Aplicações
A extrusão com extrusora de perfil é uma tecnologia consolidada para fabricar produtos planos como folhas plásticas (usadas em termoformagem de copos ou embalagens descartáveis), placas rígidas (como o acrílico) ou cartão alveolar (utilizado em recipientes leves e fáceis de transportar). Esses materiais são aplicados em setores como embalagens, construção civil, automotivo e outros que exigem rigidez, leveza e resistência.
Essa tecnologia permite a produção em série de lotes que podem ser cortados ou bobinados. A característica da extrusora de perfil é a possibilidade de combinar várias extrusoras para oferecer um produto com materiais distintos nas faces externas e no preenchimento interno. A máquina também permite controle preciso da espessura e da qualidade superficial, oferecendo versatilidade para diferentes polímeros e configurações.
Necessidades:
Controle do processo de extrusão
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Termorregulação
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Medição da temperatura de fusão
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Espessura da chapa
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Tensão da tração
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Controle do fluxo com bomba de engrenagem
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Deteção de filtro obstruído
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Termorregulação da zona de controle
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Monitoramento do circuito hidráulico
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Valorização dos dados de produção
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Necessidade:
Controle do processo de extrusão
O processo de extrusão requer um equilíbrio contínuo entre variáveis interdependentes: velocidade de rotação do parafuso, temperatura em várias zonas, pressão do polímero fundido e sincronização com atuadores auxiliares. O sistema de controle deve ser capaz de gerir receitas complexas, suportar variações rápidas nos materiais, oferecer diagnóstico integrado e fornecer uma resposta rápida em caso de desvios.
Solução:
A G-Mation é a plataforma para o controle completo, síncrono e integrado do processo de extrusão. O núcleo do sistema é representado pela CPU G-Mation P6, acompanhada dos módulos remotos G3 com comunicação via bus EtherCAT. O controle térmico é assegurado por reguladores PID integrados, assim como a gestão dos acionamentos, que não requer o uso de gateways externos. A interface do utilizador é gerida através de um servidor Web integrado e visualizada através de painéis de navegação G-Mation W55, que permitem a projeção de painéis de controle personalizáveis.
Principais características da Plataforma:
- Modelos de aplicações pré-configurados e personalizáveis
- Tecnologia Docker para instalar aplicações como painéis de controle IoT, manutenção preditiva ou integração com sistemas MES e ERP
- Arquitetura aberta e preparada para edge computing
Necessidade:
Termorregulação
Um comportamento estável nas propriedades de escoamento e a consequente constância dimensional do extrudado dependem de uma termorregulação adequada. É fundamental garantir estabilidade térmica em todas as zonas, para que o sistema responda rapidamente às variações de carga térmica ou de processo, evitando defeitos como instabilidades superficiais, variações de espessura ou alterações na qualidade óptica do produto.
Solução:
A tecnologia Gefran para o controle térmico das extrusoras baseia-se em reles de estado sólido, reguladores PID e termopares:
- Cada resistência é gerida em malha fechada através de um controle PID, integrado no PLC ou confiado a controladores dedicados, como o 1250, que permite manter a temperatura de fusão a ±0,5 °C do valor nominal, garantindo uma viscosidade constante e a ausência de defeitos superficiais ou dimensionais
- O rele de estado sólido GRP-H, compacto e com dissipador integrado, assegura um controle preciso da corrente até 120 A. A comunicação IO-Link permite reduzir as placas de I/O, graças à gestão integrada de comandos, alarmes e corrente absorvida
A solução é escalável e compatível com PID integrados nos PLC ou em módulos remotos. As funções de armazenamento de receitas e histórico de tendências suportam alterações rápidas na produção e melhoria contínua da qualidade.
Necessidade:
Medição da temperatura de fusão
A temperatura real do polímero fundido é um parâmetro crítico no processo de extrusão, uma vez que influencia diretamente a viscosidade do polímero e as suas caraterísticas finais, tanto mecânicas como óticas. A medição da temperatura em contato direto com a massa fundidade, em vez de a limitar à superfície do cilindro, proporciona uma representação mais fiel do estado real do material, oferecendo uma vantagem significativa em termos de controle propriedades de escoamento.
Solução:
Gefran offers temperature sensors specifically designed with a protective sheath in stainless steel or other materials compatible with the type of polymer (e.g. Hastelloy for corrosive polymers) for direct melt measurements, with two thermocouple technologies:
- Type K (NiCr-NiAl) are the most common for extrusion: they operate at temperatures up to 850°C, offer a rapid response and are suitable for most technical polymers.
Type J (Fe-CuNi) are indicated for slightly lower temperatures (up to 400°C) and for less aggressive environments. - The TCM/TRM sensors can be installed independently or integrated in combination with the melt pressure sensors, in a compact configuration, to reduce space and simplify wiring.
Necessidade:
Espessura da chapa
Uma fase crucial na extrusão de chapas é o dimensionamento milimétrico do extrudado, realizado através de dois rolos de calandragem, colocados a entrada da cabeça, quando o material já iniciou o resfriamento. Nesta fase, a posição dos dois rolos deve ser monitorada com a máxima precisão, de modo a garantir um dimensionamento uniforme e evitar imprecisões.
O Gefran RK-5, baseado em tecnologia magnetostritiva, foi concebido para ser montado no interior dos cilindros hidráulicos que suportam os rolos de calandragem. A ausência de contatos elétricos garante confiabilidade e longa duração, enquanto a estrompimento em AISI 316 e a resistência a choques, vibrações e temperaturas elevadas o tornam ideal para o ambiente da extrusão. Graças às medições absolutas e à elevada precisão, o RK-5 permite controlar a espessura das chapas com grande exatidão.
Necessidade:
Tensão da tração
Uma fase crucial na extrusão de chapas é o dimensionamento milimétrico do extrudado, realizado através de dois rolos de calandragem, colocados a entrada da cabeça, quando o material já iniciou o resfriamento. Nesta fase, a tensão deve ser monitorada com a máxima precisão e mantida dentro de valores ideais, de modo a garantir um tensionamento uniforme e evitar o estiramento excessivo ou rompimento.
Solução:
Duas células de carga Gefran TR, instaladas lateralmente aos rolos de tração, medem com elevada precisão a força exercida. A sua integração mecânica e eletrônica é projetada para garantir confiabilidade e facilidade de instalação:
- Função dupla: Detecção precisa da força de tensão e suporte mecânico aos componentes rotativos.
- Sinal e comunicação: Os sinais analógicos de força adquiridos são processados em tempo real por amplificadores específicos, que fornecem uma saída estável, linearizada e filtrada, ideal para integração no sistema de controle da linha.
- Controle dinâmico: Esta configuração permite que o sistema de gestão ajuste de forma rápida e precisa a tensão de tração através dos acionamentos do motor.
Necessidade:
Controle do fluxo com bomba de engrenagem
Em algumas aplicações específicas como tubos, perfis técnicos e chapas, é necessário garantir um fluxo constante da fusão, independentemente das variações da pressão no parafuso. A bomba de engrenagem atua como elemento de estabilização entre a extrusora e a cabeça. A bomba é regulada através de controle em malha fechada, baseado em leituras de pressão a saída e a entrada.
Solução:
A Gefran utiliza dois sensores MELT de alta precisão (a saída e a entrada da bomba) para regular a velocidade da bomba e manter estável a pressão e fluxo constante do polímero fundido. Os sensores de pressão Melt da série Impact são ideais para ambientes críticos e integração em sistemas de segurança de máquina:
- Projetados com membrana reforçada, elemento sensível piezoresistivo e sem fluido de transmissão.
- Estabilidade térmica inferior a 1% FS entre 20 e 350 °C, ideais também para polímeros reciclados ou abrasivos.
- A certificação PLc e a saída elétrica aumentam a segurança e a confiabilidade, enquanto a ausência de fluido interno torna o sensor adequado também para aplicações farmacêuticas e alimentícia.
Necessidade:
Deteção de filtro obstruído
O filtro protege a matriz de impurezas presentes no polímero fundido e evita que estas permaneçam no produto, pelo que tende progressivamente a entupir-se, sobretudo nos processos de reciclagem. O entupimento aumenta a pressão a saída e pode comprometer a qualidade do produto ou causar danos ao maquinário.
A medição contínua da pressão antes e depois do filtro permite calcular o diferencial de pressão e ativar alarmes para orientar o operador numa intervenção manual ou acionar sistemas automáticos de troca de filtro.
A Gefran propõe o sensor Impact para a monitoramento precisa e confiável da pressão a saída e a entrada do filtro, ideal para altas temperaturas (até 350 °C) e ambientes exigentes como a reciclagem e o processamento de polímeros carregados.
Características principais:
- Membrana até 15 vezes mais espessa em comparação com sensores tradicionais, sem fluido de transmissão interno, que transfere diretamente a pressão para o chip sensível em silício.
- Elevada resistência ao desgaste e a choques dinâmicos, estabilidade térmica inferior a 1% FS de 20 °C a 350 °C.
- Versão IEPLc com saída elétrica e certificação PLc, para integração em sistemas de controle de segurança e configuração de alarmes certificados.
Necessidade:
Termorregulação da zona de controle
A zona de controle é fundamental para manter o extrudado a temperatura controlada após a formação, permitindo o relaxamento das tensões internas e a controle dimensional do material. Na ausência de um controle térmico adequado, corre-se o risco de deformações, variações de espessura ou defeitos mecânicos. Por este motivo, é necessário um sistema de termorregulação multizona de alto desempenho, capaz de garantir uniformidade térmica, tempos de resposta rápidos e repetibilidade do processo, reduzindo desperdícios e otimizando a qualidade final.
Solução:
O Power Controller GRM-H é um controlador de potência inteligente para a gestão das cargas elétricas dos fornos de controle. Graças ao controle avançado de tensão e corrente, assegura uma termorregulação estável e precisa, evitando oscilações críticas. As funções de diagnóstico integradas suportam a manutenção preditiva e aumentam a confiabilidade do processo. A modularidade e a conectividade com os principais protocolos de comunicação permitem uma integração simples no sistema de automação da extrusora, garantindo continuidade de produção e uniformidade da qualidade do produto.
Necessidade:
Monitoramento do circuito hidráulico
No processo de extrusão de perfil, o circuito hidráulico está envolvido no movimento controlado de componentes fundamentais como a posição das calandras. A monitoramento da pressão não serve apenas para detectar anomalias, mas é um indicador direto de coerência entre comando e resposta. Este feedback é, portanto, central não apenas para o controle de processo, mas também para a segurança do operador e a proteção da máquina.
Solução:
Os sensores KS oferecem uma solução confiável para a monitoramento da pressão nos circuitos hidráulicos, combinando dimensões reduzidas, precisão e lógicas Safety. Além disso, os sensores de pressão Gefran permitem associar limiares de pressão a comandos da máquina, ativando controles cruzados para evitar movimentos imprevistos ou em falta, melhorando a segurança e a confiabilidade operacional do sistema.
Características principais:
- Faixa de medição: de 1 a 1000 bar
- Saídas: analógicas 4…20 mA ou 0…10 V
- Tecnologia Thick film com membrana em aço inox
- Certificação SIL2, adequados para circuitos de segurança
- Versão KS-I com IO-Link para diagnóstico avançado
- Elevada resistência mecânica e grau de proteção IP67
Necessidade:
Valorização dos dados de produção
Na indústria moderna, as empresas procuram ferramentas capazes de aproveitar ao máximo os dados gerados pelos equipamentos para melhorar o desempenho geral. É fundamental monitorar em tempo real o funcionamento das máquinas, prevenir falhas por meio de análise preditiva e otimizar o consumo de energia. Ao mesmo tempo, cresce a necessidade de apoiar operadores e gestores com informações contextuais e respostas inteligentes que facilitem a tomada de decisões diárias. O objetivo é construir uma indústria cada vez mais conectada, responsiva e sustentável.
MAX e GAIA são soluções digitais avançadas desenvolvidas pela Gefran para impulsionar a transformação inteligente das plantas industriais. MAX é uma plataforma IoT projetada para monitorar máquinas em tempo real, executar análises preditivas e otimizar a eficiência, ajudando a reduzir o consumo e o tempo de inatividade. GAIA, por sua vez, é um assistente virtual baseado em Inteligência Artificial Generativa que fornece suporte operacional, oferecendo respostas contextuais e inteligentes para melhorar a gestão diária da produção. Juntas, MAX e GAIA representam a síntese perfeita de uma indústria conectada, responsiva e sustentável.
O Princípio de Funcionamento:
O processo de extrusão com extrusora de perfil para a produção de folhas, placas ou cartão alveolar desenvolve-se através de fases bem definidas para assegurar um produto uniforme e com espessura controlada.
O polímero, em grânulos, é continuamente alimentado pelo dosador, para garantir um fornecimento constante de material. Não havendo doseador, diz-se que a extrusora tem a alimentação contínua sem dosagem: o parafuso, de fato, aspira o material do dosador de forma contínua e regular, assegurando uma plastificação uniforme e sem interrupções.
Dentro da câmara de plastificação, o parafuso aquecido transforma os grânulos sólidos em uma fusão homogênea e fluida, pronta para ser processada. Diferente do controle por dosagem, o fluxo do material fundido é regulado principalmente por uma bomba de engrenagem posicionada após a extrusora. Essa bomba permite controlar com precisão a quantidade de material que chega à extrusora de perfil, garantindo pressão constante e fluxo estável.
A fusão proveniente de uma ou mais extrusoras é empurrada pela extrusora de perfil, uma matriz retangular projetada para distribuir o material de forma uniforme por toda a largura do produto, mantendo espessura e planicidade constantes.
Na saída da matriz, a folha ou placa quente passa por rolos de resfriamento que solidificam o material preservando forma e dimensões. No caso da placa alveolar, um sistema de sopro expande a estrompimento para alcançar a geometria desejada. Após o resfriamento, o sistema de tração puxa o produto com velocidade e tensão constantes até a etapa de armazenamento, que pode ser em bobinas (para folhas) ou cortado e empilhado (para placas).
Requisitos e Tecnologia:
A extrusão com extrusora de perfil exige coordenação precisa entre variáveis de processo e atuadores mecânicos para garantir estabilidade operacional, qualidade constante e redução de desperdícios. A complexidade não está apenas na receita de extrusão, mas na capacidade do sistema de equilibrar parâmetros interdependentes como velocidade do parafuso, temperatura da fusão, pressão e sincronização da linha.
Entre as principais exigências encontram-se a termorregulação multizona, indispensável para manter a viscosidade constante e evitar defeitos superficiais ou dimensionais, e o monitoramento direto da temperatura do polímero fundido, que permite um controle mais fiel do comportamento das propriedades de escoamento em comparação com as simples leituras do canhão de extrusão. Outros requisitos fundamentais dizem respeito ao controle da espessura das placas, obtido através do posicionamento preciso dos rolos de calandragem e à gestão da tensão da tração, para assegurar uniformidade sem rompimento ou deformações.
A estabilidade dimensional é garantida pelo controle do fluxo por meio da bomba de engrenagem, que estabiliza a pressão após a extrusora, enquanto o monitoramento do filtro preserva a qualidade do produto ao evitar obstruções e variações indesejadas. Por fim, a termorregulação dos fornos de estabilização assegura o relaxamento das tensões internas, e o monitoramento do circuito hidráulico reforça a segurança e a conconfiabilidade do sistema.
A Gefran responde a estes requisitos com uma faixa completa de soluções integradas, desde a plataforma de controle G-Mation aos reguladores térmicos, dos sensores Melt aos transdutores de posição e de força, garantindo eficiência, continuidade e qualidade constante na extrusão de perfil.
