Injecţia automată în matriţe dă roade (I)

Materiale Plastice

de Peter Mapleston

Injecţia automată în matriţe dă roade (I)

Specialiștii în injecția în matrițe din întreaga lume găsesc că automatizarea, fi e ea în producția simplă pick-and-place sau în fabricația complexă bazată pe celule, poate oferi reduceri de costuri și câștiguri din punct de vedere calitativ.

De la simpla alegere a duzei de turnare, până la integrarea completă a injecției în matrițe, a asamblării și a ambalării, nivelul tehnologiei de automatizare folosit de procesatorii de materiale plastice continuă să crească. Din fericire, automatizarea devine din ce în ce mai eficientă prin prisma costurilor și pentru cei dispuși să facă o investiție cu perspective, perioadele de amortizare fiind chiar surprinzător de scurte. Odată ce ați pornit pe drumul automatizării, se pare că singura direcție este doar înainte.

,,Nivelul de automatizare continuă să crească rapid în întreaga lume. În Europa, pe termen lung, nu vom mai produce piese ce vor cădea din matriță,” declară Stefan Engleder, CTO Engel, sediul central Austria. Engleder afirmă că pe lângă soluțiile sofisticate de automatizare executate la comandă, nevoia de roboți flexibili, standar dizați, pentru îndeplinirea sarcinilor simple este în creștere. Engel, de exemplu, și-a expus anul trecut selecția de duze de matriță e-Pic, descriind-o ca pe un ,,răspuns revoluționar” la cererea pentru o eficiență maximă în cazul aplicațiilor pick-and-place cu piese mici injectate și duze de injecție.

Dispozitivul robotic combină mișcările liniare cu un braț basculant, în timp ce componentele în mișcare, cu masă optimizată, mențin la un nivel scăzut masele accelerate pentru eficiență energetică și viteză. Firma susține că față de roboții liniari convenț ionali de aceeași dimensiune, e-Pic consumă jumătate din cantitatea de energie.

De asemenea, destinat unor sarcini de manipulare simple, selectorul de duze de turnare SPX 10 este cea mai nouă adăugire la linia sistemelor de automatizare pe care producătorul KraussMaffei, cu sediul în Germania, îl produce pentru mașinile sale de injecție în matrițe, CX. Unitatea comandată de un servomotor este complet integrată în sistemul de comandă MC6 al companiei și se afirmă că oferă timpi redusi de ciclu, cu costuri mici de operare și cerințe minime de spațiu. KraussMaffei susține că în timp ce servoacționările costă mai mult decât alternativele pneumatice, durata vieții de funcționare este dublă, iar calitatea și precizia sunt mai ridicate.

FOTO 1. Selectorul de duze de injecție SPX10 de la KraussMaffei

 ,,Avantajele suplimentare sunt date de costurile de funcționare și de mentenanță uzuală semnificativ mai mici,” declară compania. Pretinde că, folosind noul model, costul total al ener­giei poate fi redus cu 85%. De asemenea, timpii scurți de schim­bare mențin costurile operaționale scăzute, precum demularea într-o secundă, în timp ce axa rotativă standard permite ca SPX 10 să fie deplasat într-o poziție de garare pentru schimbarea matriței de injecție.

,,SPX 10 este, în prezent, una dintre soluțiile de pe piață ce economisește cel mai mult spațiu,” susține KraussMaffei. Un magazin cu duze de injecție integrate permite duzei de injec-ție înlocuite să fie depozitată în apărătoarea standard a mașinii de injecție, eliminând necesitatea extensiilor laterale, ce irosesc o amprentă la sol prețioasă în atelierul de injecție. Cursa verti­cală telescopică poate fi înclinată pentru a se potrivi cu diferite amplasamente de matrițe de injecție și se spune că reduce necesarul general de spațiu pe înălțime, deasupra mașinii de injecție, cu 500mm, în comparație cu selectorul pneumatic convențional.

 Performanţă dinamică

Mai departe pe scara performanței în automatizări, Arburg a făcut dovada aplicării sistemului său robotic Multilift V, cu introducerea dinamică a matriței de injecție, în cadrul eve­nimentului anual din Germania, Technology Days. Robotul a demulat caserole de 14,3g din PP (polipropilenă) dintr-o matriță de injecție cu 2 cavități, la un ritm al ciclului de 3,9s pe o mașină Allrounder 570 H de 180 de tone. Axa de intrare dinamică în matrița de injecție are o viteză de până la 4000 mm/s și o accelerație maximă de 20 m/s. Astfel, pot avea loc reduceri ale fazelor de lucru și a timpilor de reglare cu până la 40%, optimizând semnificativ duratele ciclului.

Firma Engel din Austria susține că furnizează în jur de jumătate din toate celulele de producție automate de injecție în matrițe livrate în Europa și, pe lângă dezvoltarea soluțiilor simple e-Pic, și-a modernizat și ofertele de roboți liniari de înaltă performanță (în coordonate Carteziene) și cu șase axe (articulate). Firma susține că ultima generație de roboți liniari Viper oferă îmbunătățiri în privința vitezei, flexibilității, com­pactității, eficienței energetice și facilității în utilizare.

 FOTO 2. Engel și-a extins gama de roboți articulați Easix cu trei modele noi de mari dimensiuni

 De asemenea, în cadrul Simpozionului Engel, care a avut loc în luna iunie a acestui an, compania a prezentat câțiva dintre roboții multi-axe Easix de dimensiuni mari. Extensia maximă a ajuns acum la 3900mm, iar capacitatea maximă de încărcare la 240kg. Noii roboți mari Easix sunt construiți pentru Engel de către Kuka Roboter din Germania. Modelele mai mici sunt deja pe piață și sunt furnizate de Stäubli Robotics din Elveția.

Comenzile tuturor roboților Easix (și Viper) sunt complet integrate în sistemul de comandă al mașinilor Engel de injec-ție în matrițe. Controlerul asigură diferite nivele de acces pen­tru utilizator, de la o imagine simplă la o vizualizare completă, orientată pe obiect, a fazei. Multe sarcini, care înainte aveau nevoie de un programator, acum pot fi gestionate chiar de operatorii mașinilor, cum ar fi sincronizarea mișcărilor roboților cu ejectorii, afirmă Engel.

Stäubli, care furnizează roboți, de asemenea, în mod inde­pendent, afirmă că roboții cu șase axe preiau din ce în ce mai multe sarcini de pe fluxul de automatizare din domeniul mate­rialelor plastice, precum eliminarea neregularităților de la tur­nare, testare, debitare, lipire, asamblare și ambalare. ,,Roboții Stäubli bifează toate căsuțele atunci când efectuează aceste roluri și nu doar datorită structurii lor aerodinamice și preciziei, ci, mai mult, datorită dinamicii lor: la încărcarea și descărcarea mașinilor de injecție în matrițe, timpii de deschidere a matri-țelor pot fi menținuți la un minim necesar,” declară un purtător de cuvânt al companiei.

La Fanuc, care, precum Engel, fabrică mașini de injec-ție în matrițe și roboți, directorul de vânzări și de marketing din Marea Britanie, Andrew Armstrong, spune că procesatorii apreciază din ce în ce mai mult beneficiile automatizării \n ceea ce priveste costurile, care, susține el, la o unitate complexă de producție pot reprezenta mult sub 10% din totalul capitalului cheltuit. Armstrong vede chiar o preferință crescândă pen­tru roboții săi cu șase axe (compania produce doar modele articulate multi-axe), pe care o atribuie flexibilității lor sporite, competitivității financiare crescânde, și recentelor îmbunătățiri ale vitezei. El spune că roboții cu șase axe sunt acum, adesea, montați pe grinzi deasupra mașinilor de injectat în matrițe, extinzând spațiul de lucru cu o a șaptea axă și lăsând mai multă suprafață la sol în ateliere pentru alte operațiuni.

FOTO 3. Fanuc susține că automatizarea joacă un rol cheie în obținerea reproductibilității în procesul de injecție

O instalație recentă ce folosește roboți Fanuc se află în funcțiune la secția de injecție în matrițe a companiei R A Labone din Marea Britanie, ce produce carcase pentru senzori de presiune a cauciucurilor. Celula de producție, instalată de către integratorul de automatizare RNA, încorporează alimenta­rea cu inserții, injecția în matrițe, testarea prezenței inserțiilor, răcirea, testarea întârzierilor și ambalare. Celula folosește doi roboți Fanuc M10iA. Unul este folosit cu un mecanism graifăr dublu pentru ridicarea și amplasarea a opt inserții în matrița cu patru cavități, montată pe o masă de indexare rotativă cu două poziții pe o mașină de injecție în matriță verticală Labone.

Cel de-al doilea robot duce piesele injectate finite la o stație de testare electrică pentru verificarea prezenței și corectitudinii inserțiilor. Piesele injectate sunt apoi mutate într-un sistem de răcire anume proiectat, bazat pe o masă rotativă cu ventilatoare de răcire, care asigură răcirea pieselor înainte de testarea la degradare și ambalare.

Vânzările de roboţi iau amploare

International Federation of Robotics - IFR (Federația Internațională de Robotică) estimează că circa 225.000 de roboți au fost vânduți în întreaga lume în 2014, cu 27% mai mult decât în 2013. Cei mai puternici factori ai creșterii au fost industria de automobile, urmată de sectorul electronic.

Vânzările din industria materialelor plastice și a cauciucului, per total, s-au apropiat de 16.000 de unități, aproximativ 7% din total.

China este unul dintre zonele cu cea mai rapidă creștere.

Până în 2017, în uzinele de producție de orice tip din China vor funcționa mai mulți roboți industriali decât în Uniunea Europeană sau America de Nord, afirmă IFR. Numărul unităților operaționale se va dubla față de cel din prezent de 200.000, la mai mult de 400.000. În America de Nord, numărul va crește la aproape 300.000 – cu o estimare de 340.000 pentru cele mai mari cinci economii ale Europei.

Totuși, China are doar 30 de roboți industriali la 10.000 de angajați în industriile sale de producție, o zecime din numărul celor din Germania, și o cincime din cel din America de Nord. ,,Automatizarea uzinelor de producție din China abia a început”, declară Per Vegard Nerseth, director la ABB Robotics. 

Consistenţă îmbunătăţită

Fanuc afirmă că soluția automatizată a ajutat compania Labone să-și sporească productivitatea, să asigure reproductibilitatea înaltei calități a produselor, să reducă costurile și să minimizeze pierderile. Sistemul funcționează 24 de ore pe zi, cinci zile pe săptămână. Alan Edmonds, director de vânzări tehnice în cadrul RNA afirmă că sistemul a ,,transformat complet capacitățile de producție ale RA Labone.” Reproductibilitatea și fiabilitatea sunt, de asemenea, citate drept beneficii cheie ale automatizării la secția de injecție în matrițe a companiei Noble Plastics din Statele Unite, care a instalat primii săi roboți Fanuc acum 15 ani, anul trecut devenind Integrator Autorizat Fanuc în America. ,,Producția eficientă exploatează tehnologia,” declară Missy Rogers, pre ședintele companiei cu sediul în Louisiana. ,,Nu ne putem imagina punerea bazelor unei unități de producție fără automatizare.” (Foto deschidere: Automatizarea oferă consecvență și fiabilitate proceselor de la Noble Plastics din Statele Unite).

Cu articulația sa Stäubli cu două axe, robotul 7X de la Sepro poate manevra sarcini sofisticate de automatizare

Fie că roboții cu șase axe câștigă sau nu teren în industria de procesare a maselor plastice, furnizorii independenți de roboți liniari cartezieni nu par a fi în suferință. Sepro Robotique,unul dintre cei mai mari vânzători de roboți cartezieni, spune că trece printr-o perioadă de creșteri considerabile ale vânzărilor ce au drept cerere modele 5X cu cinci axe, deosebit de puternice.

La expoziția Fakuma din Germania, din octombrie trecut, firma a estimat dublarea vânzărilor unităților cu 5 axe în 2014, în comparație cu 2013, și de nouă ori mai multe față de 2012 (când a introdus modelul 5X). Sepro a îndreptat atenția asupra noului său robot Strong 50 la standul de la Plast 2015 de la Milano, din mai anul acesta.

Destinat mașinilor cu forțe de strângere de la 1.000 la 1.600 de tone, are o cursă orizontală de 3.000mm și face parte din noua gamă de roboți universali ce se crede că vor fi ceruți în special de secțiile de injecție în matrițe din Asia și din alte piețe emergente. ,,Linia Strong face ca viteza servoacționărilor pe cele trei axe și precizia să fie disponibile pentru secțiile de injecție în matrițe, cu aplicații care impun o funcționalitate simplă pick-and-place și operațiuni de pe fluxul de producție,” spune Sepro. ,,Metodele de abordare a proiectării și producției permit companiei Sepro să construiască un robot la un preț convenabil, dar cu capacități sporite.”

Întreaga gamă Strong include trei modele ce acoperă forțe de strângere de la 700 la 2800 de tone. Robotul reprezintă una dintre noile linii pe care le oferă Sepro pentru mașinile de injec- ție în matrițe de până la 5000 de tone. Celelalte două linii includ S7 cu trei axe cu servoacționări și 7X cu cinci axe (similar cu 5X, dar mai mare). ,,Acești noi roboți mari completează transformarea întregii linii de producție Sepro, pe care am început-o

în 2008,” spune Jean-Michel Renaudeau, CEO al Sepro Group. Noii roboți mari îmbunătățesc Linia Sepro G4, care anterior acoperea aplicațiile de injecție în matrițe de tonaj mare. În general, noile oferte de roboți prezintă curse mai lungi (axa Y), curse verticale mai lungi (axa Z) și pot gestiona sarcini utile mai mari decât predecesorii lor, G4. În comparație cu unitățile G4, de exemplu, noile modele S7 prezintă o cursă standard ce poate fi crescută cu 10 până la 15% și o cursă verticală ce poate fi crescută cu 4 până la 10%. Capacitățile sarcinilor utile sunt cu până la 50% mai mari. 7X are la bază aceeași platformă mecanică precum robotul S7 cu trei axe, însă adaugă o articulație cu 2 axe servoacționată, dezvoltată în parteneriat cu Stäubli Robotics.

Articulația Stäubli este un model consacrat ce a fost standardizat și a devenit din ce în ce mai accesibil, după spusele lui Renaudeau, care susține că beneficiarii caută acum roboți cu cinci axe ca investiție unică ce va continua să se amortizeze prin productivitate suplimentară, calitate și costuri mai mici de operare în anii viitori. ,,De fapt, mulți dintre roboții liniei 5X pe care i-am vândut se folosesc în prezent la aplicații ce ar putea fi efectuate destul de ușor de către unul dintre roboții noștri cu trei axe. Totuși, acești clienți privesc spre viitor atunci când ne cer roboți cu flexibilitate mai mare și capacități superioare de manipulare a pieselor,” spune acesta.

Automatizarea creşte randamentul senzorilor

Engel a dezvoltat o celulă de producție de capacitate mare, complet automatizată, care include o mașină de injecție în matriță cu inserții verticale și patru roboți Scara, pentru un procesor de materiale plastice din Republica Cehă ce fabrică senzori de ulei pentru automobile.

Compania producea 12000 de piese pe săptămână într-un sistem de producție cu o singură cavitate, însă avea nevoie de o modernizare a capacității. Fiecare senzor încorporează 12 piciorușe de conectare în cinci modele diferite, precum și trei bucșe. Toate erau puse manual în matrița de turnare. Azi, compania operează o celulă de producție complet automatizată, instalată de Engel, ce include și îndoirea și tăierea piciorușelor și încărcarea tuturor inserțiilor într-o matriță de injecție cu patru cavități. Sistemul satisface necesitățile de producție și, de asemenea, a îmbunătățit calitatea. Engel a integrat echipamentul de procesare a metalului, o mașină de injecție în matriță verticală, cu o masă rotativă de 1200mm, patru roboți Scara cu patru axe (de la Stäubli) ce iau piesele direct de pe benzile transportoare ale unității de îndoire și tăiere, o masă rotativă pentru pregătirea și încărcarea pieselor de inserat, o altă masă rotativă cu cinci stații de control al calității și o imprimantă matricială pentru date, o cameră pentru monitorizarea graifărului și un sistem de navete pentru descărcarea pieselor finite.

Inserțiile sunt preselectate și ridicate de graifăr toate în același timp. Înainte de a le poziționa, sistemul cu cameră verifică daca setul este complet. Controlul de calitate complet automatizat al pieselor finite, precum și etichetarea cu laser, funcționează în paralel în cursul ciclului de 36s.

FOTO 5. Acest sistem de producție a senzorilor, dezvoltat de Engel pentru un client din industria automobilelor, utilizează patru roboți Scara


    Acest articol, apărut pentru prima dată în ediţia de iulie/august a revistei digitale de limbă engleză Injection World este preluat cu acordul Applied Market Information. Mai multe detalii despre revistă și abonare gratuită pe : www.injectionworld.com



    Accept cookie

    www.ttonline.ro utilizează fişiere de tip cookie pentru a personaliza și îmbunătăți experiența ta pe Website-ul nostru.

    Te informăm că ne-am actualizat politicile pentru a integra în acestea și în activitatea curentă a www.ttonline.ro cele mai recente modificări propuse de Regulamentul (UE) 2016/679 privind protecția persoanelor fizice în ceea ce privește prelucrarea datelor cu caracter personal și privind libera
    circulație a acestor date. Înainte de a continua navigarea pe Website-ul nostru, te rugăm să aloci timpul necesar pentru a citi și înțelege conținutul Politicii de Cookie.

    Prin continuarea navigării pe Website-ul nostru confirmi acceptarea utilizării fişierelor de tip cookie conform Politicii de Cookie. Îți mulțumim pentru acest accept și nu uita totuși că poți modifica în orice moment setările acestor fişiere cookie urmând instrucțiunile din Politica de Cookie.

    Da, sunt de acord