Технологии

Поворачивание кубов и стеков

Ferromatik Milacron и Foboha стали партнерами по поставке систем под ключ для крупносерийной двухкомпонентной IMA. Эти две компании продемонстрировали систему на прошедшей в прошлом году выставке NPE для производства применения, которое сочетает двухцветное формование и сопрягающую клепку в форме. Четырехсторонняя пресс-форма от Foboha TwinCube позволяет использовать станции для нанесения печати, маркировки и свертывания, поясняет Лайза Мауро, инженер-сбытовик по США компании Foboha. “Наши инструменты используют дополнительное движение в инструменте для работы формы (такое как сопрягающая клепка), так что инструмент не зависит от формовочной установки”, - отмечает она.

Первым заказчиком из США системы Milacron/Foboha стала Stull Technologies, Сомерсет, Нью-Джерси, которая будет производить герметичную упаковку для продуктов с маркирующей вставкой и сборкой сопрягающей клепкой. Джейсон Сталл, старший директор по маркетингу, говорит, что система будет производить двухкомпонентные полипропиленовые “крышки для разбрасывания покрытий для дисков” на 275-тонной установке K-Tec с ротационной поворачиваемой многоэтажной пресс-формой TwinCube.

Сталл говорит, что система позволит повысить производительность до сотен миллионов крышек в год, сохраняя штучные цены на низком уровне, достаточном для того, чтобы противостоять иностранной конкуренции. Система будет работать рядом с традиционной линией, которая производит аналогичные детали, но в компании собираются использовать вдвое меньше трудозатрат и на 30% меньше производственных площадей при получении более высокой производительности и более надежного качества. (Сталл ожидает Cpk 1.3.)

Три применения для IMA с формованием поверх от Engel: пустышка с передвижным, но несъемным кольцом и пластинкой (слева); состоящая из четырех компонентов сборка выключателя с тремя подвижными деталями (справа); задвижка и корпус (в центре).

Компания Gram Technology предлагает свои ротационные пресс-формы Spin Stack с четырьмя базовыми наборами перемещения на заданную величину, расположенными между неподвижной и подвижной плитами. Каждый базовый набор имеет четыре стороны и поворачивается с приращением на 90°. Президент компании Джес Грэм говорит, что первый крупный проект компании по испытаниям в области IMA был проектом по производству роликов для дезодорантов. “По всему миру производятся миллиарды таких деталей, и обычно их производят формованием двух половинок корпусов с последующим соединением с помощью сварки”, - говорит он. Ролики обычно делаются с толстыми стенками так, чтобы они могли выдерживать сварку, и окончательная форма должна быть очень точной, чтобы ролик мог плавно вращаться в дозаторе дезодоранта и не захватывать волоски. С инструментом от Gram половинки ролика соединяются прямо в форме.

Компания KTW, австрийский создатель инструментов для производства герметичной упаковки с высокой кавитацией для рынков продуктов личной гигиены и потребительских товаров, использует ротационную технологию Spin Stack от Gram для производства сборки крышки и горлышка для контейнеров, в которые упаковывают съедобные масла. Как рассказывает Клаус Циглер, генеральный директор KTW, в сборку входят горлышко с резьбой с отрывным язычком для открывания и доказательства герметичности, а также крышка. “Нельзя собрать вместе крышку и горлышко вместе с отрывным язычком с использованием формования поверх. Это возможно только с использованием сборки в форме”. С использованием отдельных инструментов на формование основания уходит 8 – 9 секунд, и еще 4 – 5 секунд на формование крышки. Инструмент KTW формует всю структуру за 8 – 9 секунд с использованием экспериментального инструмента на 16 гнезд. У промышленной пресс-формы будет 48 или 64 гнезда.

Еще одной компанией, занимающейся инструментами с вращающимися револьверными установками, является Electroform. Компания представила свою технологию, на которую ожидается выдача патента, на прошлогодней выставке NPE в Чикаго. Технология сочетает двухступенчатое формование, пленочное декорирование в форме, а также IMA для формования и соединения верхней и нижней частей, а также колес игрушечной гоночной машины из ABS (см. обложку этого номера). В патентованной конструкции одностороннего инструмента использованы два вращающихся револьверных устройства без дополнительных средств автоматизации. С момента проведения выставки продолжительность цикла была оптимизирована с 22 секунд до 15.

Компания MGS Mfg. Group, которая занимается одновременно и формованием, и производством инструментов, изготовила целый ряд деталей с IMA, включая и регулирующий ремень для продукта обеспечения безопасности с применением сопрягающей клепки. Деталь снабжена неподвижной стопорной гайкой. Технология способна заменить четыре или пять установок, а также множество прочих устройств далее по технологической цепочке.

Усовершенствованное формование поверх

“Одним из самых лучших свойств сборки в форме является то, что можно соединять компоненты для того, чтобы создавать подвижные детали, которые не отсоединяются друг от друга”, - говорит Джон Берг, директор по маркетингу MGS. Все большее число компаний разрабатывает способы формования с механическим соединением петель и сочленений с использованием несхожих материалов, которые обычно не соединяются друг с другом, так, чтобы соединяемые детали могли свободно перемещаться. Это прямо противоположно тому, чего достигают при формовании поверх, целью которого является заставить различные материалы соединиться друг с другом. В этом случае задачей является впрыск одного материала рядом с другим так, чтобы они не прилипали друг к другу.

Создателем самой исходной идеи IMA, является, по всеобщему признанию, компания-производитель пресс-форм Fickenscher GmbH из Зельба, Германия. Как рассказывает Джек Элдер, президент компании Multiject, производителя инструментов для IMA, в восьмидесятых годах она разработала инструментарий и технологию с использованием различных полимеров для формования полных сборок деталей с подвижными элементами.

Элдер приобрел эксклюзивную лицензию на технологию Fickenscher для Северной Америки в 1995 г. Его компания стала первой, кто использовал ее в США. Он создает и продает инструменты для реализации технологии Fickenscher, и использует ее (а также и прочие многократные технологии) в своей формовочной компании, Innatech, в Ричмонде, Индиана.

По имеющимся данным, технология, использующая специальную подъемно-поворотную систему для стержней, широко используется в Европе для производства автомобильных деталей, игрушек и деталей электронных устройств. Двумя наиболее узнаваемыми применениями являются игрушечная обезьяна с подвижными ногами, руками и головой (производится для PlayMobil); в также трехкомпонентные вентиляционные решетки для систем отопления, вентиляции и кондиционирования автомобилей. Компания Innatech производит одну такую решетку с пластинками из PBT, соединительным штырем из ABS, и корпусом из PP. “Это довольно сложная деталь, но она все же менее затратна в производстве по сравнению с исходной деталью, которая производилась со сборкой после формования”, - говорит Элдер.

Технология Die Slide Injection от JSW позволяет формовать две половины полого продукта за один впрыск. Затем гидравлический ползун перемещает одно из гнезд пресс-формы в положение напротив соответствующей сопрягаемой детали. Пресс-форма закрывается, и производится второй впрыск для герметизации границы соединения.

Компания MGS использовала подход с использованием нескольких материалов для формования медицинского клапана с подвижным центральным элементом (см. фото выше). Трехкомпонентная сборка, произведенная в форме, состоит из PC, PP, и TPV.

Компания Engel производила четырехкомпонентную сборку для электрического переключателя автомобиля, в котором три компонента, изготавливаемые из различных смол, подвижны относительно друг друга. Все четыре компонента формуются одновременно в одной пресс-форме из найлона и двух марок ацеталя. У односторонней формы три ряда гнезд, по четыре, четыре и восемь. Робототехническое устройство перемещает детали из одного гнезда в другое, там смолы дают усадку рядом друг с другом. “Вместо того, чтобы использовать три пресс-формы и установки и несколько сборочных линий для прочих операций, мы произвели четыре полностью собранных детали на одном 120-тонном прессе при цикле в 38 секунд”, - вспоминает Крагл.

Компания Engel также использовала такой подход с применением нескольких материалов для производства медицинского клапана из PC и HDPE. Его изготавливали в гнездах 4 + 4 на 100-тонном прессе с ротационным столом. По словам Крагла, различные материалы дают усадку непосредственно друг в друга для обеспечения точного соответствия и адекватной герметизации.

Другим примером работы компании Engel является крышка электрической распределительной коробки из наполненного стекловолокном полипропилена с формованными в нее шестью винтами из найлона. “Винты заключались внутрь коробки так, чтобы их можно было поворачивать, но чтобы они не могли выпасть и потеряться”, - отмечает Крагл. Деталь производится с использованием инструмента с гнездами 2 + 2 с продолжительностью цикла 25 секунд.

Одним из первых произведенных Engel применений IMA этого типа была детская пустышка (фото выше), которая была снабжена интегрированным кольцом и пластинкой из найлона и полипропилена. Федеральные правила по технике безопасности требовали, чтобы компоненты нельзя было отсоединить друг от друга, поэтому Engel пришлось прибегнуть к IMA. “Мы используем разнородные материалы, которые не соединяются, так что для того, чтобы отсоединить их друг от друга, Вам придется их сломать”, - замечает Крагл.

Еще одним вариантом такого подхода является производство сборок деталей, которые подвижны относительно друг друга, но изготовлены многократными впрысками одного и того же материала формованием поверх. Одним из очевидных преимуществ является то, что эту операцию можно осуществлять на стандартной установке с одним цилиндром. Запущенная в промышленное производство в 1995 году эта технология от компании Ferromatik Milacron называется “Ice Cold Trick.” (фокус с холодным как лед). Как следует из названия, весь фокус в том, что для того, чтобы сделать один и тот же материал несовместимым с самим собой, используется экстремально сильное охлаждение, чтобы предотвратить сварку двух впрысков из-за молекулярного взаимопроникновения на месте контракта.

“Первый впрыск охлаждается намного сильнее, чем это делается при обычном формовании”, - говорит Хэр из Ferromatik. Температура формы близка к температуре замерзания воды или даже ниже—до 23⁰ F—за счет использования небольшой холодильной установки и охлаждающих вставок инструмента. “Материал должен быть кристаллическим, как найлон, он также должен быть высоконаполненным так, чтобы первый впрыск выдерживал усадку”, - добавляет Хэр. Технология использовалась для производства блокирующего шарнира.

Некоторые элементы “фокуса” с охлаждением используются и другими продавцами IMA. И Gram Technology, и Foboha использовали дополнительное время на охлаждение, которое дает их многосторонняя поворачивающаяся многоэтажная пресс-форма с кубами, для того, чтобы не давать сформованным поверх друг друга деталям склеиваться. Примером является двухкомпонентный медицинский клапан с перемещающимся внутренним элементом, который показан на стр. 61 и который был сформован с помощью инструмента Spin Stack компании Gram. Gram также поставила пресс-форму с гнездами 24 + 24 для производства крышек и горлышек с резьбой для картонных упаковок  для сока с «гребешком». Горлышки с резьбой из LDPE формуются внутри крышек из сополимера полипропилена. Поскольку крышки охлаждаются для дополнительного цикла, и температура расплава LDPE ниже, чем температура расплава PP, обе детали легко развинчиваются. У системы продолжительность цикла 8 секунд, включая и время, необходимое на отвинчивание стержней после первого впрыска.