w w w . t e c h n i k a a t r h . c z
tlaku a tím i začátek procesu napěnění
odsunut, pokud možno na konec proce-
su plnění, a aby bylo zajištěno napěnění
i na konci dráhy materiálu, musí být vstřik
rychlý. Proto je nutné, aby stroj disponoval
vysokým vstřikovacím výkonem.
Jako fyzikální napěňovadlo snižuje plyn
viskozitu taveniny, čímž je rychlé vstříknutí
usnadněno. Při poklesu tlaku po vstříknutí
do kavity nástroje začnou vznikat bublinky
plynu, které způsobí napěnění taveniny.
Na rozdíl od chemického napěňování se
u metody MuCell jedná o větší množství
rovnoměrně rozložených bublinek. Tím-
to rovnoměrným rozložením je zajištěno
vytvoření mnoha malých, stejně velkých
a uzavřených komůrek s průměrem pod
100 μm. V průřezu dílu vznikne tzv. inte-
grální pěnová struktura: napěněné jádro
s nízkou hustotou, obklopené tenkou kom-
paktní krycí vrstvou s vysokou hustotou.
Povrch je sice uzavřený, nemá však kvalitu
povrchu kompaktně odstříknutého dílce.
Napěnění taveniny
vyrovnává smršťování
d
Napěnění taveniny v neposlední řadě
vyrovnává smršťování na stěně nástroje.
Napěňování je tedy možné provádět při
výrazně nižším dotlaku – v ideálním pří-
padě pak fáze dotlaku zcela odpadá. Tlak
uvnitř nástroje je výrazně nižší než u kom-
paktního vstřikování. Rovněž tak je možné
volit nižší teploty nástroje a taveniny.
Toto vše – žádný nebo jen krátký dotlak
a zkrácení času na chlazení – snižuje potřeb-
nou uzavírací sílu o 30 až 50% a zkracuje
čas cyklu o zhruba 20% (obr. 1 a 3). Díly
současně vykazují minimální deformace.
Ve většině případů se nevyskytují žádné
propadliny nebo lunkry. Proces napěnění
působí i na konci dráhy materiálu, kde jinak
bývá působení dotlaku často eliminováno
„zamrznutím“ taveniny. Při zachování stá-
vající geometrie jsou napěněné dílce o 7 až
10% lehčí než jejich kompaktní předchůd-
ci. Při konstrukci dílu přímo pro technologii
MuCell jemožné snížit hmotnost v závislosti
na geometrii dokonce až o 20% (obr. 4).
Proto je tato metoda zajímavá právě pro
nové projekty lehkých konstrukcí. Speciální
software zjednodušuje obsluhu. Po integraci
do řízení KraussMaffei MC5 nebo nového
MC6 mohou být centrálně nastavovány,
sledovány a zobrazovány všechny důležité
parametry. Hodnoty potřebné pro výpočet
podílu plynu, jako je průtok SCF, čas otevření
injektoru a redukce hmotnosti, je možné vy-
počítávat pomocí kalkulátoru integrovaného
do softwaru a je možné je snadno přenášet
do příslušných parametrů řídicího softwaru
MuCell. Software je přehledný. Existujeobra-
zovka pro obsluhu, na které jsou zobrazeny
a nastavovány pouze ty nejdůležitější para-
metry. Základní hodnoty, které jsou zpravidla
nastavovány pouze jednou, jsou k dispozici
na samostatných obrazovkách.
Porovnání chemického
a fyzikálního napěňování
d
Porovnánímchemickéhoa fyzikálníhonapě-
nění se v minulosti zabývala řada prací, a to
částečně s odporujícími si závěry. Ve vztahu
na kvalitu povrchu je fyzikální napěňování
tendenčně o něco lepší. Co se týče homoge-
nity velikosti buněk a jejich rozložení, získává
metoda MuCell jednoznačné plus.
Fyzikální proces je sice o něco komplexněj-
ší, díky přímému sycení plynem však jasně
definovaný a proto absolutně reprodukova-
telný. Další výhodou jsou minimálně o 80%
nižší náklady na napěňovadlo.
Chemické napěňování je oproti tomu
s ohledem na nepřímý přívod napěňovadla
přes dávkovací jednotku velice jednoduché.
Na druhé straně neexistuje možnost přímé-
ho ovlivňování procesu. To je možné pouze
nepřímo regulací teploty a otáček šneku.
Nevýhodou plastifikace MuCell je zkrá-
cení oblasti plastifikace díky nutnosti
použití středové zábrany proti zpětnému
proudění, čímž může být v závislosti na
materiálu limitována hmotnost vstřiku. Na
druhé straně je metoda velice flexibilní ve
vztahu k výběru materiálů. Zhruba 90%
všech aplikací používá jako napěňovadlo
dusík. Proto se tato metoda ideálně hodí
pro aplikace, u kterých je nežádoucí ná-
sledné uvolňování plynu (Fogging).
Investiční náklady se počítají
d
Na straně nákladů je celá věc zcela jedno-
značná: vybavení pro technologii MuCell je
sice investičně náročnější, provozní náklady
jsou ale výrazně nižší (tabulka). Úspory, kte-
rých jemožno dosáhnout díky nižšímnákla-
dům na napěňovadla a snížením spotřeby
materiálu, zaručují ROI (návratnost investice)
průměrně v délce 6–12 měsíců (stanoveno
pro stroj s uzavírací silou 6 500 kN).
V této souvislosti je přirozeně nutné zo-
hlednit, že materiálové úspory jsou závislé
na velikosti dílců. Jako směrná hodnota
bylo v tomto případě předpokládáno 10 až
téměř 20 %. K tomu pak přistupuje výraz-
ně vyšší produktivita, která je dána časem
cyklu kratším až o 20 %.
Výhled
d
Aktuální vývoj se koncentruje na zlepšení
kvality povrchu napěněných dílů. Pokrok
v této oblasti toužebně očekávají zejména
výrobci vozidel. Dodavatelé surovin se sna-
ží vyvinout vhodné materiály. Alternativně
může být jako první krok použit dezén
nebo erodované struktury. Pro bezvadné,
případně vysoce lesklé pohledové plochy,
se hodí kombinace s dynamickým tem-
perováním nástroje, například impulzním
chlazením, které představí firma KUBOU-
ŠEK s.r.o. na veletrhu Plastex 2014.
Pro získání podrobnějších informací kon-
taktujte firmu KUBOUŠEK s. r. o.
p
komponenty
I
materiály
I
plasty
63
Tabulka: Porovnání nákladů u kompaktního vstřikování a metody MuCell: jen z materiálových úspor a vyšší
produktivity vyplývá pro doplňkové vybavení MuCell pro napěňování v závislosti na konkrétním případě ukazatel
Return on Investment (ROI) mezi šesti a dvanácti měsíci
Obr. 4: Olejové vany z napěněného plastu
vítězí nad kovovými vanami svou mnohem nižší
hmotností a nulovými deformacemi, umožňujícími
bezproblémovou montáž
Metoda
Standard
MuCell
Stroj
CX 650 - 4300
CX 650 - 4300
Vyšší cena vybavení MuCell
%
35
Počet kavit
1
1
Hmotnost vstřiku
kg
1
0,85
Redukce hmotnosti
%
15
Čas cyklu
s
45
38
Optimalizace času cyklu
%
18
Cena materiálu, příklad PA
EUR/kg
2,80
2,80
Materiálové náklady na díl
EUR/díl
2,80
2,38
Úspora materiálových nákladů
EUR/díl
0,42
Podíl napěňovadla
%
0
0,5
Cena napěňovadla (dusík)
EUR/kg
0,3
Náklady na napěňovadlo na díl
EUR/díl
0,001275
Výrobní čas za rok
h
6 000
6 000
Počet dílů za rok
480 000
568 421
Náklady na napěňovadlo za rok
EUR
724,73
Úspora materiálových nákladů za rok
EUR
238 736,84
Celkové úspory za rok
EUR
238 012,11
