Системи за манипулиране на материали при шприцване

• Инжекционното формоване е сред най-популярните методи за производство на пластмасови изделия в съвременната индустрия
  
  
• В процеса на шприцване се използват различни системи за манипулиране на материалите (суровини, добавки, оцветители) и извършване на спомагателни операции като изпомпване, транспортиране и др.
  
  
• Високоавтоматизираните производства в дигиталните фабрики на Industry 4.0 поставят разширени изисквания за интелигентно управление, отдалечен мониторинг, контрол и диагностика на спомагателното оборудване

Инжекционното формоване е сред най-популярните методи за производство на пластмасови изделия в съвременната индустрия. Освен основното оборудване за шприцване в процеса се използват и различни системи за манипулиране на материалите (суровини, добавки, оцветители) и извършване на спомагателни операции като изпомпване, транспортиране и др. Проектантите на такива системи е важно да гарантират, че пластмасата се загрява, изпомпва, пренася, охлажда и доставя в необходимото състояние, надеждно и с оптимална енергийна и ресурсна ефективност до всеки отделен технологичен етап. Високоавтоматизираните производства в дигиталните фабрики на Industry 4.0 налагат и допълнителни изисквания за интелигентно управление, отдалечен мониторинг, контрол и диагностика, за да се редуцират експлоатационните разходи, да се оптимизира качеството и да се сведат до минимум нежеланите престои на оборудването.

Технологични особености на процеса

Обработката на полимерните материали в процеса по подготовката им за инжекционно формоване и последващото манипулиране на готовите изделия включват различни операции като загряване, разтопяване, изпомпване, транспортиране, дозиране, изсушаване, охлаждане, рециклиране и др. Освен с акцент върху максималната разходна ефективност и производителност, специализираните системи за тези цели се проектират и с фокус върху безкомпромисната безопасност на материала, техниката и персонала.

Спомагателното оборудване, което е част от една модерна шприц машина за пластмаса, обикновено е организирано на две нива – централна (централизирана) система, разположена в пресата за инжекционно формоване, и странична система, най-често включваща бункер за изходния материал, транспортен механизъм и сушилна станция в близост до машината. Централната система типично се състои от една или повече вакуумни помпи, които подават материал към единична преса или няколко отделни машини или станции в обща технологична линия. За смяната и разпределянето на материалите при насочването им към машините обикновено се използва специален колектор. Организацията между двете системни нива може да бъде и хибридна, що се отнася до тяхното разполагане в рамките на производствената конфигурация.

Селектирането на помпен механизъм за централно транспортиране на материалите най-често се свежда до избор между едно- или двустъпални регенеративни, стандартни обемни помпи или такива за пренос на дълги разстояния. Първият тип се отличава с безшумна работа и сравнително ниска пазарна стойност, но среща ограничения при дистанцията, на която се пренася материалът. Двустъпалните регенеративни помпи могат да се справят с по-дълги разстояния на транспортиране, но често са шумни и с лимитирана производителност. Обемните системи осигуряват достатъчно мощност, но бюджетните им версии също не са водещ избор по показатели като работен шум и капацитет на далечен пренос. Ето защо най-подходящи са специализираните варианти на обемни помпи за дълги транспортни линии в индустрията, които работят безшумно и с необходимите мощност и дебит на големи разстояния.

Основни групи спомагателно оборудване

Освен помпите ключови за надеждното изпълнение на технологичния процес са и бункерните сушилни инсталации. Те традиционно имат двустенен корпус от неръждаема стомана, изолиран във всички зони в контакт с материала, и външно алуминиево покритие. Тези системи се използват за сушене на широк набор от нехигроскопични пластмасови материали като полистирен, полипропилен, aкрилонитрил-бутадиен-стирен (ABS) и др.

Други критични механизми, част от външния контур на системата за манипулиране, са бункерните товарачи, които се инсталират директно към сушилния бункер. Производственият процес изисква и обемни дозиращи системи, предназначени за автоматично дозиране и смесване на сурови или повторно смлени материали, оцветители и други добавки.

Важна част от външното спомагателно оборудване са още водните охладители, които се грижат за бързо понижаване на температурата на матриците след шприцване, за да се съкрати максимално производственият цикъл. Охлаждащият капацитет може да бъде значително подобрен чрез избор на система с по-голям брой охладителни модули или интегрирането на допълнителни модули към съществуващата инсталация.
Външният контур на системата за манипулиране на материалите при инжекционно формоване включва и гранулатори за пластмаса без сита, които работят при изключително ниска скорост. Тяхната задача е да направят пластмасата на гранули с подходящ размер според характеристиките на машината и процеса. На този етап се отделя известно количество прахообразен отпадък, който може да бъде използван повторно. В системата са интегрирани различни устройства за безопасност, а функцията за автоматично движение с обратен ход гарантира непрекъсната работа.

Все по-масово за автоматизирано обслужване на преси за инжекционно формоване и шприц автомати се използват индустриални роботи. Те заместват оператора в изваждането на готовите изделия от пресформите и позиционирането им за последваща обработка. На пазара се предлага голямо разнообразие от стандартни, специални и телескопични манипулатори, които могат да бъдат адаптирани практически към всяка производствена конфигурация, повишавайки ефективността, точността и производителността и елиминирайки рисковете за персонала.

Сред останалите ключови компоненти на системата за манипулиране на материалите са температурните контролери и релета, чиято задача е прецизно да регулират подгряването на дюзите и колекторните блокове, така че при преминаването си през тях стопилката да остане в течно състояние, както и да се предотврати прегряване. Редица машини изискват и превключватели за разлика в налягането, които служат като детектори за запушване на филтрите и изключват нагнетателния механизъм при задръстване на филтъра над 90%. Често се използват и различни типове подаващи системи, част от които са разработени специално за работа с рециклирани материали.

Шприц машините от най-ново поколение са оборудвани с богат набор от интелигентни сензори, които позволяват прецизен мониторинг, управление и диагностика на технологичния процес, събиране на необходимите данни и комуникация между контролерите и компютъризираното спомагателно оборудване в рамките например на облачно базирана платформа.