Kaip pasiekti pusiausvyrą tarp „aukšto naudingumo“ ir „stabilumo“ 24 ertučių PET pirminio gaminio formoje

– Pranešimas apie masinės gamybos projektą: tam tikros prekės ženklo 1,5 l mineralinio vandens pirminiai formavimo gaminiai

Praėjusį mėnesį pristatėme 24 ertmių PET pirminio formavimo šabloną didelės gėrimų pakuotės įmonės Rytų Kinijoje, kuris buvo suderintas su mūsų greitaveikiu injekcinio liejimo įrenginiu. Šiuo metu pasiekta stabili masinė gamyba – daugiau kaip vienas milijonas pirminių formavimo gaminių per dieną. Šis projektas yra tipiškas, o kai kurios susidūrusios ir išspręstos problemos verta aptarti ir pasidalinti jomis.

I. Pagrindiniai kliento poreikiai: ne tik „daug ertmių“, bet ir „kiekviena ertmė identiška“

Kliento poreikiai buvo labai aiškūs:

1. Ekstremalus naudingumo koeficientas: kad būtų patenkintas didžiulis 1,5 l vandens buteliukų paklausa sezono aukštumomis, būtina padidinti kiekvieno šablono gamybą.

2. Absoliuti stabilumas: Turint 24 ertmes, bet kokie svyravimai (svorio, dydžio, kristalinumo skirtumai) lemia mažesnį išpūtimo formavimo naudingumą ir dažnus tiesioginės kontrolės įspėjimus, kas yra nepriimtina gamybos linijai.

3. Kontroliuojamos sąnaudos: Užtikrinant pirmuosius du reikalavimus, priežiūra turi būti patogi, o šablonų tarnavimo laikas – ilgas.

Paprasčiausiai tariant, jie norėjo ne 24 ertmių, kurios „veikia“, o 24 „identiškų“ ertmių, kurios „veikia sinchroniškai ir stabiliai“.

II. Mūsų sprendimas: „Balanso“ pasiekimas kiekviename detalyje

Susidūrę su klasikinėmis 24 ertmių sukeltomis problemomis – dideliais srauto ilgio skirtumais ir netolygiu šilumos pasiskirstymu – bendradarbiaudami su šablonų komanda galutinai nustatėme keletą pagrindinių konstrukcinio sprendimo punktų:

1. Karštojo kanalo sistema: Pasirinkimas ir išdėstymas – tai gyvybės linija

• Naudojama „daugiataškė vožtuvo adatos + karštų žarnų vienu metu atsidarančių“ sistema. Tai buvo lemtingas sprendimas. Palyginti su vienataškėmis vožtuvo adatomis, ji užtikrina, kad lydymosios medžiagos srautas vienu metu užpildytų visus formavimo tuščiasias erdves su nuosekliau išlaikoma slėgio ir temperatūros būsena, taip esminiu būdu sumažindamas skirtumus, kuriuos sukelia skirtingi užpildymo sekos tvarka.

• Sluoksninė ir zoninė tikslūs temperatūros valdymas. Karštojo kanalo plokštė padalinta į nepriklausomus temperatūros valdymo segmentus, kurie kompensuoja temperatūrą „silnesniuose“ kanaluose, esančiuose toliau nuo pagrindinio įleidimo, užtikrindami nuoseklią lydymosios medžiagos būseną kiekviename žarnos gale.

2. Aušinimo sistema: „pritaikytasis aušinimas“ ir efektyvus išdėstymas

• Aušinimas yra pirminės formos (preform) šablonų pagrindas. Mes naudojome šablonų šerdį, pagamintą iš aukštos šiluminės laidumo medžiagos, ir suprojektavome vidinę spiralės formos turbulentinę aušinimo kanalą, kad kiekviena pirminė forma būtų greitai ir vienodai aušinama. Nevienodas aušinimas tiesiogiai lemia skirtumus pirminių formų susitraukime ir kristalinumo laipsnyje.

• Vandens kanalų išdėstymas buvo daug kartų optimizuotas naudojant formos tekėjimo analizę, kad būtų užtikrinta, jog 24 formavimo ertmių aušinimo efektyvumo nuokrypis būtų kontroliuojamas ribose iki 5 %.

3. Formos konstrukcija ir tikslumas: standumo ir tikslaus reguliavimo užtikrinimas

• Didelės formos plokštės projektavimas su itin aukštu standumu. 24 formavimo ertmių sukeliamas didelis įpurškimo slėgis reikalauja, kad formos plokštė turėtų itin didelį pasipriešinimą deformacijoms – tai yra ilgalaikės stabilumo sąlyga.

• Pagrindiniai komponentai (pvz., formos šerdys ir ertmės) pagaminti iš importuotos aukštos kietumo plieno ir visi tiksliai apdirbti temperatūros kontroliuojamoje dirbtuvėje, kad būtų užtikrinta ertmių vientisumas.

• Palikta paprasta tikslaus reguliavimo sistema. Bandomojo formavimo etape pripildymas gali būti subalansuotas tiksliai reguliuojant atskirų karštųjų kanalų paklodėles – tai ypač svarbu galutiniam daugertmių formų kalibravimui.

III. Bendradarbiavimas su įpurškimo formavimo mašinomis: „Geram žirgui reikia gero balno“ Nepaisant to, kaip puikiai suprojektuota būtų forma, galiausiai ji turi veikti mašinoje. Mūsų didelės našumo įpurškimo formavimo mašina suvaidino lemiamą vaidmenį:

• Itin didelis įpurškimo greitis ir reakcija: užtikrina greitą PET lydalo pripildymą optimaliomis sąlygomis, išvengiant medžiagos suskylimo bei netolygaus veikimo dėl šlyties perkaitymo ar ankstyvo atšaldymo.

• Stabilus uždarosios kilpos valdymas: mašinos tikslus įpurškimo slėgio ir laikymo slėgio valdymas yra paskutinė apsauga nuo mikroskopinių formos skirtumų, užtikrinantis, kad kiekvienos formos technologiniai parametrai būtų tiksliai kontroliuojami siauroje, optimalioje riboje.

• Trumpas ciklo laikas: derinant su labai efektyvia aušinamosios formos sistema, formos atvėrimo ir užvėrimo laikas bei išstumimo laikas buvo optimizuoti iki kraštutinumo, pasiekiant stabilų ciklo laiką mažesnį nei 11 sekundžių, visiškai panaudojant 24 ertmių efektyvumo privalumą.

IV. Projekto rezultatai ir kliento vertė Po trijų savaičių bandymų liejimo ir parametrų optimizavimo projektas pasiekė numatytus tikslus:

• Gamybos efektyvumas: Ciklo trukmė stabilizavosi ties 10,8 sekundės, o teorinė kasdienė gamybos našumas viršijo 1,1 mln. pirminių formų, visiškai tenkindamas kliento poreikius.

• Gaminio vientisumas: Atsitiktinai parinktos pirminės formos iš bet kurios formos ertmės svėrė ±0,15 g ribose, o kaklelio dydis bei kristalinumas visiškai atitiko standartus.

• Gamybos stabilumas: Tolygi 72 valandų gamybos patikra parodė, kad dėl šablono problemų nebuvo prastovų ar kokybės svyravimų, o pūtimu gamintos gamybos linijos išeiga viršijo 99,7 %.

V. Išmokti pamokos ir atspindžiai. Šis projektas dar kartą patvirtina principą: konkurencija daugiakameros formose remiasi ne „kiekiu“, o „vienodumu“. Ji tikrina sisteminės integracijos gebėjimus – nuo karštojo kanalo parinkimo, aušinimo konstrukcijos, apdirbimo tikslumo iki įpurškimo formavimo procesų. Bet kuri silpna grandis bus 24 kartų padidinta.

Mums sėkmingas pristatymas nėra pabaiga. Ši forma jau integruota į mūsų nuotolinio stebėjimo sistemą; jos tolesnis stabilus veikimas yra tikroji mūsų ir kliento bendros vertės įkūnijimas.