Fallstudie:
Verwendung der MapleSim Web Handling Library zur Verbesserung der Leistung von Rolle-zu-Rolle-Systemen

Ein marktführender Anbieter von Verarbeitungs- und Bahnverarbeitungsmaschinen suchte nach Möglichkeiten, den Durchsatz seiner Papierverarbeitungssysteme zu verbessern und gleichzeitig die durch Bahnspannungsschwankungen verursachten Qualitätsprobleme zu reduzieren.

Herausforderungen:

• Spannungsschwankungen im bestehenden Rolle-zu-Rolle-Verfahren
• Qualitätsprobleme, die die maximale Bahngeschwindigkeit einschränkten
• Schwierigkeiten bei der Beurteilung der für den Bahnschlupf verantwortlichen Walzen- und Linienelemente
  

Qualitätsprobleme führten zu einer geringeren maximalen Bahngeschwindigkeit

Das Maschinenkonstruktionsteam des Unternehmens hatte unerwünschten Bahnschlupf an bestimmten Stellen der Anlage festgestellt. Der Bahnschlupf konnte nur durch eine Verringerung der Gesamtgeschwindigkeit der Bahnlinie behoben werden, da Schritte zur Messung der Spannungsschwankungen entlang des Papiers oder der Kunststofffolie die Installation zusätzlicher Wägezellen erfordern würden. Selbst dann konnte das Team nur diskrete Informationen an bestimmten Walzenpositionen ermitteln.

Als Alternative wandte sich das Team der Simulation zu und entschied sich für die Zusammenarbeit mit Maplesoft, um ein virtuelles Modell ihres Systems zu erstellen. Mit diesem konnten sie die Bahnspannung über die verschiedenen Spannweiten darstellen und die Auswirkungen einer Änderung ihrer Regelungsstrategie sehen, bevor sie neue Hardware einbauten. Das virtuelle Modell wurde mit MapleSim erstellt, einem fortschrittlichen Modellierungs- und Simulationstool, das dazu beiträgt, die Entwicklungszeit zu verkürzen, die Kosten zu senken und reale Leistungsprobleme zu diagnostizieren.

Empfohlene Lösung:
Das Unternehmen hatte in seinen Maschinenkonstruktionsprozessen bisher keine Simulation verwendet, schätzte aber die Erfahrung von Maplesoft mit Maschinenmodellierungen sowie das allgemeine Nutzenversprechen von MapleSim, die verbesserte Maschinenleistung durch Verwendung virtueller Modellierung und Simulation, bevor es auf teure physische Hardwareänderungen zurückgreifen müsste.

Maplesoft arbeitete mit dem Maschinenkonstruktionsteam zusammen, um ein digitales Modell ihres Rolle-zu-Rolle-Systems zu erstellen, wobei vorgefertigte Komponenten aus der spezialisierten MapleSim-Bibliothek für Rollenhandhabung verwendet wurden. Die Variationen von Papier- und Kunststoffrollengröße, Dicke und Reibungskoeffizient wurden zu Parametern, die schnell und einfach angepasst werden konnten, um eine Vielzahl von Anwendungsfällen abzudecken.

Das Unternehmen war in der Lage, das Modell anhand aktueller Produktionsdaten abzustimmen und eine zuverlässige Methode zur Vorhersage der Spannung in bestimmten Verarbeitungssystemen zu entwickeln. Anschließend analysierte das Team das Modell, um Möglichkeiten zur Minimierung von unerwünschtem Abrutschen und zur Verwendung von Kontrollstrategien zur Steuerung der Spannung in der gesamten Linie zu ermitteln. Diese Strategien wurden anhand des virtuellen Modells (mit einer emulierten SPS) getestet, bevor sie auf das Produktionssystem angewendet wurden.

Ergebnisse:
Das Maschinenkonstruktionsteam war in der Lage, das virtuelle Modell zu entwickeln, eine zuverlässige Methode zur Vorhersage der Bahnspannung über die Spannweiten hinweg zu schaffen und Verbesserungen im Bahnspannungsmanagement umzusetzen. Durch die Verringerung der Spannungsschwankungen konnte der Durchsatz der Bahnverarbeitungsmaschine sicher um bis zu 8 % erhöht werden, ohne dass teure Änderungen an der Hardware erforderlich waren.

Eine weitere Optimierung der Maschine führte zu einer gleichmäßigeren Bahnqualität bei der Verarbeitung unterschiedlicher Materialien, was zu weniger Ausschuss beim Laden und beim Anhalten des Verarbeitungsprozesses führte.