Technologia formowania wtryskowego cienkich ścianek
Prezentujemy zalety technologii formowania wtryskowego cienkich ścianek stosowanej przez m.in przez firmę GF Agie Charmilles. Z korzyści przynoszonych przez tę metodę korzysta m.in koncern Siemens przy konstruowaniu swoich bezprzewodowych telefonów.
Formowanie wtryskowe cienkich ścianek, żeber i mostków w finezyjnych elementach z tworzyw sztucznych, zwane często "technologią cienkich ścianek" wymaga wysokiej technologii wytwarzania form. Możliwości produkowania odpowiednio wydajnych form wtryskowych, które zmniejszają zużycie tworzywa sztucznego i są zsynchronizowane z taktem montażu jest osiągalne przy użyciu odpowiednio skutecznych elektrodrążarek wgłębnych.
Z takich korzysta m.in. działająca także w Polsce firma GF Agie Charmilles, która wykorzystując swoje urządzenia AC Hyperspark HS z powodzeniem współpracuje w zakresie wytwarzania produktów przeznaczonych dla Siemensa. GF Agie Charmilles jest światowym liderem w zakresie dostaw obrabiarek, systemów automatyzacji i usług do przemysłu produkującego narzędzia i formy oraz przemysłu precyzyjnego. Należy do szwajcarskiej grupy Georg Fischer i posiada swoje oddziały w 50 krajach świata.
- Tylko inżynierom, konstruktorom i pracownikom produkcji znana jest tajemnica dobrej konstrukcji finezyjnego detalu formowanego technologią wtrysku. Udowodniliśmy, że dzięki naszym elektrodrążarkom jesteśmy w stanie sprostać technicznym wymaganiom technologii form w odniesieniu do wewnętrznych użebrowań detali cienkościennych formowanych wtryskowo - mówią przedstawiciele GF Agie Charmilles.
Co dokładnie kryje się pod nazwą technologii cienkich ścianek?
Jak tłumaczą przedstawiciele GF Agie Charmilles oczywiste jest, że w sytuacji, gdy formowany wtryskowo detal będzie produkowany w milionach sztuk należy doprowadzić do sytuacji by ważył kilka gramów mniej, a przez to do jego wykonania zużytych zostanie kilka ton tworzywa mniej. Przykładem na tego typu rozwiązania jest właśnie obudowa telefonów komórkowych Siemens.
Grubość żeber, która wcześniej wynosiła 1 mm została zmieniona przez konstruktora na 0,6 lub 0,7 mm. To z kolei sprawia, że problemy zaczynają pojawiać się na innym polu. Jeśli przyjmiemy założenie, że rowek w rdzeniu formy ma głębokość 20 mm, to pociągnie to za sobą konieczność wyprodukowania elektrody i zastosowania drążenia wgłębnego. Następnym problemem jaki dotyczy wtryskowego formowania tworzyw sztucznych jest warunek wyjmowalności detalu z formy i bezpieczeństwo procesu.
Co to oznacza?
Na ścianie rdzenia tworzywo obkurcza się i musi być wypchnięte. Dotychczas po zakończeniu drążenia elektroerozyjnego rowki były ręcznie gładzone. Powierzchnie niewidoczne dla oczu były wygładzane za pomocą cienkiego drewienka i bardzo dobrego płótna ściernego, zapewniając w ten sposób niezawodną wyjmowalność. Gdy żebra stawały się coraz cieńsze, a rowki coraz węższe, było to już niemożliwe. W konsekwencji zaczęto wymagać od obróbki elektroerozyjnej takiej jakości powierzchni, która bez dodatkowej obróbki zagwarantowałaby wyjmowalność detalu. Powierzchnia o jakości VDI 24 okazywała się w tym wypadku za bardzo chropowata.
Dzięki zastosowaniu generatora technologii Hyperspark HS przy obróbce wykańczającej firma GF Agie Charmilles uzyskała jakość powierzchni VDI 14, stosując filigranowe elektrody i ekonomiczną metodę produkcji. Dla wytwórców narzędzi i form wtryskowych wartość ta ze względu na wyjmowalność leży - jak to określają - "po bezpiecznej stronie". Porównanie wzrokowe dwóch kształtek wtryskowych, których wyjmowalność z formy była zapewniona dla jednej konwencjonalnie, dla drugiej zaś bez ręcznych operacji wykańczających, nie wykazuje widocznych różnic.
- W przeszłości było nie do wyobrażenia aby wyłącznie technologią elektroerozyjnej obróbki wgłębnej można było wykonać na gotowo 142 wgłębienia dla cienkich żeber i mostków. Obecnie oszczędza się setki godzin polerowania, geometrii nawet nie dotyka się ręką. Tym samym klient obniżył zużycie tworzywa sztucznego o 20 proc. i skrócił czasy cyklu o 25 proc. - oceniają w GF Agie Charmilles.
Jak już wspomniano technologię cienkich ścianek na szeroką skalę wykorzystała firma Siemens w produkcji swoich bezprzewodowych telefonów. - Technologia ta musiała być wprowadzona również po to, żeby dotychczasowy czas cyklu formowania wtryskowego i konsekwentnie czas montażu na linii montażowej mogły być skrócone z 22 do 16 sekund. Dzięki temu detale z tworzywa sztucznego nie muszą być magazynowane ani buforowane - tłumaczą przedstawiciele Siemensa.
Technologia cienkich ścianek jest dla budowy form nowym wyzwaniem. Wymaga ona zastosowania technik gorących kanałów. Firma Siemens połączyła to z folią, która jest wkładana i zalewana. Dla szybszego chłodzenia muszą być użyte materiały dobrze przewodzące ciepło, a w niektórych obszarach zastosowana musi być nawet miedź. Technologia cienkich ścianek przynosi ze sobą również inne zagadnienia, polegające m.in. na konieczności doprowadzenia do równowagi czasów procesów, kosztów i jakości.
- Obecnie od rozpoczęcia budowy formy potrzebujemy 50 dni roboczych do wyprodukowania pierwszych wzorów użytkowych. Trend jest jednak taki, aby tę samą formę wyprodukować w 35 dni - przyznają przedstawiciele Siemensa.