Maszyny do termoformowania - Polacy liczą się w Europie

Rozmowa z Agnieszką Popławską, prezes zarządu firmy Tools Factory.

Tools Factory jest jednym z europejskich liderów w produkcji maszyn do formowania termicznego i próżniowego tworzyw sztucznych. Zanim jednak porozmawiamy o firmie, chciałbym zacząć od wyjaśnienia: co to jest termoformowanie?

Termoformowanie to jedna z najbardziej widowiskowych technologii jakie wymyślił człowiek, która zarazem jest powszechnie stosowana do wytwarzania różnorakich produktów z tworzyw sztucznych. Polega ona na przekształceniu płaskiego, bardzo prostego w kształcie półwyrobu, w wyrób o kształcie bardziej lub mniej rozwiniętym w przestrzeni. Wszystko to odbywa się na oczach zdumionych obserwatorów, niepodejrzewających nawet ile wiedzy trzeba posiadać, by osiągnąć spodziewany efekt. Wspomnianym półwyrobem do przekształcenia może być tylko wyrób z tworzywa termoplastycznego, jako że wyłącznie ten materiał konstrukcyjny wykazuje w odpowiedniej temperaturze stan wysokiej elastyczności – stan, w którym tworzywo daje się kształtować z dużą łatwością bez utraty spójności wewnętrznej ciała stałego.

Jakie materiały wykorzystuje się do termoformowania?

Do termoformowania używamy najczęściej półwyrobów płaskich cienkich i grubszych, czyli folii i płyt. Wykonywane są one z tworzyw opartych na kilku polimerach. Należą do nich poliwęglan (PC), polimetakrylan metylu (PMMA), poliamid (PA) i kopolimer akrylonitrylo-butadieno-styrenowy (ABS), używane do produkcji kształtek technicznych oraz politereftalan etylenu (PET), polistyren (PS), polipropylen (PP), polichlorek winylu (PVC) i polietylen (PE). Dla osiągnięcia specjalnych własności powierzchni wyrobu termoformowanego wykorzystuje się półwyroby wielowarstwowe.

A jak wygląda sam proces?

Pierwszym krokiem w technologii termoformowania jest doprowadzenie półwyrobu do stanu wysokiej elastyczności. Można to osiągnąć przez ogrzanie płyty lub folii za pomocą grzałek. Grzanie powinno być możliwie szybkie, a nagrzanie równomierne na całej powierzchni. Najczęściej stosowane systemy grzania oparte są na promieniowaniu elementów ceramicznych, kwarcowych lub halogenowych. Temperaturę, do jakiej należy nagrzać tworzywo, najlepiej jest odczytać z krzywej termomechanicznej wykonanej dla danego tworzywa. W literaturze można znaleźć krzywe termomechaniczne dla tworzyw termoplastycznych amorficznych i semikrystalicznych. Grzanie półwyrobu może odbywać się w dowolnym miejscu. Istotne jednak jest, by w miejscu formowania półwyrób miał odpowiednią temperaturę.

Ważny jest więc czas, jaki upływa między końcem grzania a początkiem formowania - powinien być jak najkrótszy. W praktyce stosuje się grzanie w miejscu formowania, jak w przypadku naszych maszyn, a także grzanie poza miejscem formowania, co jednak staje się już rzadkością.

Mamy zatem termoformierki jednostacyjne i dwustacyjne. Istnieją też rozwiązania, gdzie grzanie i formowanie realizowane jest przez 2 oddzielne urządzenia. W zależności od grubości półwyrobu i rodzaju materiału zaleca się grzanie jednostronne lub dwustronne. Dwustronne jest bardziej efektywne, ale wymaga podtrzymania nagrzewanego tworzywa opadającego w wyniku działania grawitacji. Uzyskuje się je przez utrzymywanie odpowiedniego nadciśnienia powietrza od dolnej strony materiału.

Podczas formowania płyta lub folia utwierdzona jest na krawędziach pomiędzy ramą dolną (formującą) i ramą górną (dociskową). Przekształcanie płaskiego półwyrobu w wyrób rozwinięty w przestrzeni odbywa się przez rozciąganie jego powierzchni. Powoduje to, przy niezmiennej przecież objętości półwyrobu, redukcję jego grubości. To zmniejszanie nie jest równomierne na powierzchni i praktycznie nie jest możliwe wyprodukowanie przez termoformowanie takiego wyrobu, który ma we wszystkich miejscach taką samą grubość ścianki. Nie jesteśmy jednak bez szans, jeśli chodzi o sprawienie by rozkład grubości był w miarę równomierny. Podczas formowania można zastosować wiele dodatkowych operacji, poprawiając w ten sposób rozkład grubości w wyrobie i jego finalną jakość. Do tego potrzebna jest wiedza oraz odpowiednie wyposażenie termoformierki.

I tu zaczyna się nasza rola, bo - mówiąc obrazowo - termoformierka termoformierce nierówna. Jeśli dodamy do tego dbałość o kontrolę procesu i jego powtarzalność, zwiększanie efektywności oraz łatwość obsługi (pracy), to otrzymamy właśnie cechy naszych urządzeń, nad którymi pracujemy i które staramy się wciąż udoskonalać.

Powiedzmy jeszcze o zaletach tej technologii; chociaż spodziewam się, że ma ona również swoje wady?

Zalet jest zdecydowanie więcej (śmiech). Technologia termoformowania charakteryzuje się m.in. małymi nakładami inwestycyjnymi w przeliczeniu na jedną sztukę wyrobu lub jej ciężar, możliwością szybkiego i taniego wykonywania prototypów i małych serii z różnych tworzyw oraz otrzymywania wyrobów o dużych wymiarach i dużej powierzchni, przy zmiennej grubości.

Przy produkcji wielkoseryjnej istnieje opcja uzyskania dużej wydajności poprzez automatyzację procesu, skracanie cyklu wytwarzania czy wreszcie możliwość zastosowania form wielokrotnych, pozwalających wytworzyć wiele wyrobów w jednym cyklu. To pozwala znacznie obniżać koszt jednostkowy i zwiększać efektywność produkcji.

Jeśli chce pan poznać wady… Termoformowanie to proces bardzo efektowny, ale jednocześnie stosunkowo trudny. Do osiągnięcia sukcesu potrzebna jest tu głęboka wiedza o tworzywach lub długoletnie doświadczenie zawodowe. Należy też mieć na uwadze, że odwzorowanie kształtów i wymiarów nie jest bardzo precyzyjne, więc nie do wszystkich wyrobów ta technologia się nadaje. Kolejną wadą jest fakt, że po zakończeniu cyklu wyrób wymaga jeszcze obróbki finalnej, np. obcięcia brzegów czy nawiercenia otworów. Istotny jest także koszt materiału wyjściowego. Przetwórca korzystający z technologii wtryskiwania może wykonać kilkanaście czy kilkadziesiąt wtrysków próbnych, zanim ustali optymalne parametry procesu. Ceny tworzyw, szczególnie płyt do termoformowania, nie pozwalają na taką rozrzutność przy uruchamianiu produkcji w tej technologii.

Aby jednak wykonywać wyroby poprzez termoformowanie, niezbędne są maszyny. Solidne, nowoczesne i przystępne cenowo. Czy to jest ten moment, w którym na scenę wchodzi Tools Factory? Firma, która - jak wspomniałem na początku naszej rozmowy - jest jednym z liderów w produkcji maszyn do termoformowania na rynku europejskim?

Dziękuję za miłe słowa, choć może są jeszcze trochę na wyrost. Jesteśmy firmą niedużą i rodzinną, w pełnym tych słów znaczeniu, opartą w 100% o rodzinny, polski kapitał. Ale od początku istnienia jesteśmy zorientowani na specjalizację w zakresie budowy i wytwarzania maszyn do termoformowania i pochodnych. To pozwoliło nam zostać uznanym liderem w rejonie Europy Środkowo-Wschodniej i pretendować do roli lidera na całym kontynencie. Jest to głównie wynik realizacji wizji właścicieli, którzy wciąż są aktywnymi, czynnymi zawodowo członkami zespołu, a nie tylko „po prostu szefami” i stanowią istotną siłę napędową ciągłego rozwoju.

Swoją aktualną pozycję w branży budujemy już 25 lat. Początki, jak to zwykle bywa, były dość trudne. Zaczynaliśmy od prostych, ręcznie sterowanych urządzeń do formowania termicznego tworzyw sztucznych. Następnie, przez kolejne lata rozwijaliśmy i wzbogacaliśmy ofertę, kierując się trzema głównymi celami: automatyzacji procesu produkcyjnego, zwiększania efektywności produkcji i poszerzania oferty o urządzenia pochodne, takie jak obrabiarki CNC, piły taśmowe, czy w końcu maszyny do formowania rotacyjnego. W działalności firmy staramy się mocno wsłuchiwać w potrzeby klientów i szybko reagować na te z nich, które są nam zgłaszane. Jesteśmy bardzo otwarci na wszelkie nowości i wprowadzane zmiany. Pozwala nam to skutecznie optymalizować wysiłek rozwojowy, a jednocześnie przyczynia się do budowy trwałych i długoletnich relacji z klientami.

A jakie urządzenia znajdują się obecnie w waszym portfolio?

Podstawą oferty są nowoczesne termoformierki próżniowe, zdywersyfikowane pod względem rozmiarów, wyposażone w bogatą listę różnych opcji i autorski program sterujący. Grupa ta obejmuje 4 rodzaje maszyn: Smartline, Quickline, Spaline i Twinline. Drugą ważną część portfolio stanowią wieloosiowe frezarki CNC służące do obróbki plastiku, aluminium, drewna i innych, mniej twardych materiałów. Do tego dochodzi cała grupa urządzeń pomocniczych do procesu termoformowania, takich jak piły taśmowe, podajniki i piece grzewcze. Ostatnio zaś wprowadziliśmy i intensywnie rozwijamy ofertę maszyn do formowania rotacyjnego (rotomoldingu). Na koniec należy zaznaczyć, że ogromna większość naszych maszyn jest produkowana według indywidualnych uzgodnień z klientami oraz według ich życzeń - i to jest również podstawa naszej oferty.

Myślę, że do rotomoldingu jeszcze powrócimy, bo to niezwykle ciekawa i widowiskowa technologia. Teraz chciałbym jeszcze zapytać o wasze najnowsze produkty; czy mogłaby pani powiedzieć o nich coś więcej?

Na tegorocznych targach K w Düsseldorfie zaprezentowaliśmy najnowszą termoformierkę z serii Twinline. Jest to nasze „najmłodsze dziecko” w rodzinie termoformierek. Maszyna typu Twinline jest urządzeniem dedykowanym do produkcji wyrobów w technologii Twin Sheet (formowanie 2 płyt jednocześnie). Termoformowanie dwuarkuszowe w technologii Twin Sheet pozwala zastąpić 2 procesy - formowania i spajania elementów - jednym. Umożliwia to efektywną produkcję bezszwowych elementów przestrzennych lub pustych w środku, takich jak: palety, zbiorniki, kanistry, pływaki, bariery drogowe itp. W procesie formuje się jednocześnie dolną i górną część, a następnie łączy 2 elementy poprzez docisk, bez konieczności stosowania klejów, rozpuszczalników, czy innych materiałów łączących. Wytworzone elementy mają wysoką sztywność i wytrzymałość. Możliwość uzyskania pustych przestrzeni wykorzystuje się często również do obniżenia wagi produktu i zmniejszenia zużycia materiału.

Bez zbytniego zagłębiania się w szczegóły możemy podsumować, że maszyna Twinline zawiera rozwiązania pozwalające na automatyczny załadunek 2 płyt w obszar formowania, jednoczesne nagrzewanie i formowanie obydwu płyt materiału umieszczonych poziomo nad sobą oraz finalne zespolenie ich w 1 produkt. Właściwa kombinacja precyzyjnego grzania płyt i odpowiedniego docisku pozwala na trwałe połączenie uformowanych próżniowo kształtek w jednym procesie. Po tym etapie następuje rozformowanie i automatyczny transport wyrobu do strefy odbioru. Cały proces jest oczywiście sterowany i kontrolowany komputerowo. Urządzenie może pracować w trybie automatycznym lub ręcznym. Może również działać jako typowa termoformierka do kształtowania pojedynczej płyty.

Warto też wspomnieć o dość nowej linii maszyn Spaline, która już zdobyła wysokie uznanie klientów i stała się swego rodzaju hitem sprzedażowym. Obejmuje ona termoformierki zaprojektowane i budowane specjalnie do produkcji wanien z hydromasażem, wanien typu spa i podobnych wyrobów wymagających głębokiego tłoczenia. Maszyny te zawierają również szereg unikatowych rozwiązań dostosowanych właśnie do tego typu produkcji.

Chciałabym też nadmienić krótko w tym miejscu, że przygotowujemy cały pakiet innowacji, które zamierzamy wprowadzać od początku tego roku we wszystkich standardowych maszynach. Będą to zarówno zmiany „kosmetyczne” w wyglądzie, jak i zaawansowane, nowe rozwiązania techniczne. Zapraszam do śledzenia naszej strony internetowej www.toolsfactory.pl lub do kontaktu z nami.

Miałem okazję porozmawiać z przedstawicielami firmy na wystawie w Düsseldorfie, mimo iż wasze stoisko tętniło życiem. Muszę przyznać, że niewiele polskich firm jest tak obleganych na zagranicznych imprezach. Z drugiej strony zaś Tools Factory należy do niezbyt licznego grona rodzimych przedsiębiorstw, które aktywnie promują się za granicą.

Tak, na stoisku był duży ruch i bardzo się z tego powodu cieszymy. Myślę, że wynika on z coraz większego zainteresowania naszą firmą i oferowanymi przez nas maszynami. Od 10 lat staramy się konsekwentnie promować poza granicami naszego kraju, biorąc udział w różnych imprezach targowych i podejmując różnorakie akcje reklamowe. We wspomnianych targach K braliśmy już udział po raz czwarty, a rozpoczynaliśmy naszą obecność w 2013 r. Te działania przynoszą w końcu efekt. Jesteśmy już dobrze rozpoznawaną marką w Europie Środkowo-Wschodniej, mamy w tym rejonie liczne grono klientów, którzy dobrze świadczą o naszych produktach i usługach. Podejmujemy konkretne działania w celu zwiększenia sprzedaży do krajów Europy Zachodniej i udaje nam się to coraz lepiej. Klientów zdobywamy nowoczesnością rozwiązań, jakością usług i atrakcyjnością cenową. W sumie eksportujemy maszyny do 14 krajów w Europie i mam nadzieję, że w tym roku zwiększymy tę liczbę. Nasze wysiłki eksportowe zostały również docenione w kraju; jesteśmy kilkukrotnym laureatem nagrody „Wybitny Exporter Roku” przyznawanej przez Stowarzyszenie Eksporterów Polskich oraz laureatem specjalnej nagrody Ministra Gospodarki.

Kto lub co stoi za tym sukcesem?

Zacznę chyba od naszej determinacji, chęci do ustawicznego rozwoju i jasnego określania celów w perspektywach krótko- i długookresowych. W konsekwencji prowadzi to do tworzenia atrakcyjnych produktów o wysokiej jakości i o wysokim poziomie zaawansowania technologicznego. Jednak, chcąc odnieść sukces w Europie, musieliśmy zadbać nie tylko o atrakcyjność samych produktów, ale również rozbudować sieć sprzedaży i serwisu. Zwłaszcza poziom serwisu maszyn ma kluczowe znaczenie na wielu rynkach.

Ale motorem wszystkich działań są ludzie. Tools Factory to rodzinna firma, która posiada odpowiednio wykwalifikowany personel w każdym dziale. Najważniejsza grupa, bez której nie powstałaby żadna maszyna, to grupa uruchomieniowo-produkcyjna licząca około 30 osób. W dziale projektowo-konstrukcyjnym zatrudniamy wykwalifikowanych inżynierów i konstruktorów, którzy projektują od podstaw każdy niestandardowy produkt. Oczywiście prężnie działa także dział sprzedaży, dział zamówień, serwis, a także inne komórki, bez których trudno byłoby prowadzić firmę. W sumie w naszym przedsiębiorstwie pracuje około 50 osób. A zatem na pierwszym miejscu są ludzie.

Jeśli chodzi o naszą przewagę technologiczną, to mocnym atutem firmy Tools Factory jest stworzony własnoręcznie parametryczny algorytm, pozwalający w krótkim czasie stworzyć projekt standardowej maszyny w odpowiedniej konfiguracji.

W swojej fabryce posiadamy nowoczesne zaplecze produkcyjne. Używamy obrabiarek numerycznych, maszyn do cięcia laserem i strumieniem wodnym. Od pewnego czasu wykorzystujemy również technologię druku 3D, która ułatwia nam projektowanie i weryfikację poprawności specjalnych rozwiązań czy detali i pozwala oszczędzać czas oraz minimalizować koszty przy wdrożeniu. Automatyzacja i cyfryzacja procesów staje się dla nas codziennością. Przypomnę też, że wszystkie nasze maszyny posiadają moduł do komunikacji internetowej i umożliwiają diagnostykę oraz serwis online.

Dobór dostawców i podwykonawców także ma wpływ na finalną jakość oferowanych przez was urządzeń…

Oczywiście. Każdy partner i poddostawca jest dla nas bardzo ważny, ponieważ dzięki nim możemy oferować kompletne rozwiązanie o najwyższej jakości. Stała współpraca z markowymi firmami owocuje zaufaniem i dobrymi relacjami oraz gwarantuje nam właściwą realizację dostaw. Do przedsiębiorstw, z którymi prowadzimy wieloletnią współpracę należą: Festo, Omron, Mitsubishi Electric, Metal Work, Schneider Electric, Becker i Busch.

Obiecałem czytelnikom, że powiemy coś więcej na temat rotomoldingu. W 2021 r. otworzyliście nowy rozdział w historii Tools Factory, uruchamiając pierwszą maszynę do formowania rotacyjnego u jednego z waszych klientów. Co to za technologia i do produkcji jakich wyrobów służy?

Rotomolding to technologia równie widowiskowa, a może nawet bardziej, jak termoformowanie. Obserwowanie potężnych form obracających się jednocześnie wokół 2 osi robi ogromne wrażenie chyba na każdym. Mnie osobiście zawsze kojarzy się z jakąś „nieziemską” technologią przyszłości.

Maszyny Rotomolding przeznaczone są do produkcji elementów przestrzennych i pustych w środku, najczęściej o dużych gabarytach, takich jak zbiorniki, kontenery, łodzie, kajaki itp. Formowanie wyrobów odbywa się poprzez podgrzewanie i topienie tworzywa połączone z jednoczesnym obrotem form wokół 2 prostopadłych osi. Wskutek działania sił odśrodkowych stopiony materiał odwzorowuje się na wewnętrznych ścianach formy. Po schłodzeniu formy możemy ją otworzyć i wyjąć gotowy, uformowany element. Surowcem jest w ogromnej większości polietylen w postaci proszku, który zasypuje się do wnętrza formy. W procesie istotne jest właściwe dobranie temperatury i czasu grzania oraz prędkości obrotowych, ale chyba największym wyzwaniem jest po prostu skala – formy mają zwykle kilka metrów średnicy, a jednorazowa porcja materiału może mieć nawet kilkaset kilogramów. Maszyny do tej technologii muszą być zatem odpowiednio duże, żeby nie powiedzieć wielkie.

Oferujemy 2 rodzaje maszyn do formowania rotacyjnego. Shuttle to podstawowa seria maszyn z centralnie położoną komorą grzewczą i jedną lub dwiema stacjami roboczymi, położonymi w jednej linii. Urządzenia tego typu zapewniają efektywność i możliwość formowania 2 różnych produktów w tym samym czasie. Stosowane są zwłaszcza do formowania większych elementów. Z kolei Carousel to seria maszyn z centralną osią pionową i kilkoma stanowiskami roboczymi (zasyp, grzanie, chłodzenie, itd.), na które kolejno przemieszczają się formy umieszczone na ramionach. Ten typ maszyn zapewnia najwyższą wydajność i możliwość produkcji wielu wyrobów jednocześnie.

Na koniec pytanie standardowe: jakie są najbliższe plany waszej firmy?

Jak już wspominałam wcześniej, przygotowaliśmy cały pakiet innowacyjnych rozwiązań w termoformierkach. Najważniejsze zadanie na najbliższe miesiące to ich wdrożenie i zakomunikowanie naszym klientom. Zmiany obejmują szeroki zakres – od lekkiego odświeżenia designu do bardzo zaawansowanych technicznie rozwiązań, takich jak: kompensacja naprężeń termicznych ruchomych części maszyn, kontrola drgań i temperatury kluczowych podzespołów, nowy układ przewietrzania komory, bieżąca kontrola stanu grzałek w piecach, nowy system rozdmuchu wstępnego tworzywa, podgląd przebiegu procesu live stream na panelu operatora, czytnik kodów do ustawień maszyny i jeszcze kilka innych. Opracowaliśmy też cały zespół rozwiązań pozwalających na oszczędzanie energii elektrycznej w czasie eksploatacji, co ma ogromne znaczenie w aktualnej sytuacji. Część tych zmian wprowadzimy zaraz, jako rozwiązania standardowe w maszynach, pozostałe będziemy implementować sukcesywnie, jako opcje dodatkowe.

Wszystkie innowacje niosą za sobą określone korzyści dla klientów. O każdej ze zmian będziemy informować na naszych stronach internetowych i w szeroko pojętej komunikacji.

Z kolei w październiku planujemy po raz kolejny wziąć udział w targach Fakuma w Niemczech. Rozwój eksportu to w dalszym ciągu jeden z naszych priorytetów.

Rozmawiał: Jacek Leszczyński