Nowe zastosowania w technologii medycznej, elektronice motoryzacyjnej i innych branżach prowadzą do rosnącego zapotrzebowania na mikrokomponenty wykonane z silikonu. Firma Starlim, będąca największym na świecie przetwórcą płynnego silikonu, jest na to przygotowana. W swej siedzibie w Marchtrenk, w Górnej Austrii, firma posiada dział mikro wtrysku, wyposażony w wtryskarki Wittmann MicroPower. Wszystkie maszyny pracują w warunkach czystych pomieszczeń.
"Wszystkie detale o wadze poniżej dziesięciu miligramów są dla nas mikro detalami," mówi Dominik Kreuzmayr, rozdając podczas naszej wizyty w Marchtrenk. dwie próbki – O-ring i komponent do aparatu słuchowego. P. Kreuzmayr jest liderem zespołu marketingowego odpowiedzialnego za rozbudowę działu mikroformowania. Wie, że nie istnieje uniwersalna definicja mikroformowania wtryskowego. Klasyfikacja w starlim opiera się na wieloletnim doświadczeniu i dogłębnym zrozumieniu zachowania materiałów we wtrysku mikro a także na wiedzy o obowiązujących dla tych detali przepisach.
Pokazany nam O-ring przy średnicy 0,7 mm i grubości pierścienia 0,4 mm, nie może być chwytany ręcznie. Jest to doskonały przykład precyzji masowo produkowanych mikroczęści.
Drugi z detali, komponent aparatu słuchowego o wymiarach 6 na 5 na 1 mm wydaje się niemal duży, ale imponuje swoim designem. Jest to detal wykonany w technologii wtrysku 2-K. W centrum znajduje się membrana wykonana z niebieskiego ciekłego silikonu (LSR). Membrana jest obudowana solidną, termoplastyczną ramą wykonaną z PBT. Konstrukcja ułatwia montaż aparatu słuchowego. W tym wypadku to aplikacja definiuje o rozmiarze detalu.
Bardzo precyzyjna i stabilna kontrola
Komponent aparatu słuchowego był produkowany w formie jednokrotnej na całkowicie elektrycznej wtryskarce MicroPower. " Rozwijajc projekt opracowaliśmy formę z 4 gniadami”– wyjaśnia Kreuzmayr. Rozważaliśmy formę 16-to krotną ale to było za dużo, ponieważ przy maksymalnej precyzji w zakresie submilimetrowym ważne jest, aby gniazda wtryskowe były bardzo blisko siebie. Głównym wyzwaniem w produkcji komponentów aparatów słuchowych są ścisłe tolerancje w obszarze obudowy membrany. "Musimy móc polegać na precyzji działania wtryskarki, ponieważ w przeciwieństwie do formowania wtryskowego większych komponentów, poduszka resztkowa tworzywa nie ma tu znaczenia." podkreśla p.Günter Polt, inżynier zastosowań w dziedzinie mikroformowania wtryskowego w Starlim. Polt pracuje w dziedzinie formowania wtryskowego silikonu od prawie 30 lat. Kiedy kilka lat temu przeszedł do działu mikroformowania, to był "szok", jak sam przyznaje." Nie da się ocenić jakości detali gołym okiem. Często jest to możliwe tylko pod mikroskopem."
"Wtryskarki MicroPower imponują wyjątkową precyzją w realizacji wszystkich usrtawionych parametrów," podkreśla p. Kreuzmayr. "Dynamika w połączeniu z wysoce stabilnym, absolutnie precyzyjnym systemem sterowania wyznacza nowe standardy – tutaj naprawdę na nowo myślisz o niezawodności i powtarzalności procesów¬."
W przypadku komponentów aparatów słuchowych wysoka precyzja wyprasek jest decydująca nie tylko dla sprawnego procesu montażu. Znacznie ważniejsza jest precyzja w tym zastosowaniu, aby uzyskać dokładne odwzorowanie dźwięku. Tolerancje wymiarów dla detalu wykonanego w technlogii dwukomponentowej wynoszą plus minus dwa mikrometry Wymaga to bardzo precyzyjnej regulacji i kontroli siły zamykania, ale także bardzo precyzyjnej formy wtryskowej.
Zintegrowana kontrola jakości
Forma wtryskowa do aplikacji wykonana została przez własną narzędziownię .W 1974 roku Franz Sterner założył firmę narzędziową Sterner Werkzeugbau GmbH (dawniej Franz Sterner GesmbH). Dopiero dziesięć lat później powstała firma Starlim Spritzguss GmbH (dawniej Starlim Gummi- und Kunststoffverarbeitung GmbH). Obie dywizje od dawna tworzą nierozłączną całość. Obecnie narzędzia są produkowane wyłącznie na potrzeby własnej produkcji. To ogromna przewaga dla klientów – otrzymują skoordynowane rozwiązania z jednego źródła i korzystają z transferu wiedzy oraz zintegrowanego rozwoju. Dopiero nowe technologie laserowe i mikro-3D umożliwiają budowę narzędzi dla tak małych komponentów aparatów słuchowych o tak wysokich wymaganiach jakości akustycznych.
W przyszłosci w produkcji seryjnej planowane jest przetestowanie właściwości drgań membrany inline, czyli bezpośrednio po formowaniu wtryskowym, będąc jeszcze w gnieżdzie formy. Jest to najbardziej efektywne, ponieważ te mikro detale są nadal w określonej pozycji i nie muszą być ponownie ustawiane dla kontroli jakości. Dział narzędziowy zintegrował emiter dźwięku oraz system pomiaru laserowego drgań. w chwytaku robota "Naprawdę dokonali przełomu w zakresie aparatów słuchowych dzięki innowacyjnej technologii narzędzi i wysoce wydajnej technologii przetwarzania," mówi Kreuzmayr.
Kompaktowe rozwiązanie na dwóch metrach kwadratowych powierzchni produkcyjnej
Integracja różnych etapów produkcji w tym takich jak kontrola jakości, jest szczególnie dobrze wspierana przez koncepcję projektową MicroPower. Całkowicie elektryczna wtryskarka wyposażona w stół obrotowy, opatentowany dwustopbniowy system wtrysku, podajnik i suszarkę tworzywa, termostat a także system automatyzacji i system kontroli wizualnej zajmuje zaledwie 2m kwadratowe powierzchni produkcyjnej. Konstrukcja umożliwia mimio tego łatwy dostęp do płyt montażowych i przestrzeni formy.
Prowadnice liniowe zapewniają bardzo czułą ochronę formy, a dzięki 5-punktowej precyzyjnej dźwigni zaciskowej siła zamykania jest równomiernie rozłożona na całej płaszczyźnie podziału formy. "Koncepcja maszyny umożliwia dotarcie do płaszczyzny podziału formy za pomocą tłoka wtryskowego" – mówi p.Jochen Sassmann, który jako kierownik sprzedaży regionalnej w grupie Wittmann ściśle współpracuje z zespołem Micro Molding w starlim, wskazując na kolejną cechę przyczyniającą się do wysokiej efektywności przetwarzania. Konsekwencją konstrukcji maszyny jest znaczące zmniejszenie układu wlewowego lub całkowite wyelimnowanie wlewków. Cecha ta jest bardzo istotna w przypadku przetwórstwa ciekłych silikonów, bo wulkanizowany LSR bie może być poddany recyklingowi. Zmiejszenie wlewka ma więc bezpośredni wpływ na obniżenie kosztów.
Wyciągnąć wszystko co daje maszyna
Minęło 15 lat od założenia przez firmę Starlim działu mikroformowania. Po założeniu tego działu do firmy szybko trafiła pierwsza maszyna Battenfeld do wtrysku mikrowyprasek.. "W tamtym czasie Battenfeld był jedynym, który mógł zaoferować wtryskarki do mikro wtrysku” wspomina p. Kreuzmayr. "Koncepcja maszyny była nieustannie rozwijana i dziś definiuje najwyższy poziom w dziedzinie mikroformowania wtryskowego pod względem precyzji i efektywności" – mówi p.Sassmann. Do dziś grupa Wittmann, do której należy Battenfeld, posiada unikalną przewagę dzięki wtryskarkom MicroPower.
Obecnie w firmie Starlim w Marchtrenk pracuje kilka wtryskarek MicroPower. Niektóre z nich pracują w warunkach czystych pomieszczeń w nowym budynku, gdzie wytwarzane są m.in. precyzyjne produkty do chirurgii oczu. Wszystkie maszyny są dostosowane do wymagań określonych grup produktów. Firma posiada wtryskarki zarówno do wtrysku jedno jak i dwukomponentowego. Ciekawostką są zintegrowane systemy zbudowane z dwóch współpracujących z sobą maszyn pozwalajacych na produkcję detali dwuklomponentowych. wtryskarki te mogą jednak pracowac także jako osobne maszyny. Koncepcja budowy wtryskarki MicroPower oferuje dużą swobodę także jeśli chodzi o automatyzację. Oprócz pionowo zamontowanego robota Scara, który jest integralną częścią komórki produkcyjnej MicroPower, stosowane są różne systemy obsługi – w tym własne opracowania firmy Starlim
Dla każdego nowego projektu rozważamy, która koncepcja produkcyjna osiągnie wyższą ogólną efektywność. Czy powinna być zastosowana wtryskarka do wtrysku wielokomopnentowego czy też system złozony z dwóch osobnych maszyn zintegrowanych w jedną komórkę produkcyjną. Obecnie udział produktów dwuskładnikowych wynosi około 40 procent. Zespół ds. mikroformowania w firmie Starlim jest pewien, że poziom ten jeszcze wzrośnie. Komponenty dwukomponentowe są już coraz częściej zamawiane, ale wymagają też więcej czasu na rozwój.
Masowa produkcja, która pierwotnie przechylała szalę na korzyść współpracy z Grupą Wittmann w dziedzinie mikroformowania, nadal dominuje w codziennej produkcji w Marchtrenk. Serie w milionach nie są rzadkością. "Maszyny MicroPower działają stabilnie w tych ekstremalnych wymaganiach i umożliwiają nam bezpieczny proces" – mówi Dominik Kreuzmayr, podkreślając również dobrą współpracę z Grupą Wittmann. "Komunikujemy się krótko, szybko i już razem szukamy rozwiązania dla każdego wyzwania. Dzięki naszej dobrej współpracy możemy naprawdę w pełni wykorzystać tto co oferują wtryskarki”.
