Решения за автоматизация в леенето под налягане на пластмаси

АвтоматизацияВъв ФокусСп. Инженеринг ревю - брой 8/2021 • 25.11.2021

Леенето на пластмаси под налягане е сред промишлените приложения, които могат да извлекат най-много предимства от средствата за автоматизация поради специфичния характер на извършваните операции

Пазарът предлага изключително богат асортимент от технологични решения – както за автоматизиране на отделни етапи от процеса, така и за цялостна интеграция

Незаменими във все повече предприятия се оказват и промишлените роботи, които непрекъснато подобряват съотношението между капиталовложение и реализирани ползи

Високотехнологичната автоматизация в съвременната индустрия предлага единен отговор на множество въпроси, свързани с повишаване на ефективността, скоростта и качеството, а също и на безопасността в производството. Всяко следващо поколение средства за автоматизация води до грандиозен скок при функциите и възможностите на оборудването и логично – до експоненциален ръст в приложенията. Днес леенето на пластмаси под налягане е сред браншовете, които могат да извлекат най-много ползи от внедряването на автоматизирани решения поради специфичния характер на извършваните операции – трудоемки, рискови и повторяеми, същевременно изискващи висока устойчивост и прецизност при изпълнение. Пазарът предлага изключително богат асортимент от технологични решения – както за автоматизиране на отделни системи и етапи от процеса по инжекционно формоване, така и за цялостна интеграция на ниво производствена линия или цех.

Незаменими във все повече предприятия в отрасъла се оказват и промишлените роботи, които непрекъснато подобряват съотношението между капиталовложение и реализирани ползи по отношение на производителност, точност и бързина при изпълнението на все по-разнородни и комплексни задачи.

› Реклама

Потенциал и технологично развитие

Повишаването на степента на автоматизация на използваното оборудване се доказва като печеливш ход не само за средни и големи по обем производства, но и за все повече малки бизнеси, ориентирани към бъдещ растеж. А и в този изключително наситен пазарен сегмент динамиката на търсенето и предлагането е такава, че предприятията, които отказват да се развиват в технологичен аспект и да инвестират в съвременни средства за оптимизация на производството и редуциране на себестойността на единица продукция често търпят драстични спадове на пазарните позиции. Именно тук автоматизацията се оказва решаващ фактор за много компании, тъй като позволява извличане на по-големи ползи при еднакви базови ресурси.

Различни средства за автоматизиране на ръчния труд в леенето на пластмаси под налягане са намирали широко приложение в този отрасъл още през миналия век, а сред първите кандидати за оптимизация са рутинни операции като отстраняване на формованите детайли от матрицата, събиране и поставяне на изделията върху конвейери или други транспортни системи за придвижването им към следващата работна станция. При тях машинното изпълнение притежава потенциал за неимоверно увеличаване на скоростта. По традиция обаче освен с голяма повторяемост тези задачи се отличават и с висока степен на непосредствен риск за здравето на служителите, когато се осъществяват ръчно. В по-ранните етапи на частична автоматизация и зараждащ се хибриден подход към човешкия и машинния труд на преден план изниква необходимостта от осигуряване на съответните предпазни средства и системи, гарантиращи безопасността на хората и оборудването. Независимо че в много производства днес функционират изцяло автоматизирани линии, машинната безопасност остава водещ приоритет.

Недостатък на пионерските решения за автоматизиране на инжекционното формоване е, че обикновено са проектирани за даден отделен етап от производствения процес, физически са ограничени и не позволяват интеграция с останалите звена на технологичната линия. Повечето от съвременните инструменти за промишлена автоматизация разполагат с вградени предпазни функции и системи, които позволяват значително по-голяма гъвкавост при внедряването и интегрирането на отделните производствени етапи в цялостни платформи за управление, включително и при наличието на ръчно изпълнявани задачи. Своеобразен технологичен скок в автоматизацията на инжекционното формоване е въвеждането на колаборативен режим на работа между хора и роботи – т. нар. коботи. Оборудвани с усъвършенствани сензори за ограничаване на силата и траекторията на движение, предотвратяващи колизия както с неодушевени обекти в работната зона, така и с оператор, роботите от този клас позволяват гъвкаво и безопасно автоматизиране на процеса там, където е най-необходимо.

 

Директна автоматизация на производствения процес

Ориентираната към удобство и безопасност съвременна промишлена автоматизация прави възможна съвместната работа на хора и машини във всякакви по тип, сложност и натовареност производствени процеси. Технологиите от ново поколение позволяват интегриране и на най-дребните аспекти на инжекционното формоване в цялостни решения с централизирано управление, например в т. нар. работни клетки. Тези компактно обособени в пространствено отношение системи се отличават с висока концентрация на средства за автоматизация и могат значително да оптимизират традиционно сложни приложения, като опаковането например. Една такава клетка може да обхване целия производствен цикъл на дадено пластмасово изделие, като на входа й се подава изходната суровина, а в края излиза напълно готов, опакован продукт. Комбинация от автоматизирани и роботизирани системи се “грижи” за всички отделни технологични етапи – леене под налягане, охлаждане, изваждане на формованите заготовки, почистване, маркиране, етикетиране, асемблиране и други довършителни операции. Следва транспортиране към опаковъчна станция, отново интегрирана в клетката, запечатване и подготовка за транспортиране, наред с качествен контрол, палетизиране и т. н.

Най-големи подобрения в ефективността на процеса по шприцване на пластмаси на практика се постигат посредством увеличаване на скоростта на производство, като същевременно се запазва постоянно високо качество. Делегирането на тежките, уморителни и повторяеми операции на роботите значително съкращава времената за изработка на дадена партида, елиминирайки рисковете за служителите и налагайки устойчиви стандарти в качеството и производителността. Предназначени първоначално за оптимизация на груби и некритични задачи в сферата на шприцването, високотехнологичните съвременни роботи днес могат да заменят човека и в най-прецизните дейности, например вмъкване/позициониране на компоненти за повторно или двуслойно формоване (overmolding), обрязване и зачистване на леяци, както и отстраняване на миниатюрни, фини и деликатни изделия от матрицата, без опасност от повреждането им.

Що се отнася до безопасността, леенето на пластмаси под налягане по традиция е високорисков производствен метод поради голямото количество топлина, многото подвижни части, тесните пространства между машинните елементи и огромните сили, които са неизменна част от процеса. Цялостното и директно автоматизиране на всички тези дейности не само елиминира рисковете за хората, но позволява и ангажирането им с операции от по-висока тактическа значимост, като планиране, програмиране и оптимално оползотворяване на наличните ресурси. Така ключовата роля на човека на стратег, кородинатор и “диригент” на индустриалното производство се запазва и утвърждава дори в изцяло автономните фабрики от бъдещето, където ще се произвеждат все по-сложни и прецизни пластмасови продукти.

А инжекционното формоване остава предпочитан и високорентабилен метод за производство на компоненти и изделия за все по-широк кръг от индустрии, включително хранително-вкусовата, бутилиращата, фармацевтичната, козметичната и химическата промишленост, автомобилостроенето и общото машиностроене, медицината, отбраната и много други.

 

Повече за ролята на роботите

Движени от стремежа за все по-ефективни и гъвкави решения за автоматизация, която пазарната динамика налага, производителите на пластмасови изделия чрез леене под налягане трайно изместват фокуса на инвестициите си към индустриалната роботика. Обект на интерес вече не са само pick-and-place системите за зареждане и разтоварване на матриците и шприцавтоматите и подаване на формованите изделия към транспортни линии. Роботите намират приложение във всеки етап и вариант на производствения процес, включително в двуслойното леене, етикетирането, обрязването, измерването, визуалната инспекция, опаковането и т. н.

Там, където ръчното изпълнение оставя поле за вариации в качеството, скоростта и ефективността, роботизираните решения не допускат компромиси.
Шприцването на пластмаси традиционно е свързано с производството на големи обеми от идентични продукти. В такива предприятия промишлените роботи са отлично решение за прецизното изпълнение на сложни последователности от опасни, уморителни и деликатни операции с висока повторяемост и без нужда от почивки и прекъсвания. Едно от най-популярните приложения на роботизираните системи в полимерната индустрия е обслужването на производствените машини и автомати (machine tending). Тази интензивна по отношение на труд, концентрация и постоянство в изпълнението си дейност може да бъде осъществявана напълно автономно от специално оборудван със съответните пневматични/вакуумни хващачи и допълнителни инструменти робот, без нужда от намесата на оператор. Ползите са много – повишена производителност, скорост и точност на работа, елиминиран риск при боравенето с горещите матрици и заготовки, както и сведен до абсолютния минимум брак.

Друго водещо приложение на промишлените роботи в сегмента е вмъкването на функционални (най-често метални) детайли в изделието, например пластини, резбови елементи, щифтове и т. н. Тези вложки могат да бъдат поставяни в излетите заготовки както преди или по време, така и след етапа на шприцване, включително в още горещите шприцформи или след тяхното изстиване чрез механичен монтаж.

Шестосните роботи са популярно решение за зареждане и разтоварване на детайлите от машината в комбинация с позициониране и монтиране на допълнителните елементи. Те са подходящи както за хоризонтални, така и за вертикални системи. Триосните роботи пък са предпочитани за хоризонтални шприцмашини и приоритетно – за високоскоростни приложения.

Двуслойното леене също е сред възможните за роботизиране в различна степен операции. При него две или повече самостоятелно отлети части се съединяват, за да се получи крайният продукт, като етапите на леене често се извършват и на различни машини. Ключово тук е прецизното позициониране на отделните компоненти при преместването им от една работна станция на друга, а промишлените роботи осигуряват постоянно високо качество, бързина и точност при изпълнението на тази задача.

 

Спомагателни и довършителни операции

Широко поле за роботизация предлагат и спомагателните и довършителни операции в леенето на пластмасови изделия под налягане. Т. нар. “вътрешно” етикетиране включва поставянето на различни информационни маркировки, както и декорирането на отливките по време на цикъла на инжекционно формоване. Тук роботизирани системи се използват за влагане на предварително принтирани етикети или декоративни филми директно в отворената матрица. Впоследствие те перманентно се капсуловат в готовото изделие и се превръщат в интегрални елементи от крайния продукт.

Друга задача, изискваща особена прецизност, е обрязването, почистването и шлифоването на отлетите пластмасови продукти. Отстраняването на излишния материал от заготовката и събирането на изстиналите в каналите на шприцформата леяци генерира сравнително голямо количество отпадъчен продукт, подходящ за рециклиране. А многократната употреба на термопластичните полимери е сред “зелените” принципи, заложени в политиката на всяко предприятие, стремящо се към ресурсна ефективност и екологична устойчивост. Специално проектираните за целта роботи бързо и точно се придвижват между станцията за обрязване и леяковите канали и поставят събрания материал в гранулатор за последващо разтопяване и използване. Много производители залагат и на специални роботизирани клетки за комбинирано извършване на довършителни операции, от които продуктите излизат напълно готови, идентични помежду си и с постоянно високо качество.

Едновременното изпълнение на множество дейности, включително почистване, етикетиране, опаковане и палетизиране, допълнително повишава гъвкавостта и производителността.

При асемблирането на отлети компоненти чрез лепене или нанасянето на защитни покрития роботите прецизно дозират винаги едно и също количество от използваната субстанция на едно и също място, редуцирайки до минимум загубата на материал и бракуваните изделия. Индустриалните роботи се справят и с по-сложни задачи като тестване, визуална инспекция, горещо щамповане, комплексни заваръчни операции посредством лазер и т. н., съкращавайки значително работните цикли и оптимизирайки разходите за единица продукция.

ЕКСКЛУЗИВНО

Top