Технологии

У этого рынка большое будущее. Ежегодный темп его роста составляет  20%. Микротехнологии действительно - одна из самых перспективных технологических отраслей 21-го века. Как показывает опыт,  идеальной методикой производства пластиковых деталей микроскопических размеров является литьевое прессование – для индустрии переработки пластмасс оно открывает целое направление с широкими возможностями. Оборудование для этой отрасли уже представлено на рынке, что еще раз продемонстрирует выставка «K 2007»  в Дюссельдорфе, проходящая с 24-го по 31 октября.

Должно быть, именно актуальность данной темы привлекла на конференцию по литьевому прессованию, проводимую в Баден-Бадене Ассоциацией немецких инженеров, более 300 человек в прошлом году. Повестка дня этого ежегодного двухдневного мероприятия, проходившего при содействии Общества технологий переработки пластмасс, включала наравне с другими пунктами «литьевое формование микроскопических деталей». В центре внимания участников были цели и возможности, предоставляемые переработчикам пластмасс этой в значительной степени еще неизученной областью, известные на сегодняшний день сферы применения новых технологий, тенденции рынка малых и микроскопических деталей, – говоря более научно, «сопоставление внутренних свойств с эксплуатационными характеристиками небольших и микроскопических формованных изделий» - доклад на эту тему был представлен исследователями  кафедры технологий пластмасс Университета Эрланген-Нюрнберга.

Объемы способствуют росту
Как подчеркнул председатель собрания Ансгар Джагер в кратком заявлении, посвященном главной теме  мероприятия, микротехнологии считают  ведущими технологиями нового столетия. Демонстрируя ежегодный темп роста в 20%, они становятся перспективной отраслью бизнеса для Германии в целом и, в особенности, для обработчиков пластмасс. Постепенно микросистемы проникают в такие сектора, как высокоточная механика, телекоммуникации, медицинские и биотехнологии, а также в автомобильную промышленность. Не в последнюю очередь благодаря растущему спросу и требующихся объемов, возрастает важность формования микроскопических деталей как производственного процесса. По словам Джагерра, инженера компании Demag, занимающейся производством оборудования для литьевого прессования, потребность индустрии в огромных объемах делает эту технологию необходимой уже из  исключительно экономических соображений.

Рынок в 24 миллиарда
Согласно IVAM, которая недавно приняла в свои ряды двухсотого члена, наиболее важными рынками микросистем являются внешние периферийные устройства ЭВМ, автомобильная промышленность, а также медицинские технологии, телекоммуникации и производственные процессы в целом. Это подтверждает также недавнее исследование рынка микротехнологий, проводимое группой экспертов Nexus. Объем рынка в 2004 году, по их подсчетам, составил 11,5 миллиардов долларов. К 2009 году эта цифра должна увеличиться более чем в два раза, достигнув 24 миллиардов. Исследование делало акцент на относительно новых продуктах, таких как  микрофоны, носители информации, продукты микрореакции, а также жидкие линзы и микронасосы. Кроме того, были обозначены потенциальные сферы применения микротехнологий – потребительская электроника и контроль промышленных процессов.

Как считают специалисты IVAM, микротехнологии обеспечивают большую концентрацию высокоточных функции на минимальном пространстве и  позволяют значительно экономить энергопотребление. Самый «типический» пример – это «автомобильные телефоны»: 30 лет назад такие телефоны весили около 16 килограмм и стоили как три Фольсвагена – «жука». Сегодня мобильные телефоны весом в менее чем 100 граммов доступны каждому бесплатно, при одном лишь условии, что человек регистрируется у оператора сети. Именно микротехнологии сделали возможными эти революционные преобразования.

Но они открывают и другие возможности. В конце 1990-х гг Институт микротехнологий Майнца совместно с компанией  Dr.Faulhaber GmbH & Co. KG разработали микро-двигатель диаметром всего в 1.9 мм и длиной в 5,5 мм. Многоступенчатые планетарные зубчатые механизмы из пластика  с таким же диаметром  показывали высокий крутящий момент. Двигатель работал со скоростью 100,000 оборотов в минуту. Самый небольшой механизм в трёхступенчатой передаче, состоящей из 17 формованных деталей, имел диаметр всего в 0, 283 мм.  Такие мини-двигатели находят применение, в частности, в оптических системах фокусирования или мини-версиях лазерных сканеров, об этом  писал в свое время торговый журнал Industrianzeige.

Однако  производители предпочитают этим блестящим разработкам повседневные товары, производимые с небольшими затратами в большом количестве на высоком уровне, и они уже начинают приносить неплохую прибыль. Среди них – сенсоры, используемые в автомобильной промышленности. Последние  выполняют ряд важных функций в современном автомобиле, отслеживая пробуксовку колёс, давление в шине и параметры фар и измеряя расстояние до припаркованного сзади автомобиля. Другой пример – печатающие головки в струйных принтерах и головки чтения-записи в накопителях на жёстких дисках.

Лазерные головки для DVD-проигрывателей
Один из способов производства миниатюрных держатели для линз, используемых в лазерных головках DVD-проигрывателей - это процесс «расширенного литьевого прессования X-Melt», разработанный австрийским производителем оборудования Engel. Являясь по сути разновидностью традиционной технологии литьевого формования, «расширенное литьевое прессование» определяется как «систематическое использование способности расплавленной пластмассы к сжатию в устройствах накопления энергии». Технология была удостоина премии за инновацию в области переработки пластмасс ассоциации VDI на вышеупомянутой конференции в Баден-Бадене.

По мнению судей, отмеченный процесс позволяет осуществлять массовое производство микроскопических пластиковых деталей, которые в свете продолжающейся миниатюризации систем становятся повсеместно востребованными. Кроме этого, по мнению судейской коллегии, использование X-Melt для производства тонкостенных деталей открывает новые возможности применения пластмасс.

Engel описывает X-Melt как «технологический процесс высокоскоростного литьевого прессования с использованием нетрадиционной методологии». В ходе прессования шнеку и различным компонентам оборудования придается высокая скорость, после чего скорость снижают. Сильно спрессованный пластик, расплавляемый в пластикационном цилиндре, используется как средство аккумуляции давления. Форма наполняется за счет расширения расплавляемого пластика. Представленная на рынке в виде  дополнения к электрическим машинам для литьевого формования, X-Melt раскрывает свои истинные возможности там, где традиционное литьевое формование  неэффективно –в производстве микроскопических деталей. Согласно Engel, ведущему поставщику оборудования для литьевого прессования, в настоящее время технология позволяет добиться дозы впрыска от 0,1 до 20 граммов и толщины стен от 0.1 до 1.0 мм.

Такие же показатели заявляет немецкая Demag Plastics Group, разработавшая технологию прессования, отвечающую специфическим требованиям формования микроскопических деталей. В компании понимают, что технологии формования микродеталей требуют целостного подхода. Только взаимосвязь оборудования, пресс-форм, материалов, перифирических устройств  и технологических «ноу-хау» гарантирует получение высококачественной продукции.

Именно поэтому Demag стремится к оптимальному балансу качества, производительности, эксплуатационной гибкости и низкозатратности производства. Необходимые знания получены  компанией из более 10-летнего опыта работы в этой области. Производственная технология основывается на использовании модифицированного стандартного оборудования с силой зажима в 500 килоньютонов и вышеназванного механизма Microshot. Demag утверждает, что эта комбинация позволяет добиться высокого качества формованных деталей и дозы впрыска в 0,1-0,5 граммов. В зависимости от потенциальной области применения в оборудование могут быть вмонтированы гидравлический или электрический приводы. Кроме этого, разрабатываются специальные варианты, такие как формование микродеталей двух-компонентной технологией.

Системный подход к формованию микроскопических деталей
Dr.Boy GmbH, уже долгое время занимающаяся производством оборудования для литьевого формования с низкими показателями силы зажима, отмечает, что на протяжении последних двух-трех лет спрос на автоматические формовочные машины для производства микродеталей стабильно возрастает. Инженеры главного управления компании уже выделили эту тенденцию и разработали пластифицирующие устройства диаметром в 12 мм, отвечающие потребностям рынка. Улучшенная геометрия шнеков позволяет добиться доз впрыска значительно меньших 0,1 куб. см. Время пребывания материала в пластифицирующем отсеке оборудования уменьшается почти в 2 раза по сравнению со стандартными пластификаторами с 14-миллиметровыми шнеками. Для надежного удаления крохотных литых изделий из столь же небольших гнезд пресс-форм используется так называемый «целостный толкатель», хранящийся под колпаком формовочной машины и превращающий ее в практически законченную производственную систему.

The Microsystem 50, вызвавшая немало толков в преддверии «K-1998», задумывалась изначально как самостоятельный производственный механизм. Принцип его, до сих пор служащий предметом широкого обсуждения, состоит в комбинации шнековой пред-пластификации и  поршневого впрыскивания для производства деталей очень малого веса с высокой точностью. Как утверждают представители австрийской Battenfeld Kunststoffmaschinen GmbH, пользователи этой автоматизированной производственной ячейки имеют в 4-5 раз большую выработку и более последовательные производственные разбросы, чем те, что позволяет традиционная технология.

Производство микроскопических деталей, без сомнения, станет ключевой темой обсуждения у стенда компании на «K 2007», где будет продемонстрирована усовершенствованная версия Microsystem 50. Новый приводной блок отсека впрыскивания системы уже был представлен на выставке Fakuma осенью 2005 года. Как показывает опыт, для формования микроскопических деталей особенно важным является впрыскивание минимального количества оптимально приготовленного расплава. Благодаря разработкам нового электрического кулачка, динамика отсека впрыскивания была улучшена в три раза. В то же время механизмы ускорения и торможения были гармонизированы, как и удобство использования.

Во всем этом желающие могут удостовериться на выставке «K 2007» в Дюссельдорфе с 24-го по 31 октября.

Источник: www.K-online.de