(Окончание. Начало в ПМ № 2, 2025 г.)
От редакции
Мы продолжаем следить за крупными международными отраслевыми выставками – K Show, Fakuma и некоторыми другими, проходящими в недружественных теперь странах Европы, и с помощью наших авторов знакомить читателей с представленными на них новыми разработками от ведущих, в основном европейских, производителей оборудования и полимерного сырья, считая, что не бывает новых «дружественных» или «недружественных» конструкторско-технологических и материаловедческих решений. А если так, то мы должны знать и о них, и о тех направлениях развития отрасли, которые просматриваются на этих знаковых не только для «недружественной» Европы, но и для остального мира выставках. Данным материалом, посвященным новым разработкам в области автоматизации процесса литья под давлением, мы завершаем серию обзоров итогов выставки Fakuma (15–19.10.2024, г. Фридрихсхафен, Германия), отражающих ее экспозицию также в области литьевой оснастки (см. ПМ № 12, 2024 г.), полимерного сырья (см. ПМ № 1 и 2 2025 г.) и робототехники (см. ПМ № 2, 2024 г.). В наступившем году ключевыми для отрасли станут выставки Chinaplas (15–18.04.2025, г. Шеньчжень, КНР) и K Show (08–15.10.2025, г. Дюссельдорф, Германия). Постараемся не остаться в стороне от них.
Автоматизация + цифровизация = …
Одним из экспонатов компании Arburg (г. Лосбург, Германия) была производственная ячейка, демонстрировавшая, как цифровизация и автоматизация могут работать «рука об руку» (hand in hand), обеспечивая полностью отслеживаемый процесс литья под давлением корпусных изделий из стеклонаполненного на 30 % полиамида ПА6 с закладным элементом, пригодных к последующему рециклингу (рис. 5). Центральное место в производственной ячейке занимал вертикальный ТПА модели Allrounder 375 V с усилием смыкания 500 кН, оснащенный одногнездной формой собственного производства. Вес изделия составлял 58,5 г, время цикла – около 30 с.
Целый ряд современных решений по автоматизации литья был реализован в этом проекте. Так, закладные элементы из вибропитателя в форму подавал шестиосевой робот, смонтированный в подвешенном состоянии из соображений экономии установочной площади. Программная функция aXw Control ReferencePilot системы управления отвечала за гомогенность перерабатываемого материала и изменение давления в форме, компенсируя колебания вязкости расплава. Детали после извлечения из формы маркируются на лазерной станции двумя QR-кодами для отслеживания конкретных изделий и последующего считывания информации для так называемого R-цикла (R-Cycle). Модуль ATCM (Arburg Turnkey Control Module), входящий в состав системы SCADA, визуализирует важные функции системы и объединяет данные о процессе литья и качестве отдельных изделий. Что касается кода R-Cycle, то он содержит информацию, заносимую в цифровой паспорт продукции и относящуюся к их последующему рециклингу.
Промежуточные манипуляции с деталями выполняла линейная роботизированная система Multilift. В конечном итоге корпуса выгружались из производственной ячейки с помощью ленточного транспортера.
Лопатки для выпечки требуют автоматизации производства, …
Другая полностью автоматизированная производственная ячейка Arburg на базе ТПА Allrounder More 2000 выпускала с временем цикла 60 с двухкомпонентные лопатки для обращения с выпечкой, состоящие из твердого и мягкого компонентов – пищевого ПБТ и жидкого силикона (LSR) соответственно (см. рис. 6 и титульное фото).
В стандартной комплектации ТПА серии More оснащены двумя электрическими узлами впрыска – вертикальным и горизонтальным, а также высокодинамичным электрическим узлом смыкания коленно-рычажного типа с усилием смыкания 1600 или 2000 кН. На выставке Fakuma-2024 работал ТПА Allrounder More 2000 с усилием смыкания 2000 кН, оснащенный (1+1)-гнездной формой производства компании Polarform. Вертикальный узел впрыска подавал в форму ПБТ для формования рабочей части лопатки, после чего форма поворачивалась в новую позицию, в которой осуществлялся впрыск LSR из горизонтального узла впрыска. Затем, и, наконец, Манипуляции с готовыми изделиями, включая их подачу на лазерную станцию для структурирования поверхности ручки лопатки и последующую ее на ленточный транспортер, выполнял шестиосевой робот Yaskawa.
В целом за непрерывную оптимизацию процесса литья отвечает центральная система управления Gestica, в которую встроен контроллер шестиосевого робота-манипулятора компании Yaskawa. В Gestica также интегрированы регуляторы температуры и другое периферийное оборудование, включая дозатор LSR от Elmet, который взаимодействует с Gestica через интерфейс Euromap 82.3. «Умные» вспомогательные функции в системе управления обеспечивают оптимальное время цикла и энергоэффективность процесса литья под давлением. Так, функция aXw Control CycleAssist отслеживает и сравнивает текущее время каждого этапа цикла литья с ранее заданными контрольными значениями, aXw а функция Control EnergyAssist следит за процессами переработки материала в шнековой паре узла впрыска ПБТ и обеспечивает оптимизированное включение и выключение всех зон нагрева, что значительно снижает энергопотребление на этапе нагрева и обеспечивает энергоэффективное производство. «Умная» система Moldlife Sense с помощью датчиков непрерывно осуществляет мониторинг формы и выявляет нежелательные изменения в ее работе формы. В случае возникновения чрезвычайной ситуации ТПА останавливается и выдает соответствующее сообщение, чтобы оператор мог правильно отреагировать.
…как и открывалки для бутылок
Примером комплексного решения задач автоматизации на стенде австрийской WITTMANN Group (г. Вена) стала полностью автоматизированная производственная ячейка на основе ТПА серии SmartPower, предназначенная для литья под давлением многокомпонентных этикетированных открывалок для бутылок (рис. 7). Сначала встроенный в ячейку робот W918 размещал закладной металлический элемент и декоративную пленку в гнезде полуформы, куда после смыкания формы осуществлялся впрыск первого компонента – поликарбоната. После этого вертикальная поворотная плита перемещала форму в новую позицию для впрыска второго компонента – термоэластопласта (рис. 8), Готовые детали забирались ленточным транспортером.
Но в центре как внимания, так и ячейки был, конечно, впервые представленный публике сервогидравлический ТПА компании Wittmann Battenfeld с электрическим узлом впрыска, разработанный на основе многокомпонентного ТПА SmartPower B8X 120/350H/130S и оснащенный рядом «умных» программ-помощников из пакета WITTMANN 4.0. Сравнительные испытания показали, что этот электрический узел впрыска, многократно опробованный на полностью электрических ТПА серии EcoPower отличается улучшенной динамикой, воспроизводимостью от впрыска к впрыску и максимальной энергоэффективностью в своем классе производительности. Это стало возможным также благодаря безременной коробке передач с прямым приводом. Кроме того, в комплект поставки этого варианта ТПА без каких-либо дополнительных затрат для потребителя входит система параллельного дозирования, которое снижает время цикла и, как следствие, производственные затраты.
Следует добавить, что переработчикам предоставляется возможность выбора сервогидравлического или сервоэлектрического узла впрыска у ТПА серии SmartPower в диапазоне усилий смыкания от 380 до 4000 кН.
Лифт как средство автоматизации
Ряд компаний специализируется на разработке и производстве автоматизированных устройств – конвейеров, смесителей, дозаторов, загрузчиков, систем контроля качества, а также отдельных средств автоматизации, которыми могут оснащаться литьевые автоматизированные производственные ячейки. Так, в центре внимания экспозиции компании MTF Technik (г. Бергнойштадт, Германия) была тема автоматизации производства с помощью буферных станций лифтовой конструкции, предназначенных для загрузки контейнеров готовыми литьевыми изделиями и их выгрузки на нескольких конвейерных линиях, расположенных друг над другом (рис. 9). При этом перемещение контейнеров с уровня на уровень осуществляется с помощью лифта, оснащенного встроенным тензодатчиком, который позволяет подсчитать количество изделий в контейнере путем пересчета веса. По мнению разработчиков, основными преимуществами предлагаемых ими буферных станций являются простота конструкции и компактность, которые позволяют их интегрировать в ячейки разных производителей литьевого оборудования.
Заключение
Еще более высоким уровнем автоматизации обладает крупнотоннажное производство, оснащенное централизованной системой подачи полимерного сырья на автоматизированные ячейки. На рис. 10 приведен впечатляющий пример такой системы, установленной компанией Koch-Technik на заводе фирмы AFK и автоматически снабжающей различными полимерными материалами и добавками 35 литьевых машин с усилием смыкания от 22 до 350 т, производящих автокомпоненты, бытовые товары, упаковку, элементы бытовой и медицинской техники и др. Понятно, что с такими «экспонатами» посетители Fakuma-2024 могли ознакомиться лишь в онлайн-формате – на стендах соответствующих компаний, специализирующихся в области разработки и производства.
В заключение следует добавить, что любое повышение степени автоматизации производства и выход на более высокий ее уровень требует инвестиций и соответствующих экономических расчетов для оценки сроков их окупаемости. При этом руководство предприятий должно учитывать наличие и надежность источников сырья и рынков сбыта своей продукции на ближайшую и последующую перспективу. Так что несмотря на известные преимущества автоматизации производства, задача повышения ее степени и уровня является многофакторной, а потому непростой для каждого отдельного предприятия с его конкретной продукцией и программой ее выпуска. Но это тема отдельного разговора.
Подготовил канд. техн. наук В. Н. Мымрин с использованием пресс-материалов упомянутых в данном обзоре компаний
Fully Automated Injection Moulding Production Cells at Fakuma-2024 Exhibition
(Continued from PM No. 2, 2025)
The most advanced in the field of automation of plastic production processes is undoubtedly the most common of them – the injection moulding method. This is confirmed by fully automated production cells, which, in addition to injection moulding machines, molds and robotics, include peripheral devices and other automation systems, such as quality control stations, packaging stations, etc. This review provides examples of such cells presented at the major industry exhibition Fakuma-2024 (15–19.10.2024, Friedrichshafen, Germany) at the stands of leading European manufacturers of injection moulding equipment.
Опубликовано в журнале «Полимерные материалы» № 3 (310) 2025 г., с. 30-34.
