Afgelopen kwartaal hebben we een matrijstransfer overgenomen van een Europese leverancier-auto-interieurbekleding, PA66-GF30, toleranties van ±0,08 mm. Het productieteam van de klant kampte al maanden met dimensionale instabiliteit. Ze hadden al een upgrade uitgevoerd naar een drukwaterunit van $ 12.000 met een regelnauwkeurigheid van ± 0,2 graden. Het probleem bleef bestaan.
We trokken de mal eruit en lieten kleurstof door de koelcircuits lopen. Twee van de zes kanalen vertoonden een stroombeperking van 60% ten opzichte van de schaal. Eén circuit aan de kernzijde passeerde 32 mm van het holteoppervlak bij het poortgebied -bijna driemaal de aanbevolen afstand voor met glas-gevuld nylon. De temperatuurregelaar deed precies wat hij moest doen. De mal gaf hem niets om mee te werken.
Dit is het gesprek dat we vaker voeren dan we zouden willen. De selectie van de matrijstemperatuurregelaar wordt behandeld als een aankoopbeslissing die losstaat van het gereedschapsontwerp. Bij de inkoop wordt gekeken naar debieten, verwarmingscapaciteit en regelprecisie. Techniek tekent af. De productie installeert de eenheid en verwacht dat deze het thermische beheer zal oplossen voor welke schimmel zich ook in de machine bevindt. Dat is niet hoe warmteoverdracht werkt.
Het plafond waar niemand over praat
Een matrijstemperatuurregelaar kan warmte slechts zo snel afvoeren als het koelcircuit dit toelaat. Kanaaldiameter, afstand tot het oppervlak van de spouw, circuitroutering, stromingsturbulentie-deze bepalen de thermische extractiesnelheid. De controller regelt de aanvoertemperatuur en het debiet. Als de geometrie beperkt hoeveel warmte de koelvloeistof bereikt, hoeft de controller niets te regelen.
ENGEL's temperatuurcontrolegroep schat het aantal op ongeveer 20% van de afgekeurde vormstukken die te wijten zijn aan temperatuurcontrolefouten (engelglobal.com). Wat deze statistiek niet duidelijk maakt, is hoeveel van deze "fouten" feitelijk ontwerpbeperkingen zijn. In de matrijzen die we de afgelopen twee jaar hebben gecontroleerd, zijn storingen in de apparatuur verantwoordelijk voor misschien wel één op de vijf temperatuur-gerelateerde kwaliteitsproblemen. De rest komt neer op koelcircuits die te klein waren, slecht gepositioneerd of verwaarloosd waren door verwaarlozing.
Wij hadden eenmedische connectorvormvorig jaar-POM, acht gaatjes, strenge cosmetische eisen aan de pasvlakken. De klant specificeerde een op olie-gebaseerde controller omdat de datasheet van de materiaalleverancier een matrijstemperatuur van 95 graden aanbeveelde. Olie-eenheden werken stiller en het onderhoudsteam gaf er de voorkeur aan. Prima. Maar POM heeft geen op olie-gebaseerde temperatuurregeling op 95 graden nodig. Een waterdruksysteem verwerkt dat bereik met een betere thermische respons en een ongeveer 40% lager energieverbruik. Het echte probleem was dat het oorspronkelijke matrijsontwerp koelkanalen had die zo rond de uitwerppennen waren geleid dat er dode zones aan de holtezijde ontstonden. Overstappen van olie naar water zou dat niet hebben opgelost. Het opnieuw ontwerpen van de circuitindeling deed dat.
Wat feitelijk de terugverdientijd drijft
Regloplas documenteert 50% pompenergiereductie met variabele frequentie ∆T-regeling bij 20% snelheidsreductie (regloplas.com). Dat is een reëel getal van een gerenommeerde fabrikant. Het is ook een getal dat ervan uitgaat dat uw koelcircuit gebruik kan maken van de stroomsnelheden die de pomp levert. Kalkaanslag, te kleine kanalen, buitensporige circuitlengte met te veel bochten-elk van deze beperkingen betekent dat de pomp harder draait om de koelvloeistof door beperkingen te duwen die er niet zouden moeten zijn.
De snelste terugverdientijd die we hebben gezien bij de optimalisatie van de temperatuurbeheersing betrof niet de aanschaf van nieuwe apparatuur. Een klant voor cosmeticaverpakkingen in Polen verkortte de cyclustijd van 28 seconden naar 16 seconden door drie circuits te ontkalken, een afgedreven PT100-sensor te vervangen en de stroom tussen de holte en de kernzijden opnieuw in evenwicht te brengen. De totale uitgaven bedroegen minder dan € 2.000. De cyclustijdverkorting van 2,4 miljoen onderdelen per jaar zorgde voor besparingen waarmee de investering in minder dan een week werd terugverdiend. De temperatuurregelaars die ze gebruikten-niets bijzonders, standaard waterunits van een Chinese leverancier-werkten prima toen het koelsysteem eenmaal functioneerde.
De fabriek van P&G in Braun hanteerde de tegenovergestelde aanpak en investeerde zwaar in elektronische stroombewaking in elk koelcircuit op hun Oral-B-componentmatrijzen. Ze behaalden gedocumenteerde afwijzingspercentages van minder dan 0,05% (ptonline.com). Maar het team van Braun erkende ook dat voordat ze per-circuitmonitoring implementeerden, temperatuurregeling voor hen een 'black box' was. Ze vermoedden dat thermische variatie de dimensionale consistentie beïnvloedde, maar konden niet vaststellen welke circuits problematisch waren. Dat is de echte waarde van geavanceerde temperatuurcontroletechnologie-inzicht in een proces dat de meeste faciliteiten als vast beschouwen-en-vergeten.
De materiële vraag
Er worden ons meer vragen gesteld over water- versus olietemperatuurregelaars dan over welke andere apparatuurvraag dan ook. Het antwoord is saai eenvoudig: gebruik waar mogelijk water, water onder druk voor het vervaardigen van thermoplastische kunststoffen tot ongeveer 230 graden, olie alleen als je echt schimmeloppervlakken boven dat bereik nodig hebt. PEEK, PPS, zekerhoge-polyimiden-die hebben olie nodig. PA, PC, POM, ABS, alles in het basis- en standaard technische assortiment-water verwerkt het met een betere thermische geleidbaarheid, lagere bedrijfskosten en geen van de problemen met vervuiling.
De interessantere vraag is hoe de materiaalkeuze het ontwerp van het koelcircuit beïnvloedt, wat vervolgens van invloed is op wat de temperatuurregelaar moet bereiken. Met glas-gevulde verbindingen brengen aanzienlijk meer warmte over in de mal dan ongevulde soorten bij gelijkwaardige shotvolumes. Een mal die is ontworpen voor ongevuld PA66 zal het thermisch moeilijk krijgen als de productie overschakelt naar 30% glas-gevuld PA66. De koelcircuits die zijn afgestemd op het ongevulde materiaal kunnen de warmte niet snel genoeg onttrekken. Cyclustijden worden langer of onderdelen komen eruit met restspanning door onvoldoende koeling.
Wij ontwerpen voor de meest veeleisende materiaalkwaliteit die het gereedschap kan verwerken. Als de kans bestaat dat de productie van ongevulde naar gevulde mengsels migreert, moet het koelsysteem daar vanaf dag één rekening mee houden. Retrofit-aanpassingen-het toevoegen van circuits en het installeren van conforme koelinzetstukken- kosten $ 5.000 tot $ 15.000 en vereisen dat de mal uit productie wordt genomen. Het inbouwen van voldoende thermische capaciteit in het oorspronkelijke ontwerp voegt misschien 10-15% toe aan de gereedschapskosten. De wiskunde geeft er meestal de voorkeur aan om het de eerste keer goed te doen.
De blinde vlek voor onderhoud
Niemand maakt geld vrij voor onderhoud van het koelsysteem totdat er iets kapot gaat. Driemaandelijkse ontkalking, controle van de stroomsnelheid, inspectie van afdichtingen-deze taken worden opgevoerd omdat de productieschema's strak zijn en de matrijzen "goed werken". Vervolgens stijgen de cyclustijden geleidelijk, gedurende zes tot twaalf maanden. Kwaliteitsstatistieken glijden weg. Uiteindelijk trekt iemand aan het gereedschap en vindt kanalen die lijken op de binnenkant van een oude boiler.
Een schaallaag van 1/16 inch voegt ongeveer 15% toe aan de koeltijd. Dat stapelt zich zo langzaam op dat operators de langere cycli toeschrijven aan variaties in de materiaalbatch, veranderingen in de omgevingstemperatuur of machineslijtage. Tegen de tijd dat het verband met de verslechtering van het koelsysteem duidelijk wordt, heb je de cyclustijdwinst over duizenden productie-uren al opgegeten.
De faciliteiten die deze valstrik vermijden, behandelen het onderhoud van het koelsysteem op dezelfde manier als ze preventief onderhoud aan de injectiemachines zelf behandelen: -gepland, gedocumenteerd,- niet-onderhandelbaar. Ieder kwartaal flowtesten. Jaarlijks ontkalken of wanneer het debiet onder de basislijn daalt. Sensorkalibratie volgens een actueel schema in plaats van wanneer de metingen er verdacht uitzien. Dit zijn geen dure activiteiten. Ze hebben alleen iemand nodig die de verantwoordelijkheid draagt.
Waar wij binnenkomen
Bij Abis Mould is de specificatie van het koelsysteem onderdeel van deDFM-bereikop elk programma. We modelleren de verdeling van de warmteflux, bepalen de afmetingen van de kanalen voor het materiaal en de cyclustijddoelstellingen, en configureren de circuitroutering om dode zones en stroombeperkingen te vermijden die problemen in de productie veroorzaken. De selectie van de temperatuurregelaar vindt stroomafwaarts plaats-zodra we weten welke thermische omstandigheden de mal daadwerkelijk kan ondersteunen.
Voor bestaande matrijzen met temperatuur-gerelateerde kwaliteitsproblemen kunnen we beoordelen of de beperking te maken heeft met de uitrusting of de geometrie. Soms is het zinvol om de controller te upgraden. Vaker is het probleem een koelcircuit dat moet worden aangepast of dat te lang is uitgesteld. Hoe dan ook, de diagnose begint met de schimmel, en niet met het specificatieblad van een nieuwe temperatuurregeleenheid.
Als u van plan bent eenschimmel programmamet strenge thermische eisen of het bestrijden van temperatuurproblemen met bestaand gereedschap, kan ons technische team de details doornemen. Het gesprek over het koelsysteem is productiever als het vroeg plaatsvindt-maar het is nooit te laat om erachter te komen wat de prestaties feitelijk beperkt.