Metoda formowania wtryskowego to jedna z najbardziej powszechnych technologii, wykorzystywanych w przetwórstwie tworzyw sztucznych, w uproszczeniu polegająca na wtłoczeniu pod ciśnieniem płynnej mieszanki do specjalnie przygotowanej formy.
Technologia wtrysku swoje początki ma w końcu XIX wieku kiedy to wynaleziono specjalną maszynę tłokową, która umożliwiła tego rodzaju produkcję. W 1955 roku powstała pierwsza wtryskarka ślimakowa, którą wykorzystujemy po dzień dzisiejszy. Od tego czasu rozwój technologii wtryskowej bardzo postępuje i idzie w kierunku udoskonalania urządzeń w celu osiągnięcia jeszcze większej wydajności.
Formowanie wtryskowe z tworzyw sztucznych jest obecnie jedną z najbardziej wydajnych oraz najczęściej wybieranych metod produkcji skomplikowanych i estetycznych elementów z termoplastycznych tworzyw. Chętnie korzystają z niej producenci podzespołów dla branży motoryzacyjnej, lotniczej, przemysłowej, producenci sprzętu medycznego, AGD czy elektroniki. Mechanizm powstawania detalu w wyniku formowania wtryskowego nie jest bardzo wymagający. Technika ta polega na wtłaczaniu przy pomocy urządzenia nazywanego wtryskarką plastycznego, ciepłego tworzywa sztucznego do formy, natomiast w niej tworzywo ostyga i tworzy tzw. wypraskę.
Etapy powstawania wyprasek:
Wtryskarka ma kształt cylindra, do którego poprzez lej wprowadzane jest tworzywo sztuczne w postaci granulek lub peletek. Obracający się wewnątrz cylindra ślimak przesuwa w kierunku formy granulat, który pod wpływem ciepła (elektryczne elementy grzejne znajdują się w ściankach wtryskarki) oraz tarcia przekształca się w plastyczną masę. Następnie ten sam ślimak, już ruchem tłokowym, powoduje wtrysk płynnego tworzywa pod wysokim ciśnieniem do pustej przestrzeni w zamkniętej formie wtryskowej. Po odpowiednim czasie, w którym następuje zastygnięcie, schłodzenie i utwardzenie wprowadzonego tworzywa, forma się otwiera i gotowy element zostaje z niej wyjęty.
Podobnie jak każda inna technologia, wtryskiwanie ma swoje plusy i minusy. Do jej zalet z pewnością można zaliczyć bardzo dokładne wypełnianie formy przez płynną mieszankę polimerów. Dzięki temu możliwe jest tworzenie nawet bardzo skomplikowanych kształtów o dużej liczbie detali. Z drugiej strony, wtryskarki, zwłaszcza te z układem dwuślimakowym, są maszynami bardzo kosztownymi, co negatywnie wpływa również na cenę gotowego wyrobu.
Atutem metody wtryskiwania jest możliwość tworzenia bardzo estetycznych detali, które nie wymagają dodatkowej obróbki – niemal gotowych do sprzedaży wprost po utwardzeniu materiału.
Firma KLGS posiada ponad czterdziestoletnie doświadczenie w dziedzinie tworzyw sztucznych, dzięki temu jest wiodącym liderem na rynku.
Zachęcamy do zapoznania się z naszą ofertą!
Proces wtrysku jest indywidualny dla każdej maszyny w odniesieniu do parametrów ustalonych dla różnych rodzajów przetwarzanych materiałów oraz wymagań stawianych finalnym produktom. Dzięki zastosowaniu symulacji wtrysku można w łatwy sposób odzwierciedlić rzeczywiste warunki całego procesu wtrysku tworzyw sztucznych, umożliwiając inżynierom przewidywanie zachowań materiałów i procesów formowania.
Symulacja procesu wtrysku pokazuje zatem jak przebiega proces wtrysku roztopionych tworzyw sztucznych, umożliwiając przewidywanie i zapobieganie występowaniu wad produkcyjnych powstających części i form. W trakcie projektowania można szybko ocenić zdolności produkcyjne, aby uniknąć kosztownych przeróbek form, podnieść jakość części i skrócić czas dostarczenia produktu na rynek.
Uzyskane po symulacjach zoptymalizowane warunki przetwarzania można następnie z sukcesem zastosować bezpośrednio w hali produkcyjnej.
Poniżej wymienione zostały niektóre możliwości jakie dostarcza nam wykorzystywanie oprogramowania do symulacji wtrysku:
Geometria wypraski
– Analiza wpływu danej modyfikacji wypraski na proces,
– Optymalizacja geometrii wypraski przy zachowaniu wytycznych klienta.
Wypełnianie formy
– Lokalizacja linii łączenia i ich przesunięcie
– Balansowanie gniazda oraz formy
– Dobór układu wlewowego wraz z wymiarami (zimne i gorące kanały)
– Dobór lokalizacji punktu wtrysku oraz ich liczby (przy uwzględnieniu obszarów niedozwolonych)
– Dobór średnicy przewężki oraz jej geometrii
– Określenie ciśnień wtrysku oraz zamykania formy w celu wskazania maszyny pozwalającej na wtryśnięcie detalu
– Dobór temperatury tworzywa i prędkości wtrysku
– Redukcja naprężeń wewnętrznych wypraski
Chłodzenie formy
– Możliwość analizy chłodzenia uproszczonego oraz pełnego pokazującego dokładny rozkład prędkości przepływu, istotnego dla skomplikowanych kanałów
– Lokalizacja hot-spotów
– Określenie wydajności odbioru ciepła przez poszczególne kanały chłodzenia
– Propozycja modyfikacji istniejącego układu chłodzącego zgodnie z założeniami przedstawionymi przez klienta
– Kompletny projekt nowego układu chłodzącego z uwzględnieniem układu wypychaczy
– Optymalizacja parametrów przepływu, rodzaju cieczy, geometrii kanałów pod kątem skrócenia czasu fazy chłodzenia
Rozwiązywanie problemów
– Dobór odpowiedniego tworzywa do wypraski (z dostępnego zakresu, zgodnie z wymaganiami klienta)
– Analiza wypaczeń wypraski i ich korekta
– Analiza zapadnięć wraz ze wskazaniem przyczyn
– Analiza problemów z niezbalansowaniem przepływu przy geometrycznie
zbalansowanych formach
– Analiza przepaleń oraz jettingu
– Analiza niskiej wytrzymałości wyprasek (związanych z dużymi naprężeniami wewnętrznymi)
– Zwiększenie sztywności przez odpowiednie ułożenie włókien w wyprasce
– Rozwiązywanie problemu pułapek powietrznych
– Rozwiązywanie problemów z niedolewaniem
Analizy zaawansowane
– Badanie stabilności procesu oraz wskazanie głównych źródeł niestabilności
– Zaawansowana optymalizacja procesu
– Analizy wytrzymałościowe z uwzględnieniem właściwości powtryskowych wyprasek
– Analiza grzania gorących kanałów
– Techniki specjalne:
W naszym Dziale Badawczo – Rozwojowym oferujemy kompleksowe wsparcie techniczne, wykonując analizy symulacji wytrysku przy użyciu najwyższej jakości oprogramowania. Zapraszamy do współpracy!
Z przyjemnością informujemy, że w dniach 6-7.07.2020 nasza Firma podeszła do certyfikacji Systemu Zarządzania Środowiskiem zgodnie z PN EN ISO 14001:2015.
Miło nam również poinformować, że podczas auditu nie zostały stwierdzone żadne niezgodności, zidentyfikowanych zostało natomiast kilka potencjałów doskonalenia, które z pewnością pozwolą nam doskonalić System Zarządzania Środowiskiem.
Z niecierpliwością czekamy na certyfikat, w najbliższym czasie będziecie go mogli odnaleźć na naszej stronie: www.klgs.pl.
Dziękujemy wszystkim zaangażowanym we wdrażanie Systemu. Jesteśmy w pełni świadomi, że pozytywny wynik auditu jest tylko początkiem na naszej drodze do doskonalenia.
Konstrukcja wyrobów z tworzyw sztucznych jest procesem złożonym, wymagającym zaangażowania zespołu projektowego składającego się z reprezentantów różnych dziedzin. We wstępnej pracy projektowej istotne jest powołanie zespołu projektowego, w którego skład powinni wchodzić koncepcyjni projektanci, konstruktorzy, przedstawiciele producentów materiałów, narzędziowcy, pracownicy produkcji, technolodzy procesów przetwórczych i technik dekoracyjnych.
W celu opracowania strategii rozwoju wyrobu, należy wziąć pod uwagę czynniki wynikające z wniosków zgłoszonych przez różnych członków zespołu oraz zapewnić aby wszystkie uwagi członków zespołu zostały uwzględnione i rozważone. Takie podejście pomaga zwrócić uwagę na całkowite koszty produktu, które często znacznie wychodzą poza koszty pojedynczych elementów lub procesów wytwarzania.
Podczas opracowania projektu części należy koncentrować się na wielu aspektach dotyczących funkcjonalności i przeznaczenia wyrobu. Kluczowe jest określanie maksymalnej ilości produktu, wymagań dotyczących jego wyglądu i rzeczywistych wymagań użytkowych. Bardzo istotną kwestią jest również ocena możliwych opcji procesu produkcyjnego i wybór odpowiedniego materiału.
Na konstrukcję wyrobów z tworzyw sztucznych ma również wpływ ma wiele czynników, są wśród nich:
W celu rozpoznania, oceny i zapobiegania skutkom wad, które mogą wystąpić w fazie projektowania oraz w fazie wytwarzania oraz w celu udokumentowanie procesu projektowania stosuje się metodę FEMA.
Stosowane są dwa rodzaje analiz:
Natomiast, w celu usprawnienia opracowania projektu, bardzo powszechnym rozwiązaniem jest stosowanie systemów projektowania 3D umożliwiającym tworzenie narzędzi, przekazywanie informacji o projekcie oraz zaprojektowanie wizualizacji i symulacji produktów.
Więcej informacji na temat zastosowania projektowania 3D oraz symulacji przepływu tworzyw sztucznych pojawi się w kolejnych postach.
Zachęcamy do lektury!
Zapraszam do zapoznania się z kolejnym artykułem, który powstał przy współpracy Politechniki Krakowskiej oraz Inżynierów z Firmy KLGS.
Miłej lektury!
Metoda PVD – Physical Vapor Deposition (zwana metodą sputteringu) polega na katodowym rozpylaniu atomów metalu i osadzaniu ich na powierzchni wyrobu. W wyniku bombardowania jonami o energii 100- 1000 eV z katody wybijane są atomy osadzanego materiału. Bombardujące jony są otrzymywane podczas wyładowania jarzeniowego prądu stałego lub prądu wysokiej częstotliwości. Wyładowanie jarzeniowe jest wzbudzane między anodą, którą stanowi uziemione podłoże, a katodą wykonaną z rozpylanego materiału, tzw. tarczy.
Technologia wykorzystuje metodę sputteringu do metalizacji tworzyw sztucznych (m.in. ABS, ASA, PBT, PA6 i innych), szkła, metali oraz ceramiki różnymi metalami (m.in. tytan, złoto, chrom, srebro, aluminium). Technologia umożliwia również użycie związków chemicznych metali – w efekcie uzyskiwane są barwne lustrzane powłoki.
Proces PVD odbywa się w zamkniętej komorze próżniowej – zdalnie i automatycznie sterowanej i jest całkowicie przyjazny dla środowiska – brak szkodliwych emisji gazu, odpadów substancji chemicznych. Nanoszenie lustrzanych powłok w procesie sputteringu jest procesem suchym i przeprowadzanym w niskiej temperaturze. Przed napyleniem metalicznej powłoki możliwe jest wyrównanie delikatnych nierówności, rys detali surowych za pomocą lakierowania UV. Metoda ta cechuje się również dużą powtarzalnością oraz zredukowanym czasem prodkucji.
Technologia PVD znalazła swoje zastosowanie w poniższych stektorach:
•Automotive – części zewnętrzne i wewnętrzne do samochodów
•Sprzęt RTV
•Kosmetyka
•Oświetlenie
•Wyposażenie wnętrz
Jest to technologia znacznie bardziej nowoczesna niż powszechnie stosowane procesy metalizacji próżniowiej i galwanizacji. Dużą jej zaletą jest możliwość nanoszenia chromu, który dzięki swoim naturalnym właściwościom zapewnia odporność powłoki na zarysowania i eliminuje konieczność lakierowania ochronnego.
Do dodatkowych zalet niektórych zastosowań metody PVD zaliczyć można także:
– napylenie powłoki ze srebra pozwalającej uzyskać dodatkowe działanie bakteriobójcze,
– napylenie powłoki z miedzi, mającej działanie grzybobójcze,
– możliwość regulowania grubości powłok poprzez pełną cyfrową kontrolę nad procesem (powłoki półprzeźroczyste, całkowite pokrycie, różne barwy lustra bez lakierowania),
– dodawanie gazów procesowych – np. azotu, tlenu i innych, w celu uzyskania dodatkowych efektów wizualnych i cech powłoki.
Lekkie, wytrzymałe, termooodporne i termostabilne, zdolne do pracy w agresywnych środowiskach. To materiały do zadań specjalnych, które daleko w tyle zostawiają za sobą popularne „plastiki” i są poważną konkurencją dla materiałów metalicznych.
Wysokotemperaturowymi termoplastami nazywamy te wysokotopliwe tworzywa sztuczne, które są stabilne termicznie i zachowują swoje właściwości użytkowe w temperaturach powyżej 150°C. Dla wielu z nich temperatury pracy są znacznie wyższe, rzędu 300-500°C. Charakteryzują się dużym modułem sprężystości, odpornością zmęczeniową, stabilnością wymiarową, świetnymi właściwościami elektrycznymi, odpornością na większość rozpuszczalniki (rys nr 1) oraz zredukowaną do minimum palnością (rys nr 2).
Materiały te mogą być modyfikowane pod względem odporności na zużycie, przewodnictwa cieplnego i elektrycznego, koloru, wzmocnienia i innych cech. Możliwość ich formowania wtryskowego daje znaczną elastyczność projektowania. Należą do nich siarczki polifenylenu (PPS), polisulfony (PSU), częściowo aromatyczne poliamidy (np. poliftalamid
PPA), blendy polieteru fenylenu (PPE) i te z najwyższej półki: poliketony (PEEK, PEKK, PEK), poliimidy (PI), poliamidoimidy (PAI), polieteroimidy (PEI) i inne.
Ich wyjątkowe właściwości sprawiają, że wysokotemperaturowe tworzywa sztuczne nadają się do zastosowania w branżach, w których występują ekstremalne warunki pracy. Znajdziemy je
m.in. w motoryzacji, lotnictwie, urządzeniach medycznych, sprzęcie E&E, telekomunikacji, monitorowaniu środowiska. Materiały te coraz częściej trafiają pod maski samochodów. Wykorzystanie ich zamiast metalu pozwala zaoszczędzić na masie, przyczyniając się do zmniejszenia zużycia paliwa. Doskonale sprawdzają się w warunkach wyższych temperatur pracy, zwiększonego ciśnienia i stosowania agresywnych chłodziw. Nieraz wystarczą niewielkie komponenty lub powłoki z tworzyw wysokotemperaturowych, stanowiące część wyrobu, aby nadać mu cechy niezbędne do pracy w takich wymagających warunkach oraz aby nie doprowadzić nadmiernego wzrostu kosztów materiałowych
i produkcyjnych.
Ze względu na znaczą lepkość, wąskie okno procesowe czy higroskopijność, przetwórstwo wysokotemperaturowych tworzyw sztucznych wymaga doświadczenia i nowoczesnego parku maszynowego. Istotne jest też zaplecze umożliwiające wtrysk 2-K, obtrysk wkładek, obsługę skomplikowanych form i robotyzację procesu, obróbkę skrawaniem. Aby odpowiednio wykorzystać potencjał wysokotemperaturowych termoplastów, niezbędna jest wiedza o projektowaniu narzędzi, form wtryskowych, samych wyprasek wysokotopliwych oraz wykorzystanie komputerowych metod optymalizacji.
Metoda formowania wtryskowego jest bardzo powszechną technologią wykorzystywaną w przetwórstwie tworzyw sztucznych oraz gumy. Polega ona na wtrysku uplastycznionego w wysokiej temperaturze tworzywa do formy wtryskowej, gdzie następnie zastyga tworząc tzw. wypraskę.
Prawidłowa konstrukcja formy wtryskowej ma ogromne znaczenie w procesie produkcyjnym, gdyż od niej zależy wydajność produkcji, koszt wykonania i jakość wyrobu, jak również trwałość i praca samej formy.
Zachęcamy zatem do zapoznania się z poniższym artykułem w celu przybliżenia procesu tworzenia form wtryskowych.
Już na etapie projektowania niezwykle ważnym elementem jest uwzględnienie kilku kluczowych zagadnień, a mianowicie:
Istotny wpływ na konstrukcję projektowanej formy ma dobór tworzywa, z którego wykonywany będzie detal, należy pamiętać, aby wybrać tworzywo o dobrych właściwościach przetwórczych.
W fazie projektowania, bardzo ważnym aspektem jest także odpowiednie pochylenie ścianek modelu, które mają zapobiegać zatarciom lub uszkodzeniom na formie, jak również odpowiedni dobór innych parametrów m.in: grubość ścian czychropowatość powierzchni.
Proces projektowania konstrukcji, formy wtryskowej jest zatem procesem czasochłonnym i złożonym, składającym się z wielu etapów – poniżej kilka najważniejszych:
W następnej kolejności przygotowuje się próby form oraz niezbędne korekty (jeżeli istnieje taka konieczność) i dostarcza gotowy wyrób wraz z raportem pomiarowym.
Zaprojektowanie i wykonanie formy są bardzo czasochłonnymi elementami procesu i wymagają zaangażowania wielu działów przedsiębiorstwa. Czas wykonania formy w dużym stopniu zależy od skomplikowania konstrukcji wypraski, co wpływa także na końcowy koszt formy wtryskowej.
W Firmie KLGS posiadamy własne Centrum Badawczo – Rozwojowe oraz współpracujemy z renomowanymi Narzędziowniami, Uczelniami i Instytucjami R&D. Posiadamy duże doświadczenie w konstrukcji form wtryskowych, służąc wsparciem i pomocą na każdym etapie projektu.
Zapraszamy do współpracy!
Historia formowania wtryskowego tworzyw sztucznych.
Czy wiecie, że formowanie wtryskowe tworzyw sztucznych zostało zapoczątkowane już pod koniec XIX wieku? Pierwsza maszyna do formowania została opatentowana w 1872 roku przez dwóch braci, Johna i Izajasza Hyattów. Urządzenie przez nich stworzone było proste, natomiast szybko doprowadziło do rozwoju rodzącego się przemysłu produkcji tworzyw sztucznych, dzięki któremu formowane były różne, proste artykuły.
Początek XX wieku dzięki dwóm niemieckim naukowcom, Arthurowi Eichengrun i Theodorowi Becker, przyniósł rozwój najpopularniejszych tworzyw termoplastycznych, takich jak poliolefiny, polistyren i polichlorek winylu (PCW).
Następnie przyszła II wojna światowa, która zrewolucjonizowała świat – spopularyzowała samoloty, doprowadziła do postępu w motoryzacji oraz wzmocniła gospodarkę produkcji wojennej. W odniesieniu do tworzyw sztucznych, okres ten wywołał również duże zapotrzebowanie na tanie, masowo produkowane materiały. Tworzywa sztuczne weszły więc na rynek, zapewniając rozwój taniej produkcji na dużą skalę.
W 1946 rok był przełomowy – amerykański wynalazca James Watson Hendry zbudował pierwszą na świecie wtryskarkę ślimakową do wytłaczania. Używając ślimaka obrotowego, Hendry był w stanie lepiej kontrolować sam proces wtrysku. co znacząco podniosło jakość wytwarzanych produktów. Opracował on również pierwszy proces wtryskiwania wspomagany gazem, kluczową innowację, która pozwoliła na tworzenie długich, złożonych, pustych produktów.
W kolejnych latach, dzięki materiałom zapewniającym większą wytrzymałość i mniejszą wagę, produkcja tworzyw sztucznych wyprzedziła produkcję stali w latach 70-tych. Do roku 1990 formy aluminiowe stały się trendem produkcyjnym; szybszą i tańszą alternatywą dla form stalowych.
Obecnie możliwości, jakie daje formowanie wtryskowe tworzyw sztucznych, są wdrażane przez wiele sektorów produkcyjnych takich jak; elektronika, motoryzacja, sprzęt AGD, artykuły gospodarstwa domowego, lotnictwo czy przemysł kolejowy. Technologia stosowana obecnie jest podobna do technologii stosowanych w przeszłości, jednak komputery ułatwiły cały proces projektowania i produkcji. Wyniki są również bardziej precyzyjne, a teraz części z tworzyw sztucznych są często preferowanym wyborem do zaawansowanych zastosowań technologicznych i naukowych.
Aktualnie tworzywa sztuczne cieszą się coraz większym zainteresowaniem w szeroko rozumianych procesach produkcyjnych, a elementy wytwarzane z tych materiałów wyróżnia trwałość i szerokość zastosowań.
W ciągu ostatnich kilkunastu lat znacząco rozwinął się rynek nowych, inżynierskich tworzyw sztucznych syntetyzowanych z surowców pochodzenia roślinnego. To coraz szersza grupa tworzyw, które mogą z powodzeniem konkurować z wieloma zaawansowanymi petrochemicznymi tworzywami sztucznymi oraz biokompozyty.
Nowoopracowywane materiały biopolimerowe i biokompozytowe charakteryzują się coraz korzystniejszym zestawem właściwości użytkowych i przetwórczych, w tym coraz lepszym stosunkiem wytrzymałości do gęstości. Wraz z ich rosnącą popularnością i skalą produkcji, stopniowo maleje też ich cena. Część tych materiałów jest zarówno biopochodna jak i biodegradowalna. Biodegradacja oznacza szybki rozkład do substancji prostych (woda, CO2, biomasa) pod wpływem działania mikroorganizmów. Przykładem biopochodnego i biodegradowalnego materiału może być :polilaktyd (PLA), niektóre jego blendy i kompozyty z włóknami naturalnymi na jego osnowie. Polilaktyd amorficzny konkuruje m.in. ze styrenowymi tworzywami sztucznymi. Polilaktyd semikrystliczny ma jeszcze szerszy wachlarz zastosowań, dzięki zwiększonej odporności cieplnej. Istotną zaletą PLA jest to, że jego biodegradacja następuje w środowisku przemysłowego kompostu, jednak w warunkach użytkowania ma on dużą trwałość.
W większym stopniu na znaczeniu rosną jednak tworzywa biopochodne niebiodegradowalne, takie jak biopoliamidy, biopoliolefiny, biopoliwęglan, biopochodny poli(tereftalan etylenu), biopoliuretany. Część z nich to odpowiedniki popularnych tworzyw sztucznych otrzymywanych z ropy naftowej, zarówno pod względem składu chemicznego jak i właściwości. Inne posiadają nowy, atrakcyjny zestaw cech i nie mają swoich chemicznych odpowiedników wśród polimerów petrochemicznych (np. poliamid 10.10, poliamid 6.10).
Biopochodne materiały polimerowe i biokompozyty z włóknami naturalnymi, to propozycja dla wytwórców poszukujących ekologicznych rozwiązań czy kierujących swoje wyroby do eko-konsumentów. Dla tych, którzy chcą zmieniać swój wizerunek, dostosowując się do wymogów polityki zrównoważonego rozwoju oraz dla tych, którzy szukają dróg pozyskiwania dofinansowania projektów.
Inżynierowie z firmy KLGS pomagają swoim partnerom w doborze nowych, biopochodnych materiałów termoplastycznych dostępnych na rynku. Obsługują cały proces produkcyjny, prowadzący do uzyskania przyjaznych dla środowiska, a równocześnie zaawansowanych, technicznych wyprasek wtryskowych (www.klgs.pl/dobormaterialu).
ADRES
KLGS Sp. z o.o.
Pcim 1512
32-432 Pcim
TELEFON
(+48) 12 274 32 xx - Kliknij
EMAIL
klgs@klgs.pl
ZNAJDŹ NAS NA
