Roboter-Rotationsformen sorgen für neue Präzision beim Kunststoffformen

Kevin Lumberg | 19. Juli 2023

Die Welten des Backens und des Kunststoffformens scheinen auf den ersten Blick meilenweit voneinander entfernt zu sein, aber in Wirklichkeit haben sie tatsächlich viel gemeinsam. In beiden Fällen streben wir nach Perfektion und schaffen stets ein perfektes Endprodukt.

Auch wenn wir das Backen eher als Kunst und das Formen von Kunststoffen als eher wissenschaftlich fundiert betrachten, kommt es bei beiden auf die Verwendung der richtigen Zutaten, die Anwendung der richtigen Temperatur zur richtigen Zeit und die Verwendung des richtigen Backwerkzeugs an. sei es eine Pfanne oder eine Form.

Allerdings können sich unsere Wege trennen, wenn es um die Technologie geht. Während sich ein Bäckermeister möglicherweise weigert, moderne Technologie in seinen Prozess einzubauen, begrüßen wir sie im Kunststoffspritzguss. Ein typisches Beispiel dafür ist der Einsatz des Roboter-Rotationsformens, das den Kunststoffformprozess präziser macht und neue Maßstäbe in Sachen Perfektion setzt.

Roboter-Rotationsformen ist eine Spitzentechnologie, die engere Toleranzen liefert, die durch präzise verteilte Wärme- und Materialkontrolle eingehalten werden können. Diese Technologie bietet eine konsistente Wiederholbarkeit von Teil zu Teil, optimierte Festigkeits-Gewichts-Verhältnisse und unübertroffene Designflexibilität, einschließlich der Möglichkeit, verschiedene Verbindungen und Beschichtungen in fertige Teile zu schichten (Bild 1).

Als vollautomatischer Prozess eignet sich die von uns bei Gemstar Manufacturing entwickelte Roboter-Rotationstechnologie ideal für die Erfüllung einzigartiger Produktgeometrien, die Erzielung enger Toleranzen und die Verwendung hochentwickelter Harze mit besonderen Anforderungen. Es ist auch hilfreich bei der Herstellung leichterer Spezialkomponenten, bei der Erzielung verbesserter mechanischer Eigenschaften und bei der Verwendung von Materialien, die für herkömmliche Formverfahren schwierig sind.

Jeder erfahrene Bäcker weiß, dass die verwendeten Zutaten das Ergebnis des Endprodukts beeinflussen. Das ist auch beim Kunststoffspritzen der Fall. Mit der Einführung der Roboter-Rotationsformtechnologie stehen den Herstellern jedoch mehr Optionen zur Auswahl. Die punktgenaue Präzision der Roboter-Rotationsformtechnologie ermöglicht es Herstellern, verschiedene Materialien zu kombinieren, um qualitativ hochwertigere Produkte herzustellen.

Es gibt viele Arten von Harzen – einschließlich Polyethylen, Nylon und Polypropylen – und innerhalb dieser gibt es viele Unterkategorien, wie z. B. lineares Polyethylen niedriger Dichte, hohe Dichte und sogar vernetztes Polyethylen.

Man tappt leicht in die Falle und denkt: „Wir haben ein Harz auf Lager, also können wir einfach dieses verwenden.“ Jeder Harztyp und jede Harzqualität hat seine Stärken und Schwächen, die sich auf das Endprodukt auswirken können.

Während verschiedene Arten von Zutaten mit herkömmlichen Formverfahren gut funktionieren, gibt es einige Materialien und Materialkombinationen, die mit der Roboter-Rotationsformtechnologie hervorragend funktionieren. Mit dieser Technologie können Hersteller ein perfekteres Produkt erhalten, indem sie weniger Material verschwenden und gleichzeitig die Konsistenz erhöhen.

Beispielsweise optimiert das Roboter-Rotationsformen viele der innovativen Materialien auf dem Markt, darunter thermoplastisches Acetal-Copolymer und thermoplastisches Polyester-Elastomer. In Bild 2 ist der Tank auf der rechten Seite im herkömmlichen Rotationsgussverfahren aus Nylon gefertigt; Der Tank auf der linken Seite besteht aus einem thermoplastischen Acetal-Copolymer, optimiert durch Roboter-Rotationsformen.

Bäckermeister legen großen Wert auf die Temperatur. Das ist Teil der Backkunst.

Bei traditionellen Formverfahren ist auch die Kontrolle der Temperatur im Herstellungsprozess eine Kunst. Aber mit dem Roboter-Rotationsformen ist es jetzt eine exakte Wissenschaft, die vollständig automatisiert ist.

Die Temperatur kann und wird die Bildung eines qualitativ hochwertigen Formteils mit allen möglichen Harzen beeinflussen, und dieser Effekt kann während des gesamten Verarbeitungsfensters vom Erhitzen bis zum Abkühlen auftreten. Zu den Problemen, die durch falsche Temperatureinstellungen entstehen können, gehören Blasen, ungleichmäßige Wandstärken, Verfärbungen, geringe Schlagfestigkeit, Steifheit, Verformung, Schrumpfung, Verformung und Entformung.

Die Roboter-Rotationsformtechnologie beseitigt diese Probleme, indem sie eine präzise Temperaturkontrolle auf die richtige Kombination von Zutaten anwendet. Die Form (oder das Werkzeug) wird direkt mit Heizdrähten erhitzt, deren Design auf dem zu erstellenden Teil basiert. Diese Heizdrähte sind in die Form eingebaut und verlaufen durch sie hindurch, wodurch mehrere Heizzonen entstehen. Jede Zone kann unabhängig gesteuert werden, um unterschiedliche Wärmeniveaus zu haben und so zu bestimmen, wie viel Harz an diesem bestimmten Teil der Form geschmolzen wird. Da die Wärme über einen Thermostat elektronisch gesteuert wird, können wir auf ganz bestimmte Temperaturen heizen und optimale Ergebnisse erzielen.

Die Mischung aus hochwertigem Material und präziser Erwärmung ermöglicht eine bessere Bildung einzigartiger Geometrien, einschließlich unterschiedlicher Wandstärken (Bild 3) und eines verbesserten Gewindeschneidens (Bild 4).

Wie gehen Sie also mit der Temperatur um? Erstens sollten Harzhersteller in der Lage sein, Ihnen ein „Rezept“ vorzuschlagen oder Anleitungen zum Erhitzen und anschließenden Abkühlen des Harzes beim Formen des Teils zu geben. Beim herkömmlichen Rotationsformen können Sie den gesamten Zyklus mit einem Datenlogger überwachen, indem Sie die Temperatur während des gesamten Heiz- und Kühlvorgangs beobachten und entsprechend anpassen. Nur weil Ihre Rotationsmaschine angibt, dass sie eine eingestellte Temperatur hat, heißt das nicht, dass sie korrekt ist. Sie müssen dies immer mit dem Datenlogger überprüfen. Wenn Sie Ihre Temperatur nicht genau bestimmen, können Sie nicht das hochwertigste Fertigteil formen.

Bei Wetteränderungen und verschiedenen Jahreszeiten kann es aufgrund von Schwankungen der Umgebungstemperatur besonders schwierig sein, die Temperaturen während des gesamten Heiz- und Kühlvorgangs aufrechtzuerhalten. Um mehr Stabilität zu schaffen, überwacht und passt die Roboter-Rotationstechnologie die Temperatur während des Formens ständig an, um das programmierte Rezept während des gesamten Prozesses beizubehalten. Dies wird durch die Aufrechterhaltung zahlreicher Heizzonen im gesamten Werkzeug erreicht. Einige Spezialharze können sehr enge Verarbeitungsfenster haben, und wenn Ihre Temperaturen nicht genau eingehalten werden, erhalten Sie keine qualitativ hochwertigen Fertigteile.

Während es viele effiziente und bewährte Techniken zur Herstellung von Kunststoffteilen und -produkten gibt, gibt es jetzt eine weitere Fertigungsoption, die Kunststoffingenieure in Betracht ziehen sollten, um ein perfekteres Produkt zu erzielen. Die Roboter-Rotationsformtechnologie steigert die Effizienz, senkt die Ausschussquote, verbessert die Qualität und verkürzt die Zykluszeiten um bis zu 35 % und bietet Designern gleichzeitig eine neue Lösung, um die Fertigungsherausforderungen von morgen zu meistern.

Über den Autor

Kevin Lumberg ist Channel Manager für Gemstar Custom Part Solutions, die Abteilung für kundenspezifische Formteile von Gemstar Manufacturing mit Sitz in Cannon Falls, MN. Das Unternehmen hat die Robomold-Roboter-Rotationsformtechnologie entwickelt.

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