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I N C O N T R I T E C N I C I 2 0 1 6 Relatore : Slide n° 1
Impostazione e controllo
della temperatura dello stampo
dai sistemi per la ricerca dell' uniformità a quelli per l’alternanza delle condizioni
Giorgio Bertacchi
Milano 04/03/2016 I N C O N T R I T E C N I C I 2 0 1 6
I N C O N T R I T E C N I C I 2 0 1 6 Relatore : Slide n° 2
Impostazione e controllo della temperatura dello stampo
Milano 04/03/2016 I N C O N T R I T E C N I C I 2 0 1 6 Relatore: Giorgio Bertacchi
Tempi tipici delle 3 fasi del ciclo
Riempimento Compattazione Raffreddamento
Ben noto ed evidente il peso del tempo di raffreddamento
che include anche la porzione della fase di compattazione
7%0%
93%
1 2 3
11%0%
89%
1 2 3
7%
52%
41%
1 2 3
11%
22%
67%
1 2 3
I N C O N T R I T E C N I C I 2 0 1 6 Relatore : Slide n° 3
Impostazione e controllo della temperatura dello stampo
Milano 04/03/2016 I N C O N T R I T E C N I C I 2 0 1 6 Relatore: Giorgio Bertacchi
Distinguiamo tra
- uniformità di ripetizione del processo
- valori preferiti per ogni caratteristica richiesta
I N C O N T R I T E C N I C I 2 0 1 6 Relatore : Slide n° 4
Impostazione e controllo della temperatura dello stampo
Milano 04/03/2016 I N C O N T R I T E C N I C I 2 0 1 6 Relatore: Giorgio Bertacchi
Influenza della temperatura stampo sul tempo di raffreddamento
TE temperature estrazione TM temperatura fuso tipiche del materiale
TW temperature superfici cavità impostate
TW PARAMETRO PRIMARIO DOPO LO SPESSORE (S 2)
Esempio POM ha parità distabilità dimensionale Tw con s 3.2 = 70°CTw con s 0,8 = 120°C
STIME ANCORA ANCORA INSUFFICIENTI SE NON SI CONSIDERA
«RIGIDITÀ» FORMA (ESTRAZIONE)
Con semi-cristallini
La temperatura
dello stampo deve
essere modulata in
funzione dello
spessore
POM
I N C O N T R I T E C N I C I 2 0 1 6 Relatore : Slide n° 5
Impostazione e controllo della temperatura dello stampo
Milano 04/03/2016 I N C O N T R I T E C N I C I 2 0 1 6 Relatore: Giorgio Bertacchi
Insufficient part quality
Temperatura stampo (Spessore pezzo)Struttura del polimero / Additivi
Qualità insufficiente
Tutti i materiali
Problema qualità # 1
Semi cristallini
Sufficiente - cristallizzazione- stabilità dimensionale
Problema qualità # 2
Temperatura stampo (Spessore pezzo)Struttura del polimero / Additivi
Ciclo = produttività dello stampaggio
= Temperatura stampo (Velocità raffreddamento)
Non si può raffreddare a piacere! (Non sempre si usa un raffreddamento ottimale)
Non si può raffreddare a piacere! (Non sempre si usa un raffreddamento ottimale)
La temperatura stampo non può essere scelta solo su considerazioni di ciclo
I N C O N T R I T E C N I C I 2 0 1 6 Relatore : Slide n° 6
Impostazione e controllo della temperatura dello stampo
Milano 04/03/2016 I N C O N T R I T E C N I C I 2 0 1 6 Relatore: Giorgio Bertacchi
guaina solidificata (T no-flow)
guaina solidificata (T no-flow)
Problema qualità # 3giunzione dei flussi difettosità visibili (intagli) / cattive saldature
PA 66Cristallizzazione fz. temperatura. stampo
Problema # 2
I N C O N T R I T E C N I C I 2 0 1 6 Relatore : Slide n° 7
Impostazione e controllo della temperatura dello stampo
Milano 04/03/2016 I N C O N T R I T E C N I C I 2 0 1 6 Relatore: Giorgio Bertacchi
Problema # 4 : inclusione aria – gas alle giunzioni dei flussi
b) Vere inclusioni con esitazioni flussocon particolari geometri e
variazione di spessorea) Giunzioni semplici c) “Sacche” senza sfoghi
TradizionalmenteApplicando il vuoto a stampo e / o al gruppo di plastificazione
stampo caldo = possibile bassa velocità d’iniezione = poca /nulla formazione di guaina risolve, o comunque, semplifica il problema
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Impostazione e controllo della temperatura dello stampo
Milano 04/03/2016 I N C O N T R I T E C N I C I 2 0 1 6 Relatore: Giorgio Bertacchi
Problema qualità # 5Deformazioni = uniformità temperatura stampo
Talvolta si dimentica o non si può raffreddare con la dovuta uniformitàTalvolta si dimentica o non si può raffreddare con la dovuta uniformità
Linee guida perevitare problemi
SI i <= h (d= 4-12 + s h= 2 - 4 d)NO I > h
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Impostazione e controllo della temperatura dello stampo
Milano 04/03/2016 I N C O N T R I T E C N I C I 2 0 1 6 Relatore: Giorgio Bertacchi
Soluzioni tradizionaliper la ricerca dell’uniformità della temperatura
LaminaBaffleLamina
Fontana“Bubler”Fontana
c
Circuito
Parallelo
Basse
pressioni
Corrosione
Calcificazione
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Impostazione e controllo della temperatura dello stampo
Milano 04/03/2016 I N C O N T R I T E C N I C I 2 0 1 6 Relatore: Giorgio Bertacchi
Soluzioni “tradizionali” speciali per evitare punti caldi
Maschi di leghedi rame
Evaporative pin
Exairtubi Vortex
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Impostazione e controllo della temperatura dello stampo
Milano 04/03/2016 I N C O N T R I T E C N I C I 2 0 1 6 Relatore: Giorgio Bertacchi
Analisi del raffreddamento: quantità di calore da asportare
Calore da estrarre = (750 – 200) 550 kJ/ a) Trasformo in kcal 550 / 4.186 = 131 kcal /kg b) Scelgo ∆t in / out
c) Considero peso stampata, ciclo � trovo portata
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Impostazione e controllo della temperatura dello stampo
Milano 04/03/2016 I N C O N T R I T E C N I C I 2 0 1 6 Relatore: Giorgio Bertacchi
Portata per ottenere la turbolenza ACQUA OLIO
Da flusso laminare a flusso turbolento
Efficienza e qualità del raffreddamento
Mantenere basso incremento T in / out Un semplice
accessorio
per ogni circuito!
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Impostazione e controllo della temperatura dello stampo
Milano 04/03/2016 I N C O N T R I T E C N I C I 2 0 1 6 Relatore: Giorgio Bertacchi
100 % frazione solida: riduzione ciclo: da 47 a 37 s
Modellazione VISI-Flow
Concept Laser Hoffman
Inserto SLMBase Maraging
HRS - Flow
ServiceTexer Design
DMS technologyEoscircuito su due metà
unite poi per brasaturaBobina VHS anni 90 –simulazione faBest ®
Soluzione dei problemi di raffreddamento ravvicinato e uniformeda tecnologia tradizionali a SLM “Selective Laser Melting” e canali conformati )
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Impostazione e controllo della temperatura dello stampo
Milano 04/03/2016 I N C O N T R I T E C N I C I 2 0 1 6 Relatore: Giorgio Bertacchi
Soluzione integrale problema # 3
Sistemi integrali per ridurre/eliminare le linee di saldatura dei flussi
Temporary Heating the Mold Surface – “Temporary” Cooling the Mold SurfaceTecnologie note da tempo come “Variotherm” – “Pulse cooling”
Riempimento T stampo > Tg (Tc)
polimeri amorfi > Tg (transizione vetrosasemi cristallini > Tc (cristallizzazione)
(RISCALDAMENTO INTERNO – RISCALDAMENTO SUPERFICI)
II) fiamma gas – aria calda radiazione termica IR – IR con coatingII) – cartucce termiche – elementi ceramici conduttiv i
III) doppio inserto IV ) vapore – induzione
tempo
tem
pera
tura
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Impostazione e controllo della temperatura dello stampo
Milano 04/03/2016 I N C O N T R I T E C N I C I 2 0 1 6 Relatore: Giorgio Bertacchi
3
6
7
Quando scaldare
quando raffreddare
NO COOLING
Heat
COOL
1. Stampo chiuso2. Riempimento3. Compattazione4. Raffreddamento
Plastificazione5 Distacco gruppo6. Apertura stampo7. Estrazione
1. Mold closing2. Filling3. Holding4. Cooling 5. Plastication
“Sprue break”6. Mold opening7. Ejection
COOL = raffreddamento controllato
2
4
1
Ciclo
5
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Impostazione e controllo della temperatura dello stampo
Milano 04/03/2016 I N C O N T R I T E C N I C I 2 0 1 6 Relatore: Giorgio Bertacchi
Problemi da affrontare
Ridurre i tempi per raggiungimento delle 2 condizion i
Assicurare l’uniformità del risultato
a) usare circuiti raffreddamento / riscaldamento “conformali” ravvicinati
b) isolare dal resto dello stampo con sbarramenti(eventuali circuiti “freddi”)
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Impostazione e controllo della temperatura dello stampo
Milano 04/03/2016 I N C O N T R I T E C N I C I 2 0 1 6 Relatore: Giorgio Bertacchi
3D WELDLESS MANUFATURING SYSTEM
RHCM Rapid Heat Change MoldingIPF - International Plastic Fair – MAKUARI MESSE Giappone 2003
Riscaldamento con vapore
Basi del funzionamento1 generatore vapore 1 unità raffreddamento
1 centralina di regolazione con comandi integrati con regolazione pressa1 Circuito di controllo temperatura stampo
con accesso dei 2 fluidi
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Impostazione e controllo della temperatura dello stampo
Milano 04/03/2016 I N C O N T R I T E C N I C I 2 0 1 6 Relatore: Giorgio Bertacchi
Parti Piane: Riscaldamento IR – raffreddamento continuo
Stampaggio lenti alta qualità
grosso spessoreriscaldamento
IR con robot estrazione Iniezione – espansione –
compressioneKM - K 2001
Variomeltcon tavola index
Riscaldamento IR sull retro dell’impronta
Engel K2007
Dynamic Temperature Control (DTC)
---------------Ogni lato dello stampo contiene 2
circuiti- uno in prossimità della cavità
seguendo il profilo - rapido cambio di temperatura
- uno lontano con bassa temperatura che stabilizza lo
stampo HD-DVD / Blu-ray Discs
KM - K2004
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Impostazione e controllo della temperatura dello stampo
Milano 04/03/2016 I N C O N T R I T E C N I C I 2 0 1 6 Relatore: Giorgio Bertacchi
Esempi storici di alcuni produttori innovativi hanno affrontato il problema
SWTS Alternating Temperature TechnologyGermania
GIWW Rapid Temperature ChangeInghilterra
Piovan – Dynatemp Ecomolding (2009)Italia
HB-THERM – Vario-5 Switching Unit Svizzera
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Impostazione e controllo della temperatura dello stampo
Milano 04/03/2016 I N C O N T R I T E C N I C I 2 0 1 6 Relatore: Giorgio Bertacchi
KIMW “Indumold” induzione interna Schiuma strutturale ABS
Wittman Battenfeld Cina Plast / Fakuma 2008
Heat & CoolRocTool 3iTech
Cordless Siemens PC/ABS 2008
Cage system Induttori
esterni3iTech Induttori interni
«Piano black» PC/ABS
Stampaggio:Gruppo Plastivaloire
RocTool
3iTech: fusione 2 tecnologie, Indumold (KIMW )e InCage System (RocTool) basate sullo stesso principio
Riscaldamento ad induzione elettromagnetica
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Impostazione e controllo della temperatura dello stampo
Milano 04/03/2016 I N C O N T R I T E C N I C I 2 0 1 6 Relatore: Giorgio Bertacchi
Domande importanti
� Valore manufatto / costo stampo + stampaggio
� Applicabilità ai diversi polimeri
� Applicabilità alle varie geometrie
� Consumo energetico
� Problemi dilatazioni stampo – matrice / punzone
� Qualità acciai
� Sicurezza per gli operatori
� Assistenza / Know-how / licenze
� …….
Per Induzione 3iTech
Acciai con buon compromesso tra proprietà magnetiche e termiche
(e.g. H11/Wnr 1.2343 – AISI 420)
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Impostazione e controllo della temperatura dello stampo
Milano 04/03/2016 I N C O N T R I T E C N I C I 2 0 1 6 Relatore: Giorgio Bertacchi
Qualche dato sperimentale
Convegno Heat and Cool – Proplast, 1/10/2015 Innotool case study - Andrea Romeo
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Impostazione e controllo della temperatura dello stampo
Milano 04/03/2016 I N C O N T R I T E C N I C I 2 0 1 6 Relatore: Giorgio Bertacchi
Qualche dato sperimentale
Convegno Heat and Cool – Proplast, 1/10/2015 Innotool case study - Andrea Romeo
I N C O N T R I T E C N I C I 2 0 1 6 Relatore : Slide n° 24
Impostazione e controllo della temperatura dello stampo
Milano 04/03/2016 I N C O N T R I T E C N I C I 2 0 1 6 Relatore: Giorgio Bertacchi
Documentazione Roctool
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Impostazione e controllo della temperatura dello stampo
Milano 04/03/2016 I N C O N T R I T E C N I C I 2 0 1 6 Relatore: Giorgio Bertacchi
3iTech ®– Main phenomenoms
Inductor
Cavity
- With induction only the few millimeters of steel under the moulding surface
are heated up very quickly (5 to 10sec)
- Fast cooling thanks to water channels and fast heating
- Accurate temperature control during molding cycle
- Heating in a fully open configuration is possible- Heating is possible during
injection and packing step
Documentazione Roctool
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Impostazione e controllo della temperatura dello stampo
Milano 04/03/2016 I N C O N T R I T E C N I C I 2 0 1 6 Relatore: Giorgio Bertacchi
Qualità altrimenti impossibili
con incrementi di ciclo
più che giustificati
Per i micro pezzi, l’aumento di qualità è
contemporaneo alla riduzione del ciclo
No induzioneT stampo °C: 180C
a induzione
T stampo °C: 330CPEEK
CF 20 %
Soluzione problemi estremi
flusso – spessore
polimeri critici
Cruscotto ABS/PC – Piano Black
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Impostazione e controllo della temperatura dello stampo
Milano 04/03/2016 I N C O N T R I T E C N I C I 2 0 1 6 Relatore: Giorgio Bertacchi
Dati sperimentali Microcell progetto POR-FESR Asse I – Innovazione e transizione produttiva
Heat & Cool
MuCell +
Regione Piemonte. Maip, Mopla, Mista, Onni-Stamp e Cornaglia
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Impostazione e controllo della temperatura dello stampo
Milano 04/03/2016 I N C O N T R I T E C N I C I 2 0 1 6 Relatore: Giorgio Bertacchi
Conclusioni
Tutte le nuove tecnologie non sono disponibili solo a noi
Vinceranno i primi a farne il miglior us o
DA prova-e-correggi A analizza più a fondo - capitalizza le esperienze
.. e ricorreggi riduci le incertezze ed i conseguenti errori
Quelli che s’innamoran di pratica sanza scienzia son come l’nocchier ch’entra in naviliosanza timone o bussola, che mai ha certezza dove si vada (Leonardo da Vinci, 1500 circa)
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Impostazione e controllo della temperatura dello stampo
Milano 04/03/2016 I N C O N T R I T E C N I C I 2 0 1 6 Relatore: Giorgio Bertacchi
Plastix
Ottobre 2011 … Maggio 2012
I Edizione 2002 – II Edizione 2011
Approfondimenti