggressivi.
Integrabili in configurazione compatta con la serie Impact, garantiscono misure coerenti e installazioni semplificate. I sensori Impact, privi di fluido di trasmissione, assicurano stabilità termica <1% FS fino a 350 °C e sono disponibili nella versione IEPLc certificata PLc per sistemi di sicurezza.

Il Principio di Funzionamento

Il granulo termoplastico viene plastificato nell’estrusore; successivamente il melt entra nella testa di estrusione e viene formato in un parison tubolare con spessore variabile lungo l’asse, modulato tramite la regolazione della luce tra boccola e cilindro secondo un profilo predefinito. Una pinza e la chiusura stampo serrano il parison, che viene tagliato in testa e schiacciato sul fondo per ottenere la sigillatura.
Il carro trasferisce quindi lo stampo in stazione di soffiaggio, dove il soffiatore introduce l’aria di processo: il parison si espande, si accosta alle pareti dello stampo e raffredda fino a stabilizzare la geometria finale. Le fasi ausiliarie includono aria programmata per mantenere il tubo aperto, eventuale vuoto Venturi, e i dispositivi di sicurezza stampo.
La linea a valle esegue deflashing, raffreddamento aggiuntivo, leak test a bassa pressione e scarico del pezzo conforme o scarto. La sincronizzazione tra velocità vite, profilo spessore, tempi stampo e funzioni ausiliarie è essenziale per garantire il peso nominale e la corretta distribuzione del materiale nei punti critici (spalla, manico, filetto, fondo).

Esigenze e Tecnologia

Nel processo di soffiaggio, il controllo integrato dei parametri di macchina è essenziale per ottenere contenitori di alta qualità, ridurre gli scarti e garantire una produttività costante.
L’applicazione richiede una piattaforma di automazione capace di gestire in modo sincrono termoregolazione, movimento assi e pressione di processo, adattandosi rapidamente a variazioni di materiali e formati. La precisione della termoregolazione sull’estrusore e sulla testa assicura stabilità del fuso e uniformità di spessore del parison, mentre la regolazione del profilo di spessore richiede misure di posizione affidabili e ad alta risoluzione. Allo stesso modo, la movimentazione del carro, dell’ugello e del braccetto di prelievo deve essere costantemente monitorata per garantire allineamenti corretti, tempi ciclo ridotti e massima sicurezza.
L’integrazione di sensori di posizione, trasduttori di pressione e soluzioni di controllo termico Gefran in un’unica architettura G-Mation permette di combinare affidabilità, diagnostica avanzata e flessibilità, favorendo la manutenzione predittiva e il miglioramento continuo delle prestazioni della macchina.
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 nel processo di soffiaggio.

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