Een superieure motorbesturing voor het extruderen van kunststoffen

Wie de top tien van de grootste chemiereuzen ter wereld er op na leest, stoot op deze opvallende naam. Mitsubishi mag dan bij het grote publiek bekend staan om haar wagens of warmtepompen, ook in chemie geniet de van oorsprong Japanse groep naam en faam. Vanuit Tielt produceert Mitsubishi Chemical Advanced Materials ultratechnische kunststoffen door middel van extrusie. Extrusie is echter een heel specifiek proces dat continu moet draaien. Stilstanden zijn dus uit den boze.
ATS uit Merelbeke, al jaren Danfoss Drives Authorized Partner, hielp met de ontwikkeling van een nieuwe elektrische standaard voor retrofits, bewees zich met de ombouw van meerdere extrusielijnen en loste ook in recordtijd een drive-probleem op met de introductie van de iC7-Automation van Danfoss.

PET, PEEK, POM C/H, TORLON … wie niet thuis is in de wereld van kunststoffen zegt deze lijst van afkortingen waarschijnlijk weinig. “Wat we hier maken zijn de neusjes van de zalm in de kunststofwereld”, maakt projectengineer Automation bij MCAM Michiel Vanderperre meteen heel duidelijk. “Het zijn kunststoffen die in veeleisende toepassingen terechtkomen. Denk aan lucht- en ruimtevaart, windmolens, de productie van halfgeleiders … We mogen trots zijn op wat we hier produceren, want er zijn maar een handvol bedrijven wereldwijd die het kunnen.”

Extrusie
Dat gebeurt door middel van extrusie: een proces dat idealiter 24/7 draait. “Omdat het heel veel tijd kost om te produceren. Eenmaal per jaar gaat de productie hier voor twee weken dicht. Tussenin zien we bij voorkeur geen enkele stilstand.” MCAM beschikt in Tielt over 55 extrusielijnen, van allerlei verschillende soorten. Sommige dateren zelfs nog van de jaren 60. Betrouwbaarheid garanderen wordt dan steeds moeilijker. Tegelijk wordt op de bedrijfsterreinen ruimte gemaakt om zes nieuwe extrusielijnen te plaatsen en de capaciteit op te drijven tot 11.000 ton. “Ze geloven in wat we hier doen. Mijn voornaamste taak is daarom om onze hele fabriek de 21e eeuw binnen te brengen. En dat begint met standaardiseren. Als de basis steeds dezelfde is, wordt bedienen en onderhouden een stuk makkelijker”, weet Vanderperre.

ATS kreeg de taak om een generiek elektrisch schema uit te werken dat voortaan als de referentie zou gelden voor elke lijn: bij de retrofit van de oude en de bouw van de nieuwe. “We wilden enerzijds een betrouwbare werking garanderen en anderzijds procesmatig stevig controle hebben over de lijn. Dat we zien wat de lijnen aan het doen zijn dan dat we daarop gaan sturen.” Voor de BU Automation en projectleider Frederik Laevens was het de eerste kennismaking met MCAM. Maar ervaring met de ATS Groep was er wel: de BU Middenspanning, VDC Roeselare (elektrische componenten) en Ohmewatt (elektrische weerstanden) waren al bekend in Tielt. “De eerste keer is altijd wat zoeken: wat is voor de klant belangrijk en hoe kunnen we dat dan het beste installeren? We vertrekken daarbij vanuit de bestaande situatie. Alle functies die de lijnen hadden, werden als een soort menukaart opgelijst. In overleg met de klant konden we dan bepalen wat standaard zou zijn bij alle lijnen en wat specifiek aan elke lijn is.”

Geen evident kluwen om te ontwarren. In functie van de kunststof en de gewenste dikte, kan het extrusieproces immers enorm verschillen. Laevens: “Door functionele blokken te selecteren en te combineren, kunnen diverse configuraties van extrusielijnen op een gestandaardiseerde manier worden opgebouwd. En dat levert op. Waar er vroeger soms drie schakelkasten nodig waren, kan dit nu veel compacter.” ATS mocht het vervolgens ook in de praktijk gaan bewijzen met zijn nieuw uitgewerkte standaard: het kreeg de bouw van een extrusielijn toegewezen. Alles liep van een leien dakje. Het succes leidde tot een nieuwe opdracht voor de retrofit van twee quasi identieke lijnen (lijn 13 en 15). “Je loopt altijd wel tegen wat dingetjes aan. Maar het helpt dat je dan heel veel diensten in eigen huis hebt. Ons team Mechatronica stond bijvoorbeeld in voor de mechanische aanpassingen aan het frame en riemoverbrenging om de nieuwe motor te doen passen in het bestaande frame van de extruder”, aldus Laevens. 

Drive perikelen
Bij de ombouw van een volgende lijn kwam er echter een ‘nieuw’ probleem naar boven. Vanderperre legt uit waar het schoentje knelde. “Extrusie is een proces op lage toeren dat een hoog koppel vereist. Hierdoor laten veel frequentieregelaars het afweten. Bij de lijn in kwestie ging het om de kleinste motor die we hier hebben en is deze aansturing hierdoor nog uitdagender. De fabrikant had met de toevoeging van een encoder voor een work-around gezorgd, maar de lijn had eigenlijk nooit echt helemaal gewerkt zoals we voor ogen hadden. Vooral bij de opstart, gaf ze problemen.” Dit was na de ombouw niet anders: de motor wilde niet draaien. De drive fabrikant kreeg het probleem na vier dagen niet opgelost, dus ging MCAM ten rade bij ATS. 

De noodoproep landde uiteindelijk bij Gianni De Greve, accountmanager Danfoss bij ATS. Sinds 2023 mag ATS zich officieel partner van Danfoss Drives noemen. De Greve doet dienst als liaison. “Ik probeer de uitdagingen van klanten te matchen met de technisch juiste oplossing. Ik wist meteen dat bij een technisch uitdagende toepassing zoals bij MCAM de iC7 drives vaak het antwoord zijn.” Het team van Danfoss stond paraat en trok samen met ATS naar Tielt. Vanderperre kreeg in recordtijd een voorstelling van het technisch kunnen van de iC7 reeks. Een testproject later had die zich ruimschoots bewezen. “Door de superieure motorcontrole, zelfs bij lage snelheden, van de Danfoss iC7 zijn we erin geslaagd om de motor in open loop, dus zonder encoder, onder controle te houden bij eisen die vele malen hoger lagen dan verwachtingen”, verduidelijkt Koen Schiettekat, key accountmanager Danfoss.

iC7-Automation
De keuze voor de iC7-Automation frequentieregelaar was geen toeval. Deze frequentieregelaar is specifiek ontworpen voor veeleisende toepassingen zoals die bij MCAM, waar een nauwkeurige motorregeling met een hoog koppel cruciaal is. De kracht van de iC7 zit hem in de superieure motorbesturing die zelfs zonder encoderterugkoppeling – in open loop – uitzonderlijke prestaties levert. Daarnaast is de regelaar ‘secure by design’ dankzij een ingebouwde cryptochip, wat essentieel is in het kader van Industrial IoT en de toekomstvaste standaardisatie die MCAM nastreeft. Het modulaire en compacte ontwerp zorgt bovendien voor een kleine voetafdruk, terwijl het brede vermogensbereik en de flexibele configuratiemogelijkheden ervoor zorgen dat de drive voor nagenoeg elke extrusielijn op maat kan worden ingezet.

Vanderperre kan dat alleen maar beamen. Na nog geen vier uur draaide de lijn op vol koppel met de nieuwe drives. Ook de twee nieuwe lijnen die nu op de planning staan zullen met de iC7 drives uitgerust worden. Wat Vanderperre zo fijn vond aan de samenwerking? “Als ik aan ATS vraag om een nieuw bord te bouwen, dan doen ze dat volgens de regels van de kunst. Dat is op zich al een prestatie de dag van vandaag. Maar ze zorgen dan ook dat het bord geplaatst wordt, dat al het leidingwerk in orde komt, dat de motor correct aangepast is … Dat maakt het zo een goede match met een bedrijf als het onze dat snel wil schakelen. Bovendien houden ze de vinger aan de pols van nieuwe technologie. Omdat we zelf marktleider zijn in wat we doen, verwachten we ook van onze partners dat ze vooroplopen. Dat hebben ze bewezen met de Danfoss drive. Maar ik was ook heel hard onder de indruk van wat ik op de ATS Discovery Days allemaal zag”, sluit Vanderperre af.

ATS en Danfoss: partners in variabele snelheidsregeling
ATS en Danfoss weten inmiddels wat samenwerken is. Al jaren realiseren ze samen de best mogelijke oplossing voor klanten op vlak van variabele snelheidsregeling. Een samenwerking die in 2023 werd bezegeld met een officieel partnership. Danfoss Application manager Benelux Kurt Muylaert: “We zijn misschien fabrikant, maar we willen vooral het verschil maken met onze applicatiekennis en ondersteuning. Daarom is het zo belangrijk om met een partner als ATS samen te werken. Ze zijn het verlengstuk van onze technische kennis op de werkvloer bij de klant voor alle eerstelijnssupport: van advies tot onderhoud en herstellingen.”