Stack Molding: Wszystko, co powinieneś wiedzieć
Formowanie stosu to prawdziwa rewolucja w branży formowania wtryskowego, ponieważ zwiększa szybkość produkcji. W formy stosoweCo najmniej dwie lub więcej zagęszczonych wnęk oznacza, że różne części są formowane za jednym razem w celu zwiększenia wydajności. Ale na razie, czym jest stack molding i jak działa, zwłaszcza w porównaniu do swoich odpowiedników? W tym artykule zdefiniujemy formowanie w stosie, przedstawimy krótki przegląd jego zalet, a także sposób, w jaki szybko przekształca produkcję wielkoseryjną. Oprócz tego, dowiemy się o procesie formowania wtryskowego, w tym o materiałach, wytycznych projektowych i wszystkim pomiędzy.
Co to jest Stack Injection Mold?
Forma wtryskowa ze stosem ma wiele linii podziału lub "poziomów" wnęk, wytwarzanych przez układanie więcej niż jednej wnęki formy. Każdy poziom w formie zawiera kolejny zestaw wnęk, co jednocześnie zwiększa ogólną wydajność maszyn. Nie wymaga to inwestowania w dodatkowe narzędzia lub nieruchomości wymagane do ich umieszczenia. W porównaniu ze zwykłą formą, która może formować część tylko w jednej płaszczyźnie, formy stosowe skonfigurowane w płaszczyźnie pionowej tworzą więcej niż jedną płaszczyznę, dzięki czemu mają wyższą produktywność.
Jak odbywa się formowanie piętrowe?
Poniżej przedstawiamy krok po kroku, jak przebiega proces formowania w stosie:
1. Zamykanie formy
Forma stosowa ma szereg wnęk, które znajdują się w pozycji stojącej poprzez ułożenie wnęk w kolejności pionowej. Forma zamyka się, gdy płyta maszyny oscyluje, więc wnęka i rdzeń każdego etapu są wyrównane w tym samym czasie.
2. Wtrysk materiału
Po jej zamknięciu stopione tworzywo sztuczne jest wtryskiwane do gniazd formy przez pojedynczy wlew lub gorący kanał. Tworzywo trafia do każdej wnęki na każdym etapie wielopoziomowej formy. Układ systemów gorącokanałowych gwarantuje, że materiał będzie równomiernie rozprowadzany we wszystkich stopniach wnęk.
3. Chłodzenie i krzepnięcie
Gdy roztopiony plastik dostanie się do wnęk, zaczyna się ochładzać i zestalać. Każdy poziom formy umożliwia jednoczesne chłodzenie części. Dzięki temu czas cyklu nie musi być wydłużany, ponieważ chłodzenie może być wykonywane jednocześnie dla każdego zestawu wnęk.
4. Otwarcie formy
Gdy polimer jest wystarczająco schłodzony, system otwiera formę. Forma jest przeznaczona do usuwania każdego poziomu stosu na raz. Niektóre funkcje gwarantują, że wnęki są otwarte, aby ułatwić łatwe i płynne wyjmowanie części z formy.
5. Wyrzut
Następnie system wyrzucania formy wyrzuca zestalone części z gniazd, pozostawiając formę bez gniazd gotową do następnego cyklu. Różnica polega na tym, że każdy poziom formy wyrzuca swoje części jednocześnie, osiągając w ten sposób wysoki obrót w jednym pełnym cyklu. Dodatkowe lub bardziej złożone części mogą być łatwo wyrzucane za pomocą składanych rdzeni lub specjalnych systemów wyrzutników.
6. Recykling procesu
Ale po wyrzuceniu forma zamyka się ponownie i przechodzi do kolejnej rundy operacji, aż do zakończenia cyklu. Ponieważ formy piętrowe zawierają więcej poziomów wnęk, producenci mogą wytwarzać więcej części na cykl. Mogą więc zwiększyć ich wydajność bez konieczności stosowania większych rozmiarów lub tonażu.
Odpowiedni materiał do formowania wtryskowego w stosie
W szczególności odpowiedni materiał jest ważny w przypadku formowania wtryskowego w stosie. Materiał powinien być płynny, aby dobrze wypełniał wszystkie przestrzenie w strukturze. Tak więc powszechnie stosowane materiały obejmują:
| Tworzywo | Wytrzymałość na rozciąganie | Temperatura topnienia | Kurczenie się formy | Typowe zastosowania | Właściwości |
| Polipropylen (PP) | 25-40 MPa | 160-170°C | 1.0-2.5% | Opakowania, części samochodowe, artykuły gospodarstwa domowego | Dobra odporność chemiczna, odpowiednia do formowania z dużą prędkością |
| Akrylonitryl-butadien-styren (ABS) | 40-60 MPa | 200-260°C | 0.4-0.8% | Towary konsumpcyjne, elektronika, części samochodowe | Wytrzymała, odporna na uderzenia, dobra stabilność wymiarowa |
| Polietylen (PE) | 10-30 MPa | 110-130°C | 1.5-3.5% | Butelki, pojemniki, folia opakowaniowa | Niska gęstość, elastyczność, idealny do lekkich zastosowań |
| Nylon (PA) | 60-80 MPa | 220-260°C | 0.5-1.5% | Części samochodowe, komponenty przemysłowe | Dzięki wysokiej wytrzymałości i twardości, absorpcja wilgoci jest czynnikiem |
| Poliwęglan (PC) | 55-75 MPa | 260-270°C | 0.5-0.7% | Dyski optyczne, elektronika, soczewki samochodowe | Doskonała przejrzystość, odporność na uderzenia, wysoka cena |
| Politereftalan etylenu (PET) | 50-80 MPa | 250-260°C | 1.2-2.5% | Butelki, opakowania, komponenty przemysłowe | Wysoka wytrzymałość, przejrzystość, dobre do zastosowań nadających się do recyklingu |
| Polistyren (PS) | 30-50 MPa | 210-250°C | 0.4-0.8% | Pojemniki jednorazowe, izolacja, opakowania | Tani, sztywny, ale kruchy |
Rodzaje form stosowych
Oto kilka popularnych typów form stosowych, których możemy używać w różnych zastosowaniach;
1. Dwupoziomowa forma stosu
Ma dwa poziomy wnęk, które wytwarzają podwójną liczbę form jednopoziomowych. Pomagają więc zaspokoić potrzebę zwiększenia produkcji bez dodatkowych maszyn. Jest to opłacalne dla średniego zakresu wielkości produkcji i skutecznie kontroluje wykorzystanie maszyn.
2. Trzypoziomowa forma stosu
Posiada trzy poziomy wgłębień, co trzykrotnie zwiększa wydajność i jest skuteczne w branżach, w których produktywność jest bardzo ważna. Poza tym minimalizuje czas bezczynności i optymalizuje przepustowość produktu końcowego bez zwiększania efektywnego obszaru maszyny.
3. Czteropoziomowa forma stosu
Forma ta została stworzona z myślą o częściach o wyjątkowo wysokim zapotrzebowaniu; posiada cztery wnęki, które zwielokrotniają produkcję czterokrotnie na cykl. Idealnie nadaje się do stosowania tam, gdzie produkowane są duże ilości towarów z potrzebą osiągnięcia bardzo wąskich tolerancji.
4. Obrotowa forma stosu
Oczywiście wiele zestawów płyt jest skonfigurowanych do wykonywania formowania i chłodzenia na różnych poziomach w celu zwiększenia szybkości produkcji i skrócenia czasu cyklu. System ten jest bardziej wydajny w swojej funkcji, ponieważ wykonuje kilka zadań w jednym cyklu.
5. Forma stosu płyty indeksowej
W trakcie cyklu każdy poziom przesuwa się do nowej pozycji, która umożliwia wieloetapowe operacje w jednej formie. Jest to przydatne do produkcji części kontraktowych, które mogą wymagać różnych operacji w różnych cyklach.
6. Składana forma rdzenia
Idealnie nadaje się do usuwania przedmiotów o skomplikowanych, zwartych sekcjach, takich jak gwinty lub podcięcia. Doskonale sprawdza się przy produkcji złożonych części z tworzyw sztucznych, które mogą być trudne do usunięcia bez wpływu na część. Rdzenie zmniejszają ryzyko sklejania się warstw lub wciągnięcia rdzenia w warstwę powyżej podczas wyrzucania.
7. Hybrydowa forma stosu
Formy stosowe to specjalne formy, które składają się z dwóch lub więcej form, czasami znanych jako formy tandemowe lub obrotowe oraz hybrydowe formy stosowe z innymi technikami formowania. Taka konstrukcja umożliwia produkcję części, ponieważ procesy formowania są wykonywane w jednej formie. W ten sposób uzyskuje się wielofunkcyjny system, który może tworzyć złożone komponenty o różnych właściwościach w jednym cyklu.
Porównanie między formami stosowymi a formami tandemowymi
Oto krótka tabela porównująca formy stosowe z formami tandemowymi;
| Funkcja | Formy do układania w stosy | Formy tandemowe |
| Struktura formy | Wiele poziomów wnęk ułożonych pionowo. | Dwie formy pracujące w tandemie, obok siebie. |
| Działanie | Wszystkie poziomy wnęki są wypełniane i wyrzucane jednocześnie. | Formy działają naprzemiennie, jedna napełnia się, podczas gdy druga chłodzi. |
| Czas cyklu | ~20-30% krótszy czas cyklu w porównaniu do pojedynczych form. | ~10-20% dłużej ze względu na naprzemienne operacje formowania. |
| Produkcja | Wysoka wydajność (2x, 3x, 4x w zależności od poziomu formy). | Umiarkowany wzrost wydajności (1,5x do 2x w porównaniu z pojedynczą formą). |
| Złożoność części | Najlepsza do prostych i średnio złożonych części. | Nadaje się do bardziej złożonych części lub operacji wieloetapowych. |
| Wykorzystanie materiałów | Pojedynczy system prowadnic współdzielony na wszystkich poziomach wnęk. | Dla każdej formy może być wymagany oddzielny system kanałów. |
| Efektywność energetyczna | Większa wydajność (~10-15% oszczędności energii dzięki jednoczesnym operacjom). | Nieco mniejsza wydajność ze względu na naprzemienne operacje. |
| Idealny przypadek użycia | Wysokonakładowa produkcja identycznych części. | Produkcja złożonych części wymaga różnych etapów formowania. |
Wybór odpowiedniego systemu rozdzielacza dla form stosowych
Oto kilka sposobów na wybór odpowiedniego systemu do formowania stosów;
- Wiele ubytków: Umożliwia produkcję podobnych elementów w celu zmniejszenia liczby jednostek koszt formowania wtryskowego i zwiększyć wydajność.
- Kompaktowa konstrukcja: Przydzielenie wnęk w pionowych kolumnach zmniejsza powierzchnię podłogi, szczególnie w obiektach o ograniczonej przestrzeni.
- Zwiększona wydajność chłodzenia: Konwencjonalne i sprzężone struktury chłodzące z przeciwprądem zapewniają wydajne chłodzenie we wszystkich wnękach. Poza tym skracają czas cyklu i poprawiają jakość części.
- Uproszczony mechanizm wyrzucania: Zaawansowane metody wyrzucania pomagają oderwać części bez powodowania ich uszkodzenia.
- Technologia Hot-Runner: Zmniejsza ilość odpadów styropianu i gwarantuje równomierne wypełnienie, ponieważ tworzywo sztuczne jest zatrzymywane w stanie stopionym przed wprowadzeniem do zagłębień.
Wybór systemu rozdzielaczy dla form stosowych
- Zgodność materiałów: Sprawdzić, czy struktura i funkcjonalność systemu rozdzielacza są zgodne z charakterystyką przepływu i właściwościami termicznymi określonych materiałów użytych do produkcji płytki drukowanej.
- Dystrybucja przepływu: Wybierz wnękę o konstrukcji umożliwiającej równomierne rozprowadzenie materiału na wszystkich poziomach, aby zapobiec utracie ciśnienia.
- Kontrola temperatury: Wybierz system, który kontroluje temperaturę, aby wpływać na lepkość części lub jakość materiału.
- Łatwość konserwacji: Wybierz konstrukcję, która wymaga demontażu, ponieważ produkty wymagają regularnej konserwacji i czyszczenia.
- Skalowalność: Poszukiwania systemu rozdzielaczy, który można szybko zmienić lub dodać, aby odpowiadał przyszłej produkcji.
Zastosowania form stosowych
Formy stosowe są powszechnie stosowane w branżach wymagających produkcji wielkoseryjnej, takich jak
- Konstrukcja i wnętrze pojazdu lub komponenty i obudowy samochodu.
- Produkty konsumenckie (opakowania, nakrętki)
- Inne (strzykawki, nasadki)
- Elektronika (obudowa, połączenie)
Zalety form stosowych
- Wzrost zdolności produkcyjnych o tysiące procent
- Efektywne wykorzystanie materiałów
- Niższe koszty pracy
- Zwykle skutkuje to zminimalizowaniem wymagań dotyczących powierzchni użytkowej w różnych obiektach.
- Wysoki zwrot z inwestycji
Wady form stosowych
- Wyższy koszt początkowy
- Skomplikowana konstrukcja formy i konieczność częstych napraw
- Wymaga to wyższej metody, która jest bardziej precyzyjna i kontrolowana przez bardziej zaawansowane maszyny.
- Możliwy przypadek niewłaściwej jakości części, jeśli nie są odpowiednio wyważone.
Błędne przekonania dotyczące formowania stosów.
- Mit: Formy stosowe są zbyt drogie dla małych firm. Fakt: Jest to zawsze kosztowna sprawa w początkowej procedurze, ale pomaga również zaoszczędzić wiele materiałów eksploatacyjnych i czasu produkcji w dłuższej perspektywie.
- Mit: Formy stosowe są wadą jakości części. Fakt: Dobry projekt dyktuje, że dana część powinna być tej samej jakości niezależnie od poziomu wnęki.
Idealne przypadki użycia dla form stosowych
Formy ze stosem są idealne w ustawieniach, które wymagają częstych zmian w ogrzewanej formie, gdzie obciążenie jest stosunkowo duże w stosunku do rozmiaru formy oraz w zastosowaniach, w których forma ma być okresowo zastępowana formą chłodzoną.
Formy stosowe najlepiej sprawdzają się w sytuacjach, w których wymagane są duże ilości jednej części, zwłaszcza w seriach produkcyjnych. Są one szczególnie ważne w branżach wymagających dużej dokładności, takich jak przemysł opakowaniowy, zwłaszcza produkcja opakowań konsumenckich i przemysł urządzeń medycznych.
Wniosek
Podsumowując, formowanie w stosie jest jedną z najskuteczniejszych technik produkcyjnych, która może znacznie poprawić szybkość produkcji wielu produktów na linii produkcyjnej, szczególnie w przemyśle o wysokiej linii produkcyjnej. Jednak formy stosowe mogą zwiększyć gęstość wgłębień bez zwiększania rozmiaru maszyny, aby pomóc w osiągnięciu wysokiej wartości produkcji przy niższym koszcie jednostkowym formowania wtryskowego. Warto więc poznać typy, materiały i kwestie projektowe. Dzięki temu można zmaksymalizować zalety formowania stosowego.
Często zadawane pytania
Co to jest formowanie wtryskowe w stosie?
Jest to metoda, która wykorzystuje kilka wnęk do produkcji kilku odlewanie części jednocześnie na cykl.
Jakie materiały mogą być używane w formach stosowych?
PP, ABS i nylon to tylko niektóre z dostępnych polerowanych materiałów.
Jaka jest różnica między formami stosowymi a tandemowymi?
Podczas gdy formy stosowe tworzą części, które są do siebie podobne w tym samym czasie, drugi rodzaj form, formy tandemowe, tworzą części na różnych etapach.
W jakich sektorach formowanie stosów jest przydatne?
Niemal każdy rodzaj producentów, takich jak między innymi producenci samochodów, opakowań, sprzętu medycznego i elektronicznego.
W jaki sposób technologia gorących kanałów usprawnia formowanie stosów?
Ogranicza to marnotrawstwo materiału i prawidłowe wypełnienie wnęk ściennych.
Czy formy stosowe są drogie?
Ich koszt jest początkowo wyższy niż innych maszyn, ale wydajność produkcji jest znacznie wyższa.