プラスチック技術の記事 (2018 年 XNUMX 月):
プロセスの技術的能力は以前のサイクルタイムのペナルティを解消するために進歩しており、進行中の開発は材料データベースの作成とハイブリッド複合材射出オーバーモールディングにおける新しいアプリケーションに取り組んでいます。
急速加熱冷却成形技術は、プラスチックや複合材料の成形においてますます関心と使用を集めています。 ただし、急速加熱冷却 (H&C) 技術が新しい成形標準として広く確立されるまでには、対処すべき課題がまだあります。 重要な課題の XNUMX つは、H&C 成形で何ができるか、また特定の樹脂ファミリーで H&C 成形が提供する利点を定量化する方法について業界を教育することです。 一年前、 Roctool は、新しいアプローチでこれらのニーズに対応しようとしました。それにより、樹脂プロバイダーと協力して、その材料と従来の成形法と比較して当社の H&C テクノロジーの利点を定量化することを提案しました。 この増加する材料データベースは、成形業者が工具設計の選択を決定するために使用したり、OEM が部品設計を決定する際に使用したりできます。
結果は次のユーザーとも共有されます Roctool ユーザーがパフォーマンス、品質、費用対効果の向上を継続的に追求するのをサポートします。 H&C 成形により、目に見えるウェルド ラインやフロー ラインを隠すなど、表面品質が向上することは多くの人がすでに知っています。
しかし、樹脂プロバイダーとの継続的な調査では、流動長の増加、ヒケの減少または排除、圧力損失の低減、薄肉成形の可能化、光学的および機能的表面複製の強化など、世界中の成形業者に大いに役立つ他の多くの利点が実証されています。アプリケーション。 特に後者の利点が理由の XNUMX つです Roctool は、当社の H&C テクノロジー プログラム全体を表す商品名「HD Plastics」(HD は High-Definition) を採用しました。
H&C 成形のもう XNUMX つの課題はサイクル タイムです。 何年も前、そのとき、 Roctool 高速 H&C 射出成形に誘導加熱技術の使用を開始したとき、許容できないサイクルタイムのペナルティが発生しました。 現在では、使用する樹脂に応じて、従来の成形サイクルと一致させたり、成形サイクルを短縮したりすることができます。 先月の NPE2018 では、KraussMaffei 射出成形機を使用し、合計 16 秒のサイクル時間で、それぞれ異なる表面仕上げまたは質感を持つガラス充填 PBT/ASA 部品を成形する 20 個のキャビティ ツールをデモンストレーションしました。 生産性を犠牲にすることなく、欠陥のない部品を製造できるようになるため、これは大きな変革となります。 これほど迅速に、これほどの精度と制御で加熱および冷却できる加熱方法は他にありません。
H&C テクノロジーの最後の課題は、発熱体を複雑なツールに統合できるかどうかです。 当社の柔軟な誘導コイルはさまざまな直径で入手可能であり、NPE2018 で半球状のポリカーボネート部品を展示したように、複雑な工具に組み込むことができるようになりました。
誘導加熱、乱流冷却
Roctoolの特許取得済みの技術は、高速かつ均一な加熱を提供するための H&C 金型レイアウトの設計で構成されています。 フレキシブルインダクタは、あらゆる複雑なツール形状に追従できます。 高周波電流が生成されてインダクタを流れ、渦電流とジュール効果が発生して、金型表面を 1000 秒あたり最大 1832° C (25° F) の速度で 45 C (XNUMX F) まで加熱します。 さらに、加熱は金型全体ではなくキャビティ表面のみに適用されるため、エネルギー消費が最小限に抑えられます。 標準的な水冷チャネルを使用し、完全な乱流速度を確保することで、ツールの効率的な冷却が可能になります。
加熱と冷却は両方とも金型内の熱電対を使用して自動的に制御されます。 複数の加熱ゾーンに対応できます。 この技術は、P20 やその他の従来の金型鋼、およびあらゆるタイプの射出プレスで使用できます。
他の成形法から急速 H&C に切り替えたお客様の XNUMX つの事例 Roctool 誘導技術。
ケース #1: デッコ
インディアナ州ギャレットに拠点を置く電子 OEM Dekko は、高光沢の電気パックと USB パワー パックを製造しています。 H&C テクノロジーを使用する前、Dekko はニット ライン、フロー ライン、ゲート ブラッシュ、スプレイなどの部品の欠陥や表面の欠陥に対処する必要がありました。
デッコが選んだのは Roctool 誘導 H&C が他のテクノロジーより優れている理由は主に XNUMX つあります。まず、H&C は従来のツールで必要とされるものを達成するために部品設計を変更するのではなく、費用対効果が得られました。 第二に、Dekko はさまざまな成形色を使用しており、 Roctool H&C テクノロジーにより、塗装の必要性を回避できる優れた表面品質が得られます。
「私たちにとっての利点は主に、表面欠陥の除去による最終部品の外観にあります。 Roctool これは、設計の窓を広げて、以前は達成できなかったものを実現可能にするのに役立ちます」と Dekko プログラム マネージャーの Jerry Zawadzde 氏は述べています。
ケース #2: フレックス
カリフォルニア州サンノゼに拠点を置く Flex は、蒸気、加圧水、電気カートリッジによる加熱など、あらゆる種類の H&C テクノロジーを長年使用してきました。 フレックスが取り組み始めた Roctool デュッセルドルフでのK 2010ショーの後。 初のフレックスモールド搭載 Roctool この技術は、非常に薄い電子書籍リーダー/タブレットの筐体向けでした。 高周波 H&C テクノロジーは、部品を完全に充填し、サイクル タイムを短縮し、エネルギー消費を削減することができ、その結果、加圧熱水よりも優れた性能を発揮しました。
フレックスが次のように変更されました Roctool 高周波技術は、サイクルタイムの短縮、エネルギー消費の削減、材料の無限の可能性、より優れた温度制御、金型の腐食の抑制などを提供する、クリーンで安全なシステムであることなど、いくつかの理由から高周波技術が採用されています。 Flex は、次のような課題に直面しました。 Roctool テクノロジー - 主に技術者や他の同僚を説得して、何か新しくて違うものを試すよう説得します。 しかし、Flex が使用しようとしているのは、 Roctool 将来の H&C テクノロジーは、カーボンファイバー複合材や、高価値部品の軽量化やインモールド装飾効果による新製品デザインなど、あらゆるタイプの材料を加工できるようになります。 「Roctool 二次的な操作が不要なため環境に優しく、オペレーターにとって非常に安全であり、追加料金はかかりません」と Flex のアドバンスト エンジニアリング ディレクターである Sebastien Ignotis 氏は説明します。
Flex によって成形された複雑な 3D 形状は、高周波ベースの H&C 成形の機能の一部を示しています。 出展者 Roctool 先月の NPE2018 で発表されたこの製品は 10 つのスナップフィット部品で構成される球体で、そのうちの 50 つは異なるサイズの複数の長方形の穴と上部に湾曲したくぼみがあります。 XNUMX ～ XNUMX% のガラス入り PC で成形されており、壁は薄く、光沢が高く、ロゴが埋め込まれています。
この部品はロゴの後ろでセンターゲートされていますが、H&C プロセスによりヒケや傷は残りません。 この製品デザインは、Flex によってルーム フレグランス ディフューザーと Bluetooth オーディオ スピーカーの両方に使用されています。
ケース #3: デディエンヌ
フランスのDedienne Multiplasturge Groupは、 Roctoolの最初のユーザー。 この多角的なカスタムプラスチック加工業者は、進化する市場でリーダーシップを維持し、革新と差別化の観点から顧客のニーズを先取りしたいと考えていました。
デディエンヌが使う Roctool 射出成形と圧縮成形の両方に対応する H&C テクノロジー。 高温での高性能材料の圧縮成形の効率が向上し、大量生産が可能になりました。 通常、これらの材料の加工には多量の労働力と長いサイクル時間が必要となるため、短期間の生産のために予約されています。 急速誘導加熱のおかげで、Dedienne は、そうでなければ数時間かかる部品を数分で製造することができます。
デディエンヌの副マネージングディレクターであるマシュー・クレパン氏は次のように述べています。 Roctool は、昨年設計チームを結成して以来、テクノロジーのプロバイダーであり、設計サポートのソースでもあります。 これらのリソースにより、Dedienne の射出成形高熱材料の展開が加速され、特にシカゴに本拠を置く Dedienne の Met2Plastic 子会社により米国市場での展開が加速しました。 Roctool 誘導技術プロセス。 「自分たちのデザイン事務所を開くことで、 Roctool 私たちの主要な課題のいくつかに対応してきました。 私たちは高熱材料に対するこの新しいアプローチの利点を非常に楽しみにしています」とクレピン氏は言います。
金型を迅速に加熱し、温度分布を完全に制御できるため、サイクルの短縮、部品品質の向上、流動長の延長など、新たな成形の可能性が広がります。 熱間成形により、クラス A の仕上げを施したり、最高級の表面テクスチャを再現したりできます。 Autodesk Moldflow ソフトウェアを使用して、誘導加熱による H&C プロセスを完全にシミュレートすることも可能になりました。
ヒューストンに米国本社を置く、プラスチックと化学品の世界的大手メーカーであるSABICは、 Roctool 長年。 組み合わせる Roctoolの高周波ベースの H&C 技術と SABIC の幅広い材料ポートフォリオは、完成部品の性能と美観をより高いレベルに押し上げるのに役立ち、新たな応用機会を切り開きます。
使い方 Roctool SABIC は、30% ガラス充填ウルテム 2300 ポリエーテルイミド (PEI) や 50% ガラス充填ポリカーボネートなど、これまで表面外観に関して課題を抱えてきた材料を使用した射出成形部品の光沢仕上げを実現できることを実証しました。 (サーモコンプ D551)。
さらに、SABIC は、テクスチャリングを使用した低光沢効果と、同じ部分の高光沢効果、つまりデザイナーにとって魅力的な外観効果を組み合わせる可能性を検証しました。
データベースの開発
SABICがサポートを開始しました RoctoolHD プラスチック データベースを使用して、高周波 H&C 技術の効果を定量化するという 's イニシアチブ。 さまざまな材料の表面複製、溶接線の強度、流動長に関する関連データの中央リポジトリを作成すると、この H&C テクノロジーで達成できる部品の改善レベルを顧客が理解するのに役立つ特定のデータ ポイントが提供されます。
材料の特性評価は、 Roctoolは、樹脂プロバイダーと協力して HD プラスチック材料データベースを開発し続けています。このデータベースは、OEM が優れた部品の品質とパフォーマンスの向上を達成できるように設計されています。 Roctool は、この情報源を拡大および強化するために、新しいプロバイダーと資料を常に追加しています。この情報源は、現在利用できるのは次のとおりです。 Roctool ユーザーは利用できますが、将来的にはサブスクリプションを持っている他のユーザーも利用できるようになります。 上の写真は、そのデータベースからの XNUMX つのスナップショットです。
新しいIDH複合技術
IDHは「Induction Dual Heating」は、連続繊維熱可塑性複合ブランクと追加の熱可塑性コンパウンドによる射出オーバーモールディングを組み合わせた部品成形のための新しい技術です。 このような「ハイブリッド」複合材料は、軽量、高い強度と剛性を備え、3D ディテールをオーバーモールドして二次仕上げなしで表面の美しさを実現する自由な設計を、しかもすべて 60 秒のサイクル時間内で実現できるため、注目を集めています。
現在のハイブリッド複合材オーバーモールディングプロセスでは、一般に、赤外線オーブンを使用して硬化した熱可塑性「オルガノシート」を予熱し、軟化したシートをロボットやコンベアを介して冷間金型に搬送します。 IDH テクノロジーでは、プロセス全体に単一の誘導発電機を使用します。 それは、誘導発電機によってすでに加熱された冷間複合インサートを工具にロボットが配置することから始まります。 その間、少量の電力が XNUMX 番目の小さな誘導加熱ステーションに送られ、複合インサートと同じサイズの固体グラファイトのシートが加熱されます。 ロボットは、加熱されたグラファイト シートを誘導ステーションから取り出し、複合インサートの露出した「B」面の近くに置き、その XNUMX 番目の面を放射によって加熱します。 次に、複合インサートが所望の形状に打ち抜かれ、金型が開き、複合インサートを備えた金型の半分が回転して射出ステーション内に入れられ、オーバーモールドが行われます。 誘導発電機は、スタンピング金型から射出成形金型へ、そして再びその逆に電力を切り替えます。
誘導加熱は赤外線よりも効率が高く、より高い温度まで加熱できます。 オルガノシートを型に入れる前の通常の赤外線予熱を置き換えることにより、熱いオルガノシートのフロッピー片の取り扱いと正確な位置決めの困難が解消されます。 また、予熱されたインサートが転写中に冷却されるという問題も回避できます。 IDH は、加熱時間と電力を自動的に調整することで、両方の要素の加熱をインテリジェントな方法で制御できます。 このシステムはさらにコンパクトであるため、エレクトロニクス分野の制約にも適合します。
IDH は樹脂を豊富に含む表面を提供し、複雑な形状に適応し、従来のプロセスでは高温になると取り扱いがより困難になる不織布およびサンドイッチ複合インサートを利用できます。 さらに、IDH は非統合シートを使用することもできるため、加工ステップが節約され、複合原材料のコストが削減される可能性があります。 IDH は、最大 400 C (752 F) の温度でマルチゾーン加熱を行うことができ、熱可塑性材料と熱硬化性材料の両方に適しています。
14 インチの例に基づいています。 IDH は、厚さ 1 mm、50% カーボンファイバーを使用した PC のラップトップ カバーに次の利点があることが示されています。
- 従来のハイブリッド複合成形では 40 秒だったサイクル タイムが 60% 短縮され、100 秒になりました。
- 同じプロセス温度範囲を使用した場合、エネルギー消費量が 54% 削減されます (2.3 kWh 対 5.0 kWh)。
- 同じ竪型射出成形機と 28 軸ロボットを使用し、設置面積を XNUMX% 縮小。
著者について： マチュー・ブーランジェが加入 Roctool 2004年10月。XNUMX年後には Roctool フランス本社では、世界的な販売、主要アカウント、および同社テクノロジーの戦略的マーケティングを担当し、自動車、エレクトロニクス、消費者製品、航空宇宙などの市場への導入を支援しました。 2013 年に、マットは北米子会社の開発を開始しました。 Roctool、現在はノースカロライナ州シャーロットに拠点を置いています。2015 年にマットは Roctool CEO
https://www.ptonline.com/articles/rapid-heat-cool-molding-evolves-to-meet-industry-challenges
