Concepito alla perfezione: dalla lana metallica nasce il filato in fibre metalliche

In collaborazione con Baumüller e con l’Università tecnica di Dresda, Deutsches Metallfaserwerk Dr. Schwabbauer GmbH & Co. KG ha sviluppato un avvolgitore per la produzione di filato in fibre metalliche, con sei propulsori e una soluzione software ottimizzata per l'impiego

Le fibre metalliche di Deutsches Metallfaserwerk Dr. Schwabbauer GmbH & Co. KG, commercializzate sotto il marchio STAX, possono essere prodotte in diverse qualità di filato. Il principio di funzionamento di questa macchina è simile a quello di un pettine con bigodini di dimensioni enormi. Gli addetti ai lavori danno particolare importanza a spessori variabili e alla disponibilità di svariati materiali, come rame o acciaio inossidabile.

La catena tessile inizia con la produzione dei filati a partire da materie prime come il cotone o il lino. Per realizzare una vasta gamma di prodotti, la preparazione delle materie prime è talvolta un processo alquanto complesso. Le macchine di preparazione alla filatura hanno la funzione di trasformare le fibre in filato. A seconda del campo d’impiego si ricorre qui a svariati processi. Infine si possono poi filare le fibre in un filo.

Grazie alla perfetta interazione tra tutti i componenti di azionamento e la soluzione software ottimizzata è possibile produrre vari materiali con fibre di diversi spessori e lunghezze

Produrre il filato in fibre metalliche? Per STAX non c’è problema!

Deutsches Metallfaserwerk Dr. Schwabbauer GmbH & Co. KG, con sede a Neidenstein nel Land del Baden-Württemberg, realizza da oltre 70 anni fibre metalliche per applicazioni tecniche. Sotto il marchio STAX, l’azienda produce fibre metalliche e prodotti in fibre metalliche che trovano impiego in numerosi campi, come ad esempio industria automobilistica, costruzione di impianti, costruzioni leggere o edilizia. Per continuare ad ampliare in futuro la gamma di prodotti e conquistare nuovi segmenti di clientela, insieme all’Institut für Textilmaschinen und textile Hochleistungswerkstoffe (ITM) dell’Università tecnica di Dresda e a Baumüller, Deutsches Metallfaserwerk ha sviluppato una macchina in grado di lavorare le fibre metalliche trasformandole in un filato in fibre metalliche.

“La sfida è stata combinare insieme tutti i componenti coinvolti nella produzione del filato in una sola macchina e in un software”, afferma Alexander Obst, Sviluppo attività commerciale Deutsches Metallfaserwerk. Oltre alla possibilità di produrre il filato a partire da diversi materiali metallici, come ad esempio l’acciaio inossidabile o l’alluminio, per STAX era importante anche poter realizzare filati di diversi spessori. Vale a dire che non solo deve funzionare bene la macchina, ma deve essere adeguata anche l’interfaccia tra il software, il sistema di comando e il concetto di propulsione. Perché questa varietà è possibile soltanto se vengono rispettati tutti i parametri.

Per cui, per l’avvolgitore l’azienda punta su un sistema completo di Baumüller. Il concetto integrale è costituito da un sistema di comando b maXX-PCC-04, inclusi un touchpanel, un raddrizzatore di rete, tre servoregolatori a doppio asse, sei servoazionamenti DSD2 e una soluzione software ottimizzata per l'impiego.

In collaborazione con Baumüller e con l’Università tecnica di Dresda è nata una macchina compatta e trasportabile per la produzione di filato in fibre metalliche

Le sfide dell’avvolgitore per filato

Una delle sfide matematiche principali in collaborazione con l’Università tecnica di Dresda è stata scoprire come far funzionare al meglio la trasmissione dei singoli moduli di azionamento nell’interazione tra la bobina e il filato. “L’obiettivo era rendere la macchina compatta e mobile. E questo su piccola scala. La realizzazione è stata in generale una grande impresa, dato che le fibre metalliche si comportano in maniera del tutto diversa dalle fibre tessili. Questo progetto è stato implementato dall’ITM a livello macchina e comando ed è stato molto entusiasmante”, racconta Dr. Mahmud Hossain dell’Institut für Textilmaschinen und textile Hochleistungswerkstofftechnik (ITM).

Soluzione software ottimizzata

Come base del software è stato utilizzato un modello Baumüller adattato all’impiego, grazie al quale è stato possibile anche ridurre i tempi di sviluppo: “Per il cliente era importante avere un’interfaccia utente intuitiva e di facile utilizzo. Lo scopo era di tenere d’occhio in qualsiasi momento lo stato della macchina e poter impostare tutti i parametri più importanti della macchina. Tutti questi requisiti sono stati implementati con successo da Baumüller”, riferisce Axel Hohmann, Ingegnere applicativo Baumüller. La macchina non soltanto monitora il processo di produzione, ma si spegne anche automaticamente al raggiungimento della quantità di produzione desiderata. Gli assi possono essere azionati a impulsi (modalità manuale) singolarmente o a gruppo: “Questo è utile quando, ad esempio, viene sostituita la bobina. Per poter appoggiare il filo automaticamente, la bobina deve essere posizionata correttamente rispetto all’applicatore del filo (dito).” La gestione dei dosaggi è una sorta di ricettario, in cui vengono raccolti parametri specifici per svariati spessori e lunghezze del filato per poter avviare la produzione in modo rapido e sicuro. La scheda “Allarmi” contiene una cronologia degli errori e segnala le anomalie.

Il software ottimizzato consente di immettere i parametri in modo mirato per poter realizzare il filato in fibre metalliche con la finezza e la lunghezza desiderate

I servomotori DSD2 raffreddati ad aria azionano il blocco di estensione e assicurano risultati precisi

Velocità costanti necessarie

I servomotori utilizzati sono i modelli DSD2 raffreddati ad aria, concepiti per applicazioni altamente dinamiche con i più elevati requisiti in termini di accelerazione e ottima qualità start-stop. Il rapporto delle velocità tra i singoli motori deve essere costante nell’avvolgitore per poter ottenere risultati precisi. I propulsori DSD2 presentano un’ottima concentricità e consentono un’elevata accuratezza di posizione e di velocità nell’interazione tra i servoazionamenti e i regolatori b maXX raffreddati ad aria. La progettazione è stata effettuata in modo ottimale in funzione del tipo di impiego Motion Control, vale a dire che i componenti lavorano insieme alla perfezione e sono molto efficienti a livello energetico, condividendo l’energia nel sistema di collegamento intermedio.

Qualora un operatore addetto alla macchina dovesse aprire l’accesso al vano di lavoro, la funzione di sicurezza STO viene attivata in maniera controllata con un tempo di ritardo, al fine di poter spegnere i propulsori rapidamente, ma in modo controllato. Allo scadere del tempo, i propulsori vengono disaccoppiati. La macchina è munita di sensori per il monitoraggio delle crepe nei fili, al fine di interrompere il processo di produzione in caso di difetti. L’avvolgitore per filato è altamente variabile e consente un peso massimo del filo di circa 2500 tex (tex = grammi ogni 1000 metri di filato, ovvero 1000 metri di filato pesano 2500 grammi).

Lavoro di squadra intelligente

Per lo sviluppo dell’avvolgitore per filato, STAX e ITM hanno avuto al loro fianco Baumüller come partner competente. Il concetto di offerta congiunta di software e tecnologia di azionamento di Baumüller è stato convincente. Il know-how tecnico, unitamente ai calcoli teorici effettuati dall’Università tecnica di Dresda, è stato di aiuto nel concepire una macchina nuova e unica nel suo genere, una macchina in grado di realizzare il filato in fibre metalliche in modo efficiente rispondendo alle esigenze della clientela.

I regolatori a doppio asse b maXX 5300 raffreddati ad aria (a destra) con tecnologia di sicurezza integrata consentono un’elevata accuratezza di posizione e qualità di regolazione delle velocità. Il sistema di comando b maXX-PCC-04 (a sinistra) gestisce funzioni di controllo altamente sincronizzate e impegnative

Conclusione

L’avvolgitore per filato sviluppato in collaborazione è molto variabile. Con esso si realizzano filati in fibre metalliche estremamente fini, ma anche molto spessi, a partire da svariati tipi di materiali. Questo grazie a un’ampia gamma di velocità e a un’ottima qualità di regolazione. In collaborazione con Baumüller e con l’Università tecnica di Dresda è nata una macchina compatta e trasportabile per la produzione di filato in fibre metalliche. Il sistema completo è costituito da un sistema di comando con touchpanel, propulsori, regolatori e una soluzione software ottimizzata. Questo permette una produzione flessibile ed efficiente grazie a un’interfaccia utente di facile utilizzo e a una gestione dei dosaggi con una facile immissione dei parametri.