Arburg: Procesy vst�ikov�n� pro efektivn� v�robu lehk�ch d�l�

Procesy lehkých konstrukcí vyvinuté výrobcem stroj� Arburg zahrnují techniku fyzikálního nap��ování Profoam a Fiber Direct Compounding (FDC), stejn� jako funkcionalizaci termoplastických kompozit�. Krom� samotného procesu lze dosáhnout dobrých výsledk� pouze v p�ípad�, �e je zvolen správný materiál a k dispozici je koordinovaný návrh díl� a odborné znalosti proces�.

Fyzikální nap��ování

Díky mikrobun��ným strukturám zajiš�uje proces fyzikálního nap��ování podstatn� ni�ší hustotu sou�ástí. S tím spojený pokles hmotnosti závisí na materiálu a chování p�i nukleaci. Ve srovnání s konven�ními kompaktními vst�ikovanými díly jsou p�nové sou�ásti leh�í, mají mén� propadlin a vykazují ni�ší úrove� deformace a vnit�ního pnutí. V d�sledku ni�ší viskozity taveniny je �asto mo�né pou�ít menší uzavírací sílu formy, sní�it dotlakovú fázi a zkrátit doby cykl�. V n�kterých p�ípadech m��e být kvalita povrchu zlepšena dynamicky �ízenou teplotou b�hem procesu. V oblasti fyzikálního nap��ování nabízí spole�nost Arburg procesy Profoam a Mucell.

Nap��ování procesem Profoam

Díky procesu Profoam lze na b�ných vst�ikovacích strojích s nevelkým p�ídavným technickým vybavením generovat sm�s polymerní taveniny a procesního plynu pot�ebného k nap�n�ní. Takto je na jednom stroji mo�né p�nové i kompaktní vst�ikování. To umo��uje optimální vyu�ití a hospodárnost. V p�ípad� procesu Profoam se pou�ívá šnek se standardní geometrií, co� znamená, �e materiály vyztu�ené dlouhými vlákny mohou být také zpracovávány touto technikou nap�n�ní. Patentovaná komora pro granulát zajiš�uje kontinuální p�ísun materiálu a nap��ovacího plynu.

Pro proces Profoam lze vyu�ít b�né vst�ikovací stroje Allrounder s nevelkým p�ídavným technickým vybavením. Spole�nost Arburg nabízí p�tilitrovou komoru pro granulát pro pou�ití na vst�ikovacích jednotkách velikosti 1300 a� 4600.

Typickou oblastí pou�ití pro proces fyzikálního nap��ování Profoam jsou �ebrované konstruk�ní prvky bezpohledových povrch�. V porovnání s kompaktním vst�ikováním lze výrazn� omezit propadliny a deformace. P�íkladem jsou 180gramové kryty zálo�ních akumulátor� vyráb�né na hybridním stroji Allrounder 630 H s uzavírací silou 2 500 kN, vybaveným 5litrovou komorou pro granulát. Díl vyztu�ený sklen�nými vlákny je o 30% leh�í a s menším deformacemi.

P�íklad strukturovaného krytu vyrobeného z PC (GF) pro interiér vozidla ukazuje, jak m��e být vysoce lesklý povrch vyroben prost�ednictvím dynamické regulace teploty formy navzdory pou�ité technologii nap��ování. Hydraulický stroj Allrounder 630 S vyrábí pohledový díl speciáln� navr�ený pro nap��ování. Tlouš�ka st�ny byla sní�ena z 2,5 na 1,8 mm. Strukturovaný kryt se svými 190 gramy je p�ibli�n� o 30 procent leh�í ne� srovnatelný kompaktní díl. To s sebou p�ináší i výrazné úspory, pokud jde o pou�itý materiál.

Fibre Direct Compounding

Fibre Direct Compounding (FDC) je cenov� výhodná alternativa ke zpracování kompozit� pln�ných vlákny. Délka vláken, obsah vláken a kombinace materiál� mohou být individuáln� upraveny tak, aby cílen� ovliv�ovaly vlastnosti díl�. Jednotka FDC na vst�ikovací jednotce zahrnuje bo�ní podava� s integrovaným �ezacím za�ízením, p�izp�sobený válec a speciální geometrii šneku. Kontinuální vlákna z levné sklen�né p�íze jsou na�ezána na po�adovanou délku p�ed p�idáním p�ímo do tekuté taveniny. V praxi se osv�d�ily délky vláken 5,6 a� 33,6 milimetru.

P�íkladem velkoobjemové aplikace jsou pouzdra pohon� lanek pro elektricky ovládaná okna ve dve�ích vozidel. Proces FDC zde m��e vyu�ít sv�j potenciál pro sní�ení náklad� a hmotnosti tvá�ených díl�. Dva hydraulické vst�ikovací stroje vyráb�jí �ty�i tyto sou�ásti ze standardního granulátu (PP) s 30 procenty dlouhých sklen�ných vláken za dobu cyklu p�ibli�n� 32 sekund. V tomto p�ípad� je sklen�ná p�íze �ezána na délku 11,2 milimetru. Tyto díly mají podobnou odolnost proti nárazu, pevnost a tuhost jako podobná pouzdra vyrobená z PBT a jsou a� o 30 procent leh�í.

Fibre direct compounding (FDC) bylo pou�ito pro velkoobjemovou výrobu pouzder pohon� lanek (vpravo, spole�nost Ros). Homogenní rozlo�ení dlouhých sklen�ných vláken v sou�ásti (vlevo) je viditelné po spálení.

Kombinace FDC s kompozitními deskami

Výhody vícemateriálového návrhu jsou vyu�ívány v kombinaci procesu FDC s termoplastickými kompozitními deskami. P�etvá�ením termoplastických kompozitních desek lze vyrobit kompozitní díly s p�ídavnými výztu�emi nebo funkcemi. Existuje mnoho mo�ností pro automatizaci tohoto procesu. Dob�e vybavená odd�lení výrobc� stroj� na klí� mají k dispozici velký výb�r stroj� a robotických systém�.

Systém na klí� od spole�nosti Arburg byl navr�ený na obsluhu šestiosím robotem. Termoplastické kompozitní desky se zah�ívají p�ímo v chapadle, poté se oto�í do polohy p�ed infra�erveným sálavým oh�íva�em, dokud nedojde k dosa�ení definované teploty tvá�ení, ne� se kone�n� vlo�í do formy. Konstruk�ní díly p�ipravené k montá�i mohou být vyráb�ny ve velkých objemech v �asech cykl�, které jsou b�né pro vst�ikování.

Souhrn

Lehká konstrukce je po�adavek z mnoha pr�myslových odv�tví. Hlavní impuls jasn� p�ichází z automobilového pr�myslu z d�vodu tlaku na cenu a hmotnost (klí�ové slovo; e-mobilita). Jednou z klí�ových úloh výrobc� stroj� je vyvíjet inovativní procesy a strojní technologii podle po�adavk� zákazníka a poskytovat podporu p�i velkoobjemové výrob�. Cílem je sni�ování hmotnosti díl� p�i zachování stejných nebo lepších mechanických vlastností sou�ásti, a v kone�ném d�sledku tedy zvýšení kvality díl�. Navíc inovativní procesy lehkých konstrukcí �asto sni�ují výrobní náklady a šet�í zdroje.