Способны ли такие технологии поднять на новый уровень экономические показатели и производительность формования? Определенно могут. Станет ли это ответом для всех? Нет, если они осмотрительны.

Что необходимо для того, чтобы в наши дни оставаться конкурентоспособным? Этот вопрос не перестает вертеться в головах большинства представителей отрасли, занимающихся литьевым формованием, а ответы на него совсем не так уж очевидны. Одним из потенциальных кандидатов является группа технологий окончательной обработки при формовании, которую мы назвали IMx. Осуществляемые непосредственно при формовании окрашивание, нанесение покрытия, нарезка, сборка, работа с несколькими материалами и т. д., в настоящее время изучаются, и в целом ряде случаев активно рекламируются, в качестве решения проблем с растущими затратами и давлением со стороны конкурентов.

Это выглядит как игрушка, тем не менее, мысль выражена точно: эта копия гоночной машины состоит из шести частей и слоя декорирования при формовании (IMD), она выходит из пресс-формы в полностью собранном и оформленном виде. Этот инструмент был создан Electroform для того, чтобы продемонстрировать возможности технологий обработки при формовании

Для того чтобы все же выяснить, являются ли эти стратегии, позволяющие экономить время, деньги и трудозатраты, ответом на Ваши проблемы, мы провели опрос тех, кто занимает ведущие позиции в этой области технологии. Большинство из опрошенных согласилось с тем, что IMx может не быть решением для всех применений, но, в то же время, инсайдеры отрасли объяснили нам в каких случаях и по каким причинам окончательная обработка при формовании может стать наиболее адекватным выбором. Мы также сообщим Вам последние ведения о том, где именно в настоящее время применяются эти технологии.

Гнезда используются более активно

Вспомните, как Вы в первый раз увидели, как осуществляется сборка при формовании или как работает производственная ячейка для окрашивания при формовании. Возможно, Вы были одним из посетителей выставки NPE 2006, которые толпились вокруг стенда Progressive Components (Вауконда, Иллинойс) для того, чтобы увидеть экспонат от производителя пресс-форм Electroform, т. е. пресс от Engel на два впрыска, на котором собиралась и оформлялась копия гоночной машины, и все это осуществлялось в инструменте, созданном компанией Rockford, Иллинойс, менее чем за восемь недель. Полный цикл разработки, включая проектирование и создание экспериментальной модели, занял 17 недель.

Тем не менее, даже десять лет назад внутри гнезда осуществлялось больше, нежели просто формование отдельной детали. В инженерном смысле, создание первой детали с помощью двух впрысков ознаменовало собой рождение сборки при формовании. Введение двух материалов вместе, несомненно, подходит под определение этого термина. Деталь выходит из пресс-формы в законченном виде, нет более необходимости соединения ее деталей, сварки или связывания или же использования каких-либо иных методов сборки в качестве вторичной операции. 

Инструмент для создания копии машины формует четыре шины и два компонента кузова из белого и черного ABS, собирает их вместе с помощью клепки, а затем осуществляет декорирование корпуса с помощью этикетки, наносимой при формовании. Замер продолжительности цикла дал менее 17 секунд при оптимальной конфигурации пресса.

Разумеется, сборка при формовании, в ходе которой внутри инструмента соединяются несколько деталей, и используется более одного материала, требует значительно больших усилий, нежели относительно простая операция формования поверх. Но это позволяет нам всегда помнить, что сложная сборка при формовании выросла на основе данной технологии.

Декорирование при формовании и нанесение этикеток при формовании, известные как IMD и IML соответственно, являются наиболее известными и раньше появившимися членами семейства Imx, у которых множество сторонников на рынках автомобильных деталей, упаковки и потребительских товаров.

Недавно эта группа пополнилась нарезанием при формовании для деталей, которые создаются обратным формованием на текстиль, пленку или какой-либо иной слой. Представьте себе, например, дверные панели автомобиля или корпуса для бытовых электронных устройств.

В каких случаях сборка при формовании имеет смысл

Уэйд Кларк, президент и глава компании Electroform, считает, что у технологий обработки при формовании много преимуществ, но путь это не самый простой. “Не следует недооценивать сложности сборки при формовании”, - говорит он, - “и формовщики должны в полной мере осознавать, что от них потребуется, прежде чем они начнут реализовывать проекты такого типа”.

По мнению Кларка, в число преимуществ сборки при формовании и прочих технологий, реализуемых в форме, входит возможность создания более однородных продуктов, с более точной подгонкой и более высокими эксплуатационными характеристиками, которые не дают усадки и коробления. “Все проблемы с качеством практически снимаются при использовании таких технологий. Так, например, когда вы переходите на сборку или декорирование при формовании исчезает проблема сохранения ориентации детали. При осуществлении декорирования и сборки в качестве вторичных операций этого не происходит”.

Как поясняет Кларк, те заказчики, которые осуществили такой переход, также экономят деньги на погрузке/разгрузке, учете материально-товарных запасов и логистике. Он добавляет, что выбор производителя пресс-формы, обладающего опытом в области технологии Imx, имеет решающее значение для достижения этих преимуществ.

 
Компания-производитель пресс-форм KTW Austria создала этот инструмент для сборки в форме с количеством гнезд 16+16  SpinStack. На нем производятся крышки с перемычками и соответствующими отверстиями для выпуска, укомплектованные вытяжными язычками против несанкционированного доступа для применений в области упаковки пищевых продуктов. (Фото любезно предоставлено Gram Technology)

Защелкивающиеся крышки, изготавливаемые сборкой в форме, обычно создают из двух различных материалов, которые не соединяются даже  при создании расплава.

Что же следует знать потенциальным пользователям этой технологии? “Следует всегда сначала создавать прототип для того, чтобы удостовериться, что Вы правильно выбрали нужные материалы для Вашего применения”, - советует он. - “Помимо проверки продукта, основной причиной изготовления прототипа является то, что используемые пресс-формы и средства автоматизации могут стать исключительно сложными, и внесение изменений в эти системы может стать очень дорогим после того, как технология будет запущена”.

Кларк говорит, что, если Вы подумываете о том, чтобы вложить средства в производственную ячейку для сборки при формовании, следует убедиться в том, что Вы будете в состоянии обеспечивать реализацию этой инвестиции. “Не всегда имеется гибкость, достаточная для того, чтобы эффективно переключаться ан производство других типов продукции”.

И, наконец, необходимо убедиться в том, что Вы рассмотрели все необходимые трудозатраты. По словам Кларка, для реализации технологий при формовании требуется меньше прямых трудозатрат, зато больше непрямых. “Хотя в результате запуска проекта с технологиями работы при формовании Вам, возможно, удастся  переориентировать на  другую работу трех цеховых техников, кто-то ведь должен будет обслуживать инструмент и готовить его к  планово-предупредительному техническому обслуживанию, а еще Вам понадобятся высоко квалифицированные инженеры, которые разбираются в автоматизированных системах для того, чтобы поддерживать эксплуатацию производственной ячейки, а еще может быть не оценено время, необходимое для обучения этих инженеров”.

Рон Кислиек, директор по продажам и маркетингу компании Gram Technology (Скоттсдейл, Аризона), считает, что интерес к сборке при формовании растет. “С использованием сборки при формовании достигается большая точность деталей, и необходимо меньше общих капиталовложений по сравнению с существующими подходами, здесь меньше энергопотребление, и это хорошо зарекомендовавшая себя технология”, - говорит он. - “Мы уже были свидетелями получения выгоды в упаковочной отрасли при производстве контейнеров и крышек, а также на рынке медицинских продуктов для сборки из нескольких деталей”.

Как рассказывает Кислиек, даже при нынешней ситуации медленного роста на автомобильном рынке существует интерес со стороны поставщиков автомобилей из-за возможности экономии затрат. “Все здесь сводится к нескольким простым основным вещам, то, что отрасль серьезно присматривается к этой технологии. Это все благодаря экономии затрат, повышению качества деталей и более сложным применениям”.

По мнению Кислиека, хотя может показаться, что для пресс-форм для сборки при формовании могут понадобиться более жесткие допуски, это вовсе необязательно. “Конструкция пресс-формы основывается на соотношении между деталями, находящимися внутри пресс-формы, а осуществление сборки прямо в пресс-форме уменьшает количество колебаний, которые могут повлиять на соединение деталей. Эта одна из причин  того, что при использовании данной технологии повышается качество деталей”.

Окрашивание при формовании набирает силу

Компания UBE Machinery (Энн Арборr, Мичиган) представила на выставке NPE 2003 систему окрашивания при формовании под торговым названием Imprest Technology. При реализации технологии используется впрыск с низким давлением, аналогичный тому, что используется при выдавливание пуансоном. Материал вводится в пресс-форму и держится при низком давлении до тех пор, пока не произойдет его частичное охлаждение. Пресс-форма слегка приоткрывается, и впрыскивается краска прямо на поверхность детали. После этого пресс-форма снова закрывается, краска отверждается и обеспечивается поверхностное покрытие класса A, даже если подложка детали была неровной. В отличие от вторичных технологий нанесения окраски, здесь нет необходимости иметь идеально гладкую поверхность подложки, идеальной должна быть только поверхность гнезда пресс-формы.

В декабре компания KraussMaffei (Флоренция, Кентукки) запустила в промышленное производство систему, которая производит детали литьем с использованием длинного волокна (LFI), окрашиваемые непосредственно в пресс-форме. Хотя технология LFI и не относится к числу технологий литьевого формования, поскольку при ее реализации скорее льют, нежели впрыскивают расплавленные реактивные полимеры, новая система обеспечивает новые возможности для компаний, занимающихся литьевым формованием, которые хотят расширить свой ассортимент продуктов. Процедура формования начинается с того, что робототехническая распыляющая головка наносит слой краски непосредственно на поверхность открытой разогретой пресс-формы. Затем робот наносит слой барьерного покрытия поверх слоя краски. Специальная смешивающая головка льет слой с длинным волокном, после чего пресс-форма закрывается и зажимается.

Компания Harita Seating Systems Ltd. (Хозур, Индия) использует эти системы для производства крышек тракторных двигателей, которые сначала будут реализовываться в Индии, а затем будут экспортироваться в Европу. Как сообщают в компании KraussMaffei, с помощью данной технологии можно производить высокопрочные армированные волокном детали с выдающимся сильным блеском поверхности.

Для данного и прочих проектов окрашивания при формовании решающее значение имеют чистые поверхности пресс-формы, поскольку слой окрашивания наносится непосредственно в пресс-форму. Компания KraussMaffei производит пресс-формы для Harita в своем Центре компетентности в области технологий инструментария, расположенном в Фирзене, Германия. Основными применениями для таких окрашенных деталей, армированных волокном, являются грузовые транспортные средства, сельскохозяйственная техника, автобусы и грузовики.

Современное состояние работы с несколькими материалами

Пожалуй, самые старые среди технологий Imx технологии мультиматериального формования по-прежнему имеют множество последователей среди конструкторов и производителей комплектного оборудования, которые работают на потребительском рынке. И эти технологии не просто улучшают эстетические свойства продукта. 

 
Технология окрашивания в форме от KraussMaffei позволяет придавать поверхностям длинноволоконных компонентам сильный блеск без необходимости использования вторичной технологической линии для окрашивания.

Так, например, компания Gram Technology сообщает, что один из ее заказчиков использовал эту технологию для создания диализного соединения, сформованного из двух различных материалов, которые не соединялись в пресс-форме. Производитель не хотел, чтобы материалы скользили друг по другу, поэтому была создана пресс-форма для того, чтобы создать многослойную структуру. Половина основного материала была использована для создания трубки, на которую затем впрыскивали ТРЕ совсем так же, как это происходит, когда мы надеваем кольцо на палец. Вторую половину основного материала затем впрыскивали поверх ТРЕ для получения его инкапсуляции, при этом оставляли окно, через которое просвечивал материал ТРЕ. Это уж точно не было просто дедовское формование поверх.

Еще одной модификацией технологии с двумя впрысками стало производство толстых флаконов для косметических товаров. В компании Gram сообщают, что многие формовщики разочарованы продолжительными циклами, которые необходимы для охлаждения тяжелой основы. Одним из решений является производство флаконов в виде деталей, создаваемых двумя впрысками, впрыскивая один и тот же материал из двух различных мест, В результате получается ускорение работы инструмента, и не образуется провалов или искажений, которые характерны для формования деталей с толстыми стенками.

Работающий в компании Husky (Болтон, Онтарио), менеджер по развитию бизнеса и маркетингу по работе с обогреваемыми литниками Мартин Бауманн считает, что именно горячеканальные системы являются ключом к сохранению конкурентоспособности в области мультиматериального формования. “Всякий раз, когда у вас есть два или более различных материала, и Вы хотите сделать с ними побольше операций прямо в пресс-форме, основным компонентом Вашей технологии является обогреваемый литник”, - говорит Бауманн. - “При мультиматериальном формовании пресс-форма уже очень сложная, поэтому одним из способов повышения эффективности технологии, является оптимизация обогреваемых литников”.

Он поясняет, что, независимо от того, сколько у вас установок для литьевого формования, система должна обеспечивать однородную доставку полимерного расплава в различные точки впрыска. И он также добавляет, что “хорошо выполненная конструкция обогреваемых литников может существенно влиять на продолжительность циклов”.

Бауманн предостерегает, что при формовании с использованием двух и более материалов с разными температурами плавления необходимо проследить за термическим разделением материалов. “Вам вовсе не нужно, чтобы они воздействовали друг на друга, вызывая выгорание низкотемпературного материала, перекос и прочие проблемы. Хорошо сконструированная система обогреваемых литников обеспечит надежную защиту материалов”.

Аргументы в пользу сборки при формовании

Это лишь неполный перечень преимуществ, которые может обеспечить сборка при формовании, если деталь действительно подходит для применения данной технологии. Получаемые преимущества также зависят от свойств продукта и производственной среды:

• Можно использовать меньшие по размеру прессы и меньше приспосабливания к индивидуальным параметрам;
• Менее продолжительные циклы, которые могут быть менее 8 секунд в целом ряде случаев, в зависимости от производительности машины, типа смолы и технологических условий;
• Меньшее энергопотребление;
• Меньший вес оборота формы = меньше энергопотребление и больший срок эксплуатации пресса и/или системы;
• Потенциальное уменьшение числа механических устройств (направляющих, эжекторных систем и т. д.);
• Удаление во время цикла или открытия формы;
• Меньшее необходимое зажимное усилие;
• Лучший баланс в пресс-форме и системе горячеканальных литников;
• Требуется меньше движений выталкивателя;
• Позволяет осуществлять дополнительные операции во время части цикла с закрытой пресс-формой;
• Требуется меньше ресурсов для эксплуатации системы;
• Простые конфигурации машины по сравнению с другими решениями;
• Повышенное качество деталей и допуски деталей;
• Возможность пользоваться услугами целого ряда производителей оборудования, поскольку механизмы системы интегрированы в пресс-форму, и не являются частью формовочной установки или внешних автоматизированных систем;
• Размещение определенной операции внутри инструмента уменьшает число требований к установке литьевого формования, и уменьшает потребность в индивидуально приспособленных установках для реализации дополнительной операции, поскольку она уже реализуется в инструменте.

Более детально с технологиями декорирования и нанесения этикеток непосредственно в форме Вы можете познакомиться в статье  «ЛУЧШИЕ ИЗДЕЛИЯ, ВЫПОЛНЕННЫЕ С ПОМОЩЬЮ IMD И IML ТЕХНОЛОГИЙ» на www.polymery.ru

 www.polymery.ru