Предваряя данный обзор, отметим интересный факт, который заключается в том, что компания P.E. Schall GmbH & Co. KG, бессменный устроитель выставки Fakuma, заказала на этот раз рисунки, сгенерированные искусственным интеллектом на то или иное тематическое направление выставки.
То, что получилось на тему оснастки, инструмента и станков с ЧПУ, представлено на рис. 1.
Конструкторские решения
Компания Servomold (г. Эрбах, Германия) представила новое поколение компактных сервоэлектрических устройств серии SLY, предназначенных для вытягивания знаков и ползунов из формы (см. титульное фото). Оснащенные приводом с шариковинтовой передачей, эти устройства подходят как для вновь разрабатываемых, так и для существующих литьевых форм и обеспечивают позиционирование вытягиваемых деталей с точностью до микрометров. Их линейный ход варьируется от 75 до 150 мм в зависимости от модели, причем все версии SLY обладают стандартным тяговым усилием величиной 6 кН, которая может быть увеличена до 12 кН с помощью дополнительной планетарной коробки передач. Новые устройства являются более удачной и «чистой», по мнению разработчиков, альтернативой традиционным, оснащенным гидравлическим или пневматическим цилиндрами. Устройства имеют прецизионные отверстия с точным центрированием для универсального крепления ползунов. Еще одна особенность – встроенные в них линейные направляющие вместо требовательных к техобслуживанию направляющих скольжения внутри формы. Размещение устройств с внешней стороны формы способствует ее компактности и снижает затраты на техобслуживание. Типичными изделиями, изготавливаемыми в условиях чистого помещения, являются детали в форме втулок с высокими требованиями к их качеству.
Компания Braunform (г. Балинген, Германия) накопила обширный опыт разработки и производства литьевых форм для изготовления пластиковых изделий в условиях чистого помещения, например медицинского назначения, что предъявляет определенные требования не только к литьевым машинам, но и к литьевой оснастке, прежде всего в части минимального износа. Конструкция представленной на выставке 32-гнездной формы, предназначенной для литья пластиковых корпусов инсулиновых ручек, основана среди прочего на двух ключевых разработках Braunform – принципе конструирования Lift-and-Strip и стандарте MED-Mold (рис. 2).
Двухступенчатая системы выталкивания деталей в боковом направлении упрощает срабатывание плиты съема и сокращает время цикла. При этом плита съема начинает перемещение синхронно с открытием формы, объединяя две операции и устраняя тем самым необходимость в отдельном приводе. Принцип конструирования Lift-and-Strip оптимизирует возможности впрыска за счет продольного расположения изделий, позволяя избежать применения сопел с боковым впрыском и использовать классические запорные сопла с игольчатым клапаном. При расположении в положении «лежа» меньше проблем с образованием грата, хотя при расположении в положении «стоя» обеспечивается более высокое качество мест впрыска. Подход к конструированию, обеспечивающий снятие деталей синхронно с открытием формы, позволяет среди прочего снизить габариты формы и затраты на ее производство.
Стандарт MED-Mold регламентирует безопасное использование форм для литья в чистом помещении изделий прежде всего медицинского и фармацевтического назначения.
Компания Oerlikon Balzers (Лихтенштейн) предлагает наносить «экологически чистые» покрытия на быстроизнашиваемые элементы литьевых форм, в том числе на полированные формообразующие детали (ФОД) или на направляющие (рис. 3), Покрытия серий Balint Moldena, Balint Mayura и Balitherm Primeform были разработаны с учетом негативного воздействия вторичных и высоконаполненных термопластов и, по словам разработчиков, надежно защищают ФОД от абразивного износа и коррозии, продлевают срок их службы, предотвращают налипание расплава и уже зарекомендовали себя на практике, значительно снижая количество брака.
Горячеканальные решения
Стало обычным делом использовать горячеканальные сопла с боковым впрыском для литья под давлением одноразовых медицинских изделий, таких как шприцы, колпачки или канюли, изготавливаемые из стандартных термопластов, например ПП. Однако и для литья изделий технического назначения, таких как вставки для розеток и декоративные рамки из ПК или АБС-пластика, может также оказаться полезным применение подобных сопел, поскольку таким образом можно избежать появления следов впрыска в видимой зоне изделий. При этом важно обеспечить однородный температурный профиль в горячеканальных соплах, что имеет важное значение для качества литьевых изделий, особенно при переработке технических или «деликатных» термопластов. Компания Molding Solutions (г. Бристоль, Великобритания), входящая в группу Barnes Group Inc., уделила особое внимание конструкции нагревателей при разработке подобных сопел, использовав запатентованные нагревательные элементы от итальянской компании Thermoplay. Кроме того, было предусмотрено достаточное расстояние до каналов охлаждения вблизи сопла, а круглое уплотнение между наконечником сопла и формой обеспечило надежное тепловое разделение между ними. В результате удалось добиться снижения потребления энергии, сокращения времени цикла и сделать практически незаметными точки впрыска диаметром в доли миллиметра.
Блоки сопел изготавливаются как с их линейным расположением (серия THS-Linear), так и с радиальным (THS-Radial) (рис. 4). Минимальное расстояние между точками впрыска составляет 16 мм, что оптимально подходит для многогнездных форм. При этом температура может регулироваться индивидуально для каждого наконечника.
Поскольку сопла с боковым впрыском независимо от исполнения всегда выступают из вставки в форму, решающее значение для пользователя имеет сложность демонтажа при техобслуживании или возникшей неисправности. По словам разработчиков, время, необходимое для замены подобного сопла, составляет всего восемь минут, и, разумеется, при этом форма остается на термопластавтомате (ТПА), что сокращает длительность перерыва в производстве.
Компания Mold-Masters (г. Джорджтаун, Канада) оптимизировала конструкцию своей трехплитной горячеканальной системы (ГКС) для литья преформ для ПЭТ-бутылок, чтобы уменьшить высоту блока плит до 260 мм в формах с количеством гнезд до 72 (рис. 5). Причем это достигается за счет использования стандартных элементов. Традиционно для большей компактности требуется двухплитное исполнение ГКС. Тем не менее, Mold-Masters сохранила свою конструкцию с тремя плитами и, соответственно, все преимущества, которые она дает. Дело в том, что в трехплитной ГКС улучшается распределение температуры и уменьшается выпуклость плит в их нагретом состоянии, что повышает качество преформ. При этом уменьшенная высота трехплитной ГКС позволяет использовать литьевые формы на более широком спектре ТПА, в том числе старшего поколения. Короткое расстояние между соплами остается неизменным и соответствует обычной трехплитной ГКС. По словам разработчиков, новая ГКС совместима со всеми ведущими брендами литьевых форм для производства ПЭТ-преформ.
Немецкая компания Ewikon из г. Франкенберга представила на выставке Fakuma-2024 новую линейку горячеканальных сопел, сочетающих в себе энергоэффективность и технологическую надежность. Так, сопло Pro-Shot оснащено титановым сердечником, который уменьшает отвод тепла и повышает энергоэффективность на 40 %. Первоначально они выпускались с диаметром канала течения 6 мм для открытого подключения, вскоре появятся и другие версии. Сопла подходят для литья стандартных и инженерных термопластов. Кроме того, компания представила программу Pro-Matrix стандартизированных «горячих» сторон 16-, 24-, 32- и 64-гнездных форм (рис. 6).
Ассортимент горячеканальных сопел расширяется также за счет системы Pro Edge VG фиксации иглы в запорном клапане для прямого бокового впрыска. Это обеспечивает простоту обслуживания: изнашиваемые детали можно менять непосредственно на ТПА без демонтажа формы. Система фиксации иглы также позволяет по-новому позиционировать точки впрыска, в том числе для мягких пластмасс, таких как термопластичные эластомеры. Линейный серводвигатель обеспечивает точное срабатывание стопорных игл, а их ход и скорость открывания можно плавно изменять. При этом приводной механизм компактно встроен в сопло, что снижает высоту формы.
Компания Witosa (г. Франкенберг, Германия) расширяет свой ассортимент продукции двумя новыми разработками в области 3D-печати элементов ГКС. Примером служат монолитные плоские сопла, изготавливаемые, как сообщают в компании, впервые в мире по аддитивной технологии (рис. 7). Их высокая производительность, обеспечивающая увеличенный расход расплава при впрыске, объясняется размером канала течения (3,5 мм), который на 95 % больше, чем у обычных плоских сопел. Однородный температурный баланс достигается благодаря эффективной теплоизоляции. Сопла обеспечивают особенно узкие зазоры между гнездами: в открытом варианте зазор составляет всего 7 мм, в варианте с игольчатым запорным клапаном – 8 мм, что значительно ниже рыночного стандарта в 11 мм. Компактная конструкция в сочетании с оптимизированным температурным профилем, высокой степенью защиты от утечек и простотой обслуживания делают эти плоские сопла удачным решением для сложных случаев применения.
Параллельно с этим Witosa представила Monolith 30 – самое большое в своем классе универсальное напечатанное сопло с каналом течения шириной 12 мм, которое выпускается как в навинчиваемом, так и в плавающем исполнении и может устанавливаться и в открытом виде, и с игольчатым запорным клапаном.
Обслуживание и смена литьевых форм
На выставке Fakuma-2024 две немецкие компании – Nonnenmann и Rud Ketten Rieger & Dietz – представили новую станцию технического обслуживания литьевых и пресс-форм модели Nowmove-MSB, которая обладает следующими техническими характеристиками и возможностями (рис. 8):
- собственный вес – 550 кг;
- грузоподъемность – до 2,5 т;
- площадь рабочего стола – 1200´800 мм;
- регулируемая высота стола – от 880 мм до 1100 мм;
- наличие устройства для открывания формы;
- возможность поворота установленной на станции формы на 90° с помощью цепного привода. При этом поворотная стойка может быть остановлена в любом промежуточном положении, что облегчает доступ к форме и удобную работу с ней;
- функция проверки герметичности каналов термостатирования сжатым воздухом для быстрого обнаружения утечек;
- наличие гидравлического блока Nowmove-MSBHY для проверки работу системы выталкивания и механизма вытягивания стержней.
Используя несколько функций в одной станции, пользователи экономят место, время и затраты. По словам разработчиков, инвестиции в Nowmove-MSB окупаются уже через год.
Компания Roemheld (г. Лаубах, Германия) расширяет свой ассортимент систем смены литьевых форм. Примером служит новая тележка с несущей консолью упрощенной конструкции, обладающая механическим приводом и устройством регулировки высоты, что позволяет без крана осуществлять погрузку форм на литьевую машину (рис. 9). После стыковки тележки с ТПА форма перемещается на несущую консоль, а затем на ТПА с помощью цепной передачи с ручным приводом. Тележка с консолью может иметь различное исполнение в зависимости от габаритов и веса транспортируемых форм. Компания предлагает также различные системы крепления форм на ТПА – магнитные, гидравлические, электромеханические или механические.
Изготовление литьевых изделий малыми сериями связано с частой сменой литьевых форм, что приводит к длительным простоям производства. Гидравлические или магнитные системы крепления форм на ТПА являются неплохим решением этой проблемы, но требуют больших инвестиций и обучения операторов, а также подходят не для всех типов ТПА. Новые быстрозажимные системы немецкой компании RB-Protech из Зайсертсхофене позволяют быстро заменить форму без дополнительных инструментов и специальных знаний (рис. 10). Предлагаемая система состоит из двух быстрозажимных плит, которые свинчиваются соответственно с неподвижной и подвижной крепежными плитами ТПА. Устанавливаемые же на них полуформы центрируются с помощью всего лишь одного болта, а затем вручную зажимаются с помощью рукоятки с коленным рычагом и фиксатором в конечном положении. Это решение, как сообщают в компании, подходит практически для всех новых и существующих ТПА с усилием смыкания до 5000 кН независимо от их производителя. Быстрозажимные плиты выдерживают температуру до 200 °C и обеспечивают надежную теплоизоляцию между ними и крепежными плитами ТПА, что позволяет сэкономить на расходах на теплоизоляционные плиты на формах.
В свою очередь немецкая компания Zimmer предлагает быстрозажимные плиты, для центрирования полуформ вообще без какого-либо дополнительного крепежа (центрирование осуществляется за счет болтов в самих полуформах), а для крепления полуформ необходим лишь разводной ключ (рис. 11). По сведениям от производителя, плиты могут использоваться на всех типах машин, обладая при этом высокой грузоподъемностью и низким износом. Их небольшая толщина, равная 30 мм, позволяет без проблем устанавливать них дополнительные теплоизоляционные плиты.
Стандартизированные решения
Компания Hasco из Люденшайда (Германия) представила на выставке ряд новых и усовершенствованных разработок в области стандартных элементов литьевых форм и цифровизации обращения с ними (рис. 12). Так, вводимая в оборот RFID-метка в отличие от штрих-кодов или QR-кодов обеспечивает идентификацию комплектующих с защитой от подделки. Новые теплоизоляционные плиты для высоконагруженных форм имеют низкий коэффициент теплопроводности, повышают технологическую безопасность и снижают энергозатраты.
Системы термостатирования дополняются гибкими гофрированными шлангами из фторопласта, устойчивыми к изгибу и скручиванию, быстроразъемными соединениями и системой охлаждения Tornado, которая за счет турбулентности охлаждающей жидкости обеспечивает экономию энергии и сокращение времени цикла. «Горячеканальное» подразделение компании Hasco Hot Runner представило элементы ГКС, напечатанные на 3D-принтере. Технология Shadowfree исполнения ГКС устраняет застойные зоны в запорных соплах с игольчатым клапаном и обеспечивает на 40 % более быструю смену цвета материала в горячих каналах. Расширен ассортимент сопел Value-Shot H203/… в сторону оптимизации соотношения «цена/качество».
Компания Kistler Instruments (г. Винтертур, Швейцария) продолжает расширять свой ассортимент датчиков, предназначенных для контроля режима литья под давлением (рис. 13). Одним из примеров служит самый маленький в мире датчик давления внутри формы модели 6183D, который имеет диаметр всего 1 мм и измеряет давление в диапазоне от 0 до 2000 бар при температуре расплава вплоть до 450 °С. Другой миниатюрный датчик – модели 9239B – можно установить на 2–4 мм позади стенки оформляющей полости и измерять там деформацию формы, связанную с давлением, и, следовательно, давление внутри формы в ее сомкнутом состоянии. С одной стороны, датчик в этом случае защищен от прямого контакта с расплавом, а с другой – не оставляет отпечатков на видимой поверхности изделий, для которых это противопоказано, например для линз или элементов интерьера автомобилей.
Упомянутая в предыдущем разделе компания Nonnenmann предлагает также стандартизированные заготовки для направляющих втулок для цилиндрических выталкивателей, соответствующие по основным размерам и допускам стандарту DIN ISO 8405, но отличающиеся меньшим внутренним диаметром, который пользователь может доработать путем электроэрозионной обработки до нужного ему диаметра (рис. 14). Эти заготовки с наружным диаметром от 4 мм до 16 мм и длиной до 300 мм. изготавливаются из закаленной стали и позволяют при необходимости быстро доработать внутренний диаметр до требуемого значения.
Подготовил канд. техн. наук В. Н. Мымрин
Опубликовано в журнале «Полимерные материалы» № 12 (307) 2024 г., с. 16-23.
Injection Molds at the Fakuma-2024 Exhibition: New Developments
The International Specialized Exhibition of Technologies for the Production and Processing of Plastics Fakuma-2024 (15–19.10.2024, Friedrichshafen, Germany), as in previous years, again presented a wide range of new developments in the field of injection molds and their handling. This review provides a brief description of them.
