Témata
Reklama

Jedině CO2 laser pro opracování plastů? Dnes už ne

Implementace a nahrazování mechanických střihadel funkčními celky s CO2 lasery je již dlouhou dobu etablovaný proces pro odstraňování vtokových soustav. Ale co když chceme výrobek z plastu kompletně opracovat? Zjednodušit tvar formy a snížit tak náklady ve výrobě? Musíme kupovat drahé 3D CO2 laserové celky? Není možné laserovou technologii integrovat do technologie stávající?

Tendence šetřit v automotive na produkci plastových komponentů, snižovat hmotnost a zvyšovat pevnosti paradoxně nahrává implementaci laserů i jiných vlnových délek než jen 10 600 nm CO2. Pokud byste před deseti lety řekli technologovi, že dnes řežete vláknovým laserem o vlnové délce kolem 1 000 nm kompletní strukturu vylisovaného plastu, asi by vám příliš nedůvěřoval. Ano, v dřívější době byla většina plastů „chemicky jednodušší“. Plasty byly bez velkého množství aditiv, jako CaCO3, skelné vaty či jiných dalších příměsí, které zvyšují schopnost laserového paprsku lépe interagovat s povrchem plastu, takže ne vždy mohla být vlnová délka kolem 1 000 nm určena jako vhodná.

Reklama
Reklama
Možnost úhlového nastavení procesní hlavy

Část „čistých“ polymerů jako ABS lze samozřejmě velmi efektivně řezat pomocí vláknového laseru. Nicméně povrch není příliš pohledný a ne vždy zůstane barevnost polymeru nezměněna. V dnešní době lze tyto struktury řezat velice kvalitně a bez potřeby vysokých investic.

Ukázka optimalizovaného řezu v opakovatelné kvalitě

Standardní „automotive polymery“

Automobilky stále vyžadují, aby podniky zpracovávající plastové komponenty zvyšovaly své kapacity. Jak zefektivnit proces a zrychlit či zabezpečit optimálně nejvyšší kvalitu finálního výrobku? To jsou požadavky, které zaměstnávají leckterý management.

Ve velkém množství případů je možnost východiska za pomoci laserové technologie vybírána téměř náhodou, kdy se technologové pod tlakem managementu dotazují firem zabývajících se laserovými technologiemi, „zda by to náhodou nešlo“, ale až po řadě neúspěšných zkoušek. Tato otázka bohužel velmi často přichází až po evaluaci a nákladných zkouškách známých konvenčních metod, které mohou překročit v nákladech i statisícové částky. Firmy dostanou ve většině případů po zkoušce laserové technologie kladnou odpověď a výsledky opracování jsou velmi často nad jejich očekávání.

Programovaná 3D dráha plastového dílce

Laser má také své limity, ale…

Jedním z klasických případů je řez transparentních plastů pomocí vláknového laseru, kdy zkrátka laser neuspěje. Vláknový laser bohužel není pro transparentní materiály vhodný. V případě transparentního plastu lze nahradit vláknový laser na bázi ytterbia (~1 000 nm) laserem na bázi thulia (~2 000 nm), který momentálně nastupuje na světový trh a výsledky z opracování jsou velice slibné.

Z hlediska produktivity procesu a jeho nákladů můžeme laserové opracování zařadit na vrchol pomyslné pyramidy možných technologií, a to konkrétně díky několika významným devizám:

  • bezdotyková technologie – odpadá potřeba brousit či měnit mechanické součásti;
  • ekonomicky příznivé provozní náklady – hodina procesu kompletní technologie vysledovaná z několika set studií se dostává pod 5 eur na hodinu;
  • dlouhá životnost – samotný laserový zdroj je téměř nezničitelný, výdrž budicích diod, které lze snadno vyměnit, je garantována na 100 000 hodin a více;
  • kvalita a stabilita procesu je s mechanickým nebo ručním opracováním téměř nesrovnatelná. Paprsek se nikdy „špatně nevyspí“ nebo „neohne“, je stabilní;
  • tvarová složitost implementací průmyslových laserů s možnostmi vedení přes optické vlákno velmi posouvá limity možných využití;
  • rychlost opracování je několikanásobně vyšší, řezy až 1 m za sekundu;
  • bezpečnost procesů – s respektováním všech bezpečnostních pokynů odpadají nepřesnosti a výpadky operátorů při úrazech při manuálním odřezávání;
  • proces je uzavřený – tzn. že vysoká ekologičnost a nulová prašnost prostředí jsou dalšími benefity.

Na rozdíl od laseru typu CO2 poskytuje vláknový laser kromě dříve zmíněných výhod, jako je vysoká životnost a velmi dlouhý interval údržby, také výjimečnou možnost vedení laserového svazku pomocí vlákna, a to až do několika desítek metrů. Díky této „základní“ vlastnosti lze počítat s větším množstvím variant integrací, kdy je v mnoha případech laserový zdroj spolu s chladičem, elektrickým řízením či odsáváním vzdálen od místa laserového procesu. Případná laserová buňka nemusí být prostorově náročná, jako tomu je u laserů CO2, kdy laserový zdroj musí být přítomen v co „nejkratší“ možné vzdálenosti k procesu a bohužel velikost zdroje odpovídá velikosti americké lednice.

3D řez plastového dílce 360°

Vláknový laser a roboty

Vláknové vedení laseru nám díky velké ohebnosti a odolnosti vlákna nabízí jedno z nejzajímavějších využití, a to jsou „lasery“ posazené na šesti- a víceosé roboty. Díky malé váze většiny procesních hlav není v mnoha případech potřeba řešit korekci hybnosti osy, na které je upevněna procesní hlava, tudíž je jednodušší i při vyšších rychlostech ladit optimální trajektorii řezu. Konkrétně u zpracování plastových dílců jsou procesní hlavy velmi jednoduché a lze s nimi docílit vysokých řezných rychlostí, které se pohybují v rychlostech až 70 mm.s-1 ve 3D pohybu, zatímco samotný laser stojí desítky metrů od procesu, což u CO2 laserů není reálně možné zajistit.

Pomocí robota s případnou další polohovací osou lze řešit i řezy po celém úhlovém rozpětí, kdy díky synchronizovaným pohybům i součtu rychlostí docílíme celého řezu na „jeden zátah“. Tak budeme moci využít rychlosti obou zařízení při stejné přesnosti, a tím snížit i požadovaný cycle-time.

Polohovacích zařízení můžeme použít celou škálu od jednoduchých dvoupolohových karuselů přes rotační osy až po druhý robot, který si sám může součást uchopit a po procesu ořezanou součást položit na dopravník, což můžeme již zahrnout i do aktuálního tématu „Industry 4.0“.

O výhodách vláknového laseru vůči laserům CO2 bychom mohli psát mnohem déle. Společnost Lascam Systems navrhuje a komponuje do výrobního celku kompletní proces s implementací laserové technologie. V případě jedinečné konfigurace je možné provést v laboratoři reálné zkoušky proveditelnosti s konkrétním požadovaným hardwarem. Díky tomu se rapidně zkrátí čas při odladění a integraci konfigurace laserového procesu ještě před závěrečným návrhem. Samozřejmostí je i průběžná inovace a optimalizace procesu, školení nových i stávajících uživatelů a informování o novinkách a trendech v oblasti průmyslu, která uživatele zajímá.

Lascam Systems

Jan Řeřucha, Karol Flimel

marketing@lascam.cz

www.lascam.cz

Reklama
Firmy
Související články
Laserová i optická řešení a mnohem více

Pravidelné podzimní dny otevřených dveří uspořádala pro své současné i potenciální zákazníky koncem září společnost Lascam systems. Po tři dny mohli zájemci o laserové technologie navštěvovat showroom dceřiné společnosti Elya Solutions v Horních Počernicích, kde bylo v provozu více než sedm různých aplikací dceřiných i zastupujících společností. Jednotlivá stanoviště prezentovala široké portfolio aplikací a služeb, jež integrátorská společnost Lascam nabízí.

Problematika dějů při svařování plastů vybranými technologiemi

V současnosti průmyslově využívané technologie svařování plastů mohou do výrobního procesu vnést neočekávané problémy. Cílem článku je seznámit čtenáře s možnými úskalími, která mohou nastat při svařování některých typů plastů vybranými technologiemi.

Automatizační řešení pro kratší doby cyklů

Díky nové funkci active vibration control rozpoznají lineární roboty Engel viper nejen své vlastní vibrace, ale mohou také reagovat na vibrace, které jsou způsobeny vnějšími vlivy. Aktivní kompenzace kmitání během běžícího procesu zvyšuje rychlost nastavení polohy a zkracuje dobu cyklu.

Související články
Plazmová povrchová úprava nanovlákených polymerních struktur

Technologie plazmových povrchových úprav spočívá v navázání funkčních skupin na povrch řetězce polymeru v plazmovém výboji. Jedná se převážně o hydroxylové skupiny. Nepolární charakter povrchu materiálu se tímto mění na polární, tedy hydrofobní povrch se stává hydrofilním či naopak. Tato technologie nachází stále širší uplatnění v různých průmyslových, ale i medicínských aplikacích.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Příprava pracovníků pro výrobu technologií vstřikování plastů

Následující příspěvek představuje jeden ze způsobů přípravy pracovníků ve firmách, jejichž hlavní pracovní náplní je technologie vstřikování plastů

Plasty a robot – jde to dohromady?

Žijeme v době, kdy nás plasty provázejí na každém kroku. Možná si ani neuvědomujeme, kde všude nám pomáhají, kde nás ovlivňují. Od tužky či propisky přes klávesnici, u které sedíme skoro každý den, po stravování a umělohmotné vařečky, které nahradily ty dřevěné, jež používaly naše babičky. Snažíme se usnadnit si život. Těžké díly ze železa vyměnit za lehčí, plastové. Stejně tak i tvůrci softwaru se snaží zjednodušit výrobu.

Problematika vstřikování plastových dílů pro automobily

Příspěvek popisuje podmínky pro výrobu vstřikovaných plastových dílů pro automobily včetně vznikajících problémů a navazuje na článek Snížení rizika vzniku vad při vstřikování plastových dílů, který byl uveřejněn v příloze Plasty časopisu MM Průmyslové spektrum č. 3/2014 (viz též www.mmspektrum.com/140312). Autor vychází z dlouholeté zkušenosti ve firmě Plast Form Service I. M., která se výrobou těchto dílů zabývá již od roku 1998.

Roboty zjednodušily soustružení plastových dílů

Firma Linatex vyrábí plastové díly pro mnoho různých průmyslových odvětví. Její produkty nacházejí uplatnění prakticky všude, od umělých kloubů až po letecké a větrné turbíny. To vyžaduje výrobní zařízení, které je snadno a lehce přeprogramovatelné, aby bylo schopno plnit širokou škálu různých úkolů.

Programování a obsluha robotů usnadněny

Automatizační řešení s průmyslovými roboty se dostávají v plastikářském průmyslu stále silněji do popředí. Základem úspěchu je jednoduchá integrace strojů a robotů.

Periferie a automatizace pro vstřikovací lisy

Ač podle kalendáře mělo spíše sněžit, sloupec teploměru věštil přicházející předjaří. Během jednoho z takových dnů jsem se v pražském sídle společnosti Engel CZ sešel s ing. Petrem Stiborem, MBA, jednatelem společnosti Engel CZ, s. r. o., a ing. Václavem Černým, jednatelem společnosti Stäubli Systems, s. r. o.

Inteligentní řešení pro vstřikování plastů

Automatizace, výrobní technologie, optimalizace procesů a služby jsou nedílnou součástí filozofie rakouské společnosti Engel. Ta svá systémová řešení v oblasti zpracování plastů představila v říjnu pod mottem „více než stroj“ na veletrhu Fakuma 2015 v německém Friedrichshafenu.

Linka na výrobu umělé kůže obsluhovaná robotem

Na přístrojové desky osobních automobilů jsou kladeny specifické požadavky - vedle vhodného uspořádání všech ovládacích prvků je důležité, aby lahodily oku a byly příjemné také na omak. Proto se potahují "umělou kůží", tedy odolným materiálem na bázi PVC, který svým vzhledem a fyzikálními vlastnostmi kůži imituje.

Virtuální buňky pomáhaly při návrhu linky

Použitím kloubových robotů a flexibilních rámových stanic navržených tak, aby zvládly pokročilé lehké materiály, pomáhá Comau vytvořit jeden z nejpůsobivějších automobilů Alfa Romeo: zcela nový model Giulia.

Procesní řetězec pro průmyslový 3D tisk

Stroje, které generují středně velké díly technologií Laser Metal Fusion (LMF), vyrábějí složité strukturované díly pomocí laseru vrstvu po vrstvě v práškovém loži. Tyto díly mohou mít průměr až 300 mm a výšku 400 mm. Díky chytrému principu válců, který umožňuje jejich rychlou výměnu pro výrobní proces a pro zásobní materiál, se tato nová zařízení etablují v segmentu sériové výroby složitých kovových dílů.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit