Applications
Les machines à injection électriques utilisent des moteurs électriques à commande directe pour déplacer les axes principaux, remplaçant ainsi entièrement l’énergie hydraulique. Les machines de moulage par injection électrique utilisent des moteurs à commande directe pour actionner les axes principaux, remplaçant totalement l’énergie hydraulique. Ils offrent précision, efficacité énergétique et fonctionnement silencieux, caractéristiques qui les rendent parfaits dans le cadre d’applications de secteurs à haute technologie tels que le médical, l’électronique et les microcomposants. Elles offrent précision, efficacité énergétique et fonctionnement silencieux, des caractéristiques qui les rendent idéales pour les secteurs à haute technologie tels que le médical, l’électronique ou les microcomposants. L’absence d’huile réduit la maintenance et le risque de contamination, garantissant un environnement de production plus propres.
Besoins:
Asservissement des granulés
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Gestion des canaux chauds
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Thermorégulation du baril
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Contrôle du processus de moulage
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Force d'injection
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Mesure de la pression d'injection à la buse
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Déformation des colonnes
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Déformation du plateau mobile
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Enhancing Production Data
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Besoin:
Asservissement des granulés
Avant la phase d’injection, les granulés de plastique doivent être chauffés et déshumidifiés pour éliminer l’humidité résiduelle. Dans le cas contraire, des bulles peuvent se former à l’intérieur du produit lors du moulage, compromettant à la fois son esthétique et sa fonctionnalité.
De plus, des granulés humides risquent d’endommager les résistances du cylindre d’extrusion et accroître le risque d’arrêts imprévus de la machine. Un contrôle thermique stable est donc fondamental.
Solution:
L’utilisation de relais statiques intelligents à contrôle de rampe permet un chauffage progressif des granulés, évitant les chocs thermiques et garantissant une déshumidification complète. Le système de diagnostic intégré détecte toute défaillance de charge partielle, améliorant augmentant la fiabilité et réduisant les temps d’arrêt d’arrêt machine.
Besoin:
Gestion des canaux chauds
La conception des canaux de distribution de matière dans le moule est une étape critique. Il faut assurer une répartition uniforme tout en évitant une accumulation excessive ou insuffisante de matière, qui risquerait de se solidifier. La gestion des canaux chauds permet de maintenir le matériau à l’état semi-liquide en chauffant les conduits internes du moule.
La technologie Gefran de contrôle thermique des canaux chauds se base sur des relais statiques, des régulateurs PID et des thermocouples.
- Chaque résistance est pilotée en boucle fermée via une régulation PID, intégrée dans l’automate ou confiée à des contrôleurs multiboucles comme le GFXTERMO 4, assurant une précision de ±0,5 °C.
- Le relais statique GRP-H, compact avec dissipateur thermique intégré, le courant jusqu’à 120 A. La communication IO-Link permet de réduire des cartes E/S, grâce à la gestion intégrée de commandes, alarmes et consommations
- Solution est évolutive et compatible avec les PID intégrés dans les automates ou sur dans les modules distants.
Besoin:
Thermorégulation du baril
Le cylindre chauffant de la machine de moulage par injection fonctionne comme une extrudeuse ; une régulation adéquate de la température est donc essentielle pour obtenir un produit fini optimal. La thermorégulation est nécessaire pour assurer la stabilité thermique du cylindre, afin que le système puisse réagir rapidement aux variations de charge thermique ou de processus, évitant ainsi de potentiels défauts et la déformation du polymère.
Solution:
La technologie Gefran pour le contrôle thermique se base sur des relais statiques, des régulateurs PID et des thermocouples :
- Chaque résistance est gérée en boucle fermée via une régulation PID, intégrée dans l’automate ou confiée à des contrôleurs dédiés comme le 1250, qui permet de maintenir la température de la matière fondue à ±0,5 °C de la valeur de consigne, garantissant une viscosité constante et l’absence de défauts de surface ou dimensionnels
- Le relais statique GRP-H, compact et doté d’un dissipateur thermique intégré, assure un contrôle précis du courant jusqu’à 120 A. La communication IO-Link permet également une réduction des cartes E/S, grâce à la gestion intégrée de commandes, alarmes et consommation de courant
La solution est évolutive et compatible avec les PID intégrés dans les automates ou sur des modules distants. Les fonctions de mémorisation des recettes et d’historique des tendances prennent en charge les changements de production rapides et l’amélioration continue de la qualité.
Besoin:
Contrôle du processus de moulage
Le processus de moulage par injection nécessite un bon équilibre optimal entre la qualité attendue et la vitesse, en fonction du matériau utilisé pour le moulage et de la conception de la pièce à mouler.
Le contrôle du processus doit prendre en compte ces caractéristiques pour déplacer les différents entraînements électriques ou hydrauliques, tout en gérant des recettes complexes.
De plus, l’automate doit pouvoir s’adapter aux variations rapides des matériaux, d’offrir des diagnostics intégrés et fournir une réponse rapide en cas d’écarts.
Panneau de navigation multitouch
Contrôleur d'automatisation modulaire
Solution:
G-Mation est la plateforme de contrôle complète, synchrone et intégrée du processus de moulage par injection. Le cœur du système repose sur le processeur G-Mation P6, associé à des modules distants G3 communiquant par bus EtherCAT. Le contrôle thermique est confié à des régulateurs PID intégrés, tout comme la gestion des entraînements, qui ne nécessite pas l’utilisation de passerelles externes. L’interface utilisateur est gérée via un serveur Web intégré et affichée via les panneaux du navigateur G-Mation W55, permettant la visualisation de tableaux de bord personnalisables.
Principales caractéristiques de la Plate-forme :
- Modèles d’applications préconfigurés et personnalisables
- Technologie Docker pour l’installation d’applications telles que les tableaux de bord IoT, la maintenance prédictive ou l’intégration à des systèmes MES et ERP
- Architecture ouverte et prévue pour l’edge computing
Besoin:
Force d'injection
Dans les machines de moulage par injection électrique, l’absence de circuit hydraulique rend impossible la surveillance traditionnelle de la force d’injection via la pression d’huile. C’est pourquoi il convient d’adopter des solutions alternatives en mesure de fournir les mêmes données avec une grande précision.
La force d’injection est en effet le paramètre le plus critique du procédé : son contrôle conditionne la qualité du remplissage du moule, l’absence de défauts esthétiques et la cohérence dimensionnelle de la pièce.
La mesure doit donc être extrêmement précise et positionnée au plus près de la vis d’injection, afin de détecter les variations de charge en temps réel.
Solution:
La cellule de charge à membrane DLC a été conçue par Gefran pour les machines de moulage par injection entièrement électriques :
- Sa structure plate permet son intégration directe dans l’unité d’injection, sans augmentation de la longueur totale de la machine.
- Elle est disponible en versions amplifiées ou non amplifiées, pour s’adapter à différentes configurations de contrôle.
- L’interfaçage avec le PLC permet de commander avec précision les moteurs d’injection, optimisant ainsi les profils de vitesse et de pression.
Besoin:
Mesure de la pression d'injection à la buse
La régulation de la force d’injection dans les machines électriques constitue l’un des principaux défis, car l’absence de circuit hydraulique engendre un risque d’application incorrecte de la puissance : une puissance excessive peut endommager le moule, tandis qu’une puissance insuffisante entraîne un remplissage incomplet.
La cellule de charge à membrane, installée derrière la vis, n’est pas toujours suffisante, notamment lors du démarrage de la machine ou du changement de moule. Pour assurer un contrôle fiable, il est essentiel de mesurer directement la pression d’injection à proximité de la buse, afin de calibrer précisément les profilés d’injection et de garantir la répétabilité du processus.
Solution:
Le capteur IN-4000 mesure la pression d’injection au niveau de la buse d’une machine de moulage:
- Il permet l’étalonnage initial de la force d’injection, améliorant ainsi la précision des cycles ultérieurs.
- Il est particulièrement adapté aux processus certifiés ISO 9000, où la répétabilité et la traçabilité des paramètres sont essentielles.
- Le montage s’effectue de façon magnétique via un adaptateur de buse, qui protège le capteur des dommages mécaniques.
Une bande chauffante maintient le capteur jusqu’à 230 °C, empêchant la masse fondue de se solidifier dans la chambre de mesure et permettant des tests multi-shot à différents niveaux de pression.
Besoin:
Déformation des colonnes
Le seul calibrage de la force de fermeture du moule ne suffit pas toujours à garantir la qualité du processus. Dans de nombreux cas, les colonnes ne s’étirent pas uniformément, entraînant une concentration de la force sur l’un des quatre coins du plateau. Ce déséquilibre génère une injection inhomogène pouvant produire des bavures, des défauts esthétiques, et conduire à terme à l’usure ou à la rupture des colonnes.
Gefran propose deux approches pour surveiller la déformation des colonnes :
- Surveillance continue : des capteurs « lance » tels que les modèles ML1018, installés dans des orifices spécifiques dans les colonnes, détectent les déformations à chaque cycle de fermeture. Cela permet d’obtenir des tendances détaillées et d’intervenir rapidement dans le processus.
- Surveillance lors du changement de moule : les capteurs magnétiques QE2008, positionnés directement sur les colonnes, permettent des contrôles rapides pendant les cycles d’essai à chaque changement de format, sans nécessiter d’installation permanente.
Besoin:
Déformation du plateau mobile
Le plateau mobile est sollicité de manière cyclique avec la force nécessaire pour ouvrir et fermer le moule. Un déséquilibre dans la force appliquée lors de la fermeture peut provoquer des défauts sur la pièce finie, des contraintes mécaniques sur les structures ou des défaillances prématurées. Un contrôle précis de la déformation du plateau, lorsqu’il est poussé par le système hydraulique, permet une intervention rapide en cas de déséquilibre, tout en maintenant une qualité élevée du produit et en améliorant la durabilité de la machine et du moule.
Le capteur de déformation SL de Gefran représente une solution idéale pour surveiller la force de fermeture grâce à sa simplicité d’installation : il se monte directement à l’arrière du plateau mobile sans nécessiter d’usinage complexe. Il est disponible en versions SL-VAA et SL76-VDA, avec amplificateur intégré et sortie analogique ou numérique, pour faciliter son intégration aux systèmes de contrôle existants.
Conçu pour les applications industrielles à cycles très rapides, le capteur SL garantit fiabilité et précision, même dans des conditions difficiles.
- Il offre une amplification mécanique de la déformation entre les deux zones de montage, avec signal stable et reproductible.
- Optimal en mode tension, il permet une surveillance précise et réactive.
- Sa structure robuste en acier inoxydable, avec indice de protection IP54, le rend résistant aux chocs, aux vibrations et aux contaminants typiques d’un milieu de production.
Besoin:
Enhancing Production Data
Main modules
Assistant conversationnel d’IA pour l’industrie 5.0
Solution:
Le principe de fonctionnement
Les mouvements des machines à entraînement électrique (fermeture, injection, extraction et déplacement de l’unité) sont assurés par un moteur sans balais avec transmission par vis.
L’énergie mécanique n’est délivrée que lorsque cela est nécessaire, éliminant ainsi la consommation constante propre aux machines hydrauliques dont le circuit doit être maintenu en permanence sous pression. Le contrôle s’effectue via des encodeurs qui garantissent des mouvements extrêmement précis et répétables. L’injecteur dose la matière fondue et l’introduit dans le moule selon des profils de vitesse programmables : il commence par une poussée rapide pour remplir la cavité, puis ralentit à l’approche de la valeur de consigne, à fin de réduire les contraintes internes et d’assurer une qualité de surface optimale. La fermeture du moule est également contrôlée, avec une vitesse modulée pour une approche sécurisée et une force de serrage régulée électroniquement. Cette architecture supprime les fluides hydrauliques, réduisant ainsi le bruit, les vibrations et les pertes thermiques.
Exigences et technologie
Les machines électriques nécessitent des contrôles différents par rapport aux machines hydrauliques traditionnelles. Les principales exigences sont :
- La position du moteur est régulée via un encodeur, il n’y a donc plus besoin de capteurs de position. Néanmoins le retour d’information sur la force appliquée est difficile à obtenir en l’absence de pression hydraulique. Des cellules de charge spéciales à membrane sans fil montées entre le moteur et l’injecteur servent à surveiller la poussée du moteur.
- La Gestion de la température du cylindre et du moule, est rendue plus complexe de par l’absence de circuit d’huile pouvant servir de dissipateur thermique. Les régulateurs PID Gefran, les relais statiques GRP-H et les thermocouples permettent un contrôle précis, essentiel pour une production de haute précision.
En général, l’absence d’huile représente un avantage significatif en matière de propreté, mais rend aussi les mouvements mécaniques plus difficiles à contrôler. L’unité de fermeture est généralement équipée d’un plus grand nombre de capteurs de déformation que les presses hydrauliques, afin de prévenir tout risque de rupture. Ces solutions permettent aux machines électriques d’optimiser la productivité et l’efficacité énergétique, tout en garantissant qualité et répétabilité dans les secteurs les plus exigeants.
Gefran propose une gamme complète de plateformes de contrôle, de capteurs de pression et de position et de solutions modulaires faciles à intégrer à n’importe quel système pour garantir efficacité, sécurité et qualité constante du processus de moulage par injection de produits en plastique ou en caoutchouc.
