Společnost Günther Heisskanaltechnik uvedla na trh nový komplexní horký systém, který umožňuje vystříknout svíticí boční odrazové obrysové světlo pro nákladní automobily, jež se skládá ze tří různých plastů a vkládaných dílů, v jednostupňovém procesu. Při jeho vývoji bylo nutné zohlednit velké teplotní rozdíly mezi formou a plasty a umístit celkem 8 trysek s jehlovým uzávěrem do vymezeného prostoru s jen malými tolerancemi. V evropských zemích a v USA, kde jsou vyšší mzdové náklady než v jiných částech světa, jsou ve zpracování plastů zřetelně patrné trendy k racionalizaci výroby. Vývoj v oblastech zdravotnické techniky a automobilového průmyslu to dokazuje velmi přesvědčivě. Automatizace výroby pomáhá řadě podniků integrací více funkčních kroků přímo do výrobního procesu ušetřit pracovně a nákladově náročné výrobní postupy, a tím v celosvětovém srovnání produkovat hospodárně. Výroba náročných dílů v integrovaném komplexním procesu začíná již u formy. Součástí inteligentních horkých systémů jsou důležité technologie, které umožňují dosáhnout požadované vysoce automatizované výroby. Do formy finského dodavatele Sabri Scan pro konečného odběratele Hella byl integrován komplexní horký systém německé firmy Günther Heisskanaltechnik. Ten vzešel ze společného projektu společnosti Günther s firmami Oechsler, Arburg, Kiki, Rohwedder, Osram a ještě několika dalšími. Poprvé se s ním bylo možné seznámit na veletrhu K 2007 při ukázce výroby LED lišty. Zkušenosti a poznatky z této projektové studie byly následně využity při vývoji a realizaci systému horkých vtoků do nové formy pro Hellu.
ZPRACOVÁNÍ ELEKTRICKY VODIVÉHO PA6 Byly to především cenné informace o zpracování elektricky vodivého kompozitu Schulatec TinCo od německé firmy A. Schulman, které dovedly tento projekt až na veletrh K 2007. Jednalo se o hybrid plast-kov na bázi PA. Tento materiál se plní měděnými vlákny a při nízké teplotě tající slitinou. Tato cínová slitina má podobný bod tání jako PA6, a to dělá tento kompozit na základě jeho struktury homogenním a dobře zpracovatelným. Jeho měrná elektrická vodivost se nachází v rozmezí 5–105 S/m, tedy dostatečně vysoko. Elektromagnetické tlumení při 80 dB je ve frekvenční oblasti 30 kH až 1,2 GHz, což umožňuje vysoké stínění. Tepelná vodivost je 7 W.m–1.K–1. Tento materiál lze zpracovávat na standardních vstřikovacích strojích, je možné jej letovat, dobře upevnit a zastřikovat. Výhodami kompozitu jsou vedle jeho efektivního zpracování velká volnost v konstrukci plastového dílu a v jeho provedení, a tím jednoduchá výroba komplexních vodivých struktur vstřikováním jakož i úspora nákladů vysokou integrací funkcí. Tento materiál tak umožňuje bezproblémovou výrobu spolehlivého elektricky vodivého spojení.
ZÁSADY PRO PROVEDENÍ HORKÝCH KANÁLŮ Jak cenné byly zkušenosti z projektu k veletrhu K 2007 také pro firmu Günther, se ukázalo z detailních poznatků o zpracování materiálu. V případě formy Hella ale přišlo vhod také know-how firmy vyrábějící horké kanály pro vícekomponentní vstřikování. Bylo třeba dát pozor na možné oddělení jednotlivých fází při zpracování kompozitu Schulatec TinCo, podobně jako u ostatních kompozitů. Kromě toho je bezpodmínečně nutné zabránit zatuhnutí taveniny ve vstřikovacím stroji a v horkém systému. Pokud se to nepodaří, následují nákladné práce na odstranění materiálu ze systému. Z tohoto důvodu se stroj najede na optimální provozní podmínky čistým nezesíleným polyamidem. Po skončení výroby se zbytky TinCo spolehlivě odstraní propláchnutím polyamidem plněným skleněnými vlákny. Pro každý nákladní automobil jsou v povinné výbavě boční svítilny označující šířku vozidla – k tomu se používají svítilny Hella. Jedná se přitom o výstřik ze tří různých komponent, který se kompletně vystříkne v jednonásobné formě přes horký systém (obr. 1). Obtížným úkolem bylo pro Günther Heisskanaltechnik přizpůsobit horký systém již existujícím prostorovým poměrům, protože konstrukce formy byla již hotová a komponenty umístěny. Boční svítilna pro nákladní automobily se vyrábí vícestupňovým postupem přímo ve vstřikovací formě. Jedná se o patentovaný postup. Po vystříknutí základní desky z ABS a refl ektoru z PMMA vloží robot elektrické komponenty (LED, odpor atd.) do formy. Zastříknutím elektricky vodivým TinCo plastem se jednotlivé komponenty vzájemně propojí. Konečné zastříknutí stavebnicového výstřiku plastem ABS chrání refl ektor před vodou.
PŘESNÁ TEPELNÁ HRÁZ Günther přizpůsobuje horké kanály podle druhu plastu, konstrukce formy a vstřikovacího procesu. Výstřiky pro automobily, zvláště boční díly, musejí být velmi přesně zpracovány a z tohoto důvodu byly všechny horké kanály osazeny tryskami uzavíranými jehlou. Zásadní součástí systému je speciální provedení pláště, který se jen minimálně dotýká formy. Tím se zamezí přenosu tepla do formy a lze tak udržovat tepelnou stabilitu formy a plastu. Použité samostatné jehlové ventily se ovládají pneumaticky a umožňují definovaným otevíráním a zavíráním přesné a čisté vstřikování. Některá zásadní technická data ozřejmí požadavky na horký systém. Průměr přímého vstřikování je 2,5 mm, přičemž se provádí vertikálně. Vstřikovací tlak je 235 barů při době vstřiku 0,12 s, dotlak 20 barů a jeho doba jen 0,3 s. Teplota rozvaděče a horkých trysek je konstantně 260 °C. Teplota formy na straně trysek a vyhazovačů je rovněž stejná, 55 °C. Tyto velké tepelné rozdíly vyžadují především přesnou tepelnou hráz, protože nerovnoměrná teplotní bilance ve formě by negativně ovlivnila kvalitu výstřiku i dobu cyklu.
SPOLEČNÝ KRYT PRO ČTYŘI TRYSKY Každá složka vodivé dráhy v základní desce se přímo nastříkne, aby tak vkládané díly (odpory, kondenzátory, LED) byly v sériovém provozu vzájemně optimálně propojeny a zajistil se tím průchod proudu. Vodivá komponenta váží pouze 0,5 g. Její výroba probíhá tak, že se vystříkne do kavit čtyřmi tryskami s jehlovým uzávěrem (typ 8NMT80VAS). Trysky jsou seřazeny vedle sebe v čtvercovém bloku, průměr tokových kanálů činí 8 mm (obr. 2 a 3). Tento velký průměr spolehlivě zabraňuje oddělení jednotlivých částí materiálu. Kromě toho jsou takto dimenzované kanály a trysky méně náchylné k ucpání vodivým plastem. Důvodem pro umístění trysek v jednom sběrném krytu je kompaktní uspořádání prvků vodivých cest a z toho vyplývající rozestup trysek. Proto bylo v tomto případě použito vedení jehel VA (obr. 4). Jehla tak uzavírá vtok přímo ve tvarové vložce. Přitom je však třeba zohlednit jednak to, že vtok a vedení jehly musejí být provedeny navzájem naprosto soustředně, a také to, že při eventuálním otěru vtoku musí být forma opravena. Alternativou je dlouhé vedení jehly LA (obr. 5), u kterého je vtok integrován a uplatní se také u další komponenty. Čtyři jehly jsou ovládány posuvným mechanismem, který zajišťuje jejich současné otevírání a zavírání.
SYSTÉM TRYSEK S VÝHODNOU TEPELNOU BILANCÍ ABS komponenta k výrobě základní desky i zástřik k vodotěsnému spojení se – stejně jako u PMMA pro reflektor – vstříkne do kavity pomocí pneumaticky ovládaného samostatného jehlového ventilu s navzájem nezávisle pracujícími písty. První a poslední zpracovatelský krok, vstřikování základní desky a zastříknutí hotového plastového dílu, se uskutečňuje společným rozvaděčem pro ABS, který rozděluje materiál do dvou systémů trysek (obr. 6). Použité NMT a NHT trysky s jehlovým uzávěrem minimalizují tepelné ztráty nejen díky zúženému vnějšímu profilu, ale i díky materiálové kombinaci dvojdílného pláště trysek, přičemž ocel se nachází v zadní části a titanová slitina v části přední, podmíněná malou tepelnou vodivostí, a tím vynikající izolací v přední části pláště. Docílí se tak homogenního rozložení teploty v trysce a minimalizuje se tepelná ztráta mezi tryskou a kavitou. To vede k vyšší tepelné stabilitě při zpracování. U trysek uzavíratelných jehlou, které nepracují s elektricky vodivým kompozitem, se uzavírá vtokové ústí vedením jehel typu LA. Tvarování vedení jehel, které určuje vzhled otisku, a uzavírací jehly umožňují uzavírat vtok bezdotykově a s malým otěrem. Vedení jehly je ponořeno až do výstřiku, utěsnění se uskuteční tvarovou deskou. Varianta LA se obzvláště doporučuje pro abrazivní materiály. Hloubku ponoření jednotlivých jehel lze nastavit ve smontovaném stavu. Vedení jehly a materiálová trubka jsou odděleny, a to umožňuje tento otěrový díl bez velkých problémů vyměnit.
KOMPLEXNÍ A INDIVIDUÁLNÍ ŘEŠENÍ HORKÝCH KANÁLŮ Výrobní buňka dnes musí umožnit integrovat více výrobních kroků. To předpokládá mnohotvárnou komplexní formu, která musí odolávat dlouhodobě vysokému vytížení. Výroba vodotěsného bočního světla Hella pro nákladní automobily, na níž se podílela společnost Günther, je dokladem toho, že lze vytvořit cenově efektivní horký systém se standardními komponentami, s nímž lze spolehlivě dosahovat kvalitních výsledků. Ještě před několika lety by taková integrovaná jednotka byla nemyslitelná. Zcela běžně se prováděly dodatečné montážní kroky. Know-how a dlouholeté zkušenosti – v neposlední řadě i v oblasti horkých kanálů – dělají takové projekty tím, že se vyrábějí ve velkých sériích, ziskovými i v zemích s vyššími mzdovými náklady.
Dipl. Ing. Jörg Essinger,