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Quelle que soit la taille de la pièce ou le type de plastique, les trois principaux facteurs affectant la qualité des produits moulés par injection sont la pression, la température et le temps. Mold Hotrunner Solutions (MHS), située à Georgetown, en Ontario, a optimisé ces paramètres lors du lancement de la machine de moulage par micro-injection M3 en 2016. Ce système de moulage par injection clé en main et zéro déchet offre de nouvelles capacités aux fabricants de dispositifs médicaux et de produits électroniques. Le développement interne du système, y compris les buses à canaux chauds Rheo-Pro et la technologie de moulage ISOKOR, permet à la machine M3-D08 de produire efficacement et avec précision des micropièces à déclenchement direct aussi petites que 1,3 mg.
un???? Nous avons créé un nouveau processus de moulage par injection pour répondre aux besoins que les autres fabricants de machines ne peuvent pas satisfaire, â???? » a déclaré le fondateur de MHS, Harald Schmidt. un???? M3 est le premier système de moulage par injection à produire des micro-pièces de haute qualité selon un processus mesurable et reproductible. un???? Cependant, l’entreprise a vu une opportunité d’améliorer encore ses capacités. En 2020, MHS a commencé à étendre le M3 d'un module unique avec 8 cavités pour micro-pièces à quatre modules de 8, pour obtenir une version à 32 cavités plus rapide. Le nouvel ALPHA M3-D32 combine robotique et systèmes de contrôle avancés pour atteindre un débit plus élevé sans compromettre la qualité.
Une technologie d'automatisation flexible permet à MHS d'optimiser M3 et d'autres produits de son portefeuille de produits. MHS fournit des solutions pour des pièces de différentes tailles dans les secteurs de l'emballage, de l'automobile, de la construction et des biens de consommation. Fondée en 2002, MHS s'engage à créer des machines de moulage par injection et des systèmes à canaux chauds innovants pour améliorer la productivité, la qualité des pièces et l'impact environnemental. L'entreprise a son siège social au Canada et, en tant que membre de la famille Westfall Technik, maintient une influence à l'échelle mondiale.
MHS s'engage à éliminer de nombreux défauts de longue date dans le processus de moulage par injection lors de la conception du M3. Traditionnellement, le processus commence lorsque les granulés de plastique tombent de la trémie dans le fût tubulaire. Le doseur à vis fait avancer les particules et le chauffage à l'extérieur du baril les fait fondre. Le plastique atteint la température et la viscosité requises avant d’atteindre la buse pour être injecté dans le moule. Contrairement au moulage par injection traditionnel, les canaux chauds utilisent des vannes et des canaux chauds internes pour réduire la quantité de déchets plastiques inutiles recyclés ou jetés après le moulage. Cependant, ils ne peuvent pas éliminer complètement les déchets, seuls certains plastiques peuvent être broyés et réutilisés.
Le M3 original à huit empreintes doit garantir qu'une pièce parfaite apparaît à chaque ouverture du moule. La machine nécessite un mouvement horizontal et vertical coordonné pour déplacer un moule de 500 livres avec une précision de 10 microns en une fraction de seconde. Ces défis rendent très difficile la conception d’une machine reproductible capable simplement de maintenir des paramètres précis de pression, de température et de temps. À mesure que l’équipe élargit la taille de la machine en 2020, le maintien de ces mouvements précis et de ces fonctions de canaux chauds devient encore plus important.
MHS s'est tourné vers Beckhoff Automation pour une nouvelle solution de contrôle lors de la construction initiale du M3 en 2016, et a pu utiliser la même architecture de contrôle pour concevoir un système à 32 cavités. un???? Beckhoff travaille avec MHS depuis 2012, époque à laquelle l'entreprise avait besoin de davantage de capacités d'automatisation, de réseau et d'accès à distance, â???? » a déclaré Paul Pierre, directeur régional des ventes de Beckhoff Canada. M3 atteint ces objectifs grâce à plusieurs solutions exécutées sur le PC industriel (IPC) Beckhoff C6920. L'ordinateur industriel de l'armoire de commande est équipé d'un processeur Intel Core i7 quadricœur. un???? Le C6920 IPC nous fournit une plate-forme puissante pour réaliser toutes les fonctions requises, ce qui est presque impossible avec un API traditionnel. Amir Abbas Shoraka, Sr., ingénieur en automatisation de MHS, a expliqué.
M3 dispose d'un panneau de commande grand écran CP3921 pour le matériel IHM. Cet écran multi-touch de 21,5 pouces permet à MHS de reconfigurer l'interface de contrôle pour mieux l'adapter au processus de micro-moulage. Selon Kai Thielen, responsable de l'ingénierie de MHS, en combinaison avec l'IPC C6920, MHS fournit une IHM avec davantage de variables d'enregistreur et une interface utilisateur plus intelligente. Le grand écran offre une grande transparence à l’interface utilisateur et améliore la formation des opérateurs. Nous avons développé nos propres fonctions dans la configuration du logiciel HMI. Nous n'avons pas-? ? Vous n'avez pas suivi ce que d'autres fournisseurs de machines de moulage par injection ont fait—— ? ? ? ? Nous voulons quelque chose de plus facile à comprendre et de plus transparent, â???? » dit Thielen.
L'ouverture du système du logiciel d'automatisation TwinCAT 3 fournit la meilleure plate-forme d'ingénierie pour M3. La plate-forme de contrôle ouverte basée sur PC communique efficacement via toutes les normes informatiques et le matériel d'autres fournisseurs industriels. Outre un accès à distance facile, TwinCAT permet à MHS d'envoyer les données de l'enregistreur par courrier électronique et prend également en charge l'archivage dans le cloud, car de nombreux utilisateurs finaux ne souhaitent pas accorder l'accès au réseau. La plupart des utilisateurs finaux de micromoulage préfèrent stocker les données localement plutôt que de connecter la machine au cloud. Cependant, les solutions de collecte de données sont essentielles pour fournir un support technique de haute qualité et améliorer les processus.
Le système Ethernet industriel EtherCAT fournit une communication en temps réel pour les architectures de mouvement complexes. Les micro-pièces utilisant très peu de plastique, il est difficile de maintenir la température de traitement sans endommager le matériau. Le procédé MHS ne chauffe pas le plastique fondu à la température de traitement avant qu'il n'atteigne l'obturateur de la vanne, prolongeant ainsi le temps de travail du plastique et réduisant considérablement les déchets.
Le terminal EtherCAT d'entrée thermocouple à quatre canaux EL3314 et le logiciel de contrôle de température TF4110 dans TwinCAT rendent la mise en œuvre possible. MHS utilise 14 radiateurs avec une exigence de tolérance de ±0,1°C. EL3314 et le logiciel de contrôle de température ont donné d'excellents résultats. Les servomoteurs Beckhoff incluent également la carte d'interface d'encodeur AX5721 pour prendre en charge les encodeurs linéaires Heidenhain haute résolution. Pour la sécurité des E/S et des entraînements, la technologie TwinSAFE contrôle les verrouillages de sécurité, les arrêts d'urgence et les options d'arrêt sécurisé du couple (STO).
Afin de gérer les exigences de mouvement du moule, le servomoteur AX5000 de Beckhoff alimente le servomoteur linéaire AL2815 à mouvement horizontal et le servomoteur linéaire AL2412 à mouvement vertical. un???? Sans les capacités en temps réel d'EtherCAT dans les E/S et les lecteurs, il serait impossible d'atteindre rapidement une précision de 10 microns, â???? Craig a expliqué. La version à 32 cavités ajoute également un robot à grande vitesse à entrée latérale, qui se déplace de 1 000 millimètres dans la cellule à une vitesse de 0,4 milliseconde, puis se déplace de 0,4 milliseconde. Le variateur AX5000, deux servomoteurs AM8042 et une résistance externe rendent cela possible. un??? Cette application ?????? Une architecture complexe de contrôle de mouvement nécessite une collaboration étroite, en particulier lors du réglage des axes linéaires. ajouta Pierre. un???? Travailler ensemble tout au long du processus nous permet de nouer des relations solides avec les ingénieurs MHS. un????
La technologie de Beckhoff prend en charge les solutions de l'industrie du plastique mises au point par MHS, y compris le M3 original et les versions plus grandes. un???? L'automatisation basée sur PC de Beckhoff nous a aidés à atteindre la précision des courbes de mouvement linéaires dynamiques, à envoyer des journaux par courrier électronique pour éviter les dysfonctionnements, à nous connecter au cloud et à communiquer avec des appareils tiers tels que des caméras et des séchoirs à résine. ? ? » dit Soraka. Plus important encore, MHS met en œuvre un profil de contrôle de chauffage précis pour atteindre et entretenir le plastique ? ? ? ? Contrôle de la température de travail et de la qualité du cycle lors de l’injection des pièces. En particulier dans l'ALPHA M3-D32, 62 contrôleurs de chauffage fonctionnent dans une plate-forme de contrôle qui contrôle l'axe mobile et la logique de fonctionnement de la machine dans un cycle de 5 millisecondes. ???? En plus de la robotique, M3 fournit également un traitement intelligent sur la machine et un système de vision pour l'inspection des pièces et la sécurité des moules, qui est mis en réseau via EtherCAT. Nous l'avons fait avec le même puissant contrôleur de machine basé sur PC, sans aucune perte de performances. ? ? ? ? Forte du succès de MHS dans l'utilisation d'EtherCAT, la société a rejoint le groupe technologique EtherCAT, qui constitue le plus grand groupe d'utilisateurs de bus de terrain avec plus de 6 000 membres.
La machine M3 d'origine a produit en moyenne 170 000 micro-pièces en une journée de travail, sans aucun déchet, et a dépassé les normes de l'industrie. Par exemple, si le poids de la pièce est de 10 mg, il faudra exactement 1 kg de granulés de plastique pour réaliser l’ensemble du processus. Même avec du PEEK et d'autres matériaux à haute température, M3 atteint cette efficacité tout en maintenant les normes de qualité. un???? Depuis la première machine M3 en 2016, les paramètres du prototype des pièces sont cohérents avec les paramètres de traitement de la production de masse, â???? dit Schmidt.
Bien que le M3-D08 réduit l'écart de qualité dans le micromoulage, l'ALPHA M3-D32 augmente cette capacité à un niveau de débit sans précédent sans compromettre sa répétabilité en termes de pression, de température et de temps. Pour le mouvement des machines, l’injection, le refroidissement, l’éjection et la robotique, M3 peut atteindre des temps de cycle de 4 secondes ou moins. Cela permet à la machine à grande échelle de produire en moyenne 690 000 pièces par jour, soit plus de quatre fois. MHS continuera d'innover dans ce domaine, de fournir à différents clients des produits en plastique de haute précision et de s'efforcer d'assurer la vitesse et la qualité les plus élevées sur le marché du micromoulage.
Heure de publication : 05 novembre 2021
