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Unabhängig von der Größe des Teils oder der Art des Kunststoffs sind Druck, Temperatur und Zeit die drei Hauptfaktoren, die die Qualität von Spritzgussprodukten beeinflussen. Mold Hotrunner Solutions (MHS) mit Sitz in Georgetown, Ontario, hat diese Parameter optimiert, als es 2016 die Mikrospritzgießmaschine M3 auf den Markt brachte. Dieses schlüsselfertige, abfallfreie Spritzgießsystem bietet Herstellern von medizinischen Geräten und elektronischen Produkten neue Möglichkeiten. Die interne Entwicklung des Systems, einschließlich Rheo-Pro-Heißkanaldüsen und ISOKOR-Formtechnologie, ermöglicht es der M3-D08-Maschine, direkt angespritzte Mikroteile mit einer Größe von nur 1,3 mg effizient und präzise herzustellen.
A???? Wir haben ein neues Spritzgussverfahren entwickelt, um den Anforderungen gerecht zu werden, die andere Maschinenhersteller nicht erfüllen können. sagte MHS-Gründer Harald Schmidt. A???? M3 ist das erste Spritzgusssystem, das hochwertige Mikroteile in einem messbaren und wiederholbaren Prozess herstellt. A???? Das Unternehmen sah jedoch eine Chance, seine Fähigkeiten weiter zu verbessern. Im Jahr 2020 begann MHS mit der Erweiterung des M3 von einem einzelnen Modul mit 8 Mikroteilkavitäten auf vier 8-Module, wodurch eine schnellere Version mit 32 Kavitäten entstand. Der neue ALPHA M3-D32 kombiniert Robotik und fortschrittliche Steuerungssysteme, um einen höheren Durchsatz ohne Qualitätseinbußen zu erzielen.
Dank der flexiblen Automatisierungstechnik kann MHS M3 und andere Produkte seines Produktportfolios optimieren. MHS bietet Lösungen für Teile unterschiedlicher Größe in der Verpackungs-, Automobil-, Bau- und Konsumgüterindustrie. MHS wurde 2002 gegründet und hat sich der Entwicklung innovativer Spritzgießmaschinen und Heißkanalsysteme verschrieben, um die Produktivität, die Teilequalität und die Umweltbelastung zu verbessern. Das Unternehmen hat seinen Hauptsitz in Kanada und übt als Teil der Westfall Technik-Familie einen Einfluss auf globaler Ebene aus.
MHS ist bestrebt, bei der Entwicklung des M3 viele seit langem bestehende Mängel im Spritzgussprozess zu beseitigen. Traditionell beginnt der Prozess, wenn Kunststoffpellets aus dem Trichter in das rohrförmige Fass fallen. Die Förderschnecke bewegt die Partikel vorwärts und die Heizung außerhalb des Zylinders schmilzt sie. Der Kunststoff erreicht die erforderliche Temperatur und Viskosität, bevor er die Düse erreicht, um in die Form eingespritzt zu werden. Im Gegensatz zum herkömmlichen Spritzgießen verwenden Heißkanäle Nadelverschlussdüsen und interne Heißkanäle, um die Menge an nutzlosem Kunststoffabfall zu reduzieren, der nach dem Formen recycelt oder entsorgt wird. Sie können den Abfall jedoch nicht vollständig vermeiden, nur einige Kunststoffe können gemahlen und wiederverwendet werden.
Die Original-M3 mit acht Kavitäten muss sicherstellen, dass bei jedem Öffnen der Form ein perfektes Teil entsteht. Die Maschine erfordert eine koordinierte horizontale und vertikale Bewegung, um eine 500-Pfund-Form mit einer Genauigkeit von 10 Mikrometern im Bruchteil einer Sekunde zu bewegen. Diese Herausforderungen machen es sehr schwierig, eine reproduzierbare Maschine zu konstruieren, die einfach genaue Druck-, Temperatur- und Zeitparameter einhalten kann. Da das Team die Größe der Maschine im Jahr 2020 erweitert, wird die Aufrechterhaltung dieser präzisen Bewegungen und Heißkanalfunktionen noch wichtiger.
MHS wandte sich im Zuge der ersten M3-Konstruktion im Jahr 2016 an Beckhoff Automation für eine neue Steuerungslösung und konnte die gleiche Steuerungsarchitektur für die Entwicklung eines 32-fach-Systems nutzen. A???? Beckhoff arbeitet seit 2012 mit MHS zusammen, als das Unternehmen mehr Automatisierungs-, Netzwerk- und Fernzugriffsfunktionen benötigte. Paul Pierre, Regional Sales Manager bei Beckhoff Kanada, sagte. M3 erreicht diese Ziele durch mehrere Lösungen, die auf dem Beckhoff C6920 Industrie-PC (IPC) laufen. Der Schaltschrank-Industrierechner verfügt über einen Quad-Core Intel Core i7 Prozessor. A???? Der C6920 IPC bietet uns eine leistungsstarke Plattform zur Realisierung aller erforderlichen Funktionen, was mit einer herkömmlichen SPS nahezu unmöglich ist. Amir Abbas Shoraka, Sr., Automatisierungsingenieur bei MHS, erklärte.
M3 verfügt über ein CP3921-Breitbild-Bedienfeld für HMI-Hardware. Dieses 21,5-Zoll-Multitouch-Display ermöglicht es MHS, die Steuerschnittstelle neu zu konfigurieren, um sie besser an den Mikroformprozess anzupassen. Laut Kai Thielen, MHS Engineering Manager, bietet MHS in Kombination mit dem C6920 IPC ein HMI mit mehr Loggervariablen und einer intelligenteren Benutzeroberfläche. Der große Bildschirm sorgt für eine hohe Transparenz der Benutzeroberfläche und verbessert die Bedienerschulung. Wir haben eigene Funktionen im HMI-Software-Layout entwickelt. wir haben keine-? ? Haben Sie nicht befolgt, was andere Spritzgießmaschinenlieferanten getan haben? ? ? ? Wir wollen etwas leichter verständliches und transparenteres, â????? sagte Thielen.
Die Systemoffenheit der Automatisierungssoftware TwinCAT 3 bietet die beste Engineering-Plattform für M3. Die offene PC-basierte Steuerungsplattform kommuniziert effektiv mit allen IT-Standards und Hardware anderer Industrieanbieter. Zusammen mit dem einfachen Fernzugriff ermöglicht TwinCAT MHS den Versand von Loggerdaten per E-Mail und unterstützt auch die Archivierung in der Cloud, da viele Endbenutzer keinen Netzwerkzugriff gewähren möchten. Die meisten Mikrospritzguss-Endanwender ziehen es vor, Daten lokal zu speichern, anstatt die Maschine mit der Cloud zu verbinden. Datenerfassungslösungen sind jedoch der Schlüssel zur Bereitstellung hochwertiger technischer Unterstützung und Prozessverbesserung.
Das industrielle Ethernet-System EtherCAT bietet Echtzeitkommunikation für komplexe Bewegungsarchitekturen. Da bei Mikroteilen nur sehr wenig Kunststoff zum Einsatz kommt, ist es schwierig, die Verarbeitungstemperatur aufrechtzuerhalten, ohne das Material zu beschädigen. Beim MHS-Verfahren wird die Kunststoffschmelze nicht auf Verarbeitungstemperatur erhitzt, bevor sie den Nadelverschluss erreicht, wodurch die Verarbeitungszeit des Kunststoffs verlängert und der Abfall deutlich reduziert wird.
Die vierkanalige Thermoelement-Eingangs-EtherCAT-Klemme EL3314 und die Temperaturregelungssoftware TF4110 in TwinCAT ermöglichen die Umsetzung. MHS verwendet 14 Heizgeräte mit einer Toleranzanforderung von ±0,1 °C. EL3314 und Temperaturkontrollsoftware lieferten hervorragende Ergebnisse. Zu den Beckhoff-Servoantrieben gehört außerdem die Encoder-Schnittstellenkarte AX5721 zur Unterstützung hochauflösender Heidenhain-Linearencoder. Für die I/O- und Antriebssicherheit steuert die TwinSAFE-Technologie Sicherheitsverriegelungen, Not-Aus-Funktionen und Safe-Torque-Off-Optionen (STO).
Um die Bewegungsanforderungen der Form zu bewältigen, liefert der Beckhoff-Servoantrieb AX5000 die Stromversorgung für den horizontalen Linear-Servomotor AL2815 und den vertikalen AL2412-Linear-Servomotor. A???? Ohne die Echtzeitfähigkeiten von EtherCAT in I/O und Antrieben wäre es unmöglich, schnell eine Genauigkeit von 10 Mikrometern zu erreichen, â???? Craig erklärte. Die 32-Kavitäten-Version verfügt außerdem über einen Hochgeschwindigkeitsroboter mit seitlichem Einstieg, der sich mit einer Geschwindigkeit von 0,4 Millisekunden 1.000 Millimeter in die Zelle hinein bewegt und sich dann 0,4 Millisekunden bewegt. Möglich machen dies der AX5000-Antrieb und zwei AM8042-Servomotoren sowie ein externer Widerstand. A??? Diese Anwendung â????? Komplexe Motion-Control-Architekturen erfordern eine enge Zusammenarbeit, insbesondere bei der Verstellung von Linearachsen. Pierre fügte hinzu. A???? Durch die Zusammenarbeit während des gesamten Prozesses können wir enge Beziehungen zu MHS-Ingenieuren aufbauen. A????
Die Technologie von Beckhoff unterstützt die von MHS entwickelten Lösungen für die Kunststoffindustrie, einschließlich des ursprünglichen M3 und größerer Versionen. A???? Die PC-basierte Automatisierung von Beckhoff hat uns geholfen, die Genauigkeit dynamischer linearer Bewegungskurven zu erreichen, Protokolle per E-Mail zu versenden, um Fehlfunktionen zu verhindern, eine Verbindung zur Cloud herzustellen und mit Geräten von Drittanbietern wie Kameras und Harztrocknern zu kommunizieren. ? ? Sagte Soraka. Am wichtigsten ist, dass MHS ein genaues Heizungssteuerungsprofil implementiert, um die Kunststoffe zu erreichen und aufrechtzuerhalten. ? ? ? Arbeitstemperatur- und Zyklusqualitätskontrolle während der Teileinjektion. Speziell im ALPHA M3-D32 arbeiten 62 Heizungsregler in einer Steuerungsplattform, die die Bewegungsachse und die Maschinenbetriebslogik in einem Zyklus von 5 Millisekunden steuert. ???? Neben der Robotik bietet M3 auch intelligente Verarbeitung an der Maschine und ein Vision-System zur Teileinspektion und Werkzeugsicherheit, das über EtherCAT vernetzt ist. Dies gelang uns mit der gleichen leistungsstarken PC-basierten Maschinensteuerung ohne Leistungseinbußen. ? ? ? ? Aufgrund des Erfolgs von MHS bei der Nutzung von EtherCAT trat das Unternehmen der EtherCAT-Technologiegruppe bei, die mit mehr als 6.000 Mitgliedern die größte Feldbus-Benutzergruppe darstellt.
Die ursprüngliche M3-Maschine produzierte an einem Arbeitstag durchschnittlich 170.000 Mikroteile ohne Abfall und übertraf damit den Industriestandard. Wenn das Gewicht des Teils beispielsweise 10 mg beträgt, wird für den gesamten Prozess genau 1 kg Kunststoffgranulat benötigt. Selbst mit PEEK und anderen Materialien mit hoher Hitzeentwicklung erreicht M3 diese Effizienz unter Beibehaltung der Qualitätsstandards. A???? Ab der ersten M3-Maschine im Jahr 2016 stimmen die Prototypenparameter der Teile mit den Verarbeitungsparametern der Massenproduktion überein. sagte Schmidt.
Obwohl der M3-D08 die Qualitätslücke beim Mikrospritzen verringert, erhöht der ALPHA M3-D32 diese Fähigkeit auf ein beispielloses Durchsatzniveau, ohne die Wiederholbarkeit in Bezug auf Druck, Temperatur und Zeit zu beeinträchtigen. Für Maschinenbewegung, Einspritzung, Kühlung, Auswurf und Robotik kann M3 Zykluszeiten von 4 Sekunden oder weniger erreichen. Dadurch kann die vergrößerte Maschine durchschnittlich 690.000 Teile pro Tag produzieren, also mehr als das Vierfache. MHS wird in diesem Bereich weiterhin Innovationen vorantreiben, verschiedene Kunden mit hochpräzisen Kunststoffprodukten beliefern und sich bemühen, höchste Geschwindigkeit und Qualität auf dem Mikrospritzgussmarkt sicherzustellen.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 05.11.2021
