Шприц машините – все по-производителни и интелигентни

МашиниВъв ФокусСп. Инженеринг ревю - брой 8/2017 • 30.11.2017

Шприц машините – все по-производителни и интелигентни
Шприц машините – все по-производителни и интелигентни

Макар много иновативни технологии, като 3D принтирането например, все по-активно да навлизат в масовото производство на пластмасови изделия, шприцването продължава да е един от най-предпочитаните производствени методи поради множеството му предимства.

Наред с метода, непрекъснато еволюира и производственото оборудване за инжекционно формоване на пластмаси, а съвременните модели шприц машини се отличават с интелигентни функции и значително по-висока ефективност и производителност от предците си само преди десетилетие.

Четири са основните тенденции, които задават посоката на развитие на технологиите при модерната техника за леене под налягане на пластмаси: подобрена енергийна ефективност, по-висока производствена ефективност, усъвършенствани производителност и експлоатационни характеристики и по-екологично производство.

На пазара са достъпни високотехнологични шприц машини с електрохидравлични, механични, хидростатични или комбинирани задвижващи системи, както и с технологии за прецизно управление на движението (motion control).

Новото поколение софтуер за мониторинг и управление на процесите по инжекционно формоване значително оптимизира управлението на производствените променливи. Последните разработки в областта свеждат до минимум загубите на материал, улесняват превантивната поддръжка и повишават производствената и енергийна ефективност на машините.

Компютъризиране на процесите
Едно от най-фундаменталните подобрения в леенето на пластмаси под налягане е въвеждането на компютъризираните шприц системи. Те позволяват пълно автоматизиране на процеса по инжекционно формоване. При тези конфигурации шприц автоматът е оборудван със сензори, които позволяват на компютър да управлява работата му, както и да бъдат въвеждани промени на работните параметри в движение.

В резултат от интегрирането на компютъризирани системи в шприцването на пластмаси се постигат възпроизводимо качество и устойчиво висока производителност. Тъй като процесът може да бъде напълно автоматизиран, вече няма нужда от оператор, което позволява намаляване на разходите за производство на пластмасови изделия. Това води до икономии на разходи от производствения поток в дългосрочен план и гарантира, че методът на инжекционно формоване ще остане конкурентен на 3D печата, който в много приложения все още се оказва твърде нерентабилен.

Интелигентни производствени технологии
Множество параметри трябва постоянно да се наблюдават и контролират по време на процеса на леене под налягане, за да се осигури оптимално качество на продукцията. Интелигентните безжични сензори променят завинаги начина, по който тези променливи се управляват. Те могат лесно да бъдат внедрени вместо конвенционалните измервателни прибори, интегрирани в оборудването, или като допълнение към тях.

› Реклама

Сред основните приложения, в които се използват безжични сензори, са измерването и контрола на налягането, температурата и влажността по време на процеса по инжекционно формоване. Тези сензори дават възможност за автоматично събиране на данни от процеса по шприцване на пластмаси. Събраната информация е достъпна в реално време, като достъпът до нея може да бъде осъществен при поискване чрез софтуерна клиентска програма или мобилно приложение с удобен и лесен за използване интерфейс. Интелигентните сензори могат да бъдат интегрирани както в ново, така и в по-застаряващо оборудване, за да подобрят ефективността и производителността му и да удължат експлоатационния му живот.

Макар положителният ефект върху качеството на производство да е впечатляващ, той не е единствената полза, която интелигентните сензори носят в леенето на пластмаси под налягане. Откриването и локализирането на проблеми в процеса или оборудването, дори още преди да са настъпили, е важна стъпка по посока намаляване на разходите за поддръжка на шприц машините. 

Интелигентните сензори са основен инструмент за осъществяването на прогнозен мониторинг и осигуряват на операторите данни от труднодостъпни или опасни зони, където конвенционалното наблюдение на измервателните прибори би могло да е рисково, трудно или дори невъзможно. В допълнение, физическата проверка на измервателните уреди в повечето случаи е времеемка и свързана с допълнителни разходи. Безжичните сензори позволяват автоматизирано събиране на данни от измервателните устройства на предварително зададени времеви интервали и изпращането им към контролния център на системата.

Иновации при шприц автоматите
Сред иновативните технологии, които намират приложение при съвременните шприц машини, са роботизираните системи, автоматизираните платформи за разтоварване на готовите изделия и подмяна на матриците, системите за автоматизирано управление на налягането и процесните параметри, програмите за финишна обработка на изделията и др. 

Свързването на шприц машините и спомагателното оборудване в мрежа и осигуряването на комуникация и споделяне на данни в реално време помежду им и с компютърната контролна система е сред водещите съвременни тенденции в областта. IoT и Industry 4.0 технологиите намират все по-голямо приложение и при оборудването за инжекционно формоване, превръщайки го в предпочитан метод за изработка на пластмасови изделия в модерните и високотехнологични свързани производства.

Специално за нуждите на автомобилната индустрия пък се разработват специализирани шприц машини със системи за мултикомпонентно леене, които позволяват смесване на различни суровини с разнообразни свойства директно в процеса на инжекционно формоване.

Енергийно ефективни решения
Друга тенденция, която гарантира конкурентоспособността на леенето под налягане, е повишаването на енергийната ефективност на двигателите и задвижванията на шприц машините. Тези технологии спомагат за реализирането на огромни икономии на енергия за производителите на пластмасови изделия. Допълнителна полза от намаленото потребление на енергия е подобрената екологична устойчивост, ресурсна и икономическа ефективност не само на локалното производство, но и като цяло в рамките на отрасъла. Много производители днес етикетират продуктите си като “зелени”, подчертавайки повишената енергийна ефективност на процесите по производството им, което добавя стойност за потребителите.

Енергийната ефективност е решаващ критерий за производителите на пластмаси, когато купуват нова шприц машина. Електрическите машини за инжекционно формоване обещават икономии на енергия до 50%, което ги превръща в по-предпочитано решение за редица приложения от хидравличните системи. Практиката показва обаче, че електрическите системи не са универсално решение. 

Те са рентабилни за средния клас приложения с мощност на затваряне между 100 и 500 тона. Хидравличните, сервопомпени и хидростатични двигатели и задвижвания също са достигнали изключително високи нива на енергийна ефективност и предлагат рентабилно решение за други класове приложения. Ето защо производителите на пластмасови изделия е добре да съобразят тези особености със специфичните изисквания на програмите си и максимално да персонализират шприц машините за конкретните производствени приложения.

Освен по-високия тонаж, с който все повече модели шприц автомати на пазара се отличават, водеща тенденция в сегмента са и машините с електро-хидравлично задвижване. Тези системи се характеризират с висока скорост и прецизност на работа, подобрена енергийна ефективност, екологосъобразност, надеждност и издръжливост.

Подобрена производствена ефективност
Ефективността на производство е важен фактор за всички компании, които произвеждат големи количества от едни и същи пластмасови изделия (например за опаковъчната и автомобилната промишленост). Дизайнът на продукта, свойствата на материалите и конфигурацията на шприцформите или матриците формират базата за най-ефективно оползотворяване на суровините. В този пазарен сегмент високата надеждност на шприц машините е основен ключ към подобрената производителност. 

Производствена ефективност може да се постигне по различни начини. В случай че фокусът е върху ефективното използване на суровини, оптимизирането на теглото на формованите изделия е от водещо значение. Това може да стане възможно чрез намаляване на дебелината на стената на излетия детайл, което от своя страна изисква по-кратко време и следователно по-висока скорост на впръскване.

Друга възможност за увеличаване на производствената ефективност е интегрирането в процеса на т. нар. производствени стъпки надолу по веригата (downstream production steps). За да се постигне това, се интегрират системи за времево оптимизиране на разтоварването на формованите детайли от матриците и транспортирането им към последващите етапи на обработка в системата. Интегрираното производство на сложни продукти на една машина (например контейнери с капак и уплътнение) също допринася за по-висока ефективност, тъй като елиминира нуждата от отделни производствени операции на различни машини. За тази цел се разработват комплексни шприц автомати с допълнителни инжекционни апарати, които се интегрират в системата и синхронизират в рамките на машинния цикъл.

По-висока производителност
Модерните високопроизводителни машини за инжекционно формоване също представляват рентабилна инвестиция за едросерийните производители на пластмасови изделия. За да увеличат производителността, тези компании се интересуват от машини с възможно най-много допълнителни формовъчни (леярски) кухини. Тези системи се нуждаят от допълнителна инжекционна мощ, както и високоефективни системи за динамичен контрол на инжекционните оси с цел постигане на необходимата повторяема точност. Шприц машините с по-голям брой формовъчни кухини са по-тежки от традиционните автомати и при тях нараства необходимостта от динамичен контрол на осите за затягане.

Производителността на машините с високи скорости на работните цикли се увеличава не само чрез по-висока ефективност на впръскване. Тя може да бъде увеличена и чрез оптимизиране на процесите по разтоварване и транспортиране на формованите изделия, което на свой ред намалява времетраенето на циклите. При по-прецизните шприц автомати производителността на машината може да бъде увеличена например с повишена точност и повторяемост на процеса на леене и синхронизиране на разтоварването и транспортирането на готовите изделия. Друг възможен подход за подобряване на производителността може да бъде реализиран чрез конфигурирането на система от специализирани машини, част от производствена линия, специфична за дадено приложение. Такива са например шприц линиите за PET преформи.

Новият брой 8/2017

брой 8-2017

ВСИЧКИ СТАТИИ | АРХИВ

ЕКСКЛУЗИВНО

Top