Formowanie wtryskowe tworzyw sztucznych metodą hydrauliczną, elektryczną i hybrydową: który proces jest dla Ciebie odpowiedni?

Inżynierowie projektanci mają wiele opcji, jeśli chodzi o wybór procesu formowania wtryskowego tworzyw sztucznych, który najlepiej pasuje do ich konkretnego zastosowania. Każda z trzech głównych metod (hydrauliczna, elektryczna i hybrydowa) oferuje unikalne zalety i wady. Aby dokonać właściwego wyboru dla swojego projektu, ważne jest, aby w pełni zrozumieć, czym różnią się te metody i co mogą Ci zaoferować.

Formowanie wtryskowe hydrauliczne

Hydrauliczne maszyny do formowania wtryskowego tworzyw sztucznych (IMM) W zależności od konkretnych potrzeb, kosztów energii elektrycznej i osobistych preferencji, prasa hydrauliczna może być najlepszym wyborem.

Tego typu maszyny wykorzystują cylindry hydrauliczne do zaciskania dwóch połówek formy pod wysokim ciśnieniem. Następnie granulki podłoża z tworzywa sztucznego są topione, a ciecz jest wtryskiwana do wnęki formy. Gdy plastik ostygnie i stwardnieje, dwie połówki formy są rozdzielane, część jest usuwana, a proces jest powtarzany.

Aby zapobiec rozchyleniu formy pod wpływem ciśnienia wtrysku, powodując „wypływanie” nadmiaru materiału wokół części, urządzenie zaciskowe musi być w stanie zapewnić wystarczającą siłę zacisku, aby utrzymać formę zamkniętą podczas procesu wtrysku. W przypadku części o cienkich ściankach i dużych głębokościach tłoczenia wymagana jest siła zacisku wynosząca około 3-4 ton na cal kwadratowy wnęki. W przypadku grubościennych sekcji i małych głębokości tłoczenia wymagana jest siła około 2 ton na cal kwadratowy.

Dzisiejsze hydrauliczne IMM-y są w stanie kontrolować siły zacisku do 8000 ton i przekraczać je, a także mogą tworzyć części ważące ponad 50 funtów. Hydroformowanie jest popularnym wyborem w przemyśle motoryzacyjnym, który musi produkować duże, ciężkie części, takie jak zderzaki.

Zalety
Formowanie wtryskowe hydrauliczne jest preferowanym wyborem do napędzania rdzeni, wyrzutników i zasuw zaworowych oraz do części o grubych ściankach, które muszą być utrzymywane przez długi czas. Niektóre z jego zalet w porównaniu z maszynami całkowicie elektrycznymi obejmują:

Większa siła zacisku w przypadku dużych części
Lepsze wskaźniki wtrysku
Wysoka odporność na zużycie i rozdarcie
Większe rozmiary ujęć
Lepsze możliwości wyrzutu
Można wyposażyć w akumulatory w celu skompensowania wolniejszego ruchu zacisku
Niższa początkowa cena zakupu
Niskie koszty i duża dostępność części zamiennych, co przekłada się na niższe koszty konserwacji
Łatwiejsza kontrola zaawansowanych projektów

Wady
Ponieważ są tak mocne, prasy hydrauliczne zużywają dużo energii nawet w stanie bezczynności. Podczas gdy typowy silnik elektryczny może zużywać około 2,55 kWh podczas procesu formowania wtryskowego, prasa hydrauliczna może zużywać 5,12 kWh. Wymagają wyższych temperatur formowania i dłuższego czasu chłodzenia, a także nie nadają się do stosowania w pomieszczeniach czystych ze względu na ryzyko wycieków płynów. Hydrauliczne IMM są głośniejsze i mniej dokładne niż prasy całkowicie elektryczne. Jednak wraz ze wzrostem sił zacisku i udoskonaleniem systemów sterowania precyzja działania pras hydraulicznych ulegnie poprawie.

Formowanie wtryskowe elektryczne
Maszyny te są napędzane sterowanymi cyfrowo szybkimi serwomotorami, a nie hydrauliką, co zapewnia szybszą, powtarzalną, bardziej precyzyjną i energooszczędną pracę. Praca silnika jest wysoce przewidywalna, więc po osiągnięciu idealnego procesu wtrysku można go powtarzać bardzo konsekwentnie, co skutkuje wyższą jakością części. Po zaprogramowaniu zadania w silniku jego cyfrowe sterowanie pozwala na pracę praktycznie bezobsługową, co zmniejsza koszty pracy i zwiększa zyski.

Zalety
Formowanie wtryskowe elektryczne jest dobrze dostosowane do zastosowań w pomieszczeniach czystych, ponieważ nie ma ryzyka skażenia olejem. Ze względu na wysoką precyzję proces ten jest również dobrze dostosowany do małych i średnich części oraz produktów medycznych, takich jak szalki Petriego i strzykawki. Inne korzyści obejmują:
Wysoka dokładność i powtarzalność, redukująca liczbę braków. Nigdy nie przeciekające, czyste procesy. Zmniejszony czas przestoju zwykle związany z hydrauliką. Oszczędność energii od 30% do 70%. Cichsza praca; hałas silnika jest niższy niż 70 dBA. Wyższe prędkości szybkiego wtrysku do 800 mm/s i szybsze ruchy zaciskania. Krótsze czasy rozruchu i do 20% szybsze czasy cykli. Mniej odpadów materiałowych, co obniża koszty jednostkowe. Brak materiałów eksploatacyjnych, takich jak oleje, wymagających wymiany lub czyszczenia. Niższe zapotrzebowanie na energię, co znacznie obniża koszty operacyjne.

Wady
Chociaż silniki elektryczne są szybsze, czystsze i bardziej energooszczędne, nie mogą dorównać siłom zacisku wytwarzanym przez prasy hydrauliczne i mają wyższy koszt początkowy. Są to zaciski kolankowe napędzane śrubą kulową, które są częściami zużywającymi się, których wymiana może być kosztowna lub trudno je znaleźć na rynku wtórnym. I pomimo oferowania dużej dokładności, wysoka dokładność pozycjonowania silników elektrycznych może sprawić, że będą mniej wyrozumiałe niż prasy hydrauliczne.

Formowanie wtryskowe tworzyw sztucznych hybrydowych
Łącząc najlepsze cechy obu światów, hybrydowe maszyny do formowania wtryskowego są dostępne na rynku od dziesięcioleci, łącząc wyższą siłę zacisku pras hydraulicznych z precyzją, powtarzalnością, oszczędnością energii i niskim poziomem hałasu silników elektrycznych. Efektem jest lepsza wydajność zarówno w przypadku części cienkościennych, jak i grubościennych. Maszyny te stały się coraz bardziej popularne w ciągu ostatnich kilku lat ze względu na swoją wydajność i łatwość użytkowania.

Prawie 66% energii w prasie hydraulicznej jest wykorzystywane do odzyskiwania ślimaka. Tak więc, podczas gdy prasy hybrydowe są droższe na początku, ich elektryczny obrót ślimaka może przynieść znaczne oszczędności, które można następnie przekazać klientowi. Nasze maszyny hybrydowe mają całą moc oferowaną przez maszynę w pełni hydrauliczną, przy niemal takiej samej efektywności energetycznej jak maszyna w pełni elektryczna.

Zalety
Hybrydowe formowanie wtryskowe tworzyw sztucznych to energooszczędny i długotrwały proces niewymagający dużych nakładów, co przekłada się na szybszy zwrot z inwestycji.
Do ich szczególnych zalet zalicza się:
Pompy serwo umożliwiają ciągłą regulację, co pozwala na wszechstronność projektowania produktów
Zwykle stosuje się dwa systemy zaciskowe na przełączniku
Średni koszt początkowy dla wszystkich trzech opcji (hydraulika, elektryczność, hybryda), ale może zapewnić największe oszczędności długoterminowe
Procesy zamkniętej pętli z szybszym czasem reakcji
Niższe temperatury wymagają mniejszego chłodzenia i wydłużają żywotność oleju i maszyny

Wady
Ponieważ wszystkie hybrydy są różne, trudno jest dopasować odpowiednią prasę do produktu i zapewnić niezawodną maszynę zamienną do niektórych zastosowań. Jeśli wymagana jest jakakolwiek konserwacja maszyny hybrydowej, kierownik musi mieć wiedzę zarówno na temat pras hydraulicznych, jak i elektrycznych.