איך להשיג איזון בין "יעילות גבוהה" ל"יציבות" בתבנית לפורמיות PET בעלת 24 תאים

— דוח על פרויקט ייצור המוני של פורמיות מים מינרליים בנפח 1.5 ליטר למותג מסוים

בחודש שעבר, סיפקנו לחברת אריזות משקאות גדולה במזרח סין תבנית לפורמיות PET בעלת 24 תאים, שמתאימה למכונת הזרקה המהירה שלנו. כיום היא מגיעה לייצור המוני יציב של יותר ממיליון פורמיות ליום. זהו פרויקט טיפוסי, וחלק מהבעיות שנתקלנו בהן ופתרנו אותן שווה לשתף ולדון בהן.

א. צורכי הלקוח המרכזיים: לא רק "חדרים מרובים", אלא "כל חדר זהה"

צרכי הלקוח היו ברורים מאוד:

1. יעילות קיצונית: כדי לענות על הביקוש העצום למים בקבוקים של 1.5 ליטר בעונה הפיקה, חשוב להגביר את התפוקה למולדה אחת.

2. יציבות מוחלטת: עם 24 חדרים, כל תנודה (הבדלים במשקל, בגודל או בקריסטליניות) תוביל לירידה בשיעור ההצלחה בתהליך ה-Blow Molding ולהתראות חוזרות של מערכות זיהוי אונליין, מה שבלתי מקובל עבור קו הייצור.

3. עלויות ניתנות לשליטה: תוך וידוא שהדרישות הראשונות שתיים מומשאות, יש לאפשר נוחות בשימור והתחזוקה, וכן להבטיח חיים ארוכים למולדה.

במילים פשוטות, מה שהלקוח רצה wasn't 24 חדרים ש"עובדים", אלא 24 חדרים "זהים" ש"עובדים באופן סינכרוני ויציב."

ב. הפתרון שלנו: הגשת "איזון" בכל פרט ופרט

בפני האתגרים הקלאסיים של הפרשי אורכי זרימה גדולים והתפלגות חום לא אחידה הנובעים מ-24 חדרים, עבדנו יחד עם צוות המולדות לקביעת מספר החלטות עיצוביות מרכזיות:

1. מערכת רץ חם: הבחירה והסידור הם עמוד השדרה

• אימוץ מערכת של "סיבוב רב-נקודות עם סיכה + פתיחת נוזלים חמים בו זמנית". הייתה זו החלטה קריטית. בהשוואה לסיבוב נקודתי יחיד, המערכת מבטיחה שהחומר המותך ימלא את כל הקבוצות בו זמנית, עם לחץ וטמפרטורה אחידים יותר, ובכך מפחיתה באופן יסודי את ההבדלים הנובעים מסדרי המילוי השונים.

• בקרת טמפרטורה מדויקת בשכבות ואיזורים. לוח הרץ החם מחולק לאזורי בקרת טמפרטורה עצמאיים, ומספק תוספת טמפרטורה לרצים "חלשים" הנמצאים רחוק יותר מהכניסה הראשית, כדי להבטיח מצב אחיד של החומר המותך בקצה כל נוזל.

2. מערכת קירור: "קירור קונפורמלי" וסידור יעיל

• קירור הוא הליבה של תבנית ייצור פרה-פורם. השתמשנו בליבה של התבנית שנעשתה מחומר בעל מוליכות תרמית גבוהה ותכננו תעלה פנימית לזרימה ספירלית מוטרבלנטית כדי להבטיח שכל פרה-פורם מתקרר במהירות ובאופן אחיד. קירור לא אחיד גורם ישירות להבדלים בכווץ הפרה-פורם ובדרגת הקריסטליזציה שלו.

• סידור תעלות המים אופטימיזציה חוזרת על ידי ניתוח זרימת תבניות, כדי להבטיח שהסטייה בכفاءת הקירור בין 24 החריצים נשליטה בתוך 5%.

3. מבנה התבנית והדיוק: ערובה לקשיחות ולהתאמת עדינה

• עיצוב לוח תבנית גדול עם קשיחות עליונה. הלחץ העצום של הזריקה הנובע מ־24 חריצים דורש מהלוח תבנית להתנגדות גבוהה ביותר לעיוות, מה שמהווה את היסוד ליציבות ארוכת טווח.

• רכיבים מרכזיים (כגון ליבות וחריצים של התבנית) עשויים מפלדה ייבואית בעלת קשיחות גבוהה, וכל אחד מהם מעובד במדויק במפעל ממוזג, כדי להבטיח עקביות מלאה בין החריצים.

• שומרת על מנגנון פשוט להתאמת עדינה. בשלב הנסיון של הזריקה, ניתן לאזן את המילוי על ידי התאמת ערכות השימים של כל אחד מהרצועות החמות, מה שמהווה קריטי לכיול הסופי של תבניות מרובה קבצים.

III. שיתוף פעולה עם מכונות זריקה: "סוס טוב זקוק לרכב טוב" – לא משנה כמה טובה תהיה תכנון התבנית, בסופו של דבר היא חייבת לפעול על המכונה. מכונת הזריקה שלנו במהירות גבוהה שיחקה תפקיד מרכזי:

• מהירות זריקה ותגובה גבוהות במיוחד: מבטיחה מילוי מהיר של חומר ה-PET במצב אידיאלי, ומניעה פגיעה בחומר או ביצוע לא אחיד הנובעים מחום גזירה יתר או קירור מוקדם מדי.

• בקרת לולאה סגורה יציבה: הבקרה המדויקת של המכונה על לחץ הזריקה ולחץ ההחזקה מהווה את קו ההגנה האחרון מפני הבדלים מיקרוסקופיים בתבנית, ומבטיחה שהפרמטרים התהליכיים של כל תבנית נשלטים באופן הדוק בטווח צר ואידיאלי.

• זמן מחזור מהיר: בשילוב עם תבנית קירור יעילה ביותר, זמן פתיחת וסגירת התבנית וזמן הוצאת הפריט מותאמים לקיצון, ומאפשרים זמן מחזור יציב של פחות מ-11 שניות, תוך הנצלת מלאה של היתרונות ביעילות של 24 חללים בתבנית.

ד. תוצאות הפרויקט והערך ללקוח: לאחר שלושה שבועות של ניסויי ייצור ותאום פרמטרים, ה projekt השיג את מטרותיו:

• יעילות ייצור: זמן המחזור התייצב ב-10.8 שניות, עם קיבולת ייצור תיאורטית יומית העולה על 1.1 מיליון פריטים מקדימים, המגיעה באופן מלא לצרכים של הלקוח.

• עקביות המוצר: פריטים מקדימים שנבחרו באקראי מכל חלל בתבנית הראו סטיית משקל יציבה בתוך טווח של ±0.15 גרם, וגודל הפה והקריסטליניות עמדו במלואן בדרישות התקן.

• יציבות הייצור: אימות ייצור רציף במשך 72 שעות לא חשף עצירות או תנודות באיכות עקב בעיות בתבנית, ומדד היעילות (Yield) של קו ייצור הזרקה-לניפוח עלה על 99.7%.

ה. לקחים שנלמדו והרהורים: פרויקט זה מאשר שוב עיקרון אחד: התחרות במולבים רב-תאיים אינה נמצאת ב"כמות", אלא באחדות. היא בוחנת את היכולת לאיחוד שיטתי של תחומים כגון בחירת מערכת הזרקה החמה, תכנון הקירור, דיוק בעיבוד מכני ותהליכי הזרקה. חולשה בכל אחד מהתחומים הללו תוכפל באופן אקספוננציאלי על ידי המספר 24.

לנו, משלוח מוצלח אינו הסוף. מולב זה מאופשר כעת למערכת הניטור המרחוק שלנו; פעולתו היציבה והמתמשכת מהווה את הביטוי האמיתי לערך המשותף בינינו לבין הלקוח שלנו.