Article sur la technologie des plastiques (juin 2018) :
Les capacités techniques du processus ont progressé pour effacer les anciennes pénalités de temps de cycle, et les développements en cours portent sur la création d'une base de données de matériaux et de nouvelles applications dans le surmoulage par injection composite hybride.
Les technologies de moulage rapide à chaud et à froid ont suscité un intérêt et une utilisation croissants dans le moulage des plastiques et des composites. Cependant, il reste encore des défis à relever avant que les technologies rapides de chauffage et de refroidissement (H&C) ne deviennent largement établies en tant que nouvelle norme de moulage. L'un des principaux défis consiste à éduquer l'industrie sur ce que le moulage H&C peut faire et comment quantifier les avantages qu'il offre avec des familles de résines spécifiques. Il y a un an, Roctool a cherché à répondre à ces besoins avec une nouvelle approche par laquelle nous avons proposé de travailler avec des fournisseurs de résine pour quantifier les avantages de notre technologie H&C avec leurs matériaux par rapport aux méthodes de moulage conventionnelles. Cette base de données de matériaux croissante peut être utilisée par les mouleurs pour déterminer leurs choix de conception d'outils et par les équipementiers dans leurs décisions de conception de pièces.
Les résultats sont également partagés avec les utilisateurs de Roctool pour les accompagner dans leur recherche continue d'amélioration des performances, de la qualité et de la rentabilité. Beaucoup savent déjà que le moulage H&C peut améliorer la qualité de la surface, par exemple en masquant les lignes de soudure et les lignes découlement visibles.
Cependant, notre enquête en cours auprès des fournisseurs de résine démontre de nombreux autres avantages qui peuvent grandement aider les mouleurs du monde entier : augmentation de la longueur d'écoulement, réduction ou élimination des retassures, réduction de la chute de pression, permettant le moulage à paroi mince et amélioration de la reproduction de surface pour les applications optiques et fonctionnelles. applications. Ce dernier avantage, en particulier, est l'une des raisons pour lesquelles Roctool a adopté le nom commercial « HD Plastics » (HD pour High-Definition) pour décrire notre programme global de technologie H&C.
Un autre défi pour le moulage H&C est le temps de cycle. Il y a de nombreuses années, lorsque Roctool commencé à utiliser sa technique de chauffage par induction pour le moulage par injection rapide H&C, il y avait une pénalité de temps de cycle inacceptable. Aujourd'hui, nous sommes en mesure d'égaler un cycle de moulage classique ou même de le réduire, selon la résine utilisée. Au NPE2018 le mois dernier, nous avons présenté un outil à 16 cavités moulant des pièces PBT/ASA remplies de verre, chacune avec une finition ou une texture de surface différente, en un temps de cycle total de 20 secondes sur une machine à injection KraussMaffei. Cela change la donne, car vous pouvez désormais fabriquer des pièces sans défaut et ne pas sacrifier la productivité. Nous n'avons vu aucune autre méthode de chauffage capable de chauffer et de refroidir aussi rapidement et avec autant de précision et de contrôle.
Le dernier défi pour les technologies H&C est la capacité à intégrer des éléments chauffants dans un outil complexe. Nos bobines d'induction flexibles sont disponibles dans de nombreux diamètres et peuvent désormais être intégrées dans des outillages complexes, comme nous l'avons illustré au NPE2018 en présentant une pièce hémisphérique en polycarbonate.
CHAUFFAGE PAR INDUCTION, REFROIDISSEMENT TURBULENT
RoctoolLa technologie brevetée de consiste à concevoir un agencement de moule H&C afin d'assurer une chauffe rapide et homogène. Les inducteurs flexibles peuvent suivre n'importe quelle forme d'outillage complexe. Un courant haute fréquence est généré pour traverser les inducteurs, créant des courants de Foucault et un effet joule pour chauffer la surface du moule jusqu'à 1000 C (1832 F) à des vitesses allant jusqu'à 25° C (45° F) par seconde. De plus, le chauffage est appliqué uniquement à la surface de la cavité plutôt qu'à toute la moitié du moule, ce qui minimise la consommation d'énergie. L'utilisation de canaux de refroidissement par eau standard et la garantie d'un débit entièrement turbulent permettent un refroidissement efficace de l'outil.
Le chauffage et le refroidissement sont tous deux contrôlés automatiquement à l'aide de thermocouples dans le moule. Plusieurs zones de chauffage peuvent être installées. Cette technologie fonctionne avec le P20 et d'autres aciers de moulage conventionnels et avec tout type de presse à injecter.
Trois histoires de cas de clients qui sont passés d'autres méthodes de moulage à des H&C rapides avec Roctool technologie à induction.
CAS #1 : DEKKO
Electronic OEM Dekko, basé à Garrett, Ind., produit des blocs d'alimentation électriques et USB à haute brillance. Avant d'utiliser la technologie H&C, Dekko devait faire face à des défauts de pièces et à des imperfections de surface telles que des lignes de tricot, des lignes d'écoulement, un blush de porte et un évasement.
Dekko a choisi Roctool induction H&C par rapport aux autres technologies pour deux raisons principales : premièrement, H&C offrait un rapport coût-avantage par rapport à la modification de la conception de la pièce pour atteindre ce qui était requis avec l'outillage traditionnel. Deuxièmement, Dekko utilise une variété de couleurs moulées, et Roctool La technologie H&C offre une excellente qualité de surface qui évite le besoin de peinture.
"Les avantages pour nous ont été en grande partie dans l'apparence finale de la pièce, avec l'élimination des défauts de surface. Roctool nous aide à ouvrir la fenêtre de conception pour rendre réalisables des choses qui n'étaient pas réalisables pour nous auparavant », déclare Jerry Zawadzde, responsable du programme Dekko.
CAS #2 : FLEX
Flex, basée à San Jose, en Californie, utilise tous les types de technologies H&C depuis de nombreuses années, y compris le chauffage à la vapeur, l'eau sous pression et les cartouches électriques. Flex a commencé à travailler avec Roctool après le salon K 2010 à Düsseldorf. Le premier moule Flex équipé de Roctool la technologie était pour un boîtier de liseuse/tablette électronique très fin. La technologie H&C à induction a été en mesure de remplir complètement la pièce, de réduire le temps de cycle et de réduire la consommation d'énergie, surpassant ainsi les performances de l'eau chaude sous pression.
Flex est passé à la technologie d'induction Roctool pour plusieurs raisons, notamment qu'il s';agit d'un système propre et sûr offrant des temps de cycle plus rapides, une consommation d'énergie réduite, des possibilités de matériaux illimitées, un meilleur contrôle de la température et une faible corrosion des moules. Flex a dû relever des défis lors du passage à la technologie Roctool, principalement pour convaincre les techniciens et autres collègues d'essayer quelque chose de nouveau et de différent. Mais Flex cherche à utiliser la technologie Roctool H&C à l'avenir pour pouvoir traiter tous les types de matériaux, y compris les composites en fibre de carbone et les nouvelles conceptions de produits grâce à des effets décoratifs légers et dans le moule sur des pièces de grande valeur. "Roctool peut être respectueux de l'environnement en éliminant le besoin d'opérations secondaires, et est très sûr pour les opérateurs, ce qui n'a pas de coût supplémentaire", explique Sébastien Ignotis, directeur de l'ingénierie avancée chez Flex.
Une forme 3D complexe moulée par Flex démontre certaines des capacités du moulage H&C par induction. Exposé par Roctool au NPE2018 le mois dernier, le produit est une sphère composée de deux parties encliquetables, dont l'une a de multiples trous oblongs de différentes tailles et une dépression incurvée dans le haut. Il est moulé en PC rempli de verre à 10-50% et a des parois minces, une brillance élevée et un logo moulé.
La pièce est centrée derrière le logo, mais le processus H&C ne laisse aucune marque d'évier ni aucune tache. Cette conception de produit est utilisée par Flex pour un diffuseur de parfum d'ambiance et un haut-parleur audio Bluetooth.
CAS #3 : DEDIENNE
Dedienne Multiplasturgy Group en France a été l'un des Roctoolpremiers utilisateurs. Ce transformateur de plastique sur mesure diversifié souhaitait conserver son leadership sur un marché en pleine évolution et anticiper les besoins de ses clients en matière d'innovation et de différenciation.
Dedienne utilise la technologie Roctool H&C pour le moulage par injection et par compression. L'efficacité accrue du moulage par compression de matériaux hautes performances à haute température les a rendus accessibles à la production de masse. Normalement, ces matériaux sont réservés aux petites séries car leur traitement nécessite une main-d'œuvre importante et des temps de cycle longs. Grâce au chauffage par induction rapide, Dedienne est capable de produire en quelques minutes une pièce qui aurait pris des heures autrement.
Selon Matthieu Crepin, directeur général adjoint de Dedienne, Roctool est un fournisseur de technologie et une source de soutien à la conception depuis qu'il a formé une équipe de conception l'année dernière. Ces ressources ont accéléré le déploiement par Dedienne de matériaux haute température moulés par injection, notamment sur le marché américain avec la filiale Met2Plastic de Dedienne basée à Chicago, qui a mis en place le Roctool processus de technologie d'induction. « En ouvrant leurs propres bureaux d'études, Roctool a répondu à certains de nos principaux défis. Nous attendons avec impatience les avantages de cette nouvelle approche pour les matériaux à haute température », déclare Crepin
La possibilité de chauffer le moule rapidement et de contrôler entièrement la répartition de la température ouvre de nouvelles possibilités de moulage, notamment des cycles plus courts, une meilleure qualité des pièces et des longueurs d'écoulement plus longues. Le moule chaud peut conférer une finition de classe A ou reproduire la texture de surface la plus fine. Il est désormais également possible de simuler entièrement le processus H&C avec chauffage par induction à l'aide du logiciel Autodesk Moldflow.
SABIC, un important producteur mondial de plastiques et de produits chimiques dont le siège américain est à Houston, a collaboré avec Roctool pendant de nombreuses années. Combiner RoctoolLa technologie H&C basée sur l'induction de SABIC associée au large portefeuille de matériaux de SABIC a contribué à pousser les performances et l'esthétique des pièces finies à un niveau supérieur et ouvre de nouvelles opportunités d'application.
En utilisant Roctool technologie, SABIC a démontré sa capacité à obtenir une finition brillante sur des pièces moulées par injection avec des matériaux qui ont historiquement présenté des défis en ce qui concerne l'apparence de surface, tels que 30 % de polyétherimide Ultem 2300 chargé de verre (PEI) et 50 % de polycarbonate chargé de verre (Thermocomp D551).
De plus, SABIC a validé la possibilité de combiner un effet de faible brillance, en utilisant la texturation, avec un effet de haute brillance dans la même pièce, un effet cosmétique qui séduit les designers.
DÉVELOPPEMENT D'UNE BASE DE DONNÉES
SABIC soutient maintenant RoctoolL'initiative de quantifier les effets de la technologie H&C par induction à l'aide de la base de données HD Plastics. La création d'un référentiel central de données pertinentes sur la réplication de surface, la résistance de la ligne de soudure et la longueur d'écoulement avec différents matériaux peut fournir des points de données spécifiques pour aider les clients à comprendre les niveaux d'amélioration des pièces qui peuvent être atteints avec cette technologie H&C.
La caractérisation des matériaux fait partie de RoctoolLe travail continu de avec des fournisseurs de résine pour développer la base de données de matériaux HD Plastics, qui est conçue pour aider les équipementiers à obtenir une qualité de pièce exceptionnelle et des performances accrues. Roctool ajoute constamment de nouveaux fournisseurs et de nouveaux matériaux pour développer et renforcer cette source d'informations, qui n'est actuellement disponible que pour Roctool utilisateurs, mais à l'avenir seront disponibles pour les autres avec un abonnement. Un instantané de cette base de données est illustré ci-dessus.
NOUVELLE TECHNOLOGIE COMPOSITE IDH
IDH signifie «Induction Dual Heating», une nouvelle technologie de moulage de pièces combinant une ébauche composite thermoplastique à fibres continues et un surmoulage par injection avec un composé thermoplastique supplémentaire. Ces composites « hybrides » gagnent en intérêt car ils offrent un poids léger, une résistance et une rigidité élevées, ainsi qu'une liberté de conception permettant de surmouler des détails 3D et de fournir une esthétique de surface sans finition secondaire, et le tout dans un temps de cycle de 60 secondes.
Les procédés actuels de surmoulage de composites hybrides utilisent généralement un four infrarouge pour préchauffer une « feuille organique » thermoplastique consolidée, puis transporter la feuille ramollie via un robot et/ou un convoyeur vers le moule froid. La technologie IDH utilise un seul générateur d'induction pour l'ensemble du processus. Cela commence par le placement robotisé d'un insert composite froid dans l'outil, qui est déjà chauffé par le générateur à induction. Pendant ce temps, une petite quantité d'énergie est envoyée à une deuxième petite station de chauffage par induction pour chauffer une feuille de graphite solide de la même taille que l'insert composite. Le robot prend la feuille de graphite chaude de la station d'induction et la place à proximité du côté "B" exposé de l'insert composite afin de chauffer cette deuxième surface par rayonnement. L'insert composite est ensuite estampé à la forme souhaitée, le moule s'ouvre et la moitié du moule avec l'insert composite tourne dans la station d'injection pour le surmoulage. Le générateur d'induction commute l'alimentation du moule d'emboutissage au moule d'injection et inversement.
Le chauffage par induction est plus efficace que l'infrarouge et peut chauffer à des températures plus élevées. Remplacer le préchauffage infrarouge habituel de l'organosheet avant de le placer dans le moule élimine les difficultés de manipulation et de positionnement précis d'un morceau souple d'organosheet chaud. Cela évite également le problème du refroidissement de l'insert préchauffé pendant le transfert. IDH est capable de contrôler le chauffage des deux éléments de manière intelligente, en adaptant automatiquement le temps et la puissance de chauffage. Ce système est également beaucoup plus compact et répond ainsi aux contraintes du secteur de l'électronique.
IDH fournit une surface riche en résine, est adaptée aux géométries complexes et peut utiliser des inserts composites non tissés et sandwich, qui peuvent être plus difficiles à manipuler à chaud dans le processus conventionnel. De plus, IDH peut même utiliser des feuilles non consolidées, ce qui permet d'économiser une étape de traitement et de réduire potentiellement le coût des matières premières composites. IDH peut fournir un chauffage multizone à des températures allant jusqu'à 400 C (752 F) et convient à la fois aux matériaux thermoplastiques et thermodurcissables.
Basé sur l'exemple d'un 14 pouces. housse d'ordinateur portable, 1 mm d'épaisseur, en PC avec 50% de fibre de carbone, IDH a démontré qu'il offrait ces avantages :
- Temps de cycle 40 % plus court de 60 s, contre 100 s avec le moulage composite hybride conventionnel.
- 54 % de consommation d'énergie en moins (2.3 kWh contre 5.0 kWh) en utilisant la même plage de température de procédé.
- Encombrement réduit de 28 %, utilisant la même machine d'injection verticale et le même robot à six axes.
A PROPOS DE L'AUTEUR: Mathieu Boulanger a rejoint Roctool en janvier 2004. En 10 ans à Roctool siège social en France, il était responsable des ventes mondiales, des grands comptes et du marketing stratégique des technologies de l'entreprise, qu'il a contribué à introduire sur des marchés tels que l'automobile, l'électronique, les produits de consommation et l'aérospatiale. En 2013, Matt a commencé à développer la filiale nord-américaine pour Roctool, maintenant basé à Charlotte, NC En 2015, Matt a été nommé Roctool PDG
https://www.ptonline.com/articles/rapid-heat-cool-molding-evolves-to-meet-industry-challenges
