كيفية تحقيق التوازن بين «الكفاءة العالية» و«الاستقرار» في قوالب تشكيل زجاجات PET ذات ٢٤ تجويفًا

— تقرير عن مشروع إنتاج جماعي لقوالب تشكيل زجاجات مياه معدنية سعة ١٫٥ لتر لعلامة تجارية معينة

الشهر الماضي، قمنا بتوريد قوالب تشكيل زجاجات PET ذات ٢٤ تجويفًا إلى شركة كبرى متخصصة في تغليف المشروبات في شرق الصين، وقمنا بدمجها مع آلة حقن عالية السرعة من إنتاج شركتنا. وقد حقق هذا النظام حاليًّا إنتاجًا جماعيًّا مستقرًّا يتجاوز مليون قالب يوميًّا. ويُعَدُّ هذا المشروع نموذجيًّا، وبعض المشكلات التي واجهناها وحللناها تستحق المشاركة للنقاش.

أولاً: الاحتياجات الأساسية للعميل: ليس فقط «قوالب متعددة التجاويف»، بل «كل تجويف مطابق تماماً للآخر»

كانت احتياجات العميل واضحة جداً:

١. كفاءة فائقة: ولتلبية الطلب الهائل على زجاجات الماء المعبأة بسعة ١٫٥ لتر خلال موسم الذروة، من الضروري زيادة الإنتاجية لكل قالب.

٢. استقرار مطلق: وبوجود ٢٤ تجويفاً، فإن أي تقلّب (في الوزن أو الحجم أو درجة التبلور) سيؤدي إلى انخفاض في نسبة الناتج أثناء عملية النفخ، وتنبيهات متكررة للكشف الإلكتروني المباشر، وهي أمور غير مقبولة على خط الإنتاج.

٣. تكاليف خاضعة للرقابة: مع ضمان المتطلبات الأولى والثانية، يجب أن تكون عمليات الصيانة سهلة، ويجب أن يكون عمر القالب طويلاً.

وباختصار، ما كان يريده العميل لم يكن مجرد وجود ٢٤ تجويفاً «تعمل»، بل وجود ٢٤ تجويفاً «متطابقة تماماً» تعمل «بشكل متزامن ومستقر».

ثانياً: حلُّنا: تحقيق «التوازن» في كل تفصيل

وبمواجهة التحديات الكلاسيكية المتمثلة في اختلاف أطوال مسارات التدفق بشكل كبير وتوزيع الحرارة غير المتجانس الناتج عن وجود ٢٤ تجويفاً، تعاونّا مع فريق صنع القوالب لاتخاذ عدة قرارات تصميمية رئيسية:

١. نظام المجرى الساخن: الاختيار والتخطيط هما شريان الحياة

• اعتماد نظام «مسمار صمام متعدد النقاط + فتح الفوهات الساخنة بشكل متزامن». وكان هذا قرارًا بالغ الأهمية. فمقارنةً مع مسمار الصمام ذي النقطة الواحدة، يضمن هذا النظام أن يملأ المصهور جميع التجاويف في وقت واحد وبضغوط ودرجات حرارة أكثر اتساقًا، ما يقلل جذريًّا من الفروق الناجمة عن تسلسلات التعبئة المختلفة.

• تحكم دقيق في درجة الحرارة على شكل طبقات ومناطق. حيث ينقسم لوحة المجرى الساخن إلى مناطق مستقلة للتحكم في درجة الحرارة، مما يوفِّر تعويضًا حراريًّا للمجاري «الأضعف» الواقعة على مسافة أبعد من المدخل الرئيسي، ويضمن حالة متسقة للمصهور عند طرف كل فوهة.

٢. نظام التبريد: «التبريد المتوافق» والتخطيط الفعّال

• التبريد هو العنصر الأساسي في قوالب التشكيل الأولي. ولقد استخدمنا قلب قالب مصنوعًا من مادة ذات توصيل حراري عالٍ، وقمنا بتصميم قناة تبريد لولبية داخلية مضطربة لضمان تبريد كل قطعة تشكيل أولي بسرعةٍ وكفاءةٍ متساويتين. أما التبريد غير المتجانس فيؤدي مباشرةً إلى اختلافات في انكماش التشكيل الأولي ودرجة بلورته.

• خضع ترتيب قنوات المياه لتحسين متكرر عبر تحليل تدفق القالب لضمان أن يظل الانحراف في كفاءة التبريد بين التجاويف الـ24 ضمن حدود 5%.

3. هيكل القالب ودقته: ضمان الصلابة والضبط الدقيق

• تصميم لوحة القالب الكبيرة بصلابة فائقة. فالضغط الهائل الناتج عن حقن الـ24 تجويفًا يتطلب من لوحة القالب أن تمتلك مقاومةً عاليةً جدًّا للتشوه، وهو ما يشكّل الأساس لتحقيق الاستقرار على المدى الطويل.

• المكونات الرئيسية (مثل قلوب القوالب والتجاويف) مصنوعة من فولاذ مستورد عالي الصلادة، وخضعت جميعها للتشغيل الدقيق في ورشة عمل خاضعة للتحكم في درجة الحرارة لضمان اتساق التجاويف.

• تم الاحتفاظ بآلية بسيطة لضبط دقيق. خلال مرحلة صب التجربة، يمكن موازنة التعبئة عبر ضبط الدعائم الفردية لموزِّعات الحرارة، وهي خطوة بالغة الأهمية للتسوية النهائية لقوالب التشكيل المتعدد التجاويف.

ثالثاً: التعاون مع آلات الحقن: "الحصان الجيد يحتاج إلى سرج جيد" فمهما كانت تصميمات القالب ممتازة، فإنه في النهاية لا بد أن يعمل على الآلة. ولعبت آلة الحقن عالية السرعة الخاصة بنا دوراً محورياً:

• سرعة حقن واستجابة عاليتان للغاية: تضمنان ملء سريع لمادة البولي إيثيلين تيريفثاليت (PET) المنصهرة في الظروف المثلى، مما يجنب تدهور المادة والأداء غير المتجانس الناجم عن ارتفاع درجة الحرارة الناتج عن الإجهاد القصي أو التبريد المبكر.

• تحكم مستقر في الحلقة المغلقة: إن التحكم الدقيق الذي تمارسه الآلة في ضغط الحقن وضغط الإحكام يُعد الخط الدفاعي الأخير ضد الاختلافات المجهرية في القالب، ويضمن أن تكون معايير التشغيل لكل قالب خاضعةً للتحكم المشدد ضمن نطاق ضيق ومثالي.

• زمن دورة سريع: بالتكامل مع قوالب تبريد فائقة الكفاءة، تم تحسين أوقات فتح وإغلاق القالب ووقت الإخراج إلى أقصى حد، مما يحقّق زمن دورة مستقر أقل من ١١ ثانية، مستفيدًا تمامًا من ميزة الكفاءة التي توفرها القوالب ذات الـ٢٤ تجويفًا.

رابعًا. النتائج المحقَّقة للمشروع والقيمة المقدَّمة للعميل: وبعد ثلاثة أسابيع من الاختبار التجريبي لتصنيع القوالب وتحسين المعايير، حقَّق المشروع أهدافه:

• كفاءة الإنتاج: استقر زمن الدورة عند ١٠,٨ ثوانٍ، وبسعة إنتاجية نظرية تتجاوز ١,١ مليون قطعة أولية يوميًّا، ما يلبّي تمامًا احتياجات العميل.

• اتساق المنتج: أظهرت العينات العشوائية المأخوذة من أي تجويف وزنًا ضمن مدى تسامح مستقر لا يتجاوز ±٠,١٥ جرام، مع تحقيق مقاس الفم ودرجة البلورة للمواصفات القياسية المطلوبة.

• استقرار الإنتاج: أثبت التحقق من الإنتاج المستمر على مدى ٧٢ ساعة عدم حدوث أي توقف أو تقلبات في الجودة ناجمة عن مشكلات في القالب، بينما بلغت نسبة الناتج الصالح في خط إنتاج التشكيل بالنفخ أكثر من ٩٩,٧٪.

هـ. الدروس المستفادة والتأملات: يؤكد هذا المشروع مبدأً آخر مرةً أخرى: إن المنافسة في قوالب التشكيل متعدد التجاويف لا تكمن في «الكم»، بل في «التناسق». وهي تختبر القدرات المتكاملة على المستوى النظامي، بدءًا من اختيار نظام التغذية الساخنة (Hot Runner)، وتصميم التبريد، ودقة التشغيل الآلي، ووصولًا إلى عمليات الحقن البلاستيكي. وبما أن عدد التجاويف هو ٢٤، فإن أدنى ضعف في أي حلقة من هذه السلسلة سيتضخم تأثيره بشكل أسّي.

أما بالنسبة لنا، فإن التسليم الناجح ليس نهاية المطاف. فهذه القالب مُدمجة الآن في نظام المراقبة عن بُعد الخاص بنا؛ وتشغيلها المستمر والمستقر يُجسِّد حقًّا القيمة المشتركة بيننا وبين عميلنا.