Cum să obțineți un echilibru între „Eficiență ridicată” și „Stabilitate” într-o matriță pentru preforme PET cu 24 de cavități

— Un raport privind un proiect de producție în masă de preforme pentru apă minerală de 1,5 L pentru o anumită marcă

Luna trecută, am livrat o matriță pentru preforme PET cu 24 de cavitații unei mari companii de ambalare a băuturilor din estul Chinei, împreună cu mașina noastră de injectare de înaltă viteză. Această soluție a atins acum o producție în masă stabilă de peste un milion de preforme pe zi. Acest proiect este tipic, iar unele dintre problemele întâlnite și rezolvate merită împărtășite pentru discuție.

I. Nevoile esențiale ale clientului: nu doar „mai multe cavitații”, ci „fiecare cavitate este identică”

Nevoile clientului au fost foarte clare:

1. Eficiență extremă: pentru a satisface cererea uriașă de apă îmbuteliată de 1,5 L în sezonul de vârf, este esențial să creștem producția pe matriță.

2. Stabilitate absolută: Cu 24 de cavitați, orice fluctuație (diferențe de greutate, dimensiune sau cristalinitate) va duce la o scădere a randamentului în timpul procesului de suflare și la alarme frecvente de detectare în timp real, ceea ce este inacceptabil pentru linia de producție.

3. Costuri controlabile: În timp ce se asigură primele două cerințe, întreținerea trebuie să fie ușoară, iar durata de viață a matriței trebuie să fie lungă.

Pe scurt, ceea ce doreau nu erau 24 de cavitați „care funcționează”, ci 24 de cavitați „identici”, care să funcționeze sincron și stabil.

II. Soluția noastră: Realizarea „echilibrului” în fiecare detaliu

Confruntându-ne cu provocările clasice ale diferențelor mari de lungime a fluxului și ale distribuției neuniforme a căldurii generate de cele 24 de cavitați, am colaborat cu echipa de matrițe pentru a stabili mai multe decizii cheie de proiectare:

1. Sistemul de conducte încălzite: Selectarea și dispunerea reprezintă elementul esențial

• Adoptarea unui sistem „cu mai multe pini de supapă + deschidere simultană a duzelor calde“. Această decizie a fost esențială. În comparație cu pini de supapă cu un singur punct, acest sistem asigură umplerea simultană a tuturor cavitaților cu presiune și temperatură mai constante, reducând fundamental diferențele cauzate de secvențe diferite de umplere.

• Control precis al temperaturii, stratificat și zonat. Placa duzelor calde este împărțită în zone independente de control al temperaturii, oferind o compensare termică pentru canalele „mai slabe”, situate la distanță mai mare de intrarea principală, asigurând astfel o stare constantă a masei topite la fiecare vârf de duză.

2. Sistemul de răcire: „Răcire conformală” și dispunere eficientă

• Răcirea este elementul central al unei matrițe pentru preforme. Am utilizat un miez de matriță dintr-un material cu conductivitate termică ridicată și am proiectat un canal intern de răcire spiralat, turbulent, pentru a asigura răcirea rapidă și uniformă a fiecărei preforme. Răcirea neuniformă conduce direct la diferențe în contracția și cristalinizarea preformelor.

• Dispunerea canalelor de apă a fost optimizată în mod repetat prin analiza curgerii în matriță pentru a asigura faptul că abaterea eficienței de răcire a celor 24 de cavitați este controlată în limitele de 5%.

3. Structura și precizia matriței: Garantarea rigidității și a reglării fine

• Proiectare cu placi mari de matriță, cu rigiditate extrem de ridicată. Presiunea mare de injectare generată de cele 24 de cavitați necesită ca placa matriței să prezinte o rezistență extrem de ridicată la deformare, ceea ce constituie baza stabilității pe termen lung.

• Componentele cheie (cum ar fi nucleii și cavitațile matriței) sunt confecționate din oțel importat de înaltă duritate și sunt toate prelucrate cu precizie într-un atelier cu temperatură controlată, pentru a asigura consistența cavitaților.

• Este prevăzut un mecanism simplu de reglare fină. În etapa de încercare a matriței, umplerea poate fi echilibrată prin reglarea fină a distanțierelor individualilor conductori termici, ceea ce este esențial pentru calibrarea finală a matrițelor cu mai multe cavitați.

III. Colaborarea cu mașinile de injectare: „Un cal bun are nevoie de o șoldă bună” Indiferent cât de bine este proiectată matrița, aceasta trebuie, în cele din urmă, să funcționeze pe mașină. Mașina noastră de injectare de înaltă viteză a jucat un rol esențial:

• Viteză de injectare și răspuns extrem de ridicate: Asigură umplerea rapidă a masei topite de PET în condiții optime, evitând degradarea materialului și performanța neuniformă cauzată de supraîncălzirea prin forfecare sau răcirea prematură.

• Control stabil în buclă închisă: Controlul precis al mașinii asupra presiunii de injectare și a presiunii de menținere reprezintă ultima linie de apărare împotriva diferențelor microscopice din matriță, asigurând controlul strâns al parametrilor de proces pentru fiecare matriță într-un domeniu îngust și optim.

• Timp de ciclu scurt: În combinație cu o matriță de răcire foarte eficientă, timpul de deschidere și închidere al matriței, precum și timpul de evacuare, sunt optimizate la maximum, obținându-se un timp de ciclu stabil de sub 11 secunde, valorificând în totalitate avantajul de eficiență oferit de cele 24 de cavități.

IV. Rezultatele proiectului și valoarea pentru client După trei săptămâni de turnare experimentală și optimizare a parametrilor, proiectul a atins obiectivele stabilite:

• Eficiență în producție: Timpul de ciclu s-a stabilizat la 10,8 secunde, cu o capacitate teoretică zilnică de producție care depășește 1,1 milioane de preforme, satisfăcând în totalitate nevoile clientului.

• Conformitatea produselor: Preformele selectate aleatoriu din orice cavitate au arătat o toleranță de greutate stabilă în limitele ±0,15 grame, iar dimensiunea gurii și cristalinitatea au îndeplinit în totalitate standardele.

• Stabilitatea producției: Verificarea continuă pe o perioadă de 72 de ore a demonstrat lipsa opririlor sau a fluctuațiilor calității cauzate de probleme legate de matriță, iar randamentul liniei de producție prin suflare a depășit 99,7%.

V. Lecții învățate și reflecții: Acest proiect confirmă, o dată din nou, un principiu: concurența în cazul matrițelor cu multiple cavități nu constă în «cantitate», ci în «uniformitate». Aceasta pune la încercare capacitatea de integrare sistematică, de la alegerea sistemului de distribuție termică (hot runner), trecând prin proiectarea sistemului de răcire și precizia prelucrării mecanice, până la procesele de injectare. O slăbiciune în oricare dintre aceste etape va fi multiplicată exponențial de numărul 24.

Pentru noi, livrarea cu succes nu reprezintă sfârșitul. Această matriță este acum integrată în sistemul nostru de monitorizare la distanță; funcționarea sa stabilă continuă constituie, de fapt, expresia valorii comune create împreună cu clientul nostru.