Мировой рынок полимеров: ТЕХНОЛОГИИ И ТЕНДЕНЦИИ

Мы продолжаем публикацию обзора,подготовленного Выставочным советом в преддверии К 2019

Начало читайте здесь: Обзор мировой полимерной индустрии

Реакцией правительств многих промышленно развитых и развивающихся стран все чаще становятся запреты на использование определенных категорий упаковочных материалов и изделий из пластика. Однако независимо от того, насколько эффективны подобные запреты, не стоит недооценивать глобальные вызовы в связи с экономией ресурсов, эффективной обработкой и переработкой пластмасс, их широкомасштабным сбором, сортировкой и утилизацией. При этом наиболее мощным потенциалом для систем утилизации бытовых отходов обладают, прежде всего, многие развивающиеся страны.

Европейские производители оборудования предлагают разнообразные технологические решения, прежде всего, для сбора, сортировки и утилизации твердых бытовых отходов. В рамках выставки K 2019 также будет представлен ряд способов переработки пластиковых отходов в перерабатываемый компаунд. Одной из ключевых тем обсуждения в рамках K 2019 станет «Экономика замкнутого цикла» в сфере пластмасс, определённая в качестве приоритетной Отраслевым объединением производителей оборудования для производства и переработки пластмасс и каучуков в составе Союза немецких машиностроителей VDMA. Таким образом, объединение ведущих стран-экспортёров стремится указать прежде всего на шансы и возможности экономики замкнутого цикла в индустрии пластмасс.

В сезоне 2019 в Дюссельдорфе будет представлен весь спектр новейших технологий и ведущих отраслевых разработок.

Спектр применений полимеров расширяется

Начиная с 90-х годов прошлого века, спектр полимерных материалов промышленного производства оставался практически неизменным. Производство пластмасс сегодня в основном размещено или концентрируется там, где созданы наилучшие условия с точки зрения цены, базовых и материальных ресурсов. Таким образом, существенными отличиями современных полимерных материалов стали модификация, аддитивное производство и новые функции, получаемые за счет применения специальных составов - и вот новые, выполненные по индивидуальному заказу компаунды открывают перед отраслью принципиально новые возможности, сферы применения или свойства. Подобная адаптация функциональных свойств стала возможной лишь благодаря локализации производства компаундов, теперь которое пришло непосредственно в страны-заказчики.

В центре внимания – прежде всего технические вопросы практического применения пластмасс, как-то: допуск к контакту с пищевыми продуктами или питьевой водой, а также допуск изделий медицинского назначения, например, химическая стабильность при контакте с косметикой или химическими веществами, а также сохранение стабильных свойств в условиях постоянного увеличения срока эксплуатации и повышения температур, которые, например, особенно актуальны в сфере электроники или освещения. Помимо регулируемой теплопроводности, сегодня все более востребованы материалы с определенными электропроводными свойствами, либо характеристиками электрического сопротивления, точно заданные оптические свойства или лазерная маркировка.

Аналогичные разработки мы наблюдаем и в сфере каучуков.

Повышение ресурсоэффективности -  всегда актуальная задача

Ответственное обращение с ограниченными ресурсами и их лимитированное потребление - это, с одной стороны, требование широкой общественности, а с другой стороны - зачастую и экономическая необходимость. Она, в том числе, подразумевает экономичное использование пластмасс как производственного материала. И первым шагом к эффективному и экономичному производству зачастую является проектирование конечного продукта с учетом экономии сырья и производственных характеристик.

Кроме того, сегодня уже удалось добиться значительного сокращения энергопотребления самого оборудования для производства пластмасс. Несмотря на это, производители крупных обрабатывающих центров, в частности, установок инжекторного литья, прессов, экструдеров и выдувных машин, находят всё новые потенциалы для снижения расхода ресурсов. Они уже вплотную приблизились к физическим границам возможного, сведя к минимуму расход электроэнергии, необходимой на всех этапах переработки пластмасс.

Гибкость производства повышает его рентабельность

Зачастую в достижении экономической эффективности процесса переработки пластмасс более важную роль играют ресурсоэффективность и доступность оборудования, отодвигая на второй план снижение самого энергопотребления на несколько процентов. Как следствие, на рынке особенно востребованы практические решения, позволяющие сократить время наладки оборудования: быстроразъемные системы, системы быстрой замены, адаптеры и системы, которые автоматически распознают только что смонтированный инструмент. Все они повышают доступность оборудования и, как следствие, гибкость производства. В частности, это касается как полимерного, так и резинового литья, так как производителям, наконец, удалось повысить гибкость и быстроту перенастройки оборудования для производства изделий из каучука, увеличить степень автоматизации и повысить прозрачность процессов обработки.

Однако многие переработчики полимеров стремятся сделать производство безотходным, для того, чтобы ни грамма ценного сырья не тратилось впустую. Довести объемы отходов до минимума позволяют многие системы, например, производство без обрезки кромок, или автоматическая оптимизация допуска толщины пленок, панелей и профилей из пластика или уплотнителей из резины. Кроме того, существуют стратегии, которые при помощи цифровых технологий позволяют не только оптимизировать целевой продукт, но и ускорить запуск производства с помощью симуляций, или предотвратить выпуск бракованной продукции в ходе текущего процесса, анализируя текущие рабочие и технологические параметры. Там, где уже на этапе литья под давлением обнаруживается брак, включаются различные стратегии выбраковки на основе произведенных в процессе производства замеров или автоматически определенных критериев качества. А там, где об успешности производства можно судить только по готовому изделию, все чаще для оценки параметров используются системы видеонаблюдения, например, камеры на производстве. Объединение систем измерения и оценки в единую сеть при помощи специальных IT-технологий способно обеспечить сквозной контроль качества.

На пути к серийным методам производства облегченных конструкций

Даже по прошествии десятилетий интенсивных научных разработок и промышленных исследований, облегченные конструкции по-прежнему считаются ключевым фактором в сокращении энергопотребления и расхода топлива в сфере транспорта. Машиностроители, производители пластмасс и армирующих средств, институты и переработчики полимеров по-прежнему стремятся к всё более широкому внедрению облегченных компонентов в массовое производство, прежде всего это касается автомобиле- и самолетостроения, а также других направлений промышленности.

Бесчисленные, практически случайные сочетания специальных технологий, особенно в сфере реакционного и инжекторного литья, способны открыть совершенно новые направления, в частности, на пути к серийным методам производства облегченных компонентов. Несмотря на то, что во всем мире проводятся специальные мероприятия, посвященные облегченным конструкциям или композитному волокну, нигде в мире вы не увидите подобного разнообразия способов получения облегченных компонентов на основе армирующих волокон и матричного пластика в рамках максимально надежных и быстрых производственных процессов, как на выставке K в Дюссельдорфе.

И в сезоне 2019 также широко будут представлены гибриды из металла и пластика, любые миксы волокна и матричных пластмасс. Термопласты, дуропласты, а также матричные материалы на основе биополимеров и полиуретана, в сочетании со стеклом, углем, другими синтетическими или натуральными волокнами, призваны удовлетворить актуальные требования заказчиков из многих сфер применения. От армирующих волокон до автоматических погрузочно-разгрузочных устройств и инструментов – всё, что необходимо для комплексного, зачастую многоступенчатого процесса, предусмотрено во многофункциональных центрах для производства облегченных деталей, и активно применяется многими участниками цепочки создания добавочной стоимости. Что же касается производственного сырья, все новые требования предъявляются к огнестойкости применяемых матричных материалов, состоящих из волокна и матрицы, которые должны обладать более высокими механическими свойствами и лучшими показателями текучести.

Цифровые технологии открывают новые производственные возможности

Концепция «Индустрия 4.0» открывает для переработчиков полимеров принципиально новые возможности: прежде всего, это сопровождение производства и его цифровизация, в частности, способность не только оценивать параметры производства, но и получать полезную информацию и делать конкретные выводы. На выставке К 2019 будут представлены последние достижения производителей оборудования и программного обеспечения по освоению новых направлений в виде новых продуктов и услуг. Несомненно - модули управления, мобильные приложения и услуги, предлагаемые для ускорения запуска производства, поддержки оператора, а также для повышения гибкости производства, означают существенные преимущества, а также удобные сервисные продукты для профилактического обслуживания и поставки запасных частей. Первые производители оборудования уже используют полученные в ходе производства данные для того, чтобы адаптировать свои машины и роботы к реальным требованиям повседневной эксплуатации и конструировать их в соответствии с требованиями заказчиков.

Благодаря внедрению «цифры», технологические усовершенствования открывают огромный потенциал для повышения эффективности производства, за счет более эффективного проектирования форм, конструирования и улучшения свойств материала, благодаря которым появляются новые возможности для инженерного оснащения производства и получения результатов, наряду с оптимальным управлением процессами и температурным режимом. Соответственно возрастает и значимость моделирования с эффективной обратной связью между производственным отделом и отделом научных разработок. В целом, многие поставщики предлагают решения, которые позволяют за счёт более тесного объединения IT и традиционных технологий производства обеспечить большую прозрачность как производства в целом, так и отдельных процессов. Кроме того, все более масштабно внедряется стандартизация интерфейсов для обмена данными, например, между литьевой установкой и MES-системами более высокого порядка, а также прочими модулями обрабатывающего центра, в том числе, за счет запуска нового оборудования, но процесс модернизации существующих производств – это еще один вызов отрасли и процесс, который несомненно затянется на годы вперед.

3D печать в дополнение к традиционным технологиям

Аддитивное производство пластиковых деталей становится всё более привлекательным за счет ускорения самих производственных процессов, снижения затрат на оборудование и повышения управляемости процессов. Возможности аддитивного производства уже давно применяются не только для изготовления прототипов, но и все чаще - для выпуска серийных деталей из полимеров серийного производства. Всё большим спросом как в сфере потребления, так и в промышленности, пользуется печать деталей из термопластов или фотополимеров, а также на основе порошков или растворов. Они позволяют изготавливать изделия из пластмасс по индивидуальному заказу без специальных инструментов, в том числе и партиями от 1 штуки.

Кроме того, мы наблюдаем тесное переплетение технологий аддитивного производства и традиционных серийных процессов переработки пластмасс. Таким образом, в современном оборудовании для литья под давлением, экструзии, выдувания и термоформовки, уже работают и «напечатанные» модули – например, такие, как захваты и приспособления для автоматизации производства.

В дополнение к автоматизированному управлению формовочными деталями на основном оборудовании, все более широко внедряются роботы, взаимодействующие друг с другом, в особенности в рамках дополнительных или основных процессов переработки пластмасс, а также последующих рабочих фаз. Они позволяют снизить нагрузку на производственный персонал и повысить гибкость производства.

От логики смартфонов – к системам управления промышленным оборудованием

За последние годы стало очевидно, что информационные технологии открывают огромный потенциал новых возможностей, в том числе в системах управления современным оборудованием для производства и переработки полимеров. Ведь теперь классические клавиши, кнопки и переключатели превратились в аккуратные мультисенсорные интерфейсы и/или центральные многофункциональные панели управления, которые знакомы каждому на примере мобильных телефонов, игровых консолей и современных автомобилей. Подобные инновационные интерфейсы, работающие по принципу человек-машина, делают работу машин более интуитивной, вводя в промышленное производство логику, знакомую по смартфонам, планшетам и iPad. Сегодня на рынке множество специалистов - производственников, в связи с чем производители оборудования и переработчики пластмасс стремятся привлечь новых работников с помощью простого в управлении оборудования для производства пластмасс, которое открывает перед персоналом новые перспективы личностного роста в современной, быстрорастущей и перспективной отрасли.

Подобный подход используют и производители оборудования, внедряющие в промышленные системы управления всё большее количество программ-ассистентов. Ведь с одной стороны, они должны предоставлять экспертам с глубоким пониманием процессов всю необходимую информацию, в том числе детальные характеристики и параметры сырья, оказывая помощь в их оптимизации, с другой стороны, именно они должны облегчить первые шаги неопытного персонала в освоении оборудования для производства пластмасс. Последний аспект интересен прежде всего переработчикам пластмасс, которые вынуждены работать без квалифицированных сотрудников.

Современные системы управления промышленным оборудованием также являются ярким примером функциональной интеграции высокого уровня, которая характерна только для индустрии пластмасс, ведь современные высокотехнологичные сенсорные пленки могли появиться на свет лишь благодаря высокой степени интеграции различных сенсорных технологий, электроники и методов переработки пластмасс. Как и электронные дисплеи наших повседневных спутников - смартфонов, многие современные высокотехнологичные продукты невозможно представить без высокотехнологичного производства на основе высокотехнологичных материалов.

Таким образом, на выставке К 2019 будут демонстрироваться энергоэффективные и ресурсосберегающие технологии производства новых продуктов, наряду с решениями экологических проблем, возникших в связи с широкомасштабным применением пластмасс.