Innowacyjne technologie procesowe dla wyższej konkurencyjności

Do produkcji grubościennych soczewek LED ENGEL połączył na Chinaplas dwa wtryskarki typu duo. (Zdjęcie: ENGEL)

Podczas produkcji grubościennych soczewek należy połączyć wysoką jakość optyczną z wysoką wydajnością produkcji. Technologia wielowarstwowa firmy ENGEL z zewnętrznym chłodzeniem umożliwia osiągnięcie tego kompromisu. (Obraz: ENGEL)

iQ weight control kompensiert Prozessschwankungen, noch bevor Ausschuss entsteht. Das intelligente Assistenzsystem steht sowohl für elektrische als auch hydraulische Spritzgießmaschinen zur Verfügung. (Bild: ENGEL)

Dostęp wolny do warsztatu narzędziowego wtryskarki e-victory umożliwia podczas produkcji końcówek pipet automatyzację zbliżenie się szczególnie blisko do jednostki zamykającej. (Zdjęcie: ENGEL)

Dostęp wolny do warsztatu narzędziowego wtryskarki e-victory umożliwia podczas produkcji końcówek pipet automatyzację zbliżenie się szczególnie blisko do jednostki zamykającej. (Zdjęcie: ENGEL)

Ponieważ końcówki pipet w w pełni zautomatyzowanych systemach analitycznych są używane, najwyższy priorytet ma powtarzalna jakość części. (Obraz: ENGEL)

Ponieważ końcówki pipet w zautomatyzowanych systemach analitycznych są używane, najwyższy priorytet ma powtarzalna jakość części. (Zdjęcie: ENGEL)

„Innowacja jest kluczem do przyszłości” – pod tym hasłem odbywa się Chinaplas 2018 w Szanghaju, w dniach od 24 do 27 kwietnia. Jak za pomocą innowacyjnych technologii wtrysku można zwiększyć przewagę konkurencyjną i tym samym zapewnić przyszłościową zdolność produkcyjną, pokazuje ENGEL na swoim stoisku z licznymi interesującymi zastosowaniami i prezentacjami technologicznymi. Jeśli chodzi o wymagające produkty, producent maszyn do wtrysku i rozwiązań systemowych z siedzibą w Austrii należy do preferowanych dostawców dla przetwórców tworzyw sztucznych w Azji.

Chinaplas 2018 jest pod znakiem wzrostu „„Klimat inwestycyjny w Chinach osiąga nowy szczyt” – relacjonuje Gero Willmeroth, dyrektor ds. sprzedaży i serwisu ENGEL Machinery Shanghai, przed najważniejszą azjatycką wystawą tworzyw sztucznych. „Chinaplas jeszcze bardziej napędzi ten rozwój.” Nie bez znaczenia jest rosnąca presja konkurencyjna wśród lokalnych producentów części z tworzyw sztucznych, co przyczynia się do tego pozytywnego rozwoju. Inwestuje się w modernizację parków maszynowych oraz nowe technologie, które prowadzą do wyższej wydajności produkcji i jakości wyrobów.

Ekonomiczne wtryskiwanie soczewek o grubych ściankach

Obszar wystawienniczy Automotive na stoisku ENGEL odzwierciedla trend stosowania innowacyjnych technologii procesowych. To pierwszy raz, gdy ENGEL prezentuje na Chinaplas złożony proces wielokomponentowy z użyciem powiązanych maszyn do wtrysku. Na dwóch maszynach duo do wtrysku produkowane są soczewki LED do reflektorów pojazdów z PMMA o grubości 22 mm.

Coraz częściej wysokiej jakości komponenty optyczne z tworzyw sztucznych są produkowane. Materiały polimerowe są lżejsze od szkła i dają projektantom większą swobodę. Jednak wyzwaniem jest połączenie wysokiej jakości optycznej z wysoką wydajnością produkcji. Technologia wielowarstwowa opracowana i opatentowana przez ENGEL, z zewnętrznym chłodzeniem, umożliwia właśnie to wyważenie.

Najpierw powstaje wstępny odlew, który następnie jest pokrywany kolejnymi warstwami tego samego materiału. Dzięki nakładaniu kolejnych warstw można wyrównać miejsca wtrysku na powierzchni wcześniej uformowanej warstwy i osiągnąć wysoką jakość optyczną. Badania optyczne wykazały, że granice między warstwami nie wpływają na wydajność i funkcję optyki oświetleniowej.

Ponieważ czas chłodzenia przy wtrysku rośnie kwadratowo wraz z grubością ścianki, technologia wielowarstwowa znacznie zwiększa wydajność przy produkcji elementów o grubych ściankach. Kilka cienkich warstw chłodzi się szybciej łącznie niż jedna gruba. Jeśli ponadto rdzeń soczewki jest wyjmowany z formy do chłodzenia, czas cyklu ulega skróceniu. Chłodzenie w powietrzu trwa dłużej niż w formie, ale nie wpływa już na czas cyklu.
Podczas Chinaplas soczewki są produkowane na maszynie duo 1060/400 w formie czterokomponentowej. Zintegrowany robot ramieniowy easix pobiera cztery elementy i przekazuje je do zewnętrznej stacji chłodzenia. Stamtąd robot jednocześnie pobiera cztery wystarczająco schłodzone wstępne odlewy i przekazuje je do formy wielokomponentowej 4+4 z obrotowym stołem, wyposażonej w maszynę duo 600H/600H/500. Następnie na soczewki nakładane są dwie kolejne warstwy PMMA, zanim easix pobierze gotowe soczewki. Czas cyklu jest wyraźnie poniżej 3 minut, mimo że wstępne odlewy chłodzą się około 30 minut. Czas chłodzenia można regulować poprzez liczbę pozycji chłodzących w zewnętrznej stacji chłodzenia.

Połączenie standardowej maszyny do wtrysku z maszyną dwukomponentową zapewnia dużą elastyczność produkcyjną. Obie maszyny mogą być również niezależnie wykorzystywane z innymi narzędziami.

ENGEL realizuje ten eksponat wspólnie z partnerami systemowymi, w tym Skymould (Ningbo/Chiny), HRSflow (San Polo di Piave/Włochy), Innolite (Aachen/Niemcy), Opsira (Weingarten/Niemcy) i Gimatic (Szanghaj/Chiny). Aby zintegrować oprócz robotów i technologii procesowych z własnego rozwoju także inne jednostki peryferyjne i narzędzia, ENGEL zbudował globalną sieć partnerów systemowych. „Mamy na miejscu w Chinach bardzo silnych partnerów, którzy tak jak my doskonale znają wymagania lokalnych przetwórców i wdrażają je w optymalne rozwiązania” – mówi Willmeroth. „Dzięki współpracy z lokalnymi dostawcami możemy zapewnić wysoką efektywność kosztową nawet w przypadku wymagających zastosowań i skrócić czas dostawy całego systemu.”

Innowacyjne koncepcje lekkiego budownictwa w jednym źródle

Zastępowanie materiałów w celu zmniejszenia masy elementów to także ważny trend w przemyśle motoryzacyjnym w Chinach. Na miejscu coraz bardziej rozwijają się pojazdy elektryczne. Przetwórcy w Azji koncentrują się głównie na czterech obszarach: soczewkach LED z PMMA, elementach z poliwęglanu, wtrysku pianowego i technologiach kompozytowych.

Technologie kompozytowe ENGEL poświęcają własny kącik ekspertów na swoim stoisku. W centrum technologicznym dla lekkiego budownictwa kompozytów w Austrii, producent maszyn wspólnie z partnerami i uczelniami opracowuje szczególnie ekonomiczne metody kompozytowe, które przyspieszają wprowadzenie technologii kompozytowych do produkcji seryjnej w motoryzacji. Od HP-RTM i SMC po przetwarzanie termoplastycznych półproduktów, takich jak płyty i taśmy, aż po reaktywne technologie termoplastyczne, takie jak in-situ polimeryzacja (T-RTM), inżynierowie ENGEL zajmują się wszystkimi najnowocześniejszymi technologiami i już osiągnęli kilka międzynarodowych kamieni milowych. Wysoka automatyzacja i kompetencje systemowe ENGEL okazały się kluczowymi czynnikami sukcesu. Ponadto ENGEL oferuje serię maszyn własnych, specjalnie opracowaną dla przemysłu kompozytowego – v-duo.

Przetwarzanie silikonu ciekłego bez konieczności obróbki poprawek

Mobilność elektryczna wymaga nie tylko nowych metod przetwarzania, ale także nowych rozwiązań konstrukcyjnych. Aby bezpiecznie prowadzić kable od silnika do wnętrza pojazdu, pojazdy elektryczne potrzebują większej różnorodności uszczelek kablowych niż pojazdy z silnikiem spalinowym. Podczas Chinaplas ENGEL produkuje z silikonu ciekłego (LSR) uszczelki kablowe dla pojedynczych kabli, które mają bardzo delikatną strukturę. Aby móc wysokoprecyzyjnie i wydajnie przetwarzać ekstremalnie niskowiskowy LSR, stosuje się bezramową maszynę do wtrysku e-victory 50/80 z elektryczną jednostką wtryskową. Patentowany Force-Divider zapewnia, że podczas zamykania formy ruchoma płyta mocująca dokładnie podąża za narzędziem, a siła zamknięcia jest równomiernie rozłożona na powierzchni mocowania. W ten sposób wszystkie komory są dociskane z dokładnie taką samą siłą, co zapewnia równomierne odkształcenie narzędzia i wysoką jakość wyprodukowanych elementów. „Tylko bezgradowa, bezobsługowa produkcja umożliwia opłacalne wtryskiwanie komponentów wysokiej technologii z silikonu ciekłego” – podkreśla Willmeroth. Silikon ciekły jest coraz częściej stosowany w Chinach. Oprócz uszczelek do różnych zastosowań, coraz więcej elementów mikrotechnicznych, na przykład do telefonów komórkowych czy medycyny, jest produkowanych na bezramowych maszynach ENGEL z LSR.

ENGEL prezentuje przetwarzanie silikonu ciekłego wspólnie ze swoim partnerem Elmet Elastomere Produktions- und Dienstleistungs-GmbH (Oftering, Austria). W tej aplikacji z Elmet pochodzi narzędzie z 4 komorami oraz system dozowania LSR zintegrowany z kontrolerem CC300 maszyny e-victory.

Rozwiązanie cleanroom z minimalną powierzchnią

Kolejną premierą w dziedzinie medycyny jest prezentacja w pełni zintegrowanej komórki produkcyjnej do wytwarzania końcówek pipet w czystym pomieszczeniu. Również ten eksponat jest wynikiem europejsko-chińskiej współpracy. ENGEL, Waldorf Technik (Engen, Niemcy) i Wellmei Mold (Dongguan, Chiny) połączyły swoją wiedzę i doświadczenie w produkcji precyzyjnych wyrobów medycznych i dostosowały rozwiązanie systemowe do specyficznych wymagań chińskich przetwórców.

Ponieważ końcówki pipet stosowane są w diagnostyce medycznej w zautomatyzowanych systemach analitycznych, najwyższy priorytet ma powtarzalność jakości elementów. Jako produkt masowy, podlegają one także dużej presji kosztowej. Aby połączyć stabilny proces z wysoką opłacalnością, partnerzy systemowi integrują maszynę do wtrysku ENGEL e-victory bezramową z precyzyjnym narzędziem z 32 kanałami od Wellmei oraz wysokowydajną automatyzacją Waldorf Technik na bardzo kompaktowej powierzchni. Swobodny dostęp do komory narzędziowej umożliwia zbliżenie automatyzacji do jednostki zamykającej maszyny e-victory.

Elektromagnetyczna jednostka wtryskowa maszyny hybrydowej zapewnia wysoką precyzję podczas wtrysku stopu tworzywa. Aby zrekompensować wahania warunków otoczenia i surowca, stosuje się system iQ weight control. System wspomagający z pakietu inject 4.0 analizuje w czasie rzeczywistym przebieg ciśnienia podczas wtrysku i porównuje wyniki z cyklem odniesienia. Dla każdego wtrysku automatycznie dostosowuje profil wtrysku, punkt przełączania i profil końcowego ciśnienia, utrzymując stałą objętość wtryskiwanego stopu przez cały cykl produkcyjny. W ten sposób proaktywnie zapobiega się odpadom.

Automatyzacja jest kolejnym kluczem do utrzymania wysokiej jakości elementów. Rozwiązanie automatyzacyjne opracowane przez Waldorf Technik pobiera w rytmie procesu 32 końcówki pipet i układa je w rackach w grupach po 96. Co 18 sekund wyprowadzane jest 96 końcówek pipet z produkcyjnej komory w czystym pomieszczeniu.

W praktyce kolejne etapy, takie jak kontrola jakości czy pakowanie, coraz częściej są bezpośrednio powiązane z etapem wtrysku. Przykładowo, podczas Chinaplas, współpracujący robot typu Sawyer od Rethink Robotics (Boston, USA) zbiera napełnione racki na końcówki pipet z końca procesu produkcyjnego. Cechą wyróżniającą kolaboracyjne roboty jest brak konieczności stosowania osłon ochronnych, co pozwala na bezpieczną współpracę z pracownikami.

inject 4.0: Stała jakość bez specjalistycznej wiedzy

Za pomocą inteligentnych systemów wspomagających, takich jak iQ weight control, ENGEL ułatwia klientom zapewnienie stałej wysokiej jakości elementów, nawet bez specjalistycznej wiedzy. Systemy iQ analizują na bieżąco krytyczne parametry procesu i automatycznie je dostosowują w każdym wtrysku. Efektem jest samodzielnie optymalizująca się maszyna do wtrysku.

Rosnąca inteligencja sterowania maszyną jest kluczowym elementem tzw. smart factory, opisującej cel Przemysłu 4.0. Ponadto, sieciowanie systemów produkcyjnych oraz systematyczne wykorzystywanie danych maszynowych, procesowych i produkcyjnych przyczyniają się do zwiększenia wydajności, jakości i elastyczności produkcji. Pod nazwą inject 4.0 ENGEL oferuje już dziś szereg dojrzałych i wielokrotnie sprawdzonych produktów i rozwiązań cyfryzacji oraz sieciowania procesów wtryskowych, które zarówno pojedynczo, jak i w ramach szerszej strategii cyfrowej, przynoszą wysokie korzyści. „Krok po kroku ku smart factory – taką strategię mają nasi klienci” – mówi Willmeroth.

Produkcja logo inject 4.0 na bezramowej, w pełni elektrycznej maszynie do wtrysku e-motion 80 TL wyraźnie ukazuje potencjał rozwiązań inject 4.0. W kontrolerze CC300 maszyny można symulować zmienne warunki procesu, aby śledzić automatyczne dostrajanie przez systemy wspomagające na wyświetlaczu. Podczas gdy iQ weight control utrzymuje stałą objętość wtryskiwanego stopu przez cały proces, iQ clamp control oblicza optymalną siłę zamknięcia i automatycznie ją dostosowuje. „Dzięki samodoskonalącej się maszynie do wtrysku, przetwórcy mogą łatwo wykorzystać pełen potencjał wydajności i jakości, jaki oferują maszyny i technologie” – mówi Gero Willmeroth. „Pierwsze maszyny z iQ są już w użyciu w Chinach.”

ENGEL na Chinaplas 2018: hala 5.1, stoisko E71