Témata
Reklama

Vstřikování s použitím oxidu uhličitého

Německá společnost Engel Formenbau und Spritzguss se kromě běžných metod vstřikování do forem specializuje rovněž na nové vysoce efektivní výrobní technologie. Po více než 25 let se její zakladatelé bratři Engelové zaměřovali na výrobní technologii vstřikování do forem pomocí plynu (GIM) a v tomto sektoru jsou považování za průkopníky.

Metoda GIM je zvláště výhodná pro silnostěnné díly, složité tvary a lesklé povrchy. Při použití této metody je plyn vstřikován pod vysokým tlakem do taveniny polymeru, přičemž vytlačuje taveninu ze středu formy směrem k jejím stěnám. Tak se uvnitř dílu vytváří dutý střed. Po ztuhnutí plastu se plyn z dílu uvolní.
Plastové díly vyráběné tímto postupem mají oproti plným dílům mnohé výhody. Nejenže se na jejich výrobu spotřebuje méně suroviny a díly váží mnohem méně, ale jsou rovněž velmi pevné a vykazují větší rozměrovou stabilitu. Kromě toho se na jejich povrchu nevyskytují žádná zvlnění vzniklá v důsledku nerovnoměrného hromadění materiálu a konečný výrobek má hladkou, vysoce kvalitní povrchovou strukturu.

Reklama
Reklama
Reklama

Vyšší produktivita pomocí vnitřního chlazení a inertizace

Jelikož společnost měla zájem kvalitu a produktivitu tohoto procesu dále zlepšovat, spojila se s firmou Linde a jejím technologickým partnerem firmou Maximator, která je specialistou na vysokotlaká zařízení, aby společně prověřili možnosti zvýšení účinnosti procesu GIM při použití dusíku. V těsné spolupráci byl základní postup vylepšen o přídavný chladicí krok, jehož bylo dosaženo účinnějším řízeným proplachováním dutiny dusíkem. To bylo doplněno inertizačním krokem, jímž bylo dosaženo další zvýšení účinnosti. Toto řešení je ideálně vhodné pro minimalizaci kontaminace způsobené stopami kyslíku, především ve vstřikovacích tryskách plynu.

Potřeba účinnějšího chlazení

I přes tato významná zvýšení účinnosti procesu přetrvává situace, kdy firma Engel – stejně jako všichni ostatní dodavatelé pro automobilový průmysl – nadále čelí vzrůstajícímu tlaku trhu na soustavné zvyšování účinnosti a zkrácení doby cyklu. Proto se firma rozhodla prozkoumat další možnosti zvýšení chladicího výkonu. Jednou z alternativ bylo vstřikování s použitím vody. Třebaže výsledkem tohoto postupu je kratší doba cyklu, je již několik let používán pouze okrajově ve specializovaných výrobních segmentech. Důvodem je, že tento postup je složitější a nepředvídatelný a potřebný hardware je výrazně finančně náročnější. Hlavní nevýhodou v praxi je nevyhnutelný únik vody, který vyvolává nutnost odstavování výroby, vyšší procento vyřazených výrobků a v extrémních případech může dojít i k poškození nástroje.

Nové možnosti při použití oxidu uhličitého

Linde a Engel se proto dohodli na společném prověření možnosti použití oxidu uhličitého. Tento plyn je již úspěšně používán pro jiné plastikářské aplikace jako například bodové chlazení vstřikovaných dílů. Při stejném procesním tlaku má oxid uhličitý výrazně vyšší hustotu než dusík. Zjednodušeně řečeno, do dutiny stejné velikosti se vejde více molekul oxidu uhličitého než molekul dusíku. Kromě toho má oxid uhličitý vyšší specifickou tepelnou kapacitu. A v neposlední řadě, chladicí efekt expandujícího CO2 přispívá k lepšímu chlazení a plastový díl tak chladne významně rychleji.

Na rozdíl od dusíku, který je vstřikován v plynném skupenství, se oxid uhličitý vstřikuje do taveniny ve skupenství kapalném. CO2 ve vstřikovacím kanálku odebírá teplo ze stěn komponentu, tím se ohřívá a dostává se do superkritického stavu. Zde je důležité zajištění vysokého plnicího a uzavíracího tlaku – ideálně nad 150 bar – aby byla udržena vyšší hustota CO2, než je hustota dusíku za srovnatelných tlakových podmínek.

Vyšší spotřeba CO, která je přirozeným důsledkem použití vyššího tlaku, je více než kompenzována výhodami, které tato metoda přináší. Používání oxidu uhličitého vyžaduje mírné úpravy v technologické části navyšování a řízení tlaku a vstřikovacího zařízení. Rovněž je potřeba používat detektory plynu, aby bylo zajištěno, že koncentrace oxidu uhličitého na pracovišti zůstává pod povolenými limity.

Zkrácení doby cyklu o 36 %

S cílem prozkoumat a ukázat praktický potenciál oxidu uhličitého v aplikacích GIM vyvinuly firmy Linde a Maximator pilotní systém. Firma Engel použila tento systém při provedení rozsáhlých praktických pokusů za reálných procesních podmínek při výrobě madla chladničky. Přímé porovnání mezi použitím oxidu uhličitého a dusíku ukázalo, že je dosaženo stejně vysoké kvality výrobku při úspoře v délce cyklu přibližně 36 %.

Doba potřebná pro vyrobení madla ledničky se zkrátila o 36 %.

Výsledek: Plastinum GIM C

Řešení Plastinum GIM C je výsledkem společného vývoje i firem Linde a Maximator. Speciálně vyvinutý řídicí modul kompresoru pro oxid uhličitý nabízí vstupní bránu pro uživatele, jako je firma Engel, která postupně přechází na patentovanou technologii využívající CO₂. Tento řídicí modul umožňuje obsluze dodávat zpočátku CO₂ ze svazků tlakových lahví, později může přejít na zásobování ze stacionárního zásobníku kapalného CO₂. Kromě toho tento systém obsahuje speciální vstřikovací trysky vhodné pro oxid uhličitý. Stávající vstřikolisy pro GIM vyžadují pro přechod na použití CO₂ pouze malé úpravy vstřikovacích trysek, ale žádné změny v geometrii nástrojů. Úprava procesu, včetně pokusů a optimalizace, byla dokončena za pouhé čtyři týdny. Přenosné CO₂ tlakové lahve nebo svazky lahví umožňují flexibilní zásobování oxidem uhličitým. Firma Engel využívá tento nový CO₂ systém od podzimu 2015; jde o premiéru tohoto postupu v sériové výrobě.

Systém Plastinum GIM C je výsledkem společného vývoje firem Linde a Maximator.

Článek byl převzat ze sborníku konference Formy a plasty 2017, pořádané společností Jan Svoboda. Redakčně upraveno.

Jan Svoboda

svoboda@jansvoboda.cz

www.jansvoboda.cz

Reklama
Související články
Reaktivní jednotka pro výrobu termoplastových kompozitů

Polymerizace in-situ přináší úžasné možnosti výroby plastových dílů s termoplastickou polyamidovou matricí vyztuženou textilními vlákny. Kombinace suché textilní výztuže s polymerizací a vstřikováním do formy je základem pro mimořádně efektivní a automatizované procesy v oblasti sériové výroby, například při produkci lehkých automobilových dílů. Rozhodujícím faktorem pro efektivitu zpracování a kvalitu produktu je reaktivní jednotka vyvinutá společností Engel speciálně pro přípravu a vstřikování ? kaprolaktamu. Společnost Engel své řešení systematicky optimalizovala a nyní přišla s novou, menší velikostí.

Udržitelná výroba vstřikovacích strojů

Společnost Engel se ve světovém měřítku řadí k průmyslovým podnikům s nejvyšší mírou udržitelnosti. Nejnovějším potvrzením je aktuální žebříček udržitelnosti na platformě EcoVadis. Společnost Engel zlepšila své umístění ze stříbrné na zlatou příčku, a je tak k dnešnímu dni jediným výrobcem vstřikovacích strojů se zlatým oceněním.

Tenkostěnné vstřikování pro technologii etážových forem

Stánek společnosti Engel na veletrhu Fakuma 2021, který se koná od 12. do 16. října ve Friedrichshafenu, bude zaměřen na téma udržitelnosti. Výrobou dekorovaných jednomateriálových obalů na potraviny a zpracováním regranulátu z odpadu bude demonstrován procesní řetězec ve smyslu oběhového hospodářství. Přitom bude mít světovou premiéru vstřikovací stroj Engel e-speed ve verzi s uzavírací silou 4 200 kN. Náročná obalová aplikace, která zde bude představena, kombinuje extrémně tenkostěnné vstřikování s technologií etážových forem.

Související články
Procesně stabilní zpracování recyklátů

Do roku 2025 si Evropská unie klade za cíl ročně více než zdvojnásobit používání recyklátů při výrobě plastových výrobků [1, 2]. K dosažení tohoto cíle jsou kromě závazku firem působících na trhu a vyšší kapacity při zpracování plastového odpadu zapotřebí především nové technologie zpracování. Recykláty je nutné používat v daleko větší míře a v ještě vyšších poměrech. S novými procesy vstřikování na jedné straně a inteligentní podporou na straně druhé sleduje výrobce vstřikovacích strojů Engel různé a často velmi slibné přístupy. Výroba boxů a kontejnerů ukazuje na velký potenciál.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Nová generace plně elektrických vstřikovacích strojů

V říjnu 2020 představí společnost Engel novou generaci plně elektrických vstřikovacích strojů e-mac spolu s náročnou aplikací výroby hrotů pipet. Stroje nové generace budou ještě kompaktnější a přitom maximálně flexibilní s ohledem na nejrůznější individuální požadavky zákazníků.

30 let bez vodicích sloupků

Více než 70 000 strojů přibližně u 10 000 zákazníků - tato čísla charakterizují úspěšnou historii unikátní bezsloupkové technologie firmy Engel. Začala před 30 lety na K 1989 a triumfuje i dnes. Bezsloupkové vstřikovací stroje od firmy Engel spojují jako žádná jiná konstrukce vysokou hospodárnost a efektivitu s maximálním šetřením zdrojů.

Vstřikovací průmysl mění mobilitu

Partnerské společnosti Bühler a Engel, specialisté v oblasti řešení pro tlakové lití a výroby vstřikovacích lisů, uspořádaly společně pro své zákazníky den otevřených dveří v závodě na výrobu velkoobjemových strojů Engel v rakouském St. Valentin nedaleko Lince. Obě společnosti spolupracují v oblasti tlakového lití již desítky let, Engel vyrábí uzavírací jednotky pro systémy vyvinuté společností Bühler, což mohli návštěvníci vidět během prohlídky nového stroje Carat 840, který měl svoji evropskou premiéru.

Vyhledávač náhradních dílů do kapsy

Na letošním plastikářském veletrhu Fakuma 2023, který se uskuteční od 17. do 21. října v německém Friedrichshafenu, bude mít premiéru vyhledávač Engel part finder. S touto inteligentní aplikací pro identifikaci náhradních dílů společnost Engel na veletrhu předvede, jak funguje efektivní podpora zpracování plastů v každodenním provozu: jednoduché řešení s úsporou času zlepšuje dostupnost strojů a zvyšuje efektivitu výroby. Vše, co k tomu potřebujete, je chytrý telefon.

Průmysl a jeho lidé:
Být atraktivním zaměstnavatelem

Jen málo průmyslových podniků dnes disponuje skutečně takovým množstvím lidí s konkrétní odborností, kolik opravdu potřebuje. Situaci se snaží řešit různými cestami, například digitalizací. Jenže bez šikovných lidí se ani ta nejvíce digitalizovaná firma zatím ještě neobejde. Jak je získat a jak udržet? O své názory se s námi tentokrát podělil David Dědič, manager HR ve společnosti Engel Strojírenská.

Všechno pro vstřikování plastů

České zastoupení rakouské společnosti Engel letos slaví 30. narozeniny. Při této příležitosti jsme se setkali s Ing. Petrem Stiborem, který stál za založením pobočky a ve firmě působí dodnes, momentálně na pozici prezidenta pro region východní Evropy. V rozhovoru se s námi podělil nejenom o vzpomínky na začátky firmy Engel CZ, ale hovořil také o současné situaci firmy a aktuálních trendech v oboru vstřikování plastů.

Žíhání termoplastů

Moderní nauka o plastech v mnoha směrech vychází z nauky o kovech. Příkladem je žíhání, jeden ze způsobů tepelného zpracování. Společným účelem žíhání kovů i plastů je pomocí řízených teplotních změn dosáhnout rovnovážných stavů struktury a tím i cíleně ovlivňovat vlastnosti.

Makroplasty versus mikroplasty

Plasty se staly nenahraditelným materiálem sloužícím téměř všem oblastem lidské činnosti. V poslední době se pozornost odborníků i veřejnosti soustřeďuje na zcela nový ekologický fenomén, zvaný mikroplasty. Ve smyslu ekologické terminologie je pak možné výrobky z plastů označovat jako makroplasty.

Engel CZ fórum

Společnost Engel CZ uspořádala ve dnech 16. a 17. května ve svém pražském sídle zákaznickou konferenci Engel CZ fórum 2019, zaměřenou na uživatele svých vstřikovacích lisů.

Plasty a kompozity v inovaci strojírenských výrobků

Plasty a kompozity s polymerní matricí přinesly revoluci v materiálových přístupech ke konstrukci strojírenských výrobků a zařízení. Nepřetržitě probíhající materiálové inovace v oblasti plastů a kompozitů spoluvytvářejí inovativní řešení ve strojírenství. Reagují na potřeby strojírenského průmyslu a stávají se kontinuálním procesem s jasnou perspektivou do budoucna.

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