Producent tworzyw sztucznych wydłuża czas pracy formy o 200-500%

SYTUACJA

Performance Plastics specjalizuje się w wysokowydajnym formowaniu wtryskowym. Firma produkuje małe, skomplikowane, wysokiej jakości części z materiałów, które rozwiązują najtrudniejsze problemy klientów. Od 30 lat koncentruje się na stosowaniu tych wysoce zaawansowanych technologicznie tworzyw sztucznych ze względu na korzyści, jakie zapewniają one podczas produkcji skomplikowanych elementów o bardzo wąskich tolerancjach. Specjalizuje się w pomaganiu firmom z branży medycznej, energetycznej, lotniczej/obronnej, elektronicznej oraz spożywczej w rozwiązywaniu bieżących problemów z produktami lub w tworzeniu konkurencyjnych rozwiązań nowej generacji.

„Od projektu po produkcję, robimy to, o czym inni marzyli, co im się nie udało lub czego według nich nie da się zrobić” – powiedział Tom Mendel, prezes i dyrektor generalny. „Nie definiuje nas branża, ale materiał, z którego korzystamy, wyrafinowane narzędzia, których używamy i restrykcyjne zakresy tolerancji, których przestrzegamy”.

Firma agresywnie obniżyła koszt każdej części dzięki opatentowanemu, wysokonakładowemu procesowi wtrysku gorącokanałowego z bezpośrednim wlewem, który znacznie zmniejsza ilość odpadów i koszty. Firma zajmuje się formowaniem PEEK od czasu wprowadzenia tego materiału na rynek na początku lat 80-tych i ma duże doświadczenie jako zatwierdzony przetwórca Torlonu. Firma była również zaangażowana w prace rozwojowe nad żywicami z polimerów ciekłokrystalicznych (LCP). Firma jest jedną z niewielu, które są w stanie formować fluorowany etylen-propylen (FEP) przy użyciu ośmiogniazdowych form o dużej objętości z systemami gorących kanałów do produkcji kluczowych części fluoropolimerowych. Prawie 30% produkowanych komponentów jest wysyłanych do międzynarodowych klientów, zapewniając wartość „Best in Class”.

PROBLEM

Każdy producent form wie, że utrzymanie formy w czystości jest koniecznością w procesie produkcji. Istnieją jednak dwa problemy. Po pierwsze, forma jest podgrzewana (w przypadku Performance) do ekstremalnej temperatury 450 stopni Fahrenheita, a plastik wchodzący do formy może mieć nawet 800 stopni Fahrenheita. W takim przypadku gaz jest generowany jako naturalny produkt uboczny, a gdy ulega skropleniu, wytworzone substancje lotne przyklejają się do formy. Przy ekstremalnych materiałach, których Performance używa w swoich formach, gaz ten przywiera mocno – Mendel powiedział, że zanieczyszczenia mogą przypominać smołę.

Kolejny problem pojawia się, gdy tworzywo sztuczne jest wylewane z jednego końca części i przepływa do końca wypełnienia. Na końcu napełniania gaz musi być odprowadzany przez bardzo dokładny otwór w formie – taki, który wypuszcza gaz, ale nie pozwala na ucieczkę plastiku. Ten otwór wentylacyjny na końcu napełniania zostaje zatkany przez nagromadzenie cząstek stałych gazów, które skraplają się podczas chłodzenia formy. Jeśli narzędzie nie będzie prawidłowo odpowietrzane, pojawią się problemy. Gaz może zniszczyć metal formy lub część może nie spełniać standardów jakości.

Dlatego też wszyscy producenci form starają się utrzymywać drożność otworów wentylacyjnych, aby zachować czystość formy. Jak wyjaśnia Mendel, dobrzy producenci mają program konserwacji zapobiegawczej, w którym zajmują się zjawiskiem gromadzenia się gazu w formie. Prawidłowe czyszczenie formy jest nie tylko wymagane, ale jest to umiejętność nabyta. Nikt nie chce zniszczyć formy, ponieważ ich wymiana może być ogromnym wydatkiem – w przypadku Performance niektóre formy mogą kosztować nawet 250 000 USD.
Kiedy forma jest czyszczona, zwykle wymaga całkowitego rozebrania – montaż jest zatrzymywany, forma jest wyjmowana, demontowana, a każdy zakamarek jest czyszczony. Następnie należy ją z powrotem złożyć. Jest to bardzo czasochłonne, a ponieważ Performance Plastics działa bardzo szybko, nie lubi się zatrzymywać.

Tradycyjna metoda czyszczenia form w Performance może obejmować wszelkiego rodzaju piaskowanie lub stosowanie rozpuszczalników i szczotek drucianych. Odpady wtórne pochodzące z rozpuszczalników i innych mediów mogą stanowić duży problem dla środowiska, a ponadto czasami wżerają się w metal. Tego typu metody czyszczenia mogą być również czasochłonne, ponieważ metal często wymaga namoczenia lub późniejszego użycia szczotki drucianej w celu mechanicznego usunięcia zanieczyszczeń. W każdym z tych przypadków istnieje ryzyko uszkodzenia formy.

ROZWIĄZANIE

System czyszczenia suchym lodem firmy Cold Jet wykorzystuje nieścierne medium w postaci suchego lodu (CO2 z recyklingu), które nie uszkadza powierzchni ani sprzętu. Połączenie energii kinetycznej suchego lodu i efektów termicznych przerywa połączenie między brudem a powierzchnią, usuwając zanieczyszczenia. W przeciwieństwie do czyszczenia strumieniowego innymi mediami, czyszczenie suchym lodem nie pozostawia żadnych odpadów wtórnych, ponieważ granulki lub cząsteczki suchego lodu sublimują – przekształcają się z ciała stałego w gaz – po uderzeniu. Czyszczenie suchym lodem jest również bezpieczne i nietoksyczne, nie powoduje dalszego zanieczyszczenia i zmniejsza lub eliminuje narażenie pracowników na niebezpieczne chemiczne środki czyszczące.

WYNIKI

Po tym, jak zespół Mendla wypróbował maszynę Cold Jet MicroClean, wszyscy zgodzili się na korzystanie z tego systemu. Od czasu wdrożenia rozwiązania Cold Jet, firma Performance Plastics była w stanie wydłużyć żywotność formy, czyszcząc ją na miejscu w prasie – w tym sworznie odpowietrzające i wypychające – wydłużając czas między całkowitymi demontażami.

„Czyszczenie za pomocą urządzeń Cold Jet nie powoduje rolowania linii podziału, zmiany lub zniszczenia metalu” – powiedział Mendel. „A co najlepsze, pozwala nam wydłużyć czas pracy. Używamy go codziennie, na każdej zmianie”.

Mendel powiedział, że możliwość czyszczenia części na miejscu za pomocą rozwiązania Cold Jet naprawdę oszczędza czas. Kompletny demontaż może się różnić w zależności od części – czasami zajmuje dwa dni lub 16 roboczogodzin, a czasami zajmuje mniej czasu. W przypadku pracy w ekstremalnych temperaturach, tak jak w przypadku Performance, nie tylko sam demontaż jest czasochłonny – potrzeba czterech godzin na rozgrzanie maszyny i czterech godzin na jej schłodzenie. W tej branży czas to pieniądz, a wyłączenie jest bardzo kosztowne. Im dłużej można opóźnić całkowity demontaż bez uszkodzenia części, tym lepiej.

„Powiedziałbym, że stosowanie procesu czyszczenia Cold Jet wydłuża czas pracy naszych form o 200-500%”, powiedział Mendel. „Oszczędza nam to schładzania formy, wyjmowania jej, demontażu, ponownego montażu, wkładania z powrotem i podgrzewania wszystkiego. To dużo czasu i ryzyko uszkodzenia. Jesteśmy bardzo wrażliwi na wydłużenie cyklu produkcyjnego i koszty rozruchu. Gdy już coś uruchomimy, nie chcemy przestawać”.

Kiedy się zatrzymują, używają rozwiązania Cold Jet, niezależnie od tego, czy forma jest gorąca w prasie, czy rozebrana na zimno na stole warsztatowym. Drugą ważną korzyścią dla firmy Performance jest to, że urządzenia Cold Jet zapewniają dużą elastyczność podczas czyszczenia form. Mogą zastosować odpowiedni nacisk, aby zapobiec uszkodzeniom, czego nie zawsze mogą zrobić przy użyciu rozpuszczalników i szczotek drucianych. Aby zilustrować, jak dokładne mogą być formy w Performance, zamknięcia niektórych materiałów wysokociśnieniowych muszą wynosić 0,0004„ – ponieważ przy 0,0005” nastąpi zapłon, a przy 0,0002-0,0003” nie można odpowietrzyć i zniszczy to metal. Formy te są bardzo delikatne; 0,0005 odpowiada jednej szóstej średnicy ludzkiego włosa.

„To dość ciasno” – powiedział Mendel. „A kiedy wejdziesz ze szczotką drucianą i przypadkowo zdejmiesz trochę metalu, forma może zostać zniszczona”.

Wreszcie, ponieważ czystsza forma oznacza lepszą część, a formy w Performance mogą być teraz szybko czyszczone podczas pracy, część jest skuteczniej wentylowana. Ilość odpadów spada, a jakość rośnie. A Performance Plastics potrzebuje teraz tylko jednej osoby do czyszczenia formy, w porównaniu do dwóch, więc personel krytyczny może być skierowany gdzie indziej.

„Powiedziałbym innym, aby to wypróbowali” – powiedział Mendel. „Z pewnością każdy w tej branży jest sceptyczny i trzeba mieć trochę odwagi, aby podjąć ryzyko, ale korzyści są tego warte”.