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塑料加工业面对多重不同挑战，一方面市场竞争日趋激烈，另一方面原材料及人工成本不断上涨。与此同时，人们更加关注环境问题，企业必须尽力提升资源效率去赢得顾客欢心。对塑料工业而言，提高资源效率可从三方面去考虑，一是利用更加高效的全电技术；二是投入于高阶冷却技术；三是确保生产质量，避免产生废品，浪费资源。
全电时代加速来临
相比传统液压注塑机，全电机的优势有很多。通过电子操控的伺服驱动器，注塑速度更快、更加精准，实现反复高品质生产，而且能耗更加环保。过去，全电机价格昂贵，但随着技术进步，著名注塑机供应商均推出了性价比甚高的全电机。
阿博格（Arburg）在去年春季推出黄金版入门级全电注塑机（Golden Electric）。它有四种规格，合模力为600-2,000kN。双五点肘杆系统可确保快速、高性能的成型周期。无间隙主轴驱动器以高精度运行。位置调节螺钉确保高模塑件质量。
新型电动机器系列还配置有液冷式电机和伺服变频器，具有能效高、干循环时间短、重现性好等优点。与标准液压机器相比，这些伺服电机具有较高的效率，能持续功率自我调整，并可在制动过程中回收能量，可节能高达55%。
住友（SHI）德马格（Sumitomo Demag）今年推出了新型IntElect全电动注塑机，合模力为500kN、750kN、1,000kN、1,300kN和1,800kN。新型IntElect系列扩大了合模力和拉杆间距范围，尤其1800型号填补了大、中型IntElect机器之间的空白。
公司指出，最新型IntElect是首款具有标准平台台的全电动注塑机，并配有特殊直接驱动装置，其采购价格与类似的液压型号相当。
控制柜集成在IntElect机器的底座上，为下游设备留出了大量空间，并可确保易于接近喷嘴区和整个合模装置。平均而言，设备占用面积比同类全电动机型小10%。
升级了电机技术，扩大了制动能量的存储容量，为所有IntElect机器的大幅优化提供了基础，从而与同类全电动机器相比可节能20%。
克劳斯玛菲（KraussMaffei）选择了在今年CHINAPLAS的舞台发布了全新PX系全电注塑机。
“全新PX型号系列将全电动注塑机的优点与最大程度的模块化以前所未有的方式结合在一起。在所有生产阶段，高精度、高生产效率和高灵活性都将使我们的客户受益。”克劳斯玛菲中国销售副总裁JörgWittgrebe说道。
新系列注塑机的灵活性体现于广阔的合模装置和注射装置组合范围，这在国内堪称独一无二。此外，客户可选择更大的模板、更快的注射速度、更大的顶出力或者使用食品级润滑材料NSF H1来运行。
“全新PX在以下行业有巨大潜能，比如3C（电脑、通信和消费类电子产品）行业、插头行业、药品化妆品包装、汽车应用甚至医疗技术行业。”Wittgrebe说。
在去年K展初试啼声之后，威猛巴顿菲尔（Wittmann Battenfeld）今年秋季正式量产新型EcoPower Xpress全电机，现有机型的合模力为400-500吨，注塑单元有三个规格，注塑速度可达600mm/s，注射压力可达2500 bar。
新型EcoPower Xpress是一款全电动机型，主要面向包装行业和薄壁产品。它取代了公司的TM Xpress（高速液压肘杆机型），具有高注射动态性能，加速度高达1500mm/s²。
EcoPower Xpress的高动态性能注射驱动轴，以及开、合模是针对快速运动和高控制精度设计的。注射过程由双电机系统驱动的齿轮完成。由于这种驱动解决方案的旋转质量小，可以实现高加速度和高速度，超过了常规液压解决方案及其电动螺杆驱动器。
此外，威猛巴顿菲尔的专利动能回收系统KERS进一步降低了能耗，该系统可将减速能转化为电能并将其用于机器。
EcoPower Xpress的所有主要动作均由水冷伺服电机驱动。新开发的双五点肘杆系统具有最终位置自锁功能，在运动学和能源效率方面提供了理想解决方案。所有线性运动，如动模板十字头行程也由低摩擦线性导轨实现。
以上介绍的，都是最新出现于市场上的全电机，可见龙头供应商都对这一板块虎视眈眈，亦反映了注塑工艺进一步走向全电技术。
当然，要减低生产能耗，提高资源效率，并非单纯把车间的注塑机升级就能达到。只有同时实现高产量、稳定的工艺过程和高度的工艺集成，生产才具有竞争力。如恩格尔（Engel）通过与全球不同的合作伙伴合作来实现这一目标。
恩格尔在T-Plas 2017展会上展出用于生产椭圆形碗的e-mac 440/180注塑机，配有台湾CNN Plastic System公司生产的四腔模具。IML自动化装置也是由台湾的JET Engine Automation公司制造。
至于恩格尔的全电动e-mac，专门配备强大的伺服驱动器。注射和模塑也采用伺服电机驱动。这样就可保证工艺过程的高精度和稳定性，同时最大限度地提高机器整体的有效性。
创新冷却技术效果显著
在塑料加工当中，冷却和干燥可说是最大幅消耗能源的“元凶”。通过改进控制技术，采用创新系统，可以大幅降低能耗。
采用传统干燥剂的干燥器，通常难以完全回收能量，因为回收的热量已经部分用于加热干燥空气。FarragTech公司的CARD压缩空气干燥机系列，采用经过实践验证的双回路压缩空气原理，还可以与压缩机和热交换器组合使用。这样就能有效地节约能源，降低运行成本。
与简单的除湿干燥装置相比，使用FarragTech的这种新系统（干燥料斗的容量只有40L），由于压缩空气消耗较少，可以节省1kW的能量。此外，待干燥的树脂在料斗的上部由热环境空气预热，其平均节能潜力也接近70％。
实际的干燥过程与下部同时进行，因此在相同材料处理量下，所需的压缩空气只是纯压缩空气干燥机的约30%。
而CARD R系统是FarragTech继CARD M/L系列进一步发展的结果，配备有独立压缩机，其热量能够更可靠地回收。
在加工过程中，废热通过大约80-90℃的油或空气热交换器回收。热交换器本身直接集成到空气压缩机的壳体中。通过这种能量，用CARD M和L预热第二个回路中的空气。因而将空气加热到所需的干燥温度所需的热量显著减少。
例如，如果在80℃下进行干燥（PA或ABS等材料的干燥温度），则不需要额外的热输出。因此，空气压缩机的利用率越高，则每Nm3/h空气的成本就越低。
美国科乃而（Conair）公司的最新型EarthSmart绝热冷却塔（ESTW系列）利用改进的多模式控制，在节省电力的同时大幅降低耗水量，是经济的工艺冷却解决方案。
与传统的蒸发塔一样，绝热塔利用蒸发来冷却，但以资源效率更高的不同方式进行。在环境空气温度最高，需要最大冷却能力的时段，绝热塔使用顶部安装的风扇，通过位于翅片换热盘管前方的湿绝热板来抽吸暖空气。当空气通过这些板时，它们内部的水分蒸发，从通过的空气中抽取潜热能。
塔控制系统自动管理这种绝热过程，改变水量和风扇速度，以降低通过热交换器的环境空气温度，并提供所需的额外冷却能力。
当条件需要额外的冷却时，其以两种湿模式之一运行，因而加工商可以根据不断变化的公用事业费用和资源成本，灵活地选择是节约用水还是节约能源。
科乃而公司表示，利用这些功能，与传统的蒸发塔系统相比，EarthSmart绝热塔可将耗水量降低80%，因此大幅降低了冷却液污染和结垢的可能性，以及水监测和化学处理的额外成本，排污成本也随之下降。
此外，具有极大优化潜力的冷却技术，也存在于流延膜挤出生产线中。在流延膜生产过程中，熔融过程耗能最多，冷却则是紧随其后。
威德霍尔（W&H）流延膜挤出生产线总监Torsten Schmitz解释说：“融化过程中的能耗是一个物理常数，只有很小的改善潜力。相比之下，冷却技术具有极大的优化潜力。FILMEX II流延膜挤出生产线提供的智能自动化冷却技术可将冷却能耗降低70%”。
该新方法采用由一个自由冷却器、一个利用低外部空气温度的系统和一台冷却器组合而成的装置。该系统通过FILMEX II的PROCONTROL操作面板集中控制。自动模式根据参数选择最高效的运行状态，令机器保持最高的效率。
一个自由冷却器所需的能量不到冷却器的五分之一。所面临的挑战是，只有当室外温度低于所需工艺温度时，才能使用自由冷却器。到目前为止，所需的最低温度一直都是限制因素。Schmitz解释说：“流延辊筒的运行温度通常比拉伸和阻隔膜冷却辊的温度高。然而，这些不同的要求不能分别解决，因为只有一个管路向所有组件提供冷却。这会导致不必要的冷却，浪费能量、增加成本。”
威德霍尔通过使用第二个冷却管路解决了这一问题。因此，系统现在可以应对不同的工艺温度。对于正常的拉伸薄膜生产，即使室外温度达30℃也可以使用自由冷却器来完全冷却流延辊筒。这完成了冷却器一半以上的工作。
室外温度高于10℃时，采用自由冷却器和冷却器的各种组合形式冷却系统。在低于10℃的温度下，由自由冷却器完成整个冷却工作。总体而言，由于增设了冷却管路和智能联网，提高了自由冷却器的使用频率，因而可降低能耗，节省资金。
Schmitz在解释这种方法的优点时说：“在中欧，拉伸薄膜系统中增加的冷却管路和自由冷却器的投资，大约一年后就可收回。我们甚至没有考虑可持续发展性的附加价值，这可以作为额外的卖点，为客户自己的品牌带来好处。”
一步到位不浪费
除了能源效率之外，优化资源还包括善用物料。注塑行业已发生了变化。注塑产品制造厂商需要在最短的时间内以最高效的方式设计零件、模具和工艺。只有这样，他们才能保持利润率。
在传统的方法中，项目都是从根据先前的经验设计零件和模具开始，然后制造模具，再在注塑机上进行试验，以满足所需的零件质量要求。在开发链条上许多事情可能会发生错误，所以通常确定机器工艺条件范围的时间很短，压力很大。
Sigma Engineering公司开发了一种新工具，即使在制造模具之前，也可以找出最佳设计和生产条件，以确保最大的盈利能力和零件质量。通过其SIGMASOFT虚拟成型软件中采用Autonomous Optimization，可以使用虚拟注塑机来试验所有工艺的改进，并要求虚拟机器自行解决问题。
模塑制品制造商可要求某种结果，与对生产团队提要求的方式极为相似。软件会自动找到最佳的生产设置，以满足这一需求。例如，可以要求它减小部件变形，机器会自己进行“设置”。
已在尝试使用该技术的厂商将SIGMASOFT自动优化工具描述为注塑行业“改变行业格局”的技术。测试了这一新技术的一家模塑产品制造商表示：“该工具将会改变我们的生产方式，将会改变我们设计新工艺的方式和我们设计模具的方式。”
全电时代加速来临
相比传统液压注塑机，全电机的优势有很多。通过电子操控的伺服驱动器，注塑速度更快、更加精准，实现反复高品质生产，而且能耗更加环保。过去，全电机价格昂贵，但随着技术进步，著名注塑机供应商均推出了性价比甚高的全电机。
阿博格（Arburg）在去年春季推出黄金版入门级全电注塑机（Golden Electric）。它有四种规格，合模力为600-2,000kN。双五点肘杆系统可确保快速、高性能的成型周期。无间隙主轴驱动器以高精度运行。位置调节螺钉确保高模塑件质量。
新型电动机器系列还配置有液冷式电机和伺服变频器，具有能效高、干循环时间短、重现性好等优点。与标准液压机器相比，这些伺服电机具有较高的效率，能持续功率自我调整，并可在制动过程中回收能量，可节能高达55%。
住友（SHI）德马格（Sumitomo Demag）今年推出了新型IntElect全电动注塑机，合模力为500kN、750kN、1,000kN、1,300kN和1,800kN。新型IntElect系列扩大了合模力和拉杆间距范围，尤其1800型号填补了大、中型IntElect机器之间的空白。
公司指出，最新型IntElect是首款具有标准平台台的全电动注塑机，并配有特殊直接驱动装置，其采购价格与类似的液压型号相当。
控制柜集成在IntElect机器的底座上，为下游设备留出了大量空间，并可确保易于接近喷嘴区和整个合模装置。平均而言，设备占用面积比同类全电动机型小10%。
升级了电机技术，扩大了制动能量的存储容量，为所有IntElect机器的大幅优化提供了基础，从而与同类全电动机器相比可节能20%。
克劳斯玛菲（KraussMaffei）选择了在今年CHINAPLAS的舞台发布了全新PX系全电注塑机。
“全新PX型号系列将全电动注塑机的优点与最大程度的模块化以前所未有的方式结合在一起。在所有生产阶段，高精度、高生产效率和高灵活性都将使我们的客户受益。”克劳斯玛菲中国销售副总裁JörgWittgrebe说道。
新系列注塑机的灵活性体现于广阔的合模装置和注射装置组合范围，这在国内堪称独一无二。此外，客户可选择更大的模板、更快的注射速度、更大的顶出力或者使用食品级润滑材料NSF H1来运行。
“全新PX在以下行业有巨大潜能，比如3C（电脑、通信和消费类电子产品）行业、插头行业、药品化妆品包装、汽车应用甚至医疗技术行业。”Wittgrebe说。
在去年K展初试啼声之后，威猛巴顿菲尔（Wittmann Battenfeld）今年秋季正式量产新型EcoPower Xpress全电机，现有机型的合模力为400-500吨，注塑单元有三个规格，注塑速度可达600mm/s，注射压力可达2500 bar。
新型EcoPower Xpress是一款全电动机型，主要面向包装行业和薄壁产品。它取代了公司的TM Xpress（高速液压肘杆机型），具有高注射动态性能，加速度高达1500mm/s²。
EcoPower Xpress的高动态性能注射驱动轴，以及开、合模是针对快速运动和高控制精度设计的。注射过程由双电机系统驱动的齿轮完成。由于这种驱动解决方案的旋转质量小，可以实现高加速度和高速度，超过了常规液压解决方案及其电动螺杆驱动器。
此外，威猛巴顿菲尔的专利动能回收系统KERS进一步降低了能耗，该系统可将减速能转化为电能并将其用于机器。
EcoPower Xpress的所有主要动作均由水冷伺服电机驱动。新开发的双五点肘杆系统具有最终位置自锁功能，在运动学和能源效率方面提供了理想解决方案。所有线性运动，如动模板十字头行程也由低摩擦线性导轨实现。
以上介绍的，都是最新出现于市场上的全电机，可见龙头供应商都对这一板块虎视眈眈，亦反映了注塑工艺进一步走向全电技术。
当然，要减低生产能耗，提高资源效率，并非单纯把车间的注塑机升级就能达到。只有同时实现高产量、稳定的工艺过程和高度的工艺集成，生产才具有竞争力。如恩格尔（Engel）通过与全球不同的合作伙伴合作来实现这一目标。
恩格尔在T-Plas 2017展会上展出用于生产椭圆形碗的e-mac 440/180注塑机，配有台湾CNN Plastic System公司生产的四腔模具。IML自动化装置也是由台湾的JET Engine Automation公司制造。
至于恩格尔的全电动e-mac，专门配备强大的伺服驱动器。注射和模塑也采用伺服电机驱动。这样就可保证工艺过程的高精度和稳定性，同时最大限度地提高机器整体的有效性。
创新冷却技术效果显著
在塑料加工当中，冷却和干燥可说是最大幅消耗能源的“元凶”。通过改进控制技术，采用创新系统，可以大幅降低能耗。
采用传统干燥剂的干燥器，通常难以完全回收能量，因为回收的热量已经部分用于加热干燥空气。FarragTech公司的CARD压缩空气干燥机系列，采用经过实践验证的双回路压缩空气原理，还可以与压缩机和热交换器组合使用。这样就能有效地节约能源，降低运行成本。
与简单的除湿干燥装置相比，使用FarragTech的这种新系统（干燥料斗的容量只有40L），由于压缩空气消耗较少，可以节省1kW的能量。此外，待干燥的树脂在料斗的上部由热环境空气预热，其平均节能潜力也接近70％。
实际的干燥过程与下部同时进行，因此在相同材料处理量下，所需的压缩空气只是纯压缩空气干燥机的约30%。
而CARD R系统是FarragTech继CARD M/L系列进一步发展的结果，配备有独立压缩机，其热量能够更可靠地回收。
在加工过程中，废热通过大约80-90℃的油或空气热交换器回收。热交换器本身直接集成到空气压缩机的壳体中。通过这种能量，用CARD M和L预热第二个回路中的空气。因而将空气加热到所需的干燥温度所需的热量显著减少。
例如，如果在80℃下进行干燥（PA或ABS等材料的干燥温度），则不需要额外的热输出。因此，空气压缩机的利用率越高，则每Nm3/h空气的成本就越低。
美国科乃而（Conair）公司的最新型EarthSmart绝热冷却塔（ESTW系列）利用改进的多模式控制，在节省电力的同时大幅降低耗水量，是经济的工艺冷却解决方案。
与传统的蒸发塔一样，绝热塔利用蒸发来冷却，但以资源效率更高的不同方式进行。在环境空气温度最高，需要最大冷却能力的时段，绝热塔使用顶部安装的风扇，通过位于翅片换热盘管前方的湿绝热板来抽吸暖空气。当空气通过这些板时，它们内部的水分蒸发，从通过的空气中抽取潜热能。
塔控制系统自动管理这种绝热过程，改变水量和风扇速度，以降低通过热交换器的环境空气温度，并提供所需的额外冷却能力。
当条件需要额外的冷却时，其以两种湿模式之一运行，因而加工商可以根据不断变化的公用事业费用和资源成本，灵活地选择是节约用水还是节约能源。
科乃而公司表示，利用这些功能，与传统的蒸发塔系统相比，EarthSmart绝热塔可将耗水量降低80%，因此大幅降低了冷却液污染和结垢的可能性，以及水监测和化学处理的额外成本，排污成本也随之下降。
此外，具有极大优化潜力的冷却技术，也存在于流延膜挤出生产线中。在流延膜生产过程中，熔融过程耗能最多，冷却则是紧随其后。
威德霍尔（W&H）流延膜挤出生产线总监Torsten Schmitz解释说：“融化过程中的能耗是一个物理常数，只有很小的改善潜力。相比之下，冷却技术具有极大的优化潜力。FILMEX II流延膜挤出生产线提供的智能自动化冷却技术可将冷却能耗降低70%”。
该新方法采用由一个自由冷却器、一个利用低外部空气温度的系统和一台冷却器组合而成的装置。该系统通过FILMEX II的PROCONTROL操作面板集中控制。自动模式根据参数选择最高效的运行状态，令机器保持最高的效率。一个自由冷却器所需的能量不到冷却器的五分之一。所面临的挑战是，只有当室外温度低于所需工艺温度时，才能使用自由冷却器。到目前为止，所需的最低温度一直都是限制因素。Schmitz解释说：“流延辊筒的运行温度通常比拉伸和阻隔膜冷却辊的温度高。然而，这些不同的要求不能分别解决，因为只有一个管路向所有组件提供冷却。这会导致不必要的冷却，浪费能量、增加成本。”
威德霍尔通过使用第二个冷却管路解决了这一问题。因此，系统现在可以应对不同的工艺温度。对于正常的拉伸薄膜生产，即使室外温度达30℃也可以使用自由冷却器来完全冷却流延辊筒。这完成了冷却器一半以上的工作。
室外温度高于10℃时，采用自由冷却器和冷却器的各种组合形式冷却系统。在低于10℃的温度下，由自由冷却器完成整个冷却工作。总体而言，由于增设了冷却管路和智能联网，提高了自由冷却器的使用频率，因而可降低能耗，节省资金。
Schmitz在解释这种方法的优点时说：“在中欧，拉伸薄膜系统中增加的冷却管路和自由冷却器的投资，大约一年后就可收回。我们甚至没有考虑可持续发展性的附加价值，这可以作为额外的卖点，为客户自己的品牌带来好处。”
一步到位不浪费
除了能源效率之外，优化资源还包括善用物料。注塑行业已发生了变化。注塑产品制造厂商需要在最短的时间内以最高效的方式设计零件、模具和工艺。只有这样，他们才能保持利润率。
在传统的方法中，项目都是从根据先前的经验设计零件和模具开始，然后制造模具，再在注塑机上进行试验，以满足所需的零件质量要求。在开发链条上许多事情可能会发生错误，所以通常确定机器工艺条件范围的时间很短，压力很大。
Sigma Engineering公司开发了一种新工具，即使在制造模具之前，也可以找出最佳设计和生产条件，以确保最大的盈利能力和零件质量。通过其SIGMASOFT虚拟成型软件中采用Autonomous Optimization，可以使用虚拟注塑机来试验所有工艺的改进，并要求虚拟机器自行解决问题。
模塑制品制造商可要求某种结果，与对生产团队提要求的方式极为相似。软件会自动找到最佳的生产设置，以满足这一需求。例如，可以要求它减小部件变形，机器会自己进行“设置”。
已在尝试使用该技术的厂商将SIGMASOFT自动优化工具描述为注塑行业“改变行业格局”的技术。测试了这一新技术的一家模塑产品制造商表示：“该工具将会改变我们的生产方式，将会改变我们设计新工艺的方式和我们设计模具的方式。”
作者：中国塑料机械网 来源：中国塑料机械网信息中心
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