Műanyagok feldolgozása, additív technológiák

A fröccsöntött termékek piacán a piaci nyomás hatására folyamatos költségcsökkentés folyik. Ennek egyik, növekvő fontosságú eleme az energiahatékonyság javítása, ami emellett a cég környezetvédelmi megítélésénél is fontos szerepet játszik. A digitális termelésre történő fokozatos átállást különböző szoftver csomagok támogatják, amelyek a hatékonyság növelést a fröccsgépek és a különböző kiegészítő berendezések közötti kommunikáció révén is javítják. E rendszerek lehetővé teszik az alapanyag tulajdonságainak és a környezet ingadozásainak kompenzálását, javítva a minőséget, csökkentve a selejtarányt és a nem tervezett leállások okozta veszteségeket. Az alábbiakban a fröccsgépgyártók legújabb fejlesztéseiről olvashatnak.

Egy adott terméknél a megfelelő technológia kiválasztásához fontos mérlegelnünk a hideg- és a forrócsatornás fröccsöntő szerszámok előnyeit és hátrányait. Az új forrócsatorna-rendszerek fejlesztései a feldolgozható anyagok körének kiszélesítését, a minőség javítását és a gazdaságosság növelését célozzák.

A legújabb extruderek gyorsabbak, nagyobb arányban képesek jó minőségben használni a reciklált polimereket, és gyakran rendelkeznek többrétegű termékek gyártására alkalmas kialakítással. Egyre nagyobb jelentőségű a telekommunikációs „okos” eszközök segítségével nyújtott távszolgáltatás. Az extruderben a műanyagömledék áramlását szimuláló programok fejlesztése révén lehetővé vált a szerszámok gyors, hatékony optimalizálása.

A fröccsöntő üzemekben egyre jobban terjed a robotok alkalmazása. A MISZ előző számában megjelent publikáció 1. részében a robotok gyártói jelenlegi újdonságaikra hívják fel a figyelmet és több olyan lehetőségre mutatnak rá, amelyekben a feldolgozó üzemek tovább hasznosíthatják a többtengelyes vagy a lineáris (kateziánus) robotok előnyeit. Az ebben a számban megjelenő 2. részben a robotok további fejlesztéseiről számolnak be, amelyek révén a fröccsöntés magas szintű automatizálása megvalósíthatja az Ipar 4.0 elvei szerinti műanyag-feldolgozást, többek között az emberrel együttműködő robotok, az ún. kobotok alkalmazásával.

A fröccsszerszám temperálása jelentősen befolyásolja a darabok minőségét és a ciklusidőt. A Variotherm eljárás a fröccsöntés közben változtatja a szerszámhőmérsékletet, ezáltal optimalizálva a minőséget és a gazdaságosságot. Fontos a különböző szivattyúk, amelyek a temperáló folyadékot mozgatják, gazdaságossága és energiafelvétele, ami egyúttal a környezetvédelemmel is kapcsolatba hozható. A közvetlen fűtőpatronos fűtés hatékonyabb, mint a köpenyen lévő csőkígyós megoldás.

A műanyagok legtermékenyebb feldolgozása a fröccsöntés. A rövid ciklusidő érdekében a feldolgozók a szerszámba fröccsentett meleg ömledéket a lehető leggyorsabban igyekeznek lehűteni, de emiatt a megszilárdult formadarab nem éri el az elméletileg maximális minőséget. Az amorf műanyagokban belső feszültségek maradnak vissza, a részlegesen kristályos műanyagokban a kristályossági fok az optimális értéknek legfeljebb 90%-a körül lesz. Utólagos hőkezeléssel, ún. temperálással meg lehet közelíteni az ideális állapotot. Egy amerikai tanácsadó cég tulajdonosa, Michael Sepe, a Plastics Technology című szaklapban megjelentetett cikksorozatában tárja fel a különböző műanyagok temperálásának titkait. A következőkben ebből a legnagyobb mennyiségben feldolgozott kommersz (amorf és részlegesen kristályos) műanyagok temperálására ajánlott tanácsait ismertetjük.

A műanyagok kompaundálásában is megjelenik az igény a negyedik ipari forradalom, az ipar 4.0 legújabb eredményeinek felhasználására. A kompaundáló berendezések gyártói gyors ütemben fejlesztik az „okos” gyártásra alkalmas hardver és szoftver megoldásaikat, és ezeket a kompaundálók egyedi igényeihez igazítva ajánlják.

Az autóipari, teherviselő fém alkatrészek erősített műanyagokkal történő helyettesítéséhez jó támogatást ad a 3D nyomtatású prototípusok és komplex modellezési számítások, számítógépes szimulációk használata. Az optimális eredményekhez vezető 3D nyomtatású prototípus alakja tudatosan eltér a gyártásra kerülő fröccsöntött termékétől, mivel az ezen mért értékeket csak a szimulációs modellek számításai alapján lehet értelmezni. A szerszámgyártásnál is kezdenek tért nyerni a 3D nyomtatással készült alakadó részek, amelyek a gyors piacra kerülés mellett gyakran a ciklusidő, és így a gyártási költségek csökkentését is biztosítják.

A nagyobb sebesség és jobb minőség mellett az alacsony nyomású iMFLUX eljárás javítja a fenntarthatóságot, megkönnyítve a reciklált és a bioalapú anyagok használatát, csökkentve az energiafelhasználást, a hulladékot és lehetővé teszi a súlycsökkentést is.

A fröccsöntő üzemekben egyre jobban terjed a robotok alkalmazása. A publikáció 1. részében a robotok gyártói jelenlegi újdonságaikra hívják fel a figyelmet, és több olyan lehetőségre mutatnak rá, amelyekben a feldolgozó üzemek tovább hasznosíthatják a többtengelyes vagy a lineáris (kateziánus) robotok előnyeit. A következő számban megjelenő 2. részben a robotok további fejlesztéseiről számolnak be, amelyek révén a fröccsöntés magas szintű automatizálása megvalósíthatja az Ipar 4.0 elvei szerinti műanyag-feldolgozást, többek között az emberrel együttműködő kobotok, az ún. robotok alkalmazásával.

-

A COVID-19 járvány idején fertőtleníteni kell a vezérlők, kijelzők és kezelőpanelek érintő felületeit. Ehhez ad tanácsokat az alábbi cikk.

A különböző termékek és alkatrészek méretének, súlyának csökkentése általános követelmény széles felhasználási területeken. Főleg ott kritikus ez a kérdés, ahol a súly csökkenése egyértelműen energiamegtakarítást tesz lehetővé. Mellesleg a súly csökkentése gyakran együtt jár költségcsökkenéssel is A súlycsökkentés egyik módja, hogy habosított műanyagokat használnak kompakt műanyagok helyett. Történelmileg a habosított műanyagok döntően az amorf műanyagok voltak, a PS, a PU és a PVC. A habosított PP-t kb. 20 éve vezették be.

A fröccsöntött termékek minősége erősen függ a szerszám temperálásától. A temperálás, amelyet ma még többnyire a gépkezelő állít be, nem egyszerű feladat, különösen, ha a szerszámban több temperáló kör hőmérsékletét és áramlási sebességét kell beállítani és összehangolni. A digitalizált temperálással egy lépéssel közelebb lehet jutni az Ipar 4.0 megvalósításához. A 300 °C felett megolvadó, magas hőállóságú műszaki műanyagok fröccsöntésekor a temperálást olajjal végzik. Egy új eljárás szerint 230 °C-ig az olaj 30 bar feletti vízzel helyettesíthető, ami nemcsak fokozott tisztaságot eredményez, hanem számos más előnye is van.

A kofröccsöntés kétkomponenses technológia, amelyben a két ömledéket szakaszosan vezetik be ugyanabba a szerszámfészekbe. A Milacron, a Kortec és a Mold Masters cég összeolvadása lehetővé tette egy olyan korszerű, automatizált kofröccsöntési technológia kifejlesztését, amely bármely meglévő fröccsöntő gépre telepíthető, ez által bevezetése viszonylag kis beruházással megoldható.

Napjainkban a műanyag-feldolgozó gépek anyagellátása teljesen automatizált, központi irányítással működik. Egy modern rendszer tartalmazza a tárolótartályokat, a szárítókat, a navigátort és az anyagleválasztást. Ezen felül valamennyi paramétert rögzítenek: anyagváltások szárítási hőmérséklet stb. A rendszer minden anyagtételt követ a fröccsgépig.

A hőformázók 2019-ben az USA-ban, Milwaukee-ben tartott konferenciájukon, Európában a K 2019-es düsseldorfi vásáron mutathatták be újdonságaikat. A kiemelkedő termékeket az USA-ban iparáganként díjazták is. Az európai vásáron inkább a gépgyártók jelentek meg egyre többet tudó gyártóeszközeikkel. A Stuttgarti Egyetem Műanyag-technológiai Intézetében inline vastagságelosztást mérő eljárás és ezt automatikusan szabályozó vezérlés megoldásán dolgoznak.

A kis átmérőjű csövek koextrúziójánál a jó minőség biztosításához fontos a különböző hőmérsékletű rétegek termikus elszeparálása a szerszámon belül, illetve az egyes csőrétegeket felépítő polimerömledék hegedési varratok nélküli egyesítése. A kompaundálásra már 60 éve óta sikeresen alkalmazott kétcsigás extruderek egyre hatékonyabbá válnak a folyamatos fejlesztések és a digitalizáció következtében. A gépgyártók egyre újabb megoldásokkal javítják extrudereik teljesítményét.

A 3D nyomtatás töretlenül fejlődik, de még mindig elsősorban a gyors prototípus gyártásra és a kis szériás termelés egy részére korlátozódik. Folyamatos az új anyagok és technológiák kifejlesztése. Egyre nő a partnerkapcsolatokban megvalósított fejlesztések aránya.

Az FLM technológiával végzett 3D nyomtatásnál fontos a tárgyasztal és az első polimer réteg jó tapadása. Ezt a tárgyasztal és a polimer anyagának típusán túl elsősorban a tárgyasztal hőmérséklete befolyásolja. Az alapanyagok fejlesztésénél két irányzat észlelhető, az egyik a csak a saját nyomtató típuscsaláddal feldolgozható anyagokat fejleszti, a másik pedig arra törekszik, hogy az alapanyagot minél több nyomtató típussal fel lehessen dolgozni. A 3D nyomtatás fejlődését a nyílt hozzáférési anyagok tudják igazán felgyorsítani.