Trendy ve vstřikování plastů: Vložky do formy s integrovanými senzory voestalpine

Jak vložky se zabudovanými snímači pomáhají při monitorování procesu?

Vstřikovací lisy dokážou měřit mnoho parametrů procesu, jako například tlak a teplotu vstřikování nebo hmotnost vstříknutého plastu. Pomocí těchto údajů z lisů je možné odhalit  přibližně 70 % příčin vad dílů. V závislosti na aplikaci však mohou další senzory ve formě podporovat měření údajů o kvalitě, a tím pomáhat při nastavování parametrů procesu, jako je například teplota. Zjednodušené znázornění procesu najdete na obrázku níže.

Monitorování procesu vstřikování plastů pomocí vložek s integrovanými senzory: Import údajů ze senzoru, Zpracování údajů, Analýza údajů, Úprava parametrů procesu, Proces vstřikování plastů.

Jak je znázorněno na obrázku, díky senzorům integrovaným do formy je možné zpracovávat údaje v reálném čase, zachycovat potenciální problémy a podle toho přizpůsobovat parametry procesu. AM poskytuje volnost při navrhování, která umožňuje integraci senzorů přesně na správných místech bez negativního vlivu na konstrukci chlazení vložky.

* Společnost voestalpine dodává AM vložky a instaluje senzory. Výroba senzorů, zpracování a analýza údajů v současnosti nejsou zahrnuty v našem rozsahu služeb.

Jaké jsou výhody AM vložek?

V předchozím článku jsme rozebírali, jak zvýšit efektivitu a produktivitu při vstřikování plastů. Článek si můžete přečíst zde.  Klíčovou roli v tom hrálo použití vložek vyrobených aditivní výrobou. Aditivní výroba překonává mnohé problémy spojené se vstřikováním plastů, které jsou typické pro konvenčně vyráběné vložky do nástrojů:

• Vady, jako je smrštění v důsledku nerovnoměrného rozložení teploty, což vede k vyšší míře zmetkovitosti
• Delší cykly
• Vysoké náklady na údržbu a výrobu v důsledku vysokého množství zmetků a dlouhých cyklů
• Omezení konstrukce, např. pro konformní chlazení nebo integraci senzorů

Jednou z mnoha výhod aditivní výroby (AM) je realizace konformních chladicích kanálů ve vložkách forem, které zajišťují homogenní rozložení teploty, čímž se snižuje míra zmetkovitosti a zmenšuje se toleranční rozsah vyráběných plastových dílů. Podobné kanály je možné vytvořit pro integraci senzorů pro účely monitorování. Samozřejmě lze senzory integrovat i do konvenčně vyráběných vložek. Abychom dosáhli stejné flexibility při jejich umístění – tedy možnosti zabudovat senzory přesně tam, kde jsou potřeba – je obvykle nutný proces vakuového pájení. Konvenční proces je však obecně dražší než integrace do vložek AM a existují potenciální problémy s konstrukcí, které mohou negativně ovlivnit konformní chladicí výkon vložky.

Pomocí AM vložek mohou konstruktéři vytvářet kanály pro integraci senzorů, jako jsou termočlánky nebo tlakové senzory pro monitorování. Monitorovací systém tak může poskytovat výrobcům vstřikovacích forem údaje o formě v reálném čase – od teplot, poruch až po prostoje a údržbu. Použití termočlánků přináší následující výhody:

• Úspora času při nastavování nových forem a procesů
• Odběr vzorků
• Zvýšená stabilita procesu
• Snížení míry zmetkovitosti
• Zvýšená životnost vložek díky provozu za optimálních podmínek
• Detekce ucpání chlazení v rámci jednoho cyklu
• Sběr (velkých) dat, např. pro účely asistované optimalizace procesu, Industry 4.0 a přiřazování údajů o kvalitě pro OEM

Díky použití technologie AM mohou konstruktéři vytvářet vložky s následujícími vlastnostmi:

• Kanály senzorů mohou být zakřivené, což umožňuje umístění senzorů v klíčových oblastech (například v blízkosti dutiny nebo chladicích kanálů). Senzory mohou být efektivně umístěny kdekoli je to potřeba.
• Chladicí kanály mohou být přizpůsobeny tak, aby bylo možné senzory integrovat bez kompromisů v chladicím výkonu.
• Efektivní přenos tepla mezi AM vložkou a senzorem.

Obrázek vlevo: Návrh AM vložky s kanály pro konformní chlazení a integraci senzorů.  Obrázek vpravo: Aditivně vyrobené vložky s nainstalovanými senzory. Spolupráce mezi společnostmi voestalpine a SKZ – German Plastics Center.

Vložky se senzory, jak jsou znázorněny na obrázku výše, byly použity ve společném projektu se společností German Plastics Center ve spolupráci se společností Eye, která poskytla hardware a software pro vizualizaci a sběr údajů ze senzorů.

Jak integrovat senzory do procesu?

Pokud provozujete podnik v oblasti vstřikování plastů, ve spolupráci se společností voestalpine High Performance Metals vám pomůžeme hned od začátku integrovat senzory do vašeho výrobního řetězce.

Procesní řetězec integrace senzorů. Procesy v modré barvě (Návrh, aditivní výroba a integrace senzorů) nabízí společnost voestalpine. Procesy v šedé barvě (monitorování) nabízejí partneři v případě potřeby podpory.

Ve fázi návrhu se poloha senzoru a počet senzorů v AM vložce určuje na základě přímé konzultace mezi zákazníkem a centrem aditivní výroby voestalpine. Další konstrukční hlediska týkající se polohy senzoru zahrnují minimální vzdálenost od dutiny a minimální vzdálenost od chladicího kanálu.

Po finalizaci návrhu se AM vložka vyrobí (včetně následného zpracování, jako je obrábění, tepelné zpracování a povrchová úprava).

Ačkoli společnost voestalpine nevyrábí samotné senzory ani neposkytuje monitorování, prostřednictvím konzultací se zákazníky jsme schopni integrovat senzory do AM vložek v rámci přípravy na monitorování podle monitorovacího systému zvoleného zákazníkem.

Jak mohou vaše vstřikovací formy těžit z vložek se senzory? 

Vložky se senzory pro formy na vstřikování plastů se stále více využívají, protože tento přístup zlepšuje výrobní procesy, zvyšuje kvalitu a podporuje digitální automatizaci.  Brzy zveřejníme na blogu zajímavou případovou studii, která právě na toto poukazuje. Mezitím se naši odborníci těší na rozhovor s vámi o tom, jak vám voestalpine HPM může v této oblasti pomoci. Můžete je kontaktovat níže.

Pokud máte zájem o další informace, kontaktujte nás.