BELGIEN: Unter den zehn größten Chemiekonzernen der Welt findet sich ein überraschender Name. Während Mitsubishi der breiten Öffentlichkeit vor allem für Autos und Wärmepumpen bekannt ist, genießt der japanische Konzern auch in der chemischen Industrie einen hervorragenden Ruf. An seinem Standort im belgischen Tielt produziert Mitsubishi Chemical Advanced Materials (MCAM) durch Extrusion Hochleistungskunststoffe. Die Extrusion ist jedoch ein hochspezialisierter Prozess, der kontinuierlich laufen muss. Stillstandszeiten sind daher keine Option. ATS unterstützte MCAM bei der Entwicklung eines neuen elektrischen Standards für Nachrüstungen, stellte seine Kompetenz bei der Modernisierung mehrerer Extrusionslinien unter Beweis und löste ein Antriebsproblem in Rekordzeit durch den Einsatz des Danfoss iC7-Automation Frequenzumrichters.
Was wir hier herstellen, gehört zum Besten, was die Kunststoffindustrie zu bieten hat. Diese Kunststoffe kommen in anspruchsvollen Anwendungen zum Einsatz, etwa in der Luft- und Raumfahrt, in Windkraftanlagen und in der Halbleiterfertigung. Darauf können wir stolz sein, denn weltweit gibt es nur eine Handvoll Unternehmen, die solche Kunststoffe herstellen können.
PET, PEEK, POM C/H, TORLON … Wer sich in der Welt der Kunststoffe nicht auskennt, kann mit dieser Reihe von Abkürzungen vermutlich wenig anfangen.
Kunststoffe werden durch Extrusion hergestellt – ein Prozess, der idealerweise rund um die Uhr läuft. „Nach einem Stillstand dauert es eine ganze Weile, bis die Produktion wieder reibungslos läuft. Einmal im Jahr legen wir die Produktion für zwei Wochen still. Abgesehen von diesem geplanten Wartungsstillstand möchten wir ungeplante Stillstandszeiten möglichst vollständig vermeiden“, erklärt Vanderperre. MCAM betreibt in Tielt 55 Extrusionslinien unterschiedlicher Bauart, von denen einige sogar noch aus den 1960er-Jahren stammen. Ihre Zuverlässigkeit zu gewährleisten, wird zunehmend schwieriger. Gleichzeitig entsteht auf dem Werksgelände Platz für sechs neue Extrusionslinien, mit denen die Kapazität auf 11.000 Tonnen pro Jahr (tpa) gesteigert werden soll. „Man glaubt an das, was wir hier leisten. Meine wichtigste Aufgabe besteht deshalb darin, unser gesamtes Werk ins 21. Jahrhundert zu führen – und das beginnt mit Standardisierung. Wenn die Basis immer dieselbe ist, werden Betrieb und Wartung wesentlich einfacher“, so Vanderperre.
Die Herausforderung: Erhöhung der Kapazität auf 11.000 Tonnen pro Jahr
ATS erhielt den Auftrag, einen allgemeingültigen Elektroschaltplan zu entwickeln, der als Referenz für sämtliche Extrusionslinien dienen sollte – sowohl für die Nachrüstung der bestehenden Anlagen als auch für den Bau der sechs neuen Linien. „Zum einen wollten wir einen zuverlässigen Betrieb gewährleisten, zum anderen eine robuste Prozessregelung der Linie sicherstellen. Dafür brauchen wir einen klaren Einblick in den Betrieb jeder einzelnen Linie, um sie besser regeln zu können.“ Für die Business Unit Automation und ihren Projektleiter Frederik Laevens war dies die erste Zusammenarbeit mit MCAM. Mit der ATS Group hatte man in Tielt jedoch bereits Erfahrung: Die Bereiche Medium Voltage und VDC Roeselare für elektrische Komponenten sowie Ohmewatt für elektrische Widerstände waren dort bereits bekannt. „Beim ersten Mal ist es immer ein Stück weit ein gemeinsamer Findungsprozess: Was ist dem Kunden wichtig und wie lässt sich das am besten umsetzen? Wir gehen von der bestehenden Situation aus. Sämtliche Funktionen der Linie wurden wie bei einem Menü zur Auswahl gestellt. Anschließend konnten wir gemeinsam mit dem Kunden ermitteln, welche Komponenten und Funktionen sich für alle Linien standardisieren lassen und welche linienabhängig sind.“
Neuer Ansatz bei der Nachrüstung
Das war ein komplexes Geflecht, das es zunächst zu entwirren galt. Je nach Kunststoff und gewünschter Materialstärke kann sich der Extrusionsprozess erheblich unterscheiden. Laevens: „Durch die Auswahl und Kombination von Funktionsbausteinen lassen sich unterschiedliche Konfigurationen von Extrusionslinien standardisiert realisieren. Und das zahlt sich aus: Wo früher teilweise drei Schaltschränke erforderlich waren, kommt die Lösung heute mit deutlich weniger Platz aus.“ ATS konnte den neuen Standard anschließend in der Praxis unter Beweis stellen und erhielt den Auftrag zum Bau einer Extrusionslinie. Die Umsetzung verlief reibungslos. Der Erfolg führte zu einem weiteren Auftrag: der Nachrüstung von zwei nahezu identischen Linien, den Linien 13 und 15. „Ein paar Herausforderungen gibt es immer. Aber es hilft, dass wir viele Leistungen im eigenen Haus abdecken. Unser Mechatronik-Team war beispielsweise für die mechanischen Anpassungen am Rahmen und am Riemenantrieb verantwortlich, damit der neue Motor in den vorhandenen Extruderrahmen passte“, so Laevens.
Bedarf an einem Frequenzumrichter für hohe Drehmomente
Bei der Nachrüstung einer weiteren Linie trat jedoch ein „neues“ Problem auf. Vanderperre erläutert, worin die Schwierigkeit lag: „Extrusion ist ein Prozess mit niedrigen Drehzahlen und hohen Drehmomentanforderungen. Viele Frequenzumrichter stoßen dabei an ihre Grenzen. Bei der betreffenden Linie kam erschwerend hinzu, dass dort der kleinste Motor im gesamten Werk eingesetzt wird. Dadurch wurde die Regelung noch anspruchsvoller. Der bisherige Frequenzumrichterhersteller hatte das Problem durch den zusätzlichen Einsatz eines Encoders umgangen. Dennoch lief die Linie nie ganz so, wie wir es uns vorgestellt hatten. Besonders beim Anfahren traten die Probleme deutlich zutage.“ Auch nach der Nachrüstung änderte sich daran zunächst nichts: Der Motor drehte sich einfach nicht. Nachdem der bisherige Frequenzumrichterhersteller das Problem auch nach vier Tagen nicht lösen konnte, wandte sich MCAM an ATS.
Die Lösung: iC7-Motorregelung für hohe Drehmomente bei niedrigen Drehzahlen
Der dringende Hilferuf landete bei Gianni De Greve, Danfoss Account Manager bei ATS. Seit 2023 ist ATS offizieller Partner von Danfoss Drives; De Greve fungiert dabei als Bindeglied zwischen beiden Unternehmen. „Ich versuche, für die Herausforderungen unserer Kunden die passende technische Lösung zu finden. Mir war sofort klar, dass die iC7-Frequenzumrichter bei einer technisch anspruchsvollen Anwendung wie bei MCAM häufig die richtige Wahl sind.“ Das Danfoss-Team stand bereit und machte sich gemeinsam mit ATS auf den Weg nach Tielt. In Rekordzeit demonstrierten und testeten die Teams die technischen Möglichkeiten des iC7-Automation – und das Ergebnis übertraf die Erwartungen.
„Dank der überlegenen Motorregelung der Danfoss iC7-Frequenzumrichter konnten wir den Motor selbst bei niedrigen Drehzahlen im Open-Loop-Betrieb – also ohne Encoder – sicher regeln, und das unter Bedingungen, die um ein Vielfaches anspruchsvoller waren als erwartet.“
Vorteile des iC7-Automation
Die Entscheidung für den iC7-Automation Frequenzumrichter war kein Zufall. Dieser Frequenzumrichter wurde speziell für anspruchsvolle Anwendungen wie bei MCAM entwickelt, bei denen eine präzise Motorregelung mit hohem Drehmoment entscheidend ist.
- Die Stärke des iC7-Automation liegt in seiner überlegenen Motorregelung, die selbst im Open-Loop-Betrieb ohne Encoder-Rückführung eine außergewöhnlich hohe Leistung ermöglicht.
- Darüber hinaus ist der Frequenzumrichter dank eines integrierten Kryptochips „secure by design“. Der hohe Schutz vor unbefugtem Zugriff ist für das Industrial IoT und die zukunftssichere Standardisierung, die MCAM anstrebt, von entscheidender Bedeutung.
- Durch seinen modularen und kompakten Aufbau benötigt der Frequenzumrichter nur wenig Platz. Der große Leistungsbereich und die flexiblen Konfigurationsmöglichkeiten erlauben zudem eine Anpassung an nahezu jede Extrusionslinie.
Das Ergebnis: Immer einen Schritt voraus
Vanderperre kann dem nur zustimmen. Nach nicht einmal vier Stunden lief die Linie mit den neuen Frequenzumrichtern bereits wieder bei vollem Drehmoment. Auch die beiden derzeit geplanten neuen Linien werden mit iC7-Automation Frequenzumrichtern ausgestattet. Was schätzt Vanderperre an der Zusammenarbeit besonders? „Wenn ich ATS mit dem Bau eines neuen Schaltschranks beauftrage, wird er nach höchsten professionellen Standards gefertigt. Das allein ist heutzutage schon eine Leistung. Doch damit nicht genug: Sie fertigen nicht nur den Schaltschrank, sondern sorgen auch für die fachgerechte Installation, die korrekte Verdrahtung und die optimale Anpassung des Motors. Genau deshalb passt ATS so gut zu einem Unternehmen wie unserem, das schnell vorankommen will. Außerdem haben sie bei neuen Technologien stets den Finger am Puls. Da wir in unserem Bereich Marktführer sind, erwarten wir auch von unseren Partnern, dass sie ganz vorne mit dabei sind. Mit den Danfoss-Frequenzumrichtern haben sie bewiesen, dass sie das sind“, so Vanderperre abschließend.
ATS und Danfoss: Partner für drehzahlvariable Antriebstechnik
ATS und Danfoss arbeiten seit vielen Jahren erfolgreich zusammen und entwickeln gemeinsam optimale Lösungen für Kunden im Bereich der drehzahlvariablen Antriebstechnik. Im Jahr 2023 wurde diese Zusammenarbeit durch eine offizielle Partnerschaft weiter gefestigt.
Wir sind zwar Hersteller, möchten mit unserem Anwendungswissen und unserem Support aber auch einen echten Mehrwert schaffen. Deshalb ist die Zusammenarbeit mit einem Partner wie ATS für uns so wichtig. ATS bringt unsere technische Kompetenz direkt zum Kunden und übernimmt dort den First-Line-Support – von der Beratung über die Wartung bis hin zu Reparaturen.
