Nový vstřikovací stroj ENGEL duo speed kombinuje v oblasti vysokých uzavíracích sil vynikající produktivitu a efektivitu s krátkými dobami cyklu. Dvoudeskový stroj tak vstupuje do segmentu aplikací pro obalový průmysl, který byl doposud vyhrazen strojům s kloubovým systémem. Cílovou skupinou nového velkého stroje s uzavírací sílou 4 000–11 000 kN jsou zejména výrobci kbelíků a skladovacích a transportních nádob.
Dvoudeskové vstřikovací stroje se vyznačují velmi kompaktním půdorysem, který v mnoha aplikacích zajišťuje vysokou celkovou efektivitu. V oblasti velmi krátkých dob cyklu, které jsou typické pro mnoho obalových aplikací, však dvoudeskové vstřikovací stroje dosud narážely na své limity. Zatímco kloubový systém potřebuje k uzavření formy a vytvoření potřebné uzavírací síly jedinou hnací osu, u dvoudeskového stroje sestává tato sekvence ze tří jednotlivých pohybů: rychlého chodu, uzávěru pohybu a vytváření uzavírací síly. V součtu je zapotřebí osmi hydraulických válců, jejichž doba přepnutí a přechodová doba prodlužují cyklus.
Díky důslednému pokračování ve vývoji dvoudeskové technologie se společnosti ENGEL podařilo u doby suchého cyklu prolomit hranici dvou sekund. Nový vstřikovací stroj duo speed tak umožňuje dosáhnout s kompaktním zařízením krátkých dob cyklu (obr. 1), a to i v obalovém průmyslu který je mimořádně citlivý na jednotkové náklady.
PŘES 25 LET ZKUŠENOSTÍ S DVOUDESKOVÝMI STROJI
Technologicky je model duo speed založený na platformě velkých dvoudeskových strojů ENGEL duo, které se na světových trzích osvědčují již déle než 25 let. Už model ENGEL duo patří mezi nejrychlejší dvoudeskové vstřikovací stroje na trhu, což dosvědčuje jeho obrovská úspěšnost v automobilovém průmyslu i dalších odvětvích, jako jsou výroba elektronických a telekomunikačních produktů či bílého zboží nebo technické vstřikování.
Za účelem rozšíření oblasti použití jsme uzavírací i vstřikovací stranu cíleně přizpůsobili požadavkům výrobců obalů. Dobu suchého cyklu se nám podařilo zkrátit až o 25 procent. Model duo speed 400 s uzavírací sílou 4000 kN dosahuje podle normy Euromap 6 doby suchého cyklu v délce 1,9 sekundy. S dobou suchého cyklu v délce 2,9 sekundy patří mezi nejrychlejší stroje v tomto tržním segmentu i největší dostupný model duo speed 1100 s uzavírací sílou 11 000 kN.
PREDIKTIVNÍ PRŮBĚH POHYBŮ ZKRACUJE CYKLUS
Při snaze o značné zkrácení dob suchého cyklu věnovali vývojáři společnosti ENGEL pozornost zejména jednotlivým pohybovým sekvencím, jako jsou uzavírání a uzamykání formy a vytváření uzavírací síly. Hlavním klíčem bylo prediktivní řízení pohybů patentované společností ENGEL, které umožňuje, aby se průběhy pohybů překrývaly [1, 2]. Proces uzamykání, který byl doposud určujícím faktorem doby cyklu, proto teď probíhá plně souběžně s rychlým pohybem a vytvářením uzavírací síly (obr. 2). Hladký přechod z rychlého pohybu na vytváření uzavírací síly rovněž zkracuje dobu potřebnou k vytvoření uzavírací síly. Dalším příznivým vedlejším efektem je klidnější průběh pohybů.
Pomocí prediktivního řízení pohybů a dalších optimalizací se společnosti ENGEL také podařilo zkrátit sekvenci snižování uzavírací síly. Uzavírací síla se obvykle snižuje během doby chlazení, dokud forma zůstává tak jako tak uzavřená. Při krátkých dobách cyklu je však důležité udržovat uzavírací sílu co nejdéle. Bez prodloužení doby cyklu toho lze dosáhnout jen s velmi krátkou fází snižování uzavírací síly.
Ke krátké době suchého cyklu přispívají u stroje duo speed také optimalizované otevírací a uzavírací pohyby, které šetří čas zejména při používání velkých otevíracích zdvihů nezbytných při výrobě kbelíků a používání patrových forem. Při vývoji stroje duo speed věnovala společnost ENGEL od samého počátku pozornost formám s více kavitami, které kladou vyšší nároky na rozložení uzavírací síly. Upínací desky jsme pomocí FEM simulací optimalizovali tak, aby byla uzavírací síla rovnoměrně rozložená po celé upínací ploše formy. To zaručuje konstantně vysokou kvalitu dílů.
INTELIGENTNÍ ŘÍZENÍ ČERPADLA ZVYŠUJE ENERGETICKOU EFEKTIVITU
Doba cyklu představuje v obalovém průmyslu měřítko hospodárnosti výroby a v konečném důsledku i konkurenceschopnosti výrobce obalů. Z hledáčku však výrobce nesmí ztratit ani kvalitu produktů. Důležitými kritérii, která výrazně ovlivňují kvalitu, jsou stabilita a klidný chod vstřikovacího stroje. Z tohoto důvodu jsme pohon uzavírací strany realizovali nikoli prostřednictvím hydraulických akumulátorů běžně používaných u strojů na výrobu obalů, nýbrž na základě inteligentního řízení čerpadla.
V kombinaci s proporcionálním ventilem na uzavírací straně umožňuje řízení čerpadla nastavit optimální průběh pohybů pro dané parametry. Výsledkem je dokonalá rovnováha mezi rychlostí a klidným chodem. Čerpadlo poskytuje jen skutečně potřebný tlak. I tím inteligentní řízení čerpadel ve spolupráci se servohydraulikou ENGEL ecodrive zásadně přispívá k vysoké energetické efektivitě vstřikovacích strojů duo speed. Ve srovnání s hydraulickým akumulátorem se spotřeba energie pro uzavírací a otevírací pohyb snižuje na polovinu. Celková spotřeba energie stroje je pak asi o 20 procent nižší.
Dalším plusem je pomalejší opotřebovávání mechanických komponent. Víc než 25leté zkušenosti s výrobou strojů duo umožnily docílit velmi robustní konstrukce a vysoké provozuschopnosti.
ODBOURÁNÍ HRANIC I NA STRANĚ VSTŘIKOVÁNÍ
Nejdůležitější inovací na straně vstřikování je rychloběžný agregát. Ten jsme původně vyvinuli pro osvědčenou konstrukční řadu e-speed. Je dimenzován pro vysoké požadavky na dynamiku a zvlášť vysokou rychlost vstřikování i při větších průměrech šneku. Nově je tato konstrukční řada agregátů volitelně k dispozici i pro vstřikovací stroje duo speed. Rychloběžný agregát umožňuje ve srovnání se standardním vstřikovacím agregátem dvakrát rychlejší vstřikování s rychlostí až 800 mm/s, a nabízí tak ještě kratší doby cyklu pro aplikace s ještě vyššími požadavky na dynamiku. Na straně vstřikování tak padají veškerá omezení – navzdory směřování vývoje k menším tloušťkám stěny a větším délkám průtokových cest. Agregát pracuje s akumulátory, které se automaticky plní v souladu s aktuální potřebou, což ve srovnání s běžnými řešeními šetří 5–10 procent energie.
Při mimořádně energeticky náročné plastifikaci je zárukou maximální možné účinnosti elektrický pohon šneku. Plastifikační jednotka pracuje nezávisle na hydraulických pohybech, jako jsou otevírání nebo uzavírání formy. Už ve standardním provedení je stroj duo speed vybavený bariérovým šnekem a prstencovou zpětnou uzávěrkou optimalizovanými pro materiály PP a HDPE. Jako volitelný doplněk jsou k dispozici šnekové pohony cíleně vyvinuté pro zpracování PP a HDPE.
VĚTŠÍ OTEVÍRACÍ ZDVIH ZNAMENÁ VĚTŠÍ VOLNOST
Vstřikovací stroj duo speed se kromě energeticky efektivního provozu pyšní také malými rozměry. Dvoudeskové stroje jsou výrazně kratší než stroje s kloubovým systémem a srovnatelnou uzavírací sílou, a to při větším maximálním otevíracím zdvihu. Zdvih totiž omezuje pouze délka sloupků, nikoli kloubový systém. Větší otevírací zdvih znamená přínos pro velké formy (například na vysoké kbelíky) i pro automatizované vyjímání vstřikovaných dílů z formy.
Společnost ENGEL dodává kompletní integrovaná systémová řešení sestávající ze vstřikovacího stroje a robotů. Při výrobě kbelíků a přepravních boxů se často používají lineární roboty konstrukční řady ENGEL viper. Mezi přednosti integrovaného řešení patří mimo jiné integrace obou systémů do řídicí techniky s jednotnou ovládací logikou nebo certifikace CE pro celý systém. Stroj a robot mají přístup ke stejné datové základně. Díky tomu můžete optimálně sladit průběh jejich pohybů a zkrátit tak dobu manipulace.
OPTIMÁLNÍ VÝBAVA PRO RECYKLÁTY
V obalovém průmyslu hraje už dlouho prim udržitelnost. Jako systémový dodavatel dokáže společnost ENGEL stroj duo speed na přání zákazníka vybavit pro zpracování recyklátu. Procesní technologie pro výrobu vícevrstvých a vícesložkových výrobků, jako jsou metoda coinjection nebo proces skinmelt nově vyvinutý společností ENGEL [3], umožňují ve větší míře využívat zpracovaný plastový odpad i pro plastové díly, u kterých jsou kladeny obzvláště vysoké nároky na kvalitu povrchu, ochranu výrobků nebo bezpečnost spotřebitelů (obr. 3).
Vstřikovací stroj duo speed a také stroje s technologickými balíčky coinjection a skinmelt jsou zákazníkům k dispozici v nové zkušební laboratoři v závodě na výrobu velkých strojů společnosti ENGEL v rakouském St. Valentinu, kde je mohou využít k vlastním zkouškám. Aplikační technologie ENGEL pomáhají výrobcům obalů přizpůsobit vstřikovací stroj specifickým požadavkům produktů a provozním podmínkám a dosáhnout tak co nejkratších dob cyklu a konstantně vysoké kvality dílů.
Díky rozšíření portfolia je společnost ENGEL schopna optimálně vyčerpat veškerý potenciál v oblasti efektivity i kvality – od tenkostěnných obalů přes uzávěry až po velké silnostěnné nádoby. Zatímco vstřikovací stroj duo speed je navržený pro velkoobjemové a dlouhé díly, model e-speed pokrývá oblast tenkostěnných aplikací s extrémně krátkými dobami chlazení a cyklu. Pro požadavky obalového průmyslu byl cíleně vyvinut i vstřikovací stroj e-cap. Jeho hlavním zaměřením je výroba víček a uzávěrů.
DI Daniel Luegmayr projektový manažer v oddělení mechanického vývoje ve společnosti ENGEL AUSTRIA, St. Valentin, Rakousko, Daniel.Luegmayr@engel.at
Ing. Jürgen Dienstl, M. Sc., produktový manažer pro velké stroje, ENGEL AUSTRIA, Schwertberg, Rakousko, juergen.dienstl@engel.at
Ing. Anton Lohnecker, vedoucí vývoje hydrauliky, ENGEL AUSTRIA, St. Valentin, Rakousko, anton.lohnecker@engel.at
DI Dr. Gerhard Dimmler, Senior Vice President pro výzkum a vývoj, ENGEL AUSTRIA, Schwertberg, Rakousko, gerhard.dimmler@engel.at
Foto: ENGEL