S kombinací IML/IMD na multitouch displej – Bez kompresní zóny s systémem SL pro vyšší přesnost

Kompaktní výrobní buňka s Systec 210, která kombinuje technologii IML a IMD. Zde je efektivně během jednoho cyklu vyrobena multifunkční obrazovka s dotykovou funkcí. / Kompaktní výrobní buňka se systémem Systec 210, který kombinuje technologii IML a IMD. Zde je v jednom kroku vyrobena multifunkční obrazovka s dotykovou funkcí.

Na uzavírací straně formy je rám velkého displeje 5'' dekorován pomocí jednotky IMD přímo při vstřikování.

Díly pouzdra pro smartphone vyrobené z ABS/PC směsi pomocí plně elektrické SE 180 EV, vybavené moderním systémem SL plastifikace. Systém pracuje s plně vyhřívanou plastifikační šroubovicí bez kompresní zóny (šroub); materiál je podáván pomocí předřazené dávkovací šroubovice (GS Loader).

Produkty vyrobené s plně elektrickou přesností IntElect: kryt klíče s chytrým klíčem (vlevo) s díly vyrobenými z PC/ABS směsi, vyrobené v šestnásobném rodinném formě na IntElect 100, a díly pro „Braunüle“ (vpravo), vyrobené z MABS a za podmínek čistého prostředí na IntElect 50.

S inovativními technologiemi a výrobními procesy, realizovanými v komplexních a plně automatizovaných vstřikovacích buňkách, a s vysoce přesnými, dynamickými a energeticky úspornými vstřikovacími stroji nabízí Sumitomo řešení s vysokou přidanou hodnotou pro různé průmyslové odvětví.

Poprvé bylo na veletrhu K v Düsseldorfu představeno plně automatizované výrobní zařízení IML/IMD, ve kterém vzniká vstřikováním v jednom kroku velký multitouch displej o velikosti 5‘‘. Také poprvé v Evropě bylo k vidění systém SL plastifikace, který pracuje bez tradiční kompresní zóny a nabízí tak výhody ve srovnání s konvenčními systémy plastifikace. Dále společnost představila rozsah výkonu plně elektrického systému IntElect na příkladech různých aplikací.

Vstřikovací buňka pro multitouch displej – IML pro funkci, IMD pro dekoraci

Výroba multitouch displeje poprvé v 5‘‘ velikosti – což odpovídá velikosti dnešního smartphonu – vstřikováním na systému Systec 210 (síla uzavření 2 100 kN) dokumentuje kompetenci společnosti v oblasti složitých, plně automatizovaných vstřikovacích buněk pro efektivní a procesně bezpečnou sériovou výrobu inovativních produktů. V sériové výrobě představené na stánku K-Messe byly použity speciální funkční fólie vyvinuté společností PolyIC GmbH & Co. KG, která je součástí skupiny Kurz, v procesu Inmold-Labeling (IML) s PMMA přesazeným. Současně je tenký rámeček, který je při vstřikování také formován, dekorován pomocí Inmold-Decoration (IMD) v černém lakovaném provedení. Všechny operace, od vložení IML fólie do formy až po poslední z několika kroků nutných k dokončení displeje, probíhají v produkční buňce v čistém prostředí (třída ISO 7).

Vodivé IML fólie (tzv. PolyTC fólie), optimalizované společností PolyIC pro vstřikovací zpracování, jsou na bázi PET, potažené tenkými kovovými vodiči. Mohou nahradit většinu fólií používaných dnes u dotykových displejů, které jsou většinou vyrobeny z indiumzinkoxidových fólií (tzv. ITO fólií). Alternativy k ITO jsou nejen technologicky, ale i ekonomicky velmi zajímavé, protože indium je vzácný a s rostoucí poptávkou stále dražší těžký kov. Navíc odpadá nákladné laminování fólií na nosič. Již dnes je zřejmé, že technologie dotykových displejů bude v budoucnu stále častěji využívána, nejen v komunikační technice. Všestranné oblasti použití sahají od automobilového průmyslu přes zábavní elektroniku až po bílé zboží, vždy s různými funkcemi podle specifických požadavků.

Dokonce i při jejich individuálně přizpůsobitelném rozložení lze PolyTC fólie od PolyIC efektivně vyrábět jako sériový produkt. Současně jsou tyto funkční fólie vhodné jako samostatné, v procesu IML zpracovatelné štítky. Tím lze funkci dotykového senzoru přímo v procesu vstřikování ekonomicky aplikovat na díly ve velkém měřítku.

Přehled výrobní buňky IML/IMD s systémem Systec 210: Pro kombinaci IML/IMD představenou na veletrhu K 2013 navrhla společnost Sumitomo společně s několika specialisty modulární zařízení kolem hydraulického víceúčelového vstřikovacího stroje Systec. Partnery jsou kromě PolyIC (pro funkční fólii) a společnosti Leonhard Kurz Stiftung GmbH & Co. KG v oblasti dekorativních fólií a manipulace s IMD fóliemi, společnost HBW-Gubesch Kunststoff-Engineering GmbH jako vývojář vstřikovacího nástroje, SAR Electronic GmbH jako systémový integrátor robotizované automatizace, Max Petek Reinraumtechnik pro řešení v čistém prostředí a Kist Maschinenbau GmbH jako dodavatel modulů pro UV tvrdnutí a čištění hotových dílů.

Hlavní řídicí jednotkou v buňce s systémem Systec 210 je zavěšený průmyslový robot (TX90 od Stäubli), vybavený třístranným uchopovacím systémem. V každém cyklu odebírá z magazínu vodivou Inmold-Label (PolyTC-Label) a přesně jej umístí na pevnou polovinu formy s dvojitým dutým formováním. Současně je na horní straně uzavíracího prostoru nad formovacím prostorem namontován IMD podávací stroj, který přesně vloží nosičovou fólii s jednotlivými obrázky pro dekorativní povrch dílu. Po uzavření formy je pomocí pomocného kanálu vstřikován displej z PMMA; hmotnost vstřiku je 20 g. Používá se variabilní teplotní řízení formy, vyvinuté společností gwk Gesellschaft Wärme Kältetechnik mbH.

Variabilní teplotní řízení formy má zvláště u dlouhých a úzkých průchodů v formě, jako je například vstřikovaný multitouch displej, velmi silný vliv na opakovatelnou a rovnoměrnou kvalitu výrobku. Tímto způsobem se nejprve dočasně zvýší teplota stěny formy na hodnotu mezi skokovou a taveninovou teplotou použitého plastu. Tato zvýšená teplota zpomaluje nebo úplně zabrání ztuhnutí taveniny již při vstřikování, udržuje její tokovost díky konstantní nízké viskozitě až do úplného zaplnění formy a současně snižuje požadovaný vstřikovací tlak a sílu uzavření. Po úplném zaplnění formy začne chlazení formy, dokud díl nedosáhne teploty uvolnění z formy. Při ochlazování umožňuje rovnoměrné plnění formy prodloužený působení zpětného tlaku díky lepší přenosové schopnosti tlaku i v odtahových částech. To zajišťuje v celé formě potřebnou rovnoměrnou dobu chlazení. Tím se snižuje riziko deformace vlivem smršťování, zlepšuje se rozměrová přesnost a stálost vstřikovaných dílů. Výhodou je také výroba velmi hladkých povrchů a vysoce lesklých povrchů v lakovaném provedení ve stylu klavírního laku. Všechny tyto výhody variabilního vstřikování se uplatní i při kombinovaném vstřikování displeje s rámem v lakovaném provedení pomocí systému Systec.

Ačkoliv podstatou procesu je samotné vstřikování, významné jsou i následné kroky mimo formu, které v cyklu trvajícím 40 sekund výrazně přispívají ke kvalitě dílů a ekonomičnosti výroby. Po odebrání vstřikovaného rámu displeje z formy robotem s šesti osami a vložení nového štítku jej robot uloží na pracovní nosič. Odtud je díl převezen do uzavřené laserové řezací stanice, kde CO2 laser s odsáváním čistě a bez poškození odstraní filmový odpad. Poté robot přenese displej do UV vytvrzovací jednotky, kde je vytvrzena vrchní vrstva dekorativní fólie. Poslední krok zpracování spočívá v předání dílu do čisticí stanice umístěné pod UV stanicí. Čisticí kartáče pečlivě a šetrně odstraňují zbytky IMD fólií; odpadlé částice jsou bez zbytků odsávány.

Pro spolehlivou funkčnost multitouch displeje je nezbytné výroba v čistém prostředí. K tomu slouží laminární modul, který filtruje nasávaný venkovní vzduch a pomocí filtrační jednotky FFU zabraňuje pronikání částic. Tím je dosaženo čistoty vzduchu třídy ISO 7. Celková koncepce buňky však výrazně přesahuje základní požadavky na čisté prostředí s modulem čistého prostoru nad vstřikovací jednotkou a snadno čistitelnými profily a povrchy ochranného krytu. Všechny následné operace, jako je odstraňování výstřiků, UV tvrdnutí a čištění, probíhají v uzavřených modulech oddělených přepážkami od prostoru s formovacími nástroji vstřikovacího stroje.

Celá výrobní buňka je modulární. Díky tomu je možné při stejné základní výbavě přidávat nebo odebírat moduly podle požadované úrovně automatizace. Pro rychlý náběh a vysokou flexibilitu je zajištěno standardizované rozhraní mezi vstřikovacím strojem a automatizací. K rychlému uvedení do provozu a snížení složitosti zařízení přispívá také skutečnost, že veškeré manipulace zajišťuje jediný průmyslový robot. Zavěšené uspořádání šestiosého robota a kompaktní kryt automatizace umožňuje celou buňku s velmi malou půdorysnou plochou.

Nový systém SL plastifikace – bezstlačná plastifikace přináší výhody pro procesní stabilitu a kvalitu výrobku

Podstatnou vlastností, která odlišuje nový systém SL (Spiral Logic) plastifikace představený společností Sumitomo na veletrhu K 2013 od konvenčních systémů plastifikace, je plastifikace bez kompresní zóny s podáváním materiálu pomocí předřazené dávkovací šneku. Materiál je řízeně dopravován pomocí předřazené dávkovací šneku. Optimální naplnění formy závisí na vlastnostech materiálu a parametrech procesu. Roztavené granuláty jsou téměř výhradně taveny kontrolovaným přívodem tepla přes topení válců plastifikátoru.

Ve srovnání s konvenčními systémy plastifikace nabízí systém SL výrazné výhody. Klíčové je, že při řízeném provozu vzniká velmi homogenní tavenina bez viskozitních výkyvů. To výrazně snižuje procesní odchylky a tím i odchylky v kvalitě výrobku. Díky podávacímu režimu bez kompresní zóny jsou například zabráněno tvorbě zátky a vysokým tlakům v pevných částech šneku, které jsou běžné u konvenčních šneků při zpracování polykristalických plastů, jako jsou polyamidy a PBT (polybutylentereftalát). Současně se díky menšímu tření systému SL výrazně snižuje opotřebení v pevných částech plastifikátoru. Další výhodou je menší rozklad materiálu, menší degradace vláken u vláknem vyztužených materiálů, delší intervaly čištění nástroje a energetické úspory.

V kombinaci s přepínatelnou zpětnou blokací má bezstlačná plastifikace zvláštní pozitivní dopad při výrobě technických přesných dílů. Výhodou systému SL je také, že při vysokých požadavcích na čistotu výrobků, například při vstřikování optických dílů, lze výrazně snížit usazeniny na šneku, které by se jinak projevovaly jako černé tečky ve formových dílech v důsledku nekontrolovaného uvolnění usazeného materiálu. Díky delším intervalům čištění se nejen snižuje odpad, ale i dostupnost stroje pro aplikace s vysokými nároky na čistotu dílů.

Sériově je systém SL plastifikace dostupný jako volitelná výbava pro plně elektrické stroje řady SE-EV, které společnost nabízí v rozsahu síly uzavření od 500 do 1800 kN. Nový systém byl představen na stánku K na příkladu přesného vstřikování na stroji SE 180 EV (síla uzavření 1800 kN). Na něm vznikají díly pro konstrukci pouzder na smartphone z ABS/PC směsi; hmotnost vstřiku je 45 g, cyklus trvá 25 sekund.

Přesné vstřikování – doména plně elektrické řady IntElect

Bezpečnost, procesní stálost a přesnost při náročných úlohách s nejpřísnějšími tolerancemi jsou charakteristickými znaky plně elektrické řady IntElect. Stejně jako u řady SE jsou i u IntElect použity elektrické přímé pohony, které společnost Sumitomo sama vyvíjí, optimalizuje pro vstřikování a také je sama vyrábí. Na rozdíl od řemenových elektrických pohonů tyto přímé pohony nabízejí vyšší energetickou účinnost a díky rychlejšímu reakčnímu času zajišťují vyšší přesnost, lepší opakovatelnost a také výhodu v cyklu. Elektrické stroje od Sumitomo tak splňují zejména požadavky na sériové přesné díly.

Vyvážené víceduté formy: na stánku K-Messe vyráběla IntElect 100-340 (síla uzavření 1000 kN) z PC/ABS směsi kompletní sadu dílů pro klíčové pouzdro (Smart Key); cyklus trvá 30 s, hmotnost vstřiku je 33 g. Speciální požadavek spočívá v tom, že rodinný nástroj s někdy velmi rozdílným objemem dutin musí být spolehlivě naplněn při každém vstřiku. Proto je zde použit technologický modul activeFlowBalance. Na stánku bylo názorně ukázáno, jak se při zapínání a vypínání activeFlowBalance mění tvarování dílů v jednotlivých dutinách. Šestidutinový nástroj je koncipován jako dvoučinný pro horní a spodní část pouzdra a pro výrazně menší tlačítko.

S activeFlowBalance lze úspěšně vyrovnat nerovnoměrné a kolísavé vyvážení vícedutých forem, což jinak často vede ke vzniku ostřinek, nedostatečnému naplnění a poškození formy. Tato funkce využívá při přechodu od vstřikování k zpětnému tlaku expanzi stlačené taveniny, díky čemuž se částečně nedostatečně naplněné dutiny s nižším protitlakem lépe plní. Plnění se tak přirozeně vyrovnává, aniž by se prodloužil cyklus.

Pro čisté prostředí: na stroji IntElect 50-45 (síla uzavření 500 kN) jsou z MABS díly pro periferní žilní katétr (také známý jako „Braunüle“) vstřikovány v cyklu trvajícím 9 sekund. Tato aplikace zároveň dokládá vhodnost IntElect pro výrobu v čistém prostředí při přesném vstřikování s připojením na horké kanály a víceduté formy. Požadavky na třídu ISO 7 lze snadno a bezpečně splnit. Stačí vybavení laminárním proudovým modulem nad uzavírací jednotkou a umístění stroje do čistého prostředí (čistá místnost).

IntElect 50-45 byla ve spojení se třemi dalšími stroji vybavena novým softwarem MAS od T.I.G. Technische Informationssysteme GmbH, který umožňuje v reálném čase zaznamenávat, vizualizovat, analyzovat a sledovat provozní, výrobní a procesní data i při velkém počtu strojů. Tato novinka byla poprvé představena na veletrhu K a společnost Sumitomo se na ní podílela jako partner. Funkce sledovatelnosti softwaru umožňuje uživateli zpětně dohledat výrobní informace až ke konkrétnímu vyrobenému produktu. To je zvlášť důležité v medicíně a automobilovém průmyslu.

S dvěma dalšími plně elektrickými stroji se společnost také prezentovala na partnerských stáncích. IntElect 100-340 (síla uzavření 1000 kN) vyráběla na stánku Yushin Precision Equipment Co. Ltd. blistry z PP. Na stánku Stieler Kunststoff Service GmbH sloužil stroj IntElect 50-110 (síla uzavření 500 kN) k výrobě radiového krytu pro interiér vozidla. Hlavní důraz byl kladen na kvalitu povrchu tohoto náročného vizuálního dílu. Použit byl speciální, Stielerem vyvinutý kombinovaný systém různých technologií vstřikování (změna teplot, technika vstřikování plynem a chlazení CO2). Tato metoda umožňuje spolehlivou výrobu vysoce kvalitních povrchů.