恩格尔在NPE2018:智能的系统解决方案,实现完整的工艺概述、安全与效率

作者:本刊编译 文章来源:PT《现代塑料》 点击数:31 发布时间:2018-01-12
2018年5月7~11日,在美国弗罗里达州奥兰多举行的NPE2018展会中,恩格尔(展位:西厅W3303)将通过众多令人兴奋的注塑成型应用来证明:最高的质量与最高的效率并不一定相互矛盾。
恩格尔在NPE2018:智能的系统解决方案,实现完整的工艺概述、安全与效率

这家注塑机制造商和系统解决方案提供商依靠创新技术、量身订制的生产概念和智能控制系统,来确保汽车、电子、技术成型、包装和医疗行业的客户获得决定性的优势。

从单台的注塑机到高度集成的生产单元,恩格尔注塑成型行业提供量身订制的解决方案。开发客户特定需求的解决方案,不仅需要技术诀窍,还取决于对客户个性化需求的理解和有效实施。为做到这一点,恩格尔将其行业经验纳入到5个业务单元之中,而这种做法不仅是在其奥地利总部。3年前,位于美国宾夕法尼亚州约克的恩格尔机械有限公司(ENGEL Machinery Inc.)任命了专门负责北美市场的业务部门经理,自此,该公司持续不断地加强了其在当地的行业经验和应用技术能力。“客户的反馈非常好,最新的成功证明了我们正走在正确的轨道上。”恩格尔机械有限公司(ENGEL Machinery Inc.)总经理 Mark Sankovitch介绍说,“我们甚至能够更快地响应各行业客户的各种要求,为他们提供更有针对性的支持,帮助他们解决极具个性化的挑战问题。作为系统供应商,我们已在机器和系统的全生命周期过程中日益紧密地伴随在客户身边,这是我们正在处理的新的结构趋势。”

从汽车到技术成型、电子直至医疗和包装,虽然主要的发展趋势可能是相同的,但每个行业都有其特殊的挑战。工艺集成和自动化将会继续受到北美市场的重视,同时,生产商们已将注意力越来越多地集中到了数字化和网络化主题上。这些发展趋势的共同点是,它们带来了更高的质量、效率和成本效益,但也带来了更高的生产过程复杂性。“作为一家系统解决方案提供商,我们确保即使是复杂的工艺也能得到简单、安全的控制。”Sankovitch说,“我们展台上的展品将清楚地证明这一点。”

汽车:以低单位成本生产优质内饰部件

恩格尔将首次在北美展示一套用于DecoJect 工艺的完全自动化的集成生产单元。这项技术组合了注塑成型和模内压纹(in-mold graining,简称“IMG”),为生产优质汽车内饰部件开辟了新的可能性。与传统的模内装饰工艺不同,DecoJect工艺不是简单地将涂层从装饰箔转印到部件上,而是将装饰箔冲压后,再将其附着到部件上。这就是为什么除了颜色和图案外,还解决了表面结构和触感问题。同时,DecoJect工艺还显著提高了表面抗划伤性。“即使是小批量的生产,DecoJect工艺也为我们在汽车内饰的光学升级注塑成型部件和协调表面方面提供了极具成本效益的可行性。”恩格尔北美汽车业务部门经理Larry Alvey强调道。

在NPE展会中,恩格尔将在一台duo 5160/1000注塑机上生产车门内饰上部饰条,它拥有各种表面结构:从精致的皮纹(包括接缝)到现代的碳外观。薄的DecoJect装饰箔由Benecke Kaliko公司开发,该公司是位于德国汉诺威的大陆集团的一名成员。

工艺一开始,从卷料抽出的装饰箔进入开模,安装在机械手夹子上的红外辐射器对其加热,并借助真空直接在注塑模具中预成型。紧接着,在装饰箔的背部注射聚丙烯并冲压,然后,机械手取出部件,将其送到集成的激光工作站进行精密切割。该生产单元每60s即生产出一个准备好用于安装的部件。因设计变化而更换装饰箔料卷的时间只需几分钟,因此批量大小不再影响单位成本。为额外节省原材料,Trexel 公司开发的MuCell微发泡注塑成型技术也将得到应用。参与该项目的其他合作伙伴公司是:瑞士Georg Kaufmann Formenbau公司、德国Galvanoform Gesellschaft für Galvanoplastik公司、意大利HRSflow 公司、德国ICO SYSTEM international coating公司和奥地利北欧化工公司。

凭借其先进的自动化技术,恩格尔还极大地提高了这项工艺的效率和灵活性。一台恩格尔viper 线性机械手加热装饰箔并从模具中取出部件,此外,在一个直接放置在注塑机锁模单元旁边的easiCell中,一台恩格尔的easix多关节机械手与激光站集成在一起,用于对装饰箔的精密切割。凭借标准化和模块化的结构,由恩格尔开发的这一自动化的生产单元,以极其节省空间的方式集成了机械手以及注塑成型的上、下游加工装置。它还极大地降低了这项应用的复杂性,整个过程可以采用注塑机的 CC300控制单元进行操作,该生产单元所有组成部分统一的控制逻辑,使得机器操作人员无需任何特殊培训,就能够非常轻松、自信地操作这一集成的工艺。

即使是大型内饰部件,也可采用DecoJect工艺被低成本地生产出来。想要的表面特征,如颜色、结构、坚挺性和触感等,由装饰箔提供(图片来自恩格尔)

一台duo 5160/1000注塑机被用于生产准备用于安装的门板(图片来自恩格尔)

由恩格尔开发的这一自动化的easiCell生产单元保证了整个系统的紧凑性。针对DecoJect工艺,easiCell 集成了一台easix机械手和一个激光站(图片来自恩格尔)

easix多关节机械手沿部件轮廓进行激光切割,最后将准备好用于安装的门板放到传送带上(图片来自恩格尔)

医疗:在一次注射成型中生产牙间刷

在奥兰多展出的健康保健应用同样以非常高度的集成性而令人印象深刻。由德国Pheneo公司开发、被称作“刷洗”的牙间刷,将在一台洁净室版本的全电动e-motion 170/110 T 注塑机上被生产出来。连同抓持面和芯部一起,多达500根短而坚挺的刷毛可以在一副单组分注塑模具中成型,型腔的刷毛区域极其纤细,德国Hack Formenbau公司为此提供一副高性能的8型腔精密模具。自动化技术由德国Hekuma公司提供。一个高度集成的自动化生产单元,内置Hekuma公司模块化设计的HEKUflex。部件注塑成型后,将立即通过一个视觉系统进行检查,然后将其包装到零售袋中,每个袋子装16个部件。每隔4s,即有一个包装袋离开生产单元。

“凭借我们高度集成的生产工艺和部件的单组件结构,我们极大地超越了市场中现有产品和工艺的生产效率。”恩格尔北美医疗和包装业务部门经理 Jon Kelm说,“通常,牙间刷由3个组件构成,包括抓持面、金属丝网和细丝,它们以往是被单独加工生产出来。相比之下,我们的解决方案消除了这些加工步骤,并减少了物流。”

由于只有1.93 g的总注射量,因此要完全填满拥有精细结构的8个型腔,对模具以及对注塑机的精度和一致性提出了极高的要求。对此,恩格尔提供了两个方案:首先是全电动、高性能的e-motion注塑机,其次是注射4.0。在注射4.0这一概念下,恩格尔正在为实现生产加工的数字化和网络化而捆绑软件产品,比如iQ 产品组合的智能辅助系统,可探测出环境条件和原材料的波动,从而在废品产生前自动进行补偿。通过e-motion注塑机的CC300 控制系统,参观者们可以观察到iQ weight control是如何分析注射过程中螺杆位置上的压力曲线,并使切换点以及注射速度曲线和保压适应当前的条件。同时,根据模具的排气水平,iQ clamp control 确定并自动设置工艺的最佳锁模力。作为第三个系统,iQ flow control调节模具各回路中的温差, 以及模温机中的泵性能,确保恒温条件并降低功耗。“借助智能辅助系统,注塑机不断自我优化,这允许所有水平的机器操作人员都能获得最佳的结果。” Kelm解释说。

在W3303展位,恩格尔将在一台全电动e-motion 170/110 T注塑机上完全自动化地生产单组件的牙间刷(图片来自恩格尔)

恩格尔与Hack Formenbau和Hekuma 合作开发的生产技术,使得采用一种单组分工艺完全成型出多达500根短而坚挺的刷毛成为可能(图片来自恩格尔)

集成到e-motion注塑机CC300控制系统中的iQ 辅助系统,实时补偿工艺的波动(图片来自恩格尔)

电子:一致的工艺集成提升竞争力

在电子行业中,工艺集成主要是围绕着塑料/金属混合的复合材料部件来实施的。在NPE展会中,通过生产热开关外壳,恩格尔将证明该公司也可以针对这一挑战而打造量身订制的解决方案。从触点的穿孔到检查,以及对准备投入使用的电子组件进行打标,所有的加工步骤都完全是自动化的。用作黄铜承载板的原材料直接由卷料送入,并冲孔(包括攻丝),采用伺服电攻丝螺纹也是在线完成。然后,采用玻纤填充尼龙,在一台恩格尔insert 60V/35立式注塑机上对黄铜承载板进行包覆成型。质量控制也在生产过程中同时进行。除摄像检查外,还将高压试验整合到模具中,这样,在生产过程中就保证了100%的短路检查。为确保无缝的可追溯性,在去除浇口和载体标签前,对优质部件进行激光打标。这些部件被从传送带上分开,每20s就有8个准备用于安装的部件离开生产单元。

由恩格尔与其合作伙伴奥地利Modular Molding Systems 公司(简称“MMS”)共同开发的这一生产解决方案,确保了最低的单位成本,同时还实现了高度的灵活性。凭借MMS系统的模块化设计,更多的加工设备可以被整合进来,比如,用于电阻测试或激光焊接的设备,以及用于部件的铆接、组装或清洗的设备。“不管模块数量如何,通过insert注塑机的CC300控制系统,可以监控和调节整个过程。”恩格尔北美自动化总监 Stefan Aberl说道,“这大大降低了复杂性,极大地简化了对整个过程的操作。”

热开关(比如在汽车或家电行业中用于监测电机),以往是在多个步骤的复杂加工中被生产出来,甚至金属组件是在不同的地点进行冲孔和包覆成型,这不仅需要花费相当大的物流成本,而且还会浪费大量的材料。因为需要启动两个单独的工艺,意味着相当大的成本开销,特别是在使用有色金属时。

生产热开关外壳包括多个加工步骤,恩格尔将这些加工步骤整合成一个结构清晰的完整工艺(图片来自MMS)

高度集成的工艺实现了经济上可行的热开关外壳的生产。在注塑工艺的上游有一台带材开卷机,以及一个用于攻丝的压制模块和加工模块;在注塑工艺的下游有质量控制、激光打标和另一个压制模块(图片来自恩格尔)

包装:最高的生产效率

以最佳的质量和最短的循环时间实现最高的效率,这是饮料瓶盖生产商每天所面临的挑战。在NPE 展会中,恩格尔将为采用HDPE生产26mm的带有防盗环的饮料瓶盖而推出最先进的解决方案。在5天的展会中,该生产单元将以2s的循环时间运行,同时还可实现出色的能源效率和最高的加工一致性。

这一高度集成的解决方案的核心是一台全电动的e-cap 2440/420 US 注塑机,它配有奥地利Z‑Moulds 公司提供的96腔模具。在周边设备方面,恩格尔将奥地利Eisbär Trockentechnik公司的干燥空气系统和德国Intravis公司的光学检测系统集成到整个概念中。

凭借高性能的全电动e-cap系列注塑机,恩格尔将最低能耗与出色的加工一致性和精密性整合到了饮料瓶盖的生产中,该机器系列拥有120~460t (美制)的锁模力,专为这一细分市场而开发。凭借其高性能的伺服驱动,即使在采用新的高强度HDPE材料(MFI明显低于2g/10 min甚或1g/10 min)时,e‑cap注塑机也能确保所需的塑化能力,能够最大程度地提高部件的生产质量。“在几何形状和尺寸方面,饮料瓶盖已经最大程度地实现了轻量化,因此对精度和可重复性提出了更高的要求。”包装专家 Jon Kelm说。e‑cap注塑机不仅性能优异,而且消耗的电能和水也都非常少,即使在高速下。提高的顶出力和锁模力则有助于实现非常短的循环时间。

生产薄壁容器的最高性能

在NPE2018中,恩格尔将通过两个集成的生产单元来展示其包装技术。在南厅S27009展台上,意大利Campetella Robotic Center公司将在一台恩格尔全电动e‑motion 740/240 T US 注塑机上采用薄壁技术生产航空杯,瑞士Fostag公司为此提供模具。借助于高速自动化系统,这些杯子被从模具中取出,注塑后立即包装。

由于循环时间显著低于3s以及高于500mm/s的注射速度,这台e-motion 系列的全电动注塑机正在越来越多地被用于薄壁容器的生产中。用于曲肘和主轴的封闭系统,总能确保机器上所有的运动部件得到最佳的清洁润滑,从而满足了食品行业非常严格的卫生要求。

最大的产出、最低的能耗:在NPE展会中,一台全电动的 e-cap注塑机将配备一副96腔模具,在不到2s的循环时间内生产出带有防盗环的26mm的瓶盖(图片来自恩格尔)

就几何尺寸和形状而言,饮料瓶盖已最大程度地实现了轻量化,更高的要求在于注塑机的精度和可重复性(图片来自恩格尔)

在NPE2018中,意大利的Campetella Robotic Center公司将在一台全电动的恩格尔e‑motion 740/240 T US 注塑机上采用薄壁技术生产航空杯(图片来自恩格尔)

技术成型:精密的液态硅胶LED透镜

恩格尔技术成型展区的展出重点是液态硅胶(LSR)的高级加工。用于LED 前照灯的镜片将在一台e-victory 310/120 US 注塑机上被生产出来,该机配有奥地利ACH solution公司的一副两腔模具。这些技术部件代表了广泛的应用——从汽车到建筑再到街道照明,LSR正迅速变得日益重要,这是由于其特殊的属性:高度透明的LSR 拥有比标准透镜材料更低的黄变指数,它抗紫外,并能在-20~150℃的非常宽泛的温度范围中保持稳定。此外,即使是复杂的透镜形状也能采用注塑成型而被高效、一致地生产出来。

恩格尔在全球各个行业的LSR项目中积累了大量的经验,因此在引入新型透镜材料的市场中被认为是照明行业的首选合作伙伴,这是恩格尔第一次在展会中演示生产LSR透镜。

“采用液态硅胶低成本地生产先进产品的先决条件是,注塑成型过程中的自动化工艺、高度的精密性和稳定性。”恩格尔北美弹性体应用技术负责人Steve Broadbent说,“凭借无拉杆的锁模单元,采用电动注射单元的e-victory注塑机注定适合于这项应用。”自由进入模具区域,方便了安装,并确保了生产单元的紧凑性。由于可以充分利用模具安装模板的边缘,使得由复杂的部件结构而导致的较大尺寸的透镜模具能够被安装到一台相对较小的120t注塑机上。此外,机械手可以直接从侧面进入型腔,需要的垂直空间较少。

恩格尔无拉杆注塑机以其出色的模具安装模板平行度而令人印象深刻,专利的力分配器使得动模板在锁模力形成的同时能精确跟踪模具,并确保形成的锁模力在整个表面得到均匀分布。这可以防止产生毛刺,即使加工像LSR 一样的低黏度材料也同样如此。这些部件不需要返工,在注塑成型后可立即使用。

恩格尔将与其合作伙伴一起实施这一高科技的解决方案。模具及配料系统由ACH solution公司开发和制造,该模具将采用新的ServoShot 电喷嘴控制。

作为系统供应商,针对LSR的加工,恩格尔还将生产单元的所有组成部分整合到一个共同的控制系统中,以便整个加工过程,包括LSR的计量和处理,都能通过注塑机的CC300 操作面板进行调节和控制。

采用恩格尔无拉杆技术可靠控制LSR的加工

NPE 2018 将再一次确立恩格尔及其无拉杆注塑机在LSR加工方面的领导地位,共有4个采用恩格尔注塑机的LSR应用(其中3个应用采用的是无拉杆注塑机)将得到展示。在瓦克有机硅(总部位于德国)的展台(南厅S24179)上,一台配有一副4腔模具的victory 200/120液压注塑机将生产杯垫。在南厅S30045展位,来自美国康涅狄格州Windsor的工具制造商 Burteck将在一台victory 200/55注塑机上运行另一个无拉杆应用。来自美国俄亥俄州阿克伦的Shin-Etsu Silicones 公司(南厅S20125),将在一台全电动e-mac 170/55注塑机上采用光学级的LSR生产眼镜镜片,模具由美国印第安纳州Ossian的Roembke 公司提供。

凭借无障碍的锁模单元,这台无拉杆e-victory注塑机在液态硅胶的加工中开辟了巨大的效率潜力(图片来自恩格尔)

恩格尔将与ACH solution 公司合作,共同实施用于LED透镜的生产单元,ACH solution公司将第一次在北美展示其新的 ACH MaxiMix 计量配料系统(图片来自ACH-Solution公司)

由于具有复杂的结构,液态硅胶LED透镜对注塑成型的精度提出了很高的要求。在NPE展会中,恩格尔将第一次演示生产透镜,一台无拉杆e-victory注塑机将得到应用(图片来自ACH-Solution公司)