Műanyagok feldolgozása, additív technológiák

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.

A fúvóka és a szerszám érintkezésénél elég gyakori probléma az ömledék szivárgása. Ennek általában a fröccsegység helytelen pozícionálása az okozója. Ezt egy egyszerű eljárással korrigálhatjuk. A hosszú folyásutak sok problémát okoznak a fröccsöntésnél. Német kutatók azt találták, hogy a fröccsöntő szerszám felületének speciális textúrája akár 18%-kal is megnöveli a folyási utat.

A műanyag-feldolgozás egyik fontos, de néha háttérbe szoruló lépése a gép szellőztetése, gáztalanítása. Ennek a lépésnek az a célja, hogy a polimerömledékből eltávolítsuk a nem kívánatos illékony szennyeződéseket, pl. a reagálatlan monomert, oldószereket, vizet, oldott gázokat. Az alábbiakban az extruderek gáztalanítását tárgyaljuk.

Az ipar digitalizációs átalakítása részeként az új, 3D nyomtatáson alapuló gyártástechnológia megkezdte behatolását az építőiparba is. Ennek eredményeképpen nő az iparág termelékenysége és csökken környezeti károsító hatása is. A 3D nyomtatással készült gépalkatrészek, autóipari, illetve gyógyászati termékek méretpontossága elmarad a hagyományos technológiákkal készültekétől. Német kutatók a méretpontosság javítására végeztek sikeres kísérleteket.

A szálerősítésű műanyagok mátrixa között hőre lágyuló és hőre keményedő műanyagokat egyaránt megtalálunk. Ezeknek a kompozitoknak rendkívül jó tulajdonságaik mellett a súlycsökkentés is előnyeik közé tartozik. Az alábbiakban ismertetett példák is ezt támasztják alá. Szálerősítésű műanyag tárgyak 3D nyomtatását is megoldották.