New trends in injection molding after the K 2013, Part 3

2. Systémové chlazení a temperace vst�ikovacích forem

Tempera�ní systémy pro temperaci vst�kovacích forem musí, jako základní po�adavek, zajistit vysokou reprodukovatelnost oh�evu a odvodu tepla do a z formy, optimalizovat dobu cyklu vzhledem k jakostním po�adavk�m výst�iku - tvarová a rozm�rová p�esnost, jakost povrchu - lesk, atd.

K tomu slou�í dv� základní metody temperace:

- metoda pr�b�ná, kdy po celou dobu provozu formy jejími tempera�ními kanály protéká tempera�ní médium

- nepr�b�né metody - pulzní chlazení a metoda ATS, která vyu�ívá dva samostatné vodní okruhy s rozdílnou teplotou vody

S temperací velmi úzce souvisí jak p�ipravenost vst�ikovny na vyu�ití mo�ností nap�íklad pulzního chlazení, tj. mít k dispozici dostate�n� výkonný a efektivní chladící okruh s úpravnou chladící vody, p�ípadn� s rekuperací tepla získaného z chladícího systému, tak i vybavenost pracovišt� dostate�ným mno�stvím výkonných tempera�ních p�ístroj�, aby bylo mo�no v jedné form� pracovat v rámci jejích chladících okruh� s r�znými teplotami a tím mít mo�nost ovliv�ovat jakostní po�adavky kladené na konkrétní výst�ik.

K uvedeným skute�nostem je nutno systémov� p�i�adit i správnou konstrukci formy a vzít v potaz i typ vst�ikovaného termoplastu - amorfní a �áste�n� krystalický.

Pod pojmem správná konstrukce formy v oblasti její temperace, respektive chlazení mám na mysli znalost konstruktéra formy jak optimáln� z pohledu konstrukce výst�iku - tlouš�ky st�n a jejich zm�ny, tvarové prvky - rohy, �ebra, p�epá�ky, atd. vést p�íslušné kanály - pr�m�r, vzdálenost od st�ny formy, vzdálenost os kanál�, atd.

Na uvedené znalosti navazuje pot�eba rozd�lit tempera�ní systém na maximáln� mo�né mno�ství jednotlivých okruh� zapojených do sb�rného systému, který rozd�lí vstup chladící vody do okruh� paraleln�, tj. do všech okruh� umo�ní vstup vody ve stejném okam�iku a o stejné teplot�, pokud není pou�ito více tempera�ních p�ístroj� o r�zných teplotách. Sb�rné systémy mohou být jednoduché umo��ující pouze paralelní zapojení nebo vybavené r�znými typy regula�ních prvk�, které budou regulovat mno�ství protékané tempera�ní vody a rozd�lovat vodu o r�zných teplotách.

V konstrukci formy by m�lo být samoz�ejmostí nesamoú�elné pou�ívání materiál� o vysoké tepelné vodivosti, v�etn� dostate�ného odvodu tepla z t�chto tvar� formy, vyu�ití komformního chlazení a technologie DMLS - Direct Metal Laser Sintering. Proto�e tato technologie umo��uje pracovat s kanály o malých pr�m�rech je systémové d�le�ité mít k dispozici tempera�ní vodu o vhodném slo�ení, které nedovolí p�i teplotách nad 60 °C vysrá�et vodní kámen, který by kanály o malých pr�m�rech ucpával.

Pro prov��ení navr�ených systém� temperace a chlazení slou�í matematické simulace, které umo�ní p�ed výrobou formy ov��it jejich efektivitu a správnost ve vztahu k jakostním parametr�m, nap�íklad vyhodnocení deformací a p�ípadn� odhalit nesprávné �ásti konstrukce formy.

Po výrob� formy, v její b�né výrob�, slou�í k zajišt�ní spolehlivé kvality a �ízení procesu vst�ikování tepelné monitorování procesu pomocí technologie IR Thermo Control - infra�ervené bezdotykové termokamery. Umo��ují kontinuální kontrolu kvality temperace s okam�itou detekcí tepelných chyb.

3. Vst�ikovací formy

Z této velmi široké oblasti zmíním jednu zále�itost, která nebývá v pop�edí zájmu konstruktér�, ale p�i vlastním procesu vst�ikování mám velký význam. Tou zále�itostí je problematika odvzdušn�ní tvarových dutin vst�ikovacích forem.

Firma DME p�edstavila nové typy odvzduš�ovacích kolík�, zátek, vyhazova�� z materiálu Porcerax II. Výhody jejich pou�ití jsou v tom, �e:

 - umo��ují odvod vzduchu z konkrétního místa formy

 - svojí jednoduchostí zjednodušují konstrukci formy

 - zkracují dobu cyklu

 - zlepšují vzhled výst�iku

 - sni�ují smršt�ní

Materiál Porcerax II je porézní - velikost pór� je od 7 do 20 mikrometr� - sintrovaný kov s porezitou 20 a� 30 % objemových. Póry jsou vzájemn� propojeny a tím umo��ují lokální odvod vzduchu.

Tvrdost má v rozmezí 30 a� 40 HRC, lineární teplotní rozta�nost v rozmezí od 20 do 150 °C cca 6, 8 in/in 10 na mínus šestou °F, ocel cca 7, 3 in/in 10 na mínus šestou °F, lze ho obráb�t t�ískov� i elektrojiskrov�.

Je k dostání i ve form� blok�, které lze vsadit do formy a tím, nap�íklad odvzdušnit m�í�ku reproduktoru integrovanou do výst�iku výpln� dve�í osobního automobilu.

Ur�itý problém je �išt�ní odvzduš�ovacích vlo�ek.

Problematiku odvzdušn�ní �eší i systém ECOVENT japonské firmy Saito mould (v �R zastupuje firma Svoboda, Brno).Výhodou systému je jeho mo�nost nasazení jak do tvarové dutiny formy, tak i do jejího studeného rozvodu taveniny.

Ecovent ventily v dob� pln�ní tvarové dutiny taveninou udr�ují odvzduš�ovací kanály o relativn� velkých pr��ezech - p�i b�ném odvzdušn�ní mají kanály tl. cca 0, 02 mm - otev�ené, následn� tavenina zatla�í pohyblivé jezdce do polohy v ní� odvzduš�ovací kanály uzav�ou a tím zamezí vzniku p�etok�.

Odvzdušn�ní tvarových dutin není d�le�ité jen z pohledu jakosti výst�iku, ale i prodlu�uje �ivotnost formy a sni�uje nutnost její údr�by a p�ípadné opravy. Ocel špatn� odvzdušn�né formy v míst� zavírání vzduchu chemicky reaguje s neodvedenými plyny a v daném míst� m��e vzniknout vada povrchu a� „vy�rání“oceli formy.

Ji� uvedená firma DME p�edstavila i nové válcové vyhazova�e s DLC vrstvou. Ty jsou vhodné do forem pro optické nebo následn� povrchov� upravované - lakování, nanášení odrazných vrstev apod. - výst�iky nebo do míst kde vyhazova� zárove� slou�í jako odvzduš�ovací prvek formy.

Vyhazova�e s DLC vrstvou = s amorfní uhlíkovou vrstvou jsou velmi tvrdé, extrémn� kluzné s dlouhou �ivotností, umo��ují provoz bez mazání, nepodléhají korozi. Tlouš�ka uhlíkové vrstvy je cca 2 a� 3 mikrometry, tvrdost vrstvy 2 000 a� 3 000 HV, pou�ití do 180 °C, koeficient t�ení 0, 1 a� 0, 15.B�n� pou�ívané povlaky mají koeficient t�ení TiN 0, 4, CrN 0, 25.

4. Vst�ikovací materiály

V této kapitole se zmíním o t�ech oblastech, které byly hojn� diskutovány - aditiva pro recyklaci, vodivé plasty a bioplasty, které byly i nosným tématem na K 2013.

Aditiva pro recyklaci - dnes se ji� bere jako fakt, �e plastový odpad nepat�í na skládky, ale je , po recyklaci, cenným zdrojem materiál� pro další pou�ití. Nejedná se jen o prostou recyklaci, ale jde o recyklaci jejím� výsledkem je materiál s vyššími vlastnostmi ne� m�l p�vodní materiál.

Podle Plastics Europe vzniklo v roce 2011 jen v Evrop� 25, 1 milionu tun plastového odpadu. Z tohoto mno�ství bylo cca 60 % recyklováno a zbytek - cca 10 milión� tun - byl ulo�en na skládky nebo spálen. Recyklace bude zvyšovat sv�j význam proto�e v b�eznu minulého roku Evropská komise rozhodla o zákazu skládkování plast� a to od roku 2020.  

Problémem mechanické recyklace je, �e rozdrcený a znovu p�etavený materiál se obvykle výrazn� liší od p�vodního materiálu. Jedním z hlavních d�vod� je teplotní a smykové namáhání polymer� v pr�b�hu p�epracování a nové výroby výst�ik�. Popsané technologické postupy od�erpají teplotní stabilizátory obsa�ené v p�vodním polymeru a recyklované materiály mají ni�ší tepelnou odolnost.

�ešením je dodání nových aditiv, které jsou obvykle polyfunk�ní a ur�ené pro r�zné oblasti finálního pou�ití recyklovaných polymer�, v�etn� výrobk� ur�ených pro styk s potravinami.

Uvádíme, �e se jedná o polyfunk�ní aditiva. D�vodem je, �e polymerní �et�zce recyklovaných plast� jsou vystaveny podmínkám zpracování jak p�i prvotní výrob�, tak p�i pou�ití a následn� p�i recyklaci a dalším pou�ití. To vede k zmenšení pr�m�rné molekulové hmotnosti polymer�, které jsou navíc v pr�b�hu �ivotního cyklu výrobku vystaveny dalším vliv�m jako je nap�íklad UV zá�ení, kontakt s chemikáliemi, hydrolýza, teplotní namáhání, atd.

Bli�ší údaje o aditivech je mo�no najít nap�íklad na www.plasticadditives.basf.com.

S recyklací velmi úzce souvisí rozvoj biologicky odbouratelných plast� - bioplast�. Více o bioplastech v ji� publikovaném �lánku »

5. Výroba funk�ních prototyp�

Na záv�r tohoto výb�ru inovativních �ešení uvedených na K 2013 se zmíním o technologii firmy Arburg AKF - za�ízení FREEFORMER pro výrobu funk�ních plastových díl�.

Jedná se o zcela nový postup aditivní výroby - technologie volného tvá�ení plast� - umo��ující výrobu pln� funk�ních plastových díl� na základ� jejich 3D modelu a to z b�n�, pro technologii vst�ikování, pou�ívaných granulát�. Konstrukce díl� je prakticky tvarov� neomezená, technologie umo��uje výrobu díl� z kombinací plast� tvrdý - m�kký typ, jedná se o kusovou nebo malosériovou výrobu.

Na rozdíl od známých a relativn� b�n� pou�ívaných 3D tiskáren, které také pracují aditivn� - technologie ukládání vrstev s pohybující se vytla�ovací hlavou - za�ízení Freeformer zhotovuje díly z roztaveného b�ného granulátu nikoliv ve vrstvách, ale ve form� drobných kapek dávkovaných piezoelektricky �ízeným dávkova�em bez nutnosti tvorby podpor.

Dávkova� s výstupní tryskou stojí, nosi� sou�ásti se pohybuje ve t�ech nebo p�ti osách pohán�ných lineárními motory, p�íprava taveniny probíhá obdobn� jako u vst�ikování ve šnekové plastika�ní komo�e, dávkova� je jehlový, obdoba jehlou uzavíratelné horké trysky. 

Výhody za�ízení Freeformer:

 - pln� funk�ní sou�ástka

 - výroba bez drahé tvá�ecí formy

 - bez nutnosti pou�ití speciálních materiál� - sta�í b�n� pou�ívané vst�ikovací granuláty

 - výroba bez op�rných konstrukcí umo��uje konstrukci prostorov� slo�itých tvar� díl�

 - kombinovatelnost materiál� - spojování dvou slo�ek - tvrdý x m�kký materiál.

1. �as� »

2. �as� »