Artikel Kunststofftechnik (Juni 2018):
Die technischen Fähigkeiten des Prozesses wurden weiterentwickelt, um frühere Zykluszeitnachteile zu beseitigen, und die laufenden Entwicklungen befassen sich mit der Erstellung einer Materialdatenbank und neuen Anwendungen im Hybridspritzguss-Umspritzen von Verbundwerkstoffen.
Schnelle Wärme- und Kühlformtechnologien haben beim Formen von Kunststoffen und Verbundwerkstoffen zunehmendes Interesse und Einsatz geweckt. Es müssen jedoch noch Herausforderungen bewältigt werden, bevor sich die Rapid Heat-and-Cool (H&C)-Technologie als neuer Formstandard weithin durchsetzen wird. Eine der größten Herausforderungen besteht darin, die Branche darüber aufzuklären, was H&C-Spritzguss leisten kann und wie sich die Vorteile, die es mit bestimmten Harzfamilien bietet, quantifizieren lassen. Vor einem Jahr, Roctool wollte diesen Anforderungen mit einem neuen Ansatz gerecht werden, indem wir vorschlugen, mit Harzanbietern zusammenzuarbeiten, um die Vorteile unserer H&C-Technologie mit ihren Materialien im Vergleich zu herkömmlichen Formverfahren zu quantifizieren. Diese wachsende Materialdatenbank kann von Spritzgießern zur Festlegung ihrer Werkzeugkonstruktionsentscheidungen und von OEMs bei ihren Teilekonstruktionsentscheidungen genutzt werden.
Die Ergebnisse werden auch mit geteilt Roctool Es unterstützt die Benutzer bei ihrer kontinuierlichen Suche nach verbesserter Leistung, Qualität und Kosteneffizienz. Viele wissen bereits, dass H&C-Formteile die Oberflächenqualität verbessern können, indem sie beispielsweise sichtbare Bindenähte und Fließlinien verbergen.
Unsere laufende Untersuchung mit Harzanbietern zeigt jedoch viele weitere Vorteile, die Spritzgießern auf der ganzen Welt von großem Nutzen sein können: Erhöhung der Fließlänge, Reduzierung oder Eliminierung von Einfallstellen, Reduzierung des Druckabfalls, Ermöglichung dünnwandiger Formen und Verbesserung der Oberflächenreplikation für optische und funktionelle Zwecke Anwendungen. Insbesondere der letztgenannte Vorteil ist ein Grund Roctool hat den Handelsnamen „HD Plastics“ (HD für High-Definition) übernommen, um unser gesamtes H&C-Technologieprogramm zu beschreiben.
Eine weitere Herausforderung für H&C Moulding ist die Zykluszeit. Vor vielen Jahren, als Roctool Als ich begann, seine Induktionserwärmungstechnik für das schnelle H&C-Spritzgießen einzusetzen, kam es zu einer inakzeptablen Zykluszeiteinbuße. Heute sind wir in der Lage, je nach verwendetem Harz einen herkömmlichen Formzyklus zu erreichen oder ihn sogar zu verkürzen. Auf der NPE2018 letzten Monat haben wir ein Werkzeug mit 16 Kavitäten demonstriert, das glasfaserverstärkte PBT/ASA-Teile mit jeweils unterschiedlicher Oberflächenbeschaffenheit oder Textur in einer Gesamtzykluszeit von 20 Sekunden auf einer Spritzgießmaschine von KraussMaffei formt. Dies ist ein entscheidender Faktor, da Sie jetzt fehlerfreie Teile herstellen können, ohne dabei auf Produktivität verzichten zu müssen. Wir haben keine andere Heizmethode gesehen, die so schnell, so genau und kontrolliert heizen und kühlen kann.
Die letzte Herausforderung für H&C-Technologien ist die Fähigkeit, Heizelemente in ein komplexes Werkzeug zu integrieren. Unsere flexiblen Induktionsspulen sind in vielen Durchmessern erhältlich und können jetzt in komplexe Werkzeuge integriert werden, wie wir auf der NPE2018 anhand eines halbkugelförmigen Polycarbonatteils gezeigt haben.
INDUKTIONSHEIZUNG, TURBULENTE KÜHLUNG
RoctoolDie patentierte Technologie von besteht aus der Gestaltung eines H&C-Formlayouts, um eine schnelle und homogene Erwärmung zu gewährleisten. Flexible Induktoren können jeder komplexen Werkzeugform folgen. Durch die Induktoren wird ein hochfrequenter Strom erzeugt, der Wirbelströme und einen Joule-Effekt erzeugt und die Formoberfläche mit einer Geschwindigkeit von bis zu 1000 °C (1832 °F) pro Sekunde auf bis zu 25 °C (45 °F) erhitzt. Darüber hinaus wird die Erwärmung nur auf die Oberfläche der Kavität und nicht auf die gesamte Formhälfte ausgeübt, wodurch der Energieverbrauch minimiert wird. Die Verwendung standardmäßiger Wasserkühlkanäle und die Gewährleistung einer vollständig turbulenten Strömungsrate ermöglichen eine effiziente Kühlung des Werkzeugs.
Sowohl die Heizung als auch die Kühlung werden automatisch mithilfe von Thermoelementen in der Form gesteuert. Es können mehrere Heizzonen untergebracht werden. Diese Technologie funktioniert mit P20 und anderen herkömmlichen Formenstählen sowie mit jeder Art von Spritzpresse.
Drei Fallbeispiele von Kunden, die von anderen Formverfahren auf schnelles H&C umgestiegen sind Roctool Induktionstechnik.
FALL Nr. 1: DEKKO
Electronic OEM Dekko mit Sitz in Garrett, Indiana, produziert hochglänzende Elektro- und USB-Netzteile. Vor dem Einsatz der H&C-Technologie musste sich Dekko mit Teiledefekten und Oberflächenfehlern wie Stricklinien, Fließlinien, Angussrötungen und Spreizungen auseinandersetzen.
Dekko entschied sich Roctool Induktions-H&C gegenüber anderen Technologien aus zwei Hauptgründen: Erstens bot H&C ein Kosten-Nutzen-Verhältnis gegenüber einer Änderung des Teiledesigns, um das zu erreichen, was mit herkömmlichen Werkzeugen erforderlich war. Zweitens verwendet Dekko eine Vielzahl eingegossener Farben Roctool Die H&C-Technologie bietet eine hervorragende Oberflächenqualität, die eine Lackierung überflüssig macht.
„Die Vorteile für uns lagen vor allem im endgültigen Erscheinungsbild des Teils, da Oberflächenfehler beseitigt wurden. Roctool hilft uns, das Designfenster zu öffnen, um Dinge machbar zu machen, die für uns vorher nicht erreichbar waren“, erklärt Jerry Zawadzde, Dekko-Programmmanager.
FALL #2: FLEX
Flex mit Sitz in San Jose, Kalifornien, nutzt seit vielen Jahren alle Arten von H&C-Technologien, einschließlich Heizung mit Dampf, Druckwasser und Elektrokartuschen. Flex begann mit zu arbeiten Roctool nach der K 2010 in Düsseldorf. Die erste Flex-Form, die mit ausgestattet ist Roctool Die Technologie war für ein sehr dünnes elektronisches E-Reader-/Tablet-Gehäuse vorgesehen. Die Induktions-H&C-Technologie war in der Lage, das Teil vollständig zu füllen, die Zykluszeit zu verkürzen und den Energieverbrauch zu senken, wodurch sie die Leistung von unter Druck stehendem Heißwasser übertraf.
Flex wurde geändert in Roctool Induktionstechnologie aus mehreren Gründen, unter anderem weil es sich um ein sauberes, sicheres System handelt, das schnellere Zykluszeiten, einen geringeren Energieverbrauch, unbegrenzte Materialmöglichkeiten, eine bessere Temperaturkontrolle und eine geringe Korrosion an Formen bietet. Flex stand bei der Umstellung auf Herausforderungen Roctool Technologie – hauptsächlich Techniker und andere Kollegen davon überzeugen, etwas Neues und Anderes auszuprobieren. Aber Flex sucht nach Einsatz Roctool Die H&C-Technologie wird in Zukunft in der Lage sein, alle Arten von Materialien zu verarbeiten, einschließlich Kohlefaserverbundwerkstoffen und neuen Produktdesigns durch Leichtbau und In-Mold-Dekorationseffekte auf hochwertigen Teilen. „Roctool kann umweltfreundlich sein, da keine Sekundäroperationen erforderlich sind, und ist für die Betreiber sehr sicher, ohne dass zusätzliche Kosten anfallen“, erklärt Sebastien Ignotis, Leiter Advanced Engineering bei Flex.
Eine komplexe 3D-Form, die von Flex geformt wurde, demonstriert einige der Möglichkeiten des induktionsbasierten H&C-Formens. Ausgestellt von Roctool Bei der NPE2018 im letzten Monat handelt es sich bei dem Produkt um eine Kugel, die aus zwei einrastbaren Teilen besteht, von denen eines mehrere Langlöcher unterschiedlicher Größe und eine gebogene Vertiefung an der Oberseite aufweist. Es besteht aus 10–50 % glasfaserverstärktem PC und ist dünnwandig, hochglänzend und mit einem eingegossenen Logo versehen.
Das Teil ist hinter dem Logo mittig angespritzt, aber der H&C-Prozess hinterlässt keine Einfallstellen oder Flecken. Dieses Produktdesign wird von Flex sowohl für einen Raumduftdiffusor als auch für einen Bluetooth-Audiolautsprecher verwendet.
FALL #3: DEDIENNE
Eine davon war die Dedienne Multiplasturgy Group in Frankreich Roctool's erste Benutzer. Dieser diversifizierte kundenspezifische Kunststoffverarbeiter wollte seine Führungsposition in einem sich entwickelnden Markt behaupten und die Bedürfnisse seiner Kunden in Bezug auf Innovation und Differenzierung antizipieren.
Dedienne verwendet Roctool H&C-Technologie für Spritz- und Formpressen. Die gesteigerte Effizienz beim Formpressen von Hochleistungsmaterialien bei hohen Temperaturen hat sie für die Massenproduktion zugänglich gemacht. Normalerweise sind diese Materialien für Kleinserien reserviert, da ihre Verarbeitung einen hohen Arbeitsaufwand und lange Zykluszeiten erfordert. Dank der schnellen Induktionserwärmung ist Dedienne in der Lage, in wenigen Minuten ein Teil herzustellen, das sonst Stunden gedauert hätte.
Laut Matthieu Crepin, stellvertretender Geschäftsführer von Dedienne, Roctool ist ein Technologieanbieter und Quelle für Designunterstützung, seit es letztes Jahr ein Designteam gegründet hat. Diese Ressourcen haben Dediennes Einsatz von spritzgegossenen Hochtemperaturmaterialien beschleunigt, insbesondere auf dem US-Markt mit Dediennes Tochtergesellschaft Met2Plastic mit Sitz in Chicago, die das implementiert hat Roctool Verfahren der Induktionstechnik. „Durch die Eröffnung eigener Designbüros Roctool hat auf einige unserer größten Herausforderungen reagiert. Wir freuen uns sehr auf die Vorteile dieses neuen Ansatzes für Hochtemperaturmaterialien“, sagt Crepin
Die Möglichkeit, die Form schnell aufzuheizen und die Temperaturverteilung vollständig zu kontrollieren, eröffnet neue Formenmöglichkeiten, darunter kürzere Zyklen, höhere Teilequalität und längere Fließlängen. Die heiße Form kann ein Class-A-Finish verleihen oder die feinste Oberflächenstruktur reproduzieren. Mit der Autodesk Moldflow-Software ist es nun auch möglich, den H&C-Prozess mit Induktionserwärmung vollständig zu simulieren.
SABIC, ein großer globaler Hersteller von Kunststoffen und Chemikalien mit US-Hauptsitz in Houston, hat mit zusammengearbeitet Roctool für viele Jahre. Kombinieren RoctoolDie induktionsbasierte H&C-Technologie von SABIC mit dem breiten Materialportfolio von SABIC hat dazu beigetragen, die Leistung und Ästhetik fertiger Teile auf ein höheres Niveau zu heben und neue Anwendungsmöglichkeiten zu eröffnen.
Die richtigen Roctool Technologie hat SABIC die Fähigkeit bewiesen, eine glänzende Oberfläche auf Spritzgussteilen mit Materialien zu erzielen, die in der Vergangenheit hinsichtlich der Oberflächenerscheinung Herausforderungen darstellten – wie etwa 30 % glasfaserverstärktes Ultem 2300 Polyetherimid (PEI) und 50 % glasfaserverstärktes Polycarbonat (Thermocomp D551).
Darüber hinaus hat SABIC die Möglichkeit validiert, einen Mattglanzeffekt durch Texturierung mit einem Hochglanzeffekt im selben Teil zu kombinieren – ein kosmetischer Effekt, der Designer anspricht.
ENTWICKLUNG EINER DATENBANK
SABIC unterstützt jetzt RoctoolInitiative zur Quantifizierung der Auswirkungen der Induktions-H&C-Technologie mithilfe der HD Plastics Database. Durch die Erstellung eines zentralen Repositorys relevanter Daten zur Oberflächenreplikation, Bindenahtfestigkeit und Fließlänge bei verschiedenen Materialien können spezifische Datenpunkte bereitgestellt werden, die Kunden helfen, den Grad der Verbesserung von Teilen zu verstehen, der mit dieser H&C-Technologie erreicht werden kann.
Die Materialcharakterisierung ist Teil von RoctoolDie kontinuierliche Zusammenarbeit von s mit Harzanbietern zur Entwicklung der HD Plastics-Materialdatenbank, die OEMs dabei helfen soll, eine außergewöhnliche Teilequalität und eine höhere Leistung zu erzielen. Roctool fügt ständig neue Anbieter und Materialien hinzu, um diese Informationsquelle, die derzeit nur für zugänglich ist, zu erweitern und zu stärken Roctool Benutzer, aber in Zukunft wird es anderen mit einem Abonnement zur Verfügung stehen. Ein Schnappschuss aus dieser Datenbank ist oben abgebildet.
NEUE IDH-VERBUNDTECHNOLOGIE
IDH steht für „Induction Dual Heating„, eine neue Technologie zum Formen von Teilen, die einen Rohling aus thermoplastischem Verbundwerkstoff mit Endlosfasern und das Umspritzen mit zusätzlicher thermoplastischer Verbindung kombiniert. Solche „Hybrid“-Verbundwerkstoffe gewinnen an Interesse, da sie ein geringes Gewicht, eine hohe Festigkeit und Steifigkeit sowie Gestaltungsfreiheit zum Überformen von 3D-Details bieten und eine Oberflächenästhetik ohne Nachbearbeitung bieten – und das alles innerhalb einer Zykluszeit von 60 Sekunden.
Aktuelle Verfahren zum Umspritzen von Hybridverbundwerkstoffen verwenden im Allgemeinen einen Infrarotofen zum Vorwärmen eines verfestigten thermoplastischen „Organoblechs“ und transportieren das erweichte Blech dann über einen Roboter und/oder ein Förderband zur kalten Form. Die IDH-Technologie nutzt für den gesamten Prozess einen einzigen Induktionsgenerator. Es beginnt mit der robotergestützten Platzierung eines kalten Verbundeinsatzes im Werkzeug, das bereits durch den Induktionsgenerator erhitzt wird. Währenddessen wird eine kleine Energiemenge an eine zweite, kleine Induktionsheizstation gesendet, um eine Platte aus massivem Graphit in der gleichen Größe wie der Verbundeinsatz zu erhitzen. Der Roboter nimmt die heiße Graphitplatte von der Induktionsstation und platziert sie nahe an der freiliegenden „B“-Seite des Verbundeinsatzes, um diese zweite Oberfläche durch Strahlung zu erwärmen. Anschließend wird der Verbundeinsatz in die gewünschte Form gestanzt, die Form geöffnet und die Formhälfte mit dem Verbundeinsatz rotiert in die Spritzstation zum Umspritzen. Der Induktionsgenerator schaltet den Strom vom Prägewerkzeug zum Spritzgusswerkzeug und wieder zurück.
Induktionserwärmung ist effizienter als Infrarot und kann auf höhere Temperaturen erwärmen. Durch den Ersatz der üblichen Infrarot-Vorwärmung des Organoblechs vor dem Einlegen in die Form entfallen die Schwierigkeiten bei der Handhabung und präzisen Positionierung eines schlaffen Stücks heißen Organoblechs. Dadurch wird auch das Problem der Abkühlung des vorgewärmten Einsatzes während des Transfers vermieden. IDH ist in der Lage, die Erwärmung beider Elemente auf intelligente Weise zu steuern, indem die Heizzeit und -leistung automatisch angepasst werden. Zudem ist dieses System wesentlich kompakter und wird damit den Anforderungen der Elektronikbranche gerecht.
IDH bietet eine harzreiche Oberfläche, ist an komplexe Geometrien angepasst und kann Vlies- und Sandwich-Verbundeinsätze verwenden, die im herkömmlichen Verfahren im heißen Zustand schwieriger zu handhaben sein können. Darüber hinaus kann IDH sogar nicht verfestigte Platten verwenden, wodurch ein Verarbeitungsschritt eingespart und möglicherweise die Kosten für Verbundrohstoffe gesenkt werden. IDH kann eine Mehrzonenheizung bei Temperaturen von bis zu 400 °C (752 °F) bereitstellen und ist sowohl für thermoplastische als auch duroplastische Materialien geeignet.
Am Beispiel eines 14-Zoll-Modells. IDH bietet nachweislich folgende Vorteile:
- 40 % kürzere Zykluszeit von 60 Sekunden im Vergleich zu 100 Sekunden beim herkömmlichen Hybrid-Verbundspritzen.
- 54 % geringerer Energieverbrauch (2.3 kWh gegenüber 5.0 kWh) bei Nutzung des gleichen Prozesstemperaturbereichs.
- 28 % kleinerer Platzbedarf bei Verwendung der gleichen vertikalen Spritzgießmaschine und des gleichen Sechs-Achsen-Roboters.
ÜBER DEN AUTOR: Mathieu Boulanger ist beigetreten Roctool im Januar 2004. In 10 Jahren bei Roctool Am Hauptsitz in Frankreich war er für den globalen Vertrieb, die Großkunden und das strategische Marketing der Technologien des Unternehmens verantwortlich, die er in Märkten wie Automobil, Elektronik, Konsumgüter und Luft- und Raumfahrt einführte. Im Jahr 2013 begann Matt mit dem Aufbau der nordamerikanischen Tochtergesellschaft für Roctool, jetzt ansässig in Charlotte, NC Im Jahr 2015 wurde Matt benannt Roctool CEO
https://www.ptonline.com/articles/rapid-heat-cool-molding-evolves-to-meet-industry-challenges
