Dans le contexte de la fabrication verte, la technologie d'économie d'énergie de la machine de découpe de film a été développée

La fabrication verte repose sur un modèle de production moderne qui prend en compte la consommation des ressources et l'impact environnemental de manière globale, tout en garantissant la fonctionnalité, la qualité et le coût des produits. En tant qu'équipement essentiel pour le traitement des matériaux en couches minces (tels que le BOPP, le BOPET, le CPP, les séparateurs de batteries au lithium, etc.), la consommation énergétique de la machine de refendage de films est directement liée aux coûts d'exploitation et à la performance environnementale des entreprises de production. Par conséquent, le développement de cette technologie économe en énergie a suscité un vif intérêt.

Voici quelques orientations clés dans le développement de technologies d’économie d’énergie pour les machines de découpe de films :

Premièrement, une technologie d’économie d’énergie pour la consommation directe d’énergie

Ce type de technologie s'adresse directement aux gros consommateurs d'énergie lors du fonctionnement des machines de refendage, principalement les systèmes d'entraînement.

1. Application des moteurs à haut rendement et des moteurs synchrones à aimants permanents (PMSM).

◦ Problèmes traditionnels : Les premières machines de refendage utilisaient généralement des moteurs asynchrones ordinaires, qui avaient un faible rendement et une consommation d'énergie plus élevée, en particulier à faible vitesse et avec des charges légères.

◦ Technologie d'économie d'énergie : Moteurs asynchrones ultra-efficaces ou moteurs synchrones à aimants permanents avec des indices d'efficacité énergétique IE4 et IE5. Les moteurs synchrones à aimants permanents présentent les avantages d'un rendement élevé, d'une densité de puissance élevée et d'un couple élevé à basse vitesse. Leur économie d'énergie est particulièrement significative lors du refendage avec des démarrages et arrêts fréquents et des opérations à vitesse variable, permettant des économies de 10 à 20 %.

2. Popularisation du système d'entraînement servo intelligent

◦ Problèmes traditionnels : Bien que les variateurs de fréquence vectoriels traditionnels soient meilleurs que le démarrage direct, il existe encore une marge d'amélioration en termes de précision de contrôle et de réponse dynamique.

◦ Technologie d'économie d'énergie : les unités principales des machines de refendage haut de gamme modernes (telles que le déroulement, la traction et l'enroulement) adoptent généralement des systèmes d'entraînement par servomoteur.

▪ Fonction de retour d'énergie : Le moteur est en état de production d'énergie pendant le freinage de déroulement et le contrôle de la tension de rembobinage. Les entraînements conventionnels consomment cette énergie sous forme de chaleur via la résistance du frein, ce qui entraîne un gaspillage. Le système d'asservissement avec unité de retour d'énergie peut renvoyer cette partie de l'énergie régénérée au réseau électrique pour être utilisée par d'autres équipements. L'effet d'économie d'énergie est très évident, en particulier dans les occasions de refendage à grande vitesse et haute tension, ce qui permet de récupérer une grande quantité d'énergie.

▪ Alimentation en énergie à la demande : le système servo contrôle avec précision le couple et la vitesse, évitant le phénomène des « grandes charrettes tirées par des chevaux », fournissant une énergie précise en fonction des besoins réels du processus et réduisant les pertes de puissance réactive.

3. Sélection de composants économes en énergie

◦ Un automate programmable basse consommation, une interface homme-machine (IHM), des capteurs et un éclairage LED sont utilisés pour réduire en détail la consommation d'énergie en veille et en fonctionnement de l'ensemble de la machine.

Deuxièmement, les économies d’énergie indirectes réalisées en améliorant les processus et l’efficacité

L’augmentation de l’efficacité de la production, la réduction des taux de rebut et l’optimisation des processus sont les moyens les plus efficaces d’économiser de l’énergie en soi.

1. Répondre à la tendance à l'éclaircissement et à la vitesse

◦ Défis : Les matériaux de film plus minces (tels que les séparateurs de batteries au lithium) et les vitesses de refendage plus élevées (jusqu'à plus de 1 000 m/min) imposent des exigences extrêmes en matière de précision de contrôle dynamique et de stabilité des équipements.

◦ Technologie écoénergétique :

▪ Système de contrôle de tension haute précision : Adoptez un système de contrôle de tension entièrement automatique (type rouleau flottant + capteur de tension en boucle fermée), équipé d'un servomoteur à haute réactivité pour assurer une tension extrêmement stable tout au long du processus, du démarrage, de l'accélération, de la stabilisation, de la décélération à l'arrêt. Cela minimise l'étirement du film, la fracture et le froissement dus aux fluctuations de tension, réduisant directement les taux de rebut et la consommation d'énergie pour les redémarrages après arrêt.

▪ Technologie avancée de rembobinage et de déroulement : grâce à l'enroulement automatique à deux stations et à la technologie de réception pré-entraînement, la production continue est assurée sans arrêt de la machine, évitant ainsi les importantes pertes d'énergie liées aux démarrages et arrêts fréquents du moteur principal. La commutation intelligente et la combinaison de l'enroulement central et de l'enroulement de surface permettent également de s'adapter aux différentes caractéristiques des matériaux et d'améliorer l'efficacité.

2. Maintenance prédictive et jumeaux numériques

◦ Problèmes traditionnels : les pannes soudaines de l’équipement ou la perte de précision entraînent des temps d’arrêt imprévus et des défauts de production.

◦ Technologie écoénergétique :

▪ Surveillance de l'état : Surveillance en temps réel de l'état de santé des composants critiques (tels que les roulements et les boîtes de vitesses) grâce à des capteurs de vibrations, des capteurs de température, etc., pour réaliser une maintenance prédictive et éviter les pannes catastrophiques et les énormes pertes de production et de consommation d'énergie qui en résultent.

▪ Jumeau numérique : créez un modèle numérique de la machine de refendage dans l'espace virtuel, simulez et optimisez les paramètres du processus (tels que les courbes de tension, les courbes de vitesse) avant la production réelle pour trouver le schéma de production optimal et le plus économe en énergie, et réduisez la perte d'échantillons et la consommation d'énergie de la machine physique.

Troisièmement, l’optimisation de la conception structurelle et de l’application des matériaux

1. Conception légère

◦ Optimisation topologique de composants tels que les châssis et les rouleaux, ou de matériaux légers comme les alliages d'aluminium haute résistance, afin de réduire le moment d'inertie des pièces mobiles, tout en préservant leur rigidité et leur résistance. Cela signifie une réduction de l'énergie d'accélération nécessaire à leur entraînement et une charge moindre sur les servomoteurs, d'où une consommation d'énergie réduite.

2. Application d'une faible résistance au frottement

◦ Utilisez des roulements étanches hautes performances et à faible résistance.

◦ Assure une précision d'équilibrage dynamique extrêmement élevée de tous les rouleaux de guidage et de traction, réduisant les vibrations et la résistance supplémentaire pendant le fonctionnement à grande vitesse.

◦ Rouleaux de haute précision avec revêtement poli miroir, chromé ou céramique pour réduire le coefficient de frottement avec la surface du film.

Quatrièmement, la gestion et la récupération de l’énergie thermique

1. Gestion de la chaleur du couteau à refendre

◦ Lors du refendage à grande vitesse, le frottement entre l'outil et le film génère de la chaleur, ce qui affecte la qualité du refendage et la durée de vie de l'outil. Le refroidissement par air traditionnel peut être plus énergivore. Les nouveaux matériaux d'outils et les nouvelles conceptions de refroidissement, comme les échangeurs de chaleur à haut rendement, permettent une gestion plus efficace de la chaleur, réduisant ainsi la consommation d'énergie liée au refroidissement supplémentaire.

2. Intégration de l'énergie thermique dans l'environnement de l'atelier

◦ Bien que la machine de refendage elle-même ne soit pas un grand consommateur d'énergie thermique, la puissance restituée par celle-ci et la chaleur perdue du système d'air comprimé (pour les composants pneumatiques) peuvent être incluses dans le système de gestion de l'énergie de l'ensemble de l'installation pour une planification globale et un recyclage.

Résumé et tendance de développement

La tendance de développement future est à l'intégration et à l'intelligence. La machine de découpe de film ne sera plus un appareil isolé, mais servira de nœud au sein de l'usine intelligente. Grâce à la technologie de l'Internet des objets (IoT), les données de consommation énergétique et de production de toutes les machines de découpe sont téléchargées en temps réel vers le système d'exécution de fabrication (MES) et le système de gestion de l'énergie (EMS). Le calendrier de production et la distribution énergétique de l'ensemble de l'usine sont optimisés en continu grâce à l'analyse du Big Data, afin de maximiser les économies d'énergie à l'échelle du système.

Dans l'ensemble, la technologie d'économie d'énergie des machines de refendage de films dans le contexte de la fabrication verte évolue depuis l'économie d'énergie initiale d'un seul composant jusqu'aux solutions complètes d'économie d'énergie d'aujourd'hui en matière de mécatronique, de détection, d'entraînement, de contrôle et d'analyse de données, avec pour objectif ultime d'améliorer la qualité des produits et l'efficacité de la production tout en minimisant la consommation d'énergie par unité de valeur de production.