Ziel des Folienerwärmungsprozesses beim Thermoformen ist es, eine definierte Temperaturverteilung über den gesamten zu beheizenden Bereich in der kürzest möglichen Zeit zu erzielen. FRIMO hat dafür eine neue Lösung entwickelt: Time Shifted Heat Control, oder auch kurz, TSHC. Zum Einsatz kommen dafür Halogen-Infrarotstrahler. Entscheidend ist aber der Berechnungsalgorithmus, der es ermöglicht, die einzelnen Strahler unter Berücksichtigung der gegenseitigen Überlagerungen und der Peripherie zum jeweils optimalen Zeitpunkt zuzuschalten.
Wo normalerweise relativ träge Heizkacheln Oberflächentemperaturen bis zu 400°C und Heizwendeldrähte in Quarzröhren eine Temperatur von bis zu 600°C erreichen, liegen Halogen-Infrarotstrahler mit Gasfüllung bei Temperaturen im Bereich von 2400°C. Sie kommen deshalb zum Einsatz, weil sie ein größeres Abstrahlspektrum ermöglichen und viel schneller reagieren. Aktuelle Heizsysteme werden über die zugeführte elektrische Leistung geregelt mit dem Nachteil, dass sich damit auch das Abstrahlspektrum und der Wirkungsgrad der Heizstrahler verändert.
FRIMO TSHC erlaubt die permanente Nutzung des optimalen Wirkungsgrades für die Erwärmung der Folie. Wie die Bezeichnung Time Shifted Heat Control bereits aussagt, sind die zur Temperaturregelung verwendeten Variablen der Zeitpunkt und die Einschaltdauer des Heizstrahlers. Die Herausforderung besteht darin, die optimale Betriebsweise von IR Strahlern, die sich in einem Heizfeld auch noch gegenseitig beeinflussen und deren Heizleistung sich überlagert, zu ermitteln. Ausgehend von einer vom Bediener am Operator Panel in Grad Celsius vorgegebenen zu erzielenden Oberflächentemperatur des Folienhalbzeugs ermittelt bei der Nutzung von TSHC ein ausgeklügelter Berechnungsalgorithmus für jeden Strahler den optimalen Einschaltzeitpunkt. Dabei können bei Bedarf für bestimmte Zonen des Halbzeugs auch unterschiedliche Temperaturen vorgewählt werden. Reflexionseffekte, beispielsweise von einem Spannrahmen, werden ebenfalls berücksichtigt. Das individuelle Zuschalten zur richtigen Zeit stellt sicher, dass die Folie am Ende des Heizprozesses vom Rand bis in die Mitte überall die gleiche bzw. die gewünschte Oberflächentemperatur hat. Am Ende der Heizphase werden alle Strahler gleichzeitig abgeschaltet. Die Strahler kühlen dann auch sofort ausreichend ab, so dass das Heizstrahlerfeld bei einem Verarbeitungsstopp nicht, wie bislang erforderlich, zur Seite gefahren oder geschwenkt werden muss. Auf diese Weise kann Aufstellfläche eingespart werden.
Aufgrund des optimalen Wirkungsgrades, mit dem alle Heizstrahler betrieben werden, können sowohl Heizzeit als auch Energiebedarf um bis zu 40% reduziert werden. TSHC wird bereits erfolgreich in Serie eingesetzt und überzeugt nachweislich mit Energieersparnis und Heizzeitreduktion, einfacher Instandhaltung und reduziertem Platzbedarf.
PDF: Artikel im Sonderdruck der Kunststoffe
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