提高注塑制品生产竞争力

作者:文/本刊记者 Matthew H. Naitove 文章来源:PT《现代塑料》2013年12月刊 发布时间:2013-12-16
在K 2013展会中,参展商们展示的集成多种材料,模内装饰和组装,泡沫或气体辅助,嵌件模塑和质量检验,把多种功能组合成一个紧凑,自动化的过程的新技术,把能源成本降到最低限度的同时,在速度和生产率上又迈上了一个更高的台阶.这些通过提高能源效率和整合生产过程的新技术,再次提升了注塑制品生产竞争力.

在K 2013展会中,参展商们展示的集成多种材料、模内装饰和组装、泡沫或气体辅助、嵌件模塑和质量检验,把多种功能组合成一个紧凑、自动化的过程的新技术, 把能源成本降到最低限度的同时,在速度和生产率上又迈上了一个更高的台阶。这些通过提高能源效率和整合生产过程的新技术,再次提升了注塑制品生产竞争力。

快速高效的注塑机

在K 2013展会中展出的新型注塑机主要是全电动或液电混合动力机型,几乎所有使用液压的注塑机都通过使用变速电动机驱动泵来减少能源消耗。

Arburg 公司展出了变位料筒式注塑机820A(400t),在完善其全电动注塑机Alldrive系列的同时,填补了锁模力320~500t的注塑机之间的空白。 而Arburg公司基于其液电混合动力注塑机Hidrive系列的,相同合模力和注射器尺寸的另一种全新型号的注塑机,将会在不久后推出。

Boy Machines公司展出了其Boy 22 E注塑机的后继者——Boy 25 E伺服液压注塑机(25t)。同时,还展出了一台全新的垂直合模的卧式注塑机Boy 25 E VH。

Arburg公司的全电动注塑机720A

恩 格尔公司展出的几款新机器包括:e-speed 650(650t)液电混合动力注塑机,它在电动合模下带有新式飞轮储能恢复和存储系统,并拥有高达1000mm/s的注射速度和小于2.5s的合模空循 环;e-emotion 30 TL电动无拉杆注塑机(30t),其注射速度可达800mm/s,空循环在1s以内。更高的速度也是恩格尔公司下一代双线液压两板式注塑机的一个特色,并 且是一系列新电动注塑装置的主要吸引力,它们的注射速度可在200MPa的压力下达到800mm/s。

中国海天公司(K 2013展会中由Absolute Haitian公司代表)重点展出了其第二代机器,如全电动长飞亚天锐II系列,其新增机型的锁模力涵盖300~550t。同时还展出了一台用于包装的高 速的“p”型号注塑机(150~380t),其注射速度可达350mm/s。参展的第二代海天Jupiter II伺服液压注塑机也已被更新——采用新的伺服系统和来自Mars系列的驱动技术、新的控制器以及更紧凑的占用空间。

克劳斯玛菲公司展出了 其液压两板式注塑机GX系列中的最新和最大的型号。两款新型注塑机的锁模力都已超过650t,被扩大至750t和900t。其中GX900可在7s内成型 工业包装,被称为“市场上最快的两板机”。展会现场,克劳斯玛菲公司还和EAS模具及模头更换系统公司一起演示了使用预热台和磁性装模板在3min内的全 自动水平换模。

MHS公司的新型微成型系统具有一个新的4t重的磁力合模系统和机载自动部件处理及视觉QC系统

Negri Bossi公司展出了其全新的Eleos 65t全电动两板式注塑机和采用电动泵变频器驱动成型液体硅橡胶(LSR)的Eos 120t液压注塑机。另外,展出的Canbio 210肘杆式液压注塑机的全新型号Bi-Power VH 1000,是Negri Bossi公司最小的两板式注塑机(100t混合电动塑化)。其采用新的智能柔性合模,同时具有改进的刚度和无油V-轨道压板导向器。

Netstal 公司展出了3款机器。第一款是全电动注塑机Elion2200(220t),可在48腔模具中成型1ml PP注射器(1.54g),一个周期大约为9.6s。第二款是新型液电混合动力注塑机Elion 4200(420t),其采用EcoPower变速泵同步电动机,可在96腔模具中2s内成型HDPE 29/25水帽。它具有Evos液压系列的高性能注射装置,注射速度可达2000mm/s。此外,Netstal公司不久后还将推出采用Elion系列 EcoPower驱动的液电混合动力注塑机Evos 4500(450t),可在12腔模具中2.5s内成型PS饮料杯。第三款是一台全电动注塑机Elion 1200(120t),可在64腔模具中2.5s内成型HDPE灌溉滴头。

首批150t液电混合动力注塑机中的一台来自Robert Schad(Husky公司的创始人及前拥有者)的新合资企业Athena自动化公司,它作为意大利SIPA公司PET瓶胚注塑系统的一部分被展出。该注 塑机采用的伺服电动和伺服液压驱动的设计被进行了微调,从而获得了更高的可再现性以及节约能源和空间。

“SP”代表 Sumitomo(SHI)Demag公司新型Systec SP 280(280t)液电混合动力肘杆式注塑机中的速度性能。它是高性能EL-EXIS SP液电混合动力注塑机的一个更经济的替代选择。该新型注塑机可在5.3s内成型两个1.2L的带有模内贴标(IML)的PP桶(84g/个)。

威猛巴顿菲尔公司展出的是两台新型两板式注塑机。其中,新型MacroPower 1500(1500t)注塑机在展会现场展示了可选的ServoPower伺服液压泵技术。而采用伺服泵的全新MacroPower E 450液电混合动力注塑机(450t)则在现场演示成型了一种带有IML的桶。

Sumitomo (SHI) Demag公司展出的一个新系统,其配备多液体颜色喂料器,并在螺杆末端注入着色剂,使颜色改变所需的清机量最小化
 

集成多功能过程

可实现“在一台机器和模具中完成多个操作”的更为复杂的自动化单元出现在了K 2013展会中。例如,恩格尔公司现场演示了用3种材料和一个过滤器嵌件成型医用滴注室。该滴注室的主体是用ABS和热塑性弹性体在一个步骤中成型,过滤 器则通过一个6轴机械手插入,且用PP重叠注塑与主体连接。然后机械手把部件脱模进行密封检查。

恩格尔公司还针对汽车行业展示了一种多组分 软触摸成型内饰件的新方法。这种Varysoft工艺由瑞士Georg Kaufmann Formenbau公司开发,将用以生产现代起亚汽车集团的仪表板——在自动化单元的一个工作站中,把一种装饰刻纹TPO膜预热和预成型,同时使用 Trexel公司的MuCell微发泡工艺,把这种刚性基材用ABS/PC成型,然后TPO膜被转移到一个旋转台上的模具中,在此膜与基材放置在模腔中, 模具闭合后,通过一个Hennecke计量系统把聚氨酯泡沫注入到膜和基材之间。

恩格尔公司和威猛巴顿菲尔公司还把气体辅助和IML结合在 一个过程中。如:恩格尔公司用一台全新e-duo液电混合动力两板式注塑机现场演示了成型饮料包装箱;而威猛巴顿菲尔公司则用一个1300mm长的气道演 示生产了一根长玻纤/PP曲棍球棒,成型周期为105s,冷却时间为60s,且在冷却阶段EcoPower全电动注塑机的电动机被关闭,从而不消耗能源。

另一个威猛巴顿菲尔公司的单元使用一台EcoPower注塑机,并把结构泡沫与BFMold变热过程和HiP高精密开放程序相结合,成型具有高品质表面涂饰的汽车内饰件。

Arburg 公司与Ferromatik Milacron公司现场演示了带有模内装配的多组分成型——在Foboha旋转立方体模具中生产盖子。威猛巴顿菲尔公司则演示了使用模内装配、用PP和 TPE生产化妆品雾化器——在一个4+4+4型腔模具中,通过一个转位板和一个Wittmann机械手,两个半壳被带到重叠的位置中,然后部件用重叠注塑 连接和密封。

在一个复杂的自动化单元中,一个5"触摸显示屏的全自动化生产是Sumitomo(SHI)Demag公司展品的一大亮点。它 采用一台Systec 210液电混合动力注塑机和一个6轴机械手,在一个周期内进行IML和IMD(模内装饰)生产。机械手把IML触摸屏的导电膜定位在单腔模具的固定半模 上,而移动半模上的IMD载体定位一个载体箔,它带有的“钢琴黑”涂饰用于显示屏框架。框架用丙烯酸注射,并采用变温模具温度控制。成型的部件被送到一个 密封的工作站中,在那里用激光除去部件的浇口,并用紫外光固化装饰箔上的丙烯酸面漆。

Sepro公司S3全伺服浇道取料器

微成型,LSR、复合材料成型

在微成型机器中有一个新的重要参与者——MHS-Mold Hotrunner Solutions公司(以下简称“MHS公司”)。该公司的新型M3系统可在不到5?s内生产32个直接浇口无流道部件(折合每年生产1.50亿件), 注射量在10mg以下。该全电动系统具有一个无拉杆的磁性合模系统(4t),体现了一种使用嵌入式磁铁合模的新原理。它还使用了一种已获专利的新注射系统 和由4个模块化嵌件组成的非传统模具,每个嵌件带有8个微型腔。这使得每个周期可以成型8个不同的部件。该紧凑系统与净化室匹配,还配备了机载自动化用于 自动引出和部件操作,同时还配备了一个集成的视觉系统,可在注射之间不到1s的时间内检查每个部件和型腔。

另一个微成型展示是采用两台威猛 巴顿菲尔MicroPower 15t注塑机双组分成型“芯片实验室”血液分析仪。其中一台注塑机使用一个两型腔模具制备载体部件,并通过一个集成的SCARA机械手移动和目测检查。然 后部件被放置在电动线性轴上输送到另一台MicroPower注塑机上与TPE进行重叠注塑。

在LSR成型方面,Arburg公司展出了一 个双组分的应用。在该应用中,金属嵌件与LSR和热塑性塑料重叠注塑。恩格尔公司则展示了在一个流量传感器外壳中,将LSR重叠成型于热塑性塑料上。这是 恩格尔公司针对LSR新的、已获专利的iQ重量控制软件的首次展出。它通过分析注射压力曲线和螺杆位置来实时校正注射速度,以及通过切换点来调整材料黏度 变化。

LSR计量系统制造商Elmet Elastomere公司,在展会现场展示了用一种针对部件精密成型的模具新概念来实现LSR成型和微成型,精密成型的部件尺寸测量小于2mm,质量在 10μg以下,尺寸公差在10μm范围内。此外,该公司还推出了用于采用LED灯的紫外光“冷”成型LSR的新的透明模具。该方法允许温度较低的热塑性塑 料与LSR重叠注塑。

Star自动化公司的Swing-Axel 150S全伺服直料头取出器
 

Elmet Elastomere公司展出的新一代TOP 3000计量系统,可提供前装料或侧装料的型号,以充分利用地面空间。重新设计的控制器更容易使用,并允许生产数据通过USB接口提取,格式符合ISO/TS 16949汽车质量标准。

在采用长纤维或连续纤维的注塑结构复合材料领域,两个领先探索者恩格尔公司和克劳斯玛菲公司,在K 2013展会中展出了多个复合材料成型的例子。

例如,恩格尔公司展示了连续纤维“混合”复合材料的应用——采用预浸有机片材和带与短切纤维或未增强材料重叠注塑,使用一台带有6轴机械手和红外线烤箱的立式注塑机,成型一个制动踏板。

另一个展示是使用预成型的碳纤维有机片材与PC/ABS重叠成型,在一台新型恩格尔e-mac 170t全电动注塑机上制备平板电脑、智能手机和电子书阅读器的壳子。该自动化单元还进行了部件的串联式真空金属化以获得EMI屏蔽。

第三个展示是使用一台恩格尔公司的带有伺服泵的“ecodrive”700t新型v-duo立式两板式液压注塑机,生产一辆跑车上的闩锁盖。干碳纤维和玻璃 纤维织物通过巴斯夫聚氨酯公司的一种新型“突然固化”PUR热固性树脂在液体反应注塑成型过程中进行浸渍,这种工艺被称为“HP(高压)-?RTM”。 PUR通过与恩格尔注塑机集成在一起的Hennecke计量系统进行分配。

克劳斯玛菲公司还演示了采用HP-RTM工艺生产车顶外壳——用 聚氨酯热固性树脂灌注模具中的碳纤维织物,脱模后部件具有一个直接上漆的表面,没有纤维“印透”。该自动化单元采用了一种新的RTM载模架,并具有 380t的锁模力和1300mm×1300mm的模制面积,可提供快速的移动和各个面的进入。PUR则用一台KM RimStar Nano 4/4机器计量。

克劳斯玛菲公司还展示了其FiberForm工艺——在一台采用伺服泵的300t CX两板式注塑机上重叠注塑连续纤维有机片材与热塑性塑料。一台6轴关节机械手被安装在固定的压板上。

Arburg公司也将触角延伸到了该领域,在本届展会中第一次展示了玻纤粗纱经轴向短切至50mm长度被加入到液态熔体中,而不是从更昂贵的长纤维粒料开始。

德国亚琛的IKV(塑料加工研究所)则展示了带有一种单体的复杂纤维预成型物的原位反应成型和浸渍,单体在注射模具中固化成一个热塑性基体。

在Ferromatik Milacron公司展台上的Foboha立方体模具现场演示成型一个两件式瓶盖

更多专业成型

本届展会中,Sumitomo (SHI) Demag公司展示了通过机器上多种液体颜色的定量加料来获得快速的颜色变化的新技术。其activeColor更换系统可在多达5种液体颜色的喂料器之 间切换,喂料器与NC5机器控制器集成在一起。着色剂被直接送入到充满熔体的螺杆计量段,绕过了上游的进料段和压缩段,从而大大缩短了在颜色更换过程中必 须被清洗的螺杆部分。计量段的特殊混合部分,使得颜色更换只需要几次注射。

Sumitomo Demag公司还展示了香港Spiral Logic有限公司的新型SL塑化系统。该系统将零压缩的螺杆与上游定量加料螺杆给料器相匹配,提供了前所未有的熔体均匀性,且不会有黏度的变化或由剪切诱导的树脂降解。

在光学成型中,恩格尔公司展示了一种用于制造汽车前照灯透镜的特殊多注射工艺。该过程只需一个注射器,通过两个步骤成型厚透镜,节省冷却时间的同时避免了凹陷。

Arburg公司则展示了一种特殊的重叠注塑工艺——一种TPE轮缘重叠注塑在用发泡热塑性珠泡沫成型的轮胎上。

机械手:更智能、更强大且更快速

本届展会中的机械手展品主要强调更容易编程、更高速度和更高的有效载荷能力。

Arburg 公司展出了一种特殊的排列——一台6轴机械手悬挂在一根横向于机器的线性轴上。这允许更快的模具进入和更短的周期,以及对于小型机械手(10kg的有效载 荷)有更大的工作面积。机械手采用的是库卡机器人公司的一台Agilus型号,它集成了Arburg公司的Selogica用户界面。

瑞士Beck自动化公司展出了一种IML新系统,该系统使用侧入式机械手,可在少于3s内把标签贴覆在两个0.5L的椭圆形食物容器上,为IML速度设置了一个新标准。其触摸屏控制系统则用一个视觉检测系统补充。

恩格尔公司展出了其最新且最大的线性机械手viper 120。它可以搬运120kg的物体,并具有一个3000mm的脱模行程和3550mm的可达距离。

Hekuma公司展出了一种用于过滤分离及医用吸管端组装的、已获专利的自动化系统。该系统已用16个/周期的移液器装配进行了测试,实际它可扩大至96个/周期或1100个/min,而同类系统只能控制约500个/min。该系统性能在一个“微小”的占用空间中被实现。

另一个节省空间的自动化系统是Waldorf技术公司的、用于血液试管和吸管端组装的Vario TIP系统,它在Sumitomo(SHI)Demag公司的展台上进行了操作演示。此款64型腔系统以4.5s的周期时间打破了该领域的世界记录,同时 占地面积减少了50%~75%。

Waldorf公司还重点展出了3个IML自动化版本。第一个版本可在型腔数量和标签形状上提供较高的灵活性,第二个版本针对叠层模具设计,第三个版本则将低成本和高速度完美结合。

克劳斯玛菲公司则重点展示了新的机械手编程和控制技术。该公司的新型MC6控制器具有一个用于机械手设置和操作的手持控制板,它还可以直接控制注塑机。此外,该公司用于线性机械手的新WizardX在线编程助手,可借助图形界面引导用户仅通过4个步骤完成构建基本程序。

硬件改善方面,克劳斯玛菲公司展示了一个预先安装在平台上的6轴机械手,该平台与机器对接即可使用。克劳斯玛菲公司还展示了一种快周期的自动化系统,它与两 台线性机械手(LRX 250 HS)的高速版本相配套。一台机械手脱模部件后,通过“握手”将它们传送给第二台机械手,整个周期仅为7s。

展会中,两台6轴连接臂机械手与3台5轴线性机械手配合形成的一个“automation ballet”,使Sepro公司的展出充满生气。本届展会该公司展出了23台机械手。包括由Sepro公司和Staübli Robotics公司合作开发的、“automation ballet”中的5X和6X Visual机械手,它们使用Sepro Visual 3控制器。该控制器通过双CPU架构提高数据处理速度,其中一个CPU专用于操作界面,而另一个专用于对机械手的实时控制。数字真空开关(标准)可以被设 置在控制板上,而不是在机械手上。

Sepro公司首次展出的、用于多组分注塑机的Sepro Multi-Inject 20机械手,在一台采用两位置旋转模具的210t Sumitomo Demag注塑机上运行,用于制备软触柄的冰刮刀。在该展示中,机械手从喂料器中挑选一个装饰标签,并在软柄材料重叠注塑前把它放在成型的刮刀刀体上,然 后机械手把成品脱模。

Sepro公司还展出了其最小的线性机械手S5-15,还有通用经济型线性伺服机械手Success系列,该产品线包括4个型号,其中S3全伺服浇道取料器是首次在展会中展出。与气动取料器相比,S3可提供更高的速度、精度和可重复性,且维护更少。

Sumitomo(SHI)Demag 公司展出了一种结合Sepro公司侧入式机械手和Machines Pagès公司模块化标签处理自动化的IML系统。同时,该公司还展出了一台SDR 11S线性机械手,它是一台私人标记的Sepro Success机械手,其控制器与Sumitomo Demag注塑机整合。

Star自动化公司展出了两台全新的高速装置,可用于锁模力高达200t的注塑机。一台是SWA-150S全伺服直料头取出器,另一台是SWA-3K-R5机械手。

Star 公司展出的新产品还包括一台Y-3顶部进入机械手,其具有一个T形横梁,因此它可以“跳上”横轴把部件放在梁的任意一侧,或者注塑机操作人员和非物操作人 员一侧。Y-3适用于锁模力100~350t的注塑机。Star公司还展出了一个新型控制板,独特的设计使其与现代化的智能手机非常相似。

TX340 SH机械手是Staübli Robotics公司参展的3款新产品之一,它是一种重量轻的6轴关节机型,适合在注塑机的压板上安装。它可以举起165kg的物体,伸出3.68m,同时在其整个工作范围内保持±0.1mm的可再现性。

另外两款新产品是快速取出器TP80和RS170 hsm加工机械手,前者是一种4轴型号,可实现200次/min的取出。后者则用于修剪碳纤维复合材料,其1835mm长的伸出长度可以操纵大部件,可再现性达到±0.04mm。

威猛巴顿菲尔公司展出了其全新的W842机械手,它比W832型号具有更大的有效载荷(25kg)。该机械手适用于锁模力达800t的注塑机,且可用于高达20m的纵轴和横轴。

Sytrama公司则与其姊妹公司Negri Bossi一起展示了其全新的Cartesian-S机械手。

热流道和模具

电驱动热流道阀式浇口类型的一个新产品是意大利HRSflow公司展出的FLEXflow系统。它特别针对大型A级汽车零部件,对每个阀针的位置、加速度、 速度和行程提供了完全独立的管理。电缸放在流量喷嘴的旁边以降低歧管的高度。针的位置可以设置精度为0.01mm,且系统可以通过WiFi远程监控。

气动热流道阀式浇口方面,MHS公司展出了一台Rheo-PRO VA4010黑盒气动阀式浇口执行器。该设备适合成型高温树脂,如PEEK、LCP、 PSU、PEI和PPS。MHS公司称它为“第一个用于净化室电动阀式浇口的经济性替代品”。其适用于顺序阀式浇口,可提供ms范围内的瞬时开关精度。阀 杆的高度则通过易进入的1mm螺纹活塞进行调整,比标准阀式浇口的微调更快。

在用于多组分成型和模内装配的立方体模具技术的新系统方面。德 国Foboha公司展出了它的第一个立方体系统,它是一个4×8+8的模具,用于制造饮料或食物补充剂的一个两件式瓶盖。每个分型面注射8个顶部件和8个 底部件。在横向于机器和模具轴的90°位置上,建在模具中的操纵系统把上盖部件脱模并把它们旋到第二个仍留在型腔中的底部件上。其在Ferromatik Milacron公司的展台上进行了现场演示。

Foboha公司的第二个全电动叠层模具则在Arburg公司的展台上运行,用以制备一个 用于果汁纸盒包装的双组分盖子。这个用于大批量项目的12+12试点模具使用两种不相容的材料PP和HDPE,它们在最终产品中是相对可以自由移动的。当 模具闭合时,部件被顶出到侧面。

德国Zahoransky Formenbau公司展出了其新型TIM光系统。它是一种更低成本的版本,具有可适应不同部件的灵活性。它在一个带有共同的热流道载模板和顶杆托板的转 动叠层上安装了两个标准的单组分模具。可以成型两个部件,并在模具外面组装——模具上方或下方,而不是在两侧。该系统不像标准立方体系统那样复杂,不需要 拉长拉杆,且允许使用标准注塑机。

在模具零部件方面,Hasco公司展出了几个新部件。它们当中有用于更大模座的Z57和Z571支模柱、一种新的隔热板、新的冷却软管和接头、带有DLC(类似金刚石涂层)的零部件以及用于定位元素的改进的安装公差。

AST 技术公司(K 2013展会中由其姊妹公司Progressive零部件公司代表)则展出了它的CVe模具监视系统的升级版,该系统带有新功能,如防篡改证据和维护倒计 时等。其还采用了新的CVe实况系统,使用户可以实时查看模具的情况。通过一个网页界面来提供对数据的访问,如周期时间、周期计数和模具维护。同时,它还 可以对单个或成组的模具生成图表和报告,并能在维护逾期时发出警报。

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