System grzania form kompozytowych Nexus opracowany przez firmę Cannon ma umożliwiać ograniczenie zużycia energii nawet o 70% względem standardowo stosowanych praktyk grzewczych oraz skrócenie czasu nagrzewania formy o około 80%. Rozwiązanie, obejmujące formę kompozytową, układ termoregulacji i powiązane układy sterowania, zostanie zaprezentowane podczas targów JEC World 2026 w Paryżu (Paris Nord Villepinte, 10–12 marca). Producent podaje, że nowa metoda regulacji temperatury formy pozwala na zwiększenie efektywności procesu o 25% w porównaniu z typowymi systemami grzania form, a jednocześnie otwiera nowe możliwości optymalizacji, skracając czasy cyklu, z zamiarem poprawy jakości wyrobu i potencjalnego ograniczenia zużycia surowców. System Nexus jest w pierwszej kolejności adresowany do producentów wykorzystujących technologię PU RIM (Reaction Injection Molding), ale ma zastosowanie również w wielu innych procesach przetwórstwa żywic termoutwardzalnych.
Kompozyt jako element grzewczy formy
Technologia Nexus wykorzystuje właściwości fizyczne materiałów kompozytowych nie tylko jako wzmocnienie strukturalne, ale także jako elementy grzewcze zintegrowane bezpośrednio z formą. Taki sposób konstrukcji umożliwia bardzo szybkie nagrzewanie, z prędkością do 30°C na minutę, oraz znacznie precyzyjniejszą lokalną kontrolę temperatury niż w układach opartych na czynnikach grzewczych w postaci cieczy.
Wewnątrz formy możliwe jest tworzenie zróżnicowanych obszarów termicznych, oddzielonych przez gradienty temperatury o szerokości poniżej kilku milimetrów. Jest to szczególnie istotne w procesach, w których kinetyka reakcji chemicznej materiału musi być precyzyjnie modulowana. Zastosowanie kompozytów stwarza także możliwość projektowania formy o „szytych na miarę” właściwościach, z kalibracją szybkości nagrzewania, przewodnictwa poprzecznego i rozkładu ciepła zgodnie z wymaganiami danej części.
Nowe podejście do zarządzania ciepłem w procesach termoutwardzalnych
- W formowaniu materiałów termoutwardzalnych zarządzanie ciepłem jest kluczowym czynnikiem w osiąganiu powtarzalnej jakości, konkurencyjnych czasów cyklu i procesów o zrównoważonym zużyciu energii - powiedział Andrea Castelnovo, Technology and R&D Manager w Cannon Tipos. - Tradycyjne technologie, oparte na metalowych formach i czynnikach grzewczych w postaci płynów, osiągnęły już swój fizjologiczny limit. Nawet po optymalizacji rzadko przekraczają 75% sprawności energetycznej i wprowadzają bezwładność cieplną, która oddziałuje na cały proces produkcyjny. Te uwarunkowania doprowadziły do powstania systemu Nexus, oferującego zupełnie nowe podejście do kontroli temperatury formy, oparte na wewnętrznych właściwościach materiałów kompozytowych. Cel był w teorii prosty, a w praktyce rewolucyjny, to znaczy ogrzewać tylko to, co konieczne, w możliwie najkrótszym czasie, minimalizując straty i rozproszenie energii.
Dziesięć lat prac rozwojowych nad systemem Nexus
Prace nad systemem Nexus trwały ponad dziesięć lat i rozpoczęły się w 2015 r. z zamiarem poprawy efektywności procesów RIM i HP-RTM. Ze względu na ograniczoną liczbę opracowań dotyczących wykorzystania kompozytów jako elementów grzewczych firma Cannon przeprowadziła szereg wewnętrznych badań elektrycznych i termicznych, aby dokładnie poznać ich zachowanie. Na podstawie zebranych danych opracowano model matematyczny umożliwiający symulację pracy formy kompozytowej zintegrowanej z elementami grzejnymi.
Zanim powstał pierwszy prototyp formy Nexus, wykonano płyty kompozytowe działające według tej samej zasady. Umożliwiło to porównanie wyników symulacji z rzeczywistym zachowaniem układu, optymalizację rozmieszczenia elementów grzewczych oraz określenie właściwej sekwencji materiałowej. Kolejnym etapem było zbudowanie formy demonstracyjnej zaprojektowanej tak, aby odwzorowywała warunki pracy procesu RIM dla pianek poliuretanowych.
Badania prowadzone w warunkach przemysłowych potwierdziły wyniki analiz teoretycznych. Jakość wyrobów uzyskiwanych w formie Nexus okazała się równoważna jakości części produkowanych przy użyciu bardziej ugruntowanych technologii, przy jednoczesnym obniżeniu zużycia energii o ponad 70%. Dodatkowo znacząco zredukowano czas potrzebny do osiągnięcia docelowej temperatury formy, z około jednej godziny do około 8 minut.
Efektywność energetyczna i zgodność z celami zrównoważonego rozwoju
System Nexus jest powiązany z Celem Zrównoważonego Rozwoju nr 12 „Odpowiedzialna konsumpcja i produkcja”. Dla producentów oznacza to możliwość bardzo precyzyjnego sterowania temperaturą w celu maksymalizacji ekspansji materiału i przebiegu reakcji chemicznych. Rozwiązanie pozwala ograniczać zużycie surowców i skracać czasy cyklu, a jednocześnie eliminuje z procesu niebezpieczne czynniki grzewcze w postaci płynów. W efekcie uproszczeniu ulega infrastruktura energetyczna instalacji, ponieważ nie ma potrzeby stosowania złożonych systemów grzania i rozbudowanych układów rurociągów.
Podczas targów JEC World 2026 firma Cannon będzie obecna na stoisku 5M72, gdzie zaprezentuje możliwości systemu Nexus w zastosowaniach z udziałem żywic termoutwardzalnych, w szczególności w procesach PU RIM.
Kompozytowa forma Nexus zintegrowanymi elementami grzejnymi do precyzyjnej i energooszczędnej regulacji temperatury (Fot. The Cannon Group)
