Com aconseguir un equilibri entre «alta eficiència» i «estabilitat» en un motlle de preformes PET de 24 cavitats

—Un informe sobre un projecte de producció massiva de preformes d'aigua mineral de 1,5 L per a una determinada marca

El mes passat, vam lliurar un motlle de preformes PET de 24 cavitats a una gran empresa d'envasament de begudes de la Xina Oriental, combinant-lo amb la nostra màquina d'injecció d'alta velocitat. Actualment ja ha assolit una producció massiva estable de més d'un milió de preformes per dia. Aquest projecte és típic, i alguns dels problemes trobats i resolts mereixen ser compartits per a la seva discussió.

I. Necessitats fonamentals del client: no només «múltiples cavitats», sinó que «cada cavitat sigui idèntica»

Les necessitats del client eren molt clares:

1. Eficiència extrema: per satisfer la demanda immensa d'aigua embotellada de 1,5 L durant la temporada alta, és essencial augmentar la producció per motlle.

2. Estabilitat absoluta: Amb 24 cavitats, qualsevol fluctuació (diferències de pes, mida o cristal·linitat) provocarà una disminució del rendiment durant el soplament i alarmes freqüents de detecció en línia, cosa que és inacceptable per a la línia de producció.

3. Costos controlables: Tot assegurant els dos primers requisits, el manteniment ha de ser senzill i la vida útil de l’emmotlladora, llarga.

En resum, el que volien no era simplement 24 cavitats «en funcionament», sinó 24 cavitats «idèntiques» que «funcionessin de forma sincronitzada i estable».

II. La nostra solució: assolir l'«equilibri» en cada detall

Davant els reptes clàssics derivats de les grans diferències de longitud de flux i de la distribució desigual de la calor causades per les 24 cavitats, vam treballar conjuntament amb l’equip d’emmotlladores per definir diverses decisions clau de disseny:

1. Sistema de canals calents: la selecció i la disposició són la clau de la supervivència

• Adoptant un sistema de «clau de vàlvula de múltiples punts + obertura simultània de les broques calentes». Aquesta va ser una decisió crucial. En comparació amb les claus de vàlvula de punt únic, assegura que el material fósil ompli totes les cavitats simultàniament, amb una pressió i una temperatura més uniformes, reduint fonamentalment les diferències causades per seqüències d’emplenament variables.

• Control de temperatura precís, estratificat i per zones. La placa del sistema de canals calents està dividida en zones de control de temperatura independents, proporcionant una compensació tèrmica als canals «més febles» situats més lluny de l’entrada principal, per garantir un estat uniforme del material fósil a la punta de cada broca.

2. Sistema de refrigeració: «Refrigeració conformal» i disposició eficient

• La refrigeració és el nucli d’un motlle per preformes. Hem utilitzat un nucli de motlle fabricat amb un material de conductivitat tèrmica elevada i hem dissenyat un canal intern de refrigeració en espiral turbulent per assegurar que cada preforma es refredï escrupolosament i de manera uniforme. Una refrigeració no uniforme provoca directament diferències en la contracció i la cristal·linitat de les preformes.

• La disposició dels canals d’aigua s’ha optimitzat repetidament mitjançant l’anàlisi de flux de motlle per garantir que la desviació de l’eficiència de refrigeració de les 24 cavitats es mantingui dins del 5 %.

3. Estructura i precisió del motlle: garantia de rigidesa i ajust fi

• Disseny de placa de motlle gran amb rigidesa extremadament elevada. La gran pressió d’injecció generada per les 24 cavitats exigeix que la placa del motlle tingui una resistència a la deformació molt elevada, fet que constitueix la base de l’estabilitat a llarg termini.

• Els components clau (com ara els nuclis i les cavitats del motlle) estan fabricats en acer d’alta duresa importat i tots són mecanitzats amb precisió en un taller amb temperatura controlada per garantir la coherència de les cavitats.

• S’ha reservat un mecanisme senzill d’ajust fi. Durant l’etapa de prova de formació, es pot equilibrar el buidatge mitjançant l’ajust fi de les làmines de cada sistema d’injecció calenta, cosa que és fonamental per a la calibració final dels motlles de múltiples cavitats.

III. Col·laboració amb màquines d’injecció: «Un bon cavall necessita una bona sella» Independentment de la qualitat del disseny del motlle, aquest finalment ha de funcionar sobre la màquina. La nostra màquina d’injecció d’alta velocitat va jugar un paper fonamental:

• Velocitat d’injecció i resposta extremadament elevades: Garanteixen un ompliment ràpid de la massa fosa de PET en condicions òptimes, evitant la degradació del material i el rendiment desigual causat per la sobrecàrrega per cisallament o el refredament prematur.

• Control tancat estable: El control precís de la màquina sobre la pressió d’injecció i la pressió de manteniment constitueix la darrera línia de defensa contra les diferències microscòpiques del motlle, assegurant que els paràmetres de procés de cada motlle es mantinguin estrictament dins d’un marge estret i òptim.

• Temps de cicle breu: En combinació amb un motlle de refrigeració molt eficient, el temps d’obertura i tancament del motlle i el temps d’expulsió s’han optimitzat al màxim, assolint un temps de cicle estable inferior a 11 segons, aprofitant plenament l’avantatge d’eficiència de les 24 cavitats.

IV. Resultats del projecte i valor per al client Després de tres setmanes de modelatge experimental i optimització de paràmetres, el projecte va assolir els seus objectius:

• Eficiència de producció: El temps de cicle es va estabilitzar a 10,8 segons, amb una capacitat de producció diària teòrica superior a 1,1 milions de preformes, cosa que compleix plenament les necessitats del client.

• Coherència del producte: Les preformes seleccionades aleatòriament de qualsevol cavitat mostraven una tolerància de pes estable dins de ±0,15 grams, i la mida de la boca i la cristal·litat complien plenament les normes.

• Estabilitat de la producció: La verificació de producció contínua durant 72 hores no va revelar cap aturada ni fluctuacions de qualitat degudes a problemes amb el motlle, i el rendiment de la línia de soplada superava el 99,7%.

V. Lliçons apreses i reflexions. Aquest projecte confirma, un cop més, un principi: la competència en els motlles de múltiples cavitats no rau en la «quantitat», sinó en la «uniformitat». Posarà a prova les capacitats d’integració sistemàtica, des de la selecció del sistema de canals calents, el disseny del sistema de refrigeració i la precisió en la mecanització fins als processos d’injecció. Una feblesa en qualsevol d’aquests esllaços es multiplicarà exponencialment pel nombre 24.

Per a nosaltres, la lliurament amb èxit no és el final. Aquest motlle ja està integrat al nostre sistema de monitorització remota; el seu funcionament estable continuat és la verdadera manifestació del valor compartit entre nosaltres i el nostre client.