Mikrowtryskarka MIM 20/1250 - Elektryczna

Serwoelektryczny napęd tłoka - programowany przebieg wtrysku

MIM 20/1250/E wykorzystuje serwoelektryczny układ napędu tłoka z precyzyjną przekładnią planetarną oraz elektrocylindrem ze śrubą kulową. Mechanizm przekształca kontrolowany ruch obrotowy serwomotoru w liniowy ruch tłoka układu wtryskowego.

Sprzężenie zwrotne serwonapędu umożliwia sterowanie położeniem i prędkością ruchu, natomiast pomiar momentu jest wykorzystywany do wyznaczania siły liniowej działającej na tłok. Dzięki temu cykl może być definiowany jako sekwencja kolejnych faz o różnych parametrach ruchu i obciążenia.

Prędkość do 100 mm/s również przy maksymalnym obciążeniu

Maksymalna prędkość liniowa tłoka wynosi 100 mm/s i jest dostępna w całym zakresie roboczego obciążenia, również przy maksymalnej sile 25 kN. Oznacza to, że programowanie ruchu nie jest ograniczone wyłącznie do cykli realizowanych przy małym obciążeniu.

Prędkość może zmieniać się podczas jednego wtrysku. Poszczególnym odcinkom skoku można przypisać różne wartości prędkości, a przejścia pomiędzy nimi realizować z programowanymi rampami przyspieszania i hamowania.

Pozwala to oddzielnie kształtować początkową, środkową i końcową fazę ruchu tłoka oraz dostosować sposób napełniania do właściwości materiału, geometrii formy i założeń eksperymentu.

Sterowanie siłą na podstawie momentu serwonapędu

Siła działająca na tłok jest wyznaczana na podstawie pomiaru momentu serwonapędu oraz znanych parametrów mechanizmu napędowego. Użytkownik może programować wymaganą wartość siły w zakresie roboczym urządzenia, do maksymalnie 25 kN.

Nie jest to bezpośredni pomiar za pomocą osobnego czujnika tensometrycznego. System wykorzystuje moment serwonapędu oraz charakterystykę układu mechanicznego do wyznaczenia odpowiadającej mu siły liniowej.

Moment serwonapędu, siła tłoka i ciśnienie stopu są wielkościami powiązanymi, ale opisują różne elementy procesu. Takie rozróżnienie jest szczególnie ważne przy interpretowaniu danych z badań i porównywaniu kolejnych receptur.

20 ml i 1250 bar - jak interpretować parametry MIM 20/1250/E?

W podstawowej konfiguracji powierzchnia czynna tłoka wynosi 200 mm², a programowany roboczy skok wtrysku do 100 mm. Z geometrii układu wynika maksymalna objętość przemieszczenia 20 ml:

Wartość 20 ml określa maksymalną geometryczną objętość przemieszczenia dla tej konfiguracji. Nie jest to stała wielkość próbki. Mniejsze objętości można uzyskiwać przez programowanie krótszego skoku, a rzeczywista ilość materiału w kształtce zależy również od dyszy, układu wlewowego, formy i przebiegu docisku.

Dla maksymalnej siły tłoka 25 kN i powierzchni 200 mm² nominalne ciśnienie wynikające z relacji siły do powierzchni wynosi 125 MPa, czyli 1250 bar:

1250 bar nie jest bezpośrednim pomiarem ciśnienia w gnieździe formy. Rzeczywiste ciśnienie stopu zmienia się wzdłuż toru przepływu wskutek oporów zależnych między innymi od lepkości materiału, temperatury, prędkości przepływu oraz geometrii dyszy i układu wlewowego.

Docisk, uwolnienie i receptura całego cyklu

Po zakończeniu zasadniczej fazy wtrysku MIM 20/1250/E może przejść do programowanego docisku albo do kontrolowanego zmniejszenia obciążenia. Pozwala to dopasować końcową część cyklu do materiału, geometrii kształtki i celu badania.

Położenie tłoka, profile prędkości, rampy, czas oraz zadawana siła mogą tworzyć jedną recepturę procesu. Receptura pozwala ponownie wykorzystać zdefiniowane ustawienia podczas kolejnych prób i ograniczyć zmienność wynikającą z ręcznego odtwarzania parametrów pracy.

Termika jako niezależny podsystem procesu

Maksymalna temperatura cylindra wynosi 400°C, a maksymalna temperatura formy 300°C. Forma może być wyposażona w dwie strefy grzewczo-chłodzące oraz temperowaną podstawę, a stabilizacja temperatury jest realizowana przez wielostrefową regulację PID.

Układ termiczny pracuje niezależnie od serwoelektrycznego napędu tłoka. Dzięki temu warunki cieplne oraz mechaniczny przebieg wtrysku mogą być definiowane jako odrębne grupy parametrów procesu.

Zakres temperatur umożliwia prowadzenie badań z szeroką grupą tworzyw termoplastycznych. W przypadku materiałów wymagających szczególnych warunków należy dodatkowo uwzględnić czas przebywania, geometrię toru materiałowego oraz wykonanie elementów pozostających w kontakcie z tworzywem.

PLC, receptury i dane procesowe

Stanowisko wykorzystuje sterownik PLC czasu rzeczywistego oraz kolorowy dotykowy panel HMI. System umożliwia definiowanie receptur oraz zapis i archiwizację dostępnych danych procesu, co ułatwia dokumentowanie prób i porównywanie kolejnych serii badawczych.

Ethernet jest wyposażeniem standardowym. W zależności od konfiguracji urządzenie może zostać rozszerzone między innymi o Wi-Fi i obsługę z tabletu, zdalną diagnostykę, OPC UA, wbudowany serwer WWW, system zarządzania energią oraz integrację z systemami laboratoryjnymi i nadrzędnymi.

Próbki, formy i zastosowania badawcze

MIM 20/1250/E może współpracować z formami przygotowanymi do konkretnej procedury badawczej. Możliwe jest wykonywanie pojedynczych próbek, kształtek specjalnych oraz kilku elementów podczas jednego cyklu przy zastosowaniu odpowiednio zaprojektowanej formy wielogniazdowej.

Forma wielogniazdowa nie oznacza automatycznie identycznych warunków przepływu w każdym gnieździe. Konstrukcja układu wlewowego powinna być dobierana do materiału, wymaganej objętości, dostępnej siły oraz geometrii próbek.

• przygotowanie próbek do badań mechanicznych, fizycznych, cieplnych i technologicznych,
• badania nowych formulacji, dodatków, napełniaczy i materiałów modyfikowanych,
• badanie wpływu profilu prędkości, siły i termiki na proces formowania,
• praca z ograniczoną ilością materiału eksperymentalnego lub kosztownego,
• prace R&D, rozwój procesu oraz kontrola jakości,
• przygotowanie kształtek specjalnych do własnych procedur badawczych.

Dobór MIM 20/1250/E do konkretnego procesu

Dobór konfiguracji nie powinien opierać się wyłącznie na maksymalnej objętości lub ciśnieniu. Istotne są również właściwości materiału, geometria próbki i układu wlewowego, wymagany profil prędkości, sposób zakończenia wtrysku, warunki termiczne oraz zakres danych, które mają być rejestrowane.

Przy konfiguracji stanowiska warto określić materiał, geometrię i objętość kształtki, rodzaj formy, wymagane parametry cyklu oraz oczekiwane pomiary i sposób integracji z infrastrukturą laboratorium. Na tej podstawie można dobrać układ materiałowy, formę i automatykę do rzeczywistego celu badania.

MIM 20/1250/E należy do grupy laboratoryjnych wtryskarek elektrycznych SiTech3D. Jeżeli wybór urządzenia rozpoczyna się od materiału i sposobu przygotowania próbki, warto przejść do kategorii wtryskarek laboratoryjnych i stanowisk do przygotowania próbek.

FAQ

Czy 20 ml oznacza wielkość gotowej próbki?

Nie. 20 ml jest maksymalną geometryczną objętością przemieszczenia dla podstawowej konfiguracji tłoka 200 mm² i skoku wtrysku 100 mm. Rzeczywista objętość kształtki zależy również od formy, układu wlewowego i parametrów procesu.

Czy prędkość 100 mm/s jest dostępna przy maksymalnej sile?

Tak. Maksymalna prędkość liniowa 100 mm/s jest dostępna w całym zakresie roboczego obciążenia, do maksymalnej siły tłoka 25 kN.

Czy prędkość może zmieniać się podczas jednego wtrysku?

Tak. Program może zawierać wiele odcinków skoku realizowanych z różnymi prędkościami oraz programowanymi rampami przyspieszania i hamowania.

Jak wyznaczana jest siła tłoka?

Siła jest wyznaczana na podstawie pomiaru momentu serwonapędu oraz parametrów mechanizmu napędowego. Użytkownik może zadawać wymaganą wartość w zakresie roboczym urządzenia do 25 kN.

Czy 1250 bar jest ciśnieniem zmierzonym w formie?

Nie. Jest to nominalna wartość wynikająca z maksymalnej siły 25 kN i powierzchni tłoka 200 mm². Lokalne ciśnienie stopu w formie zależy od rzeczywistych warunków przepływu.

Czy po wtrysku można programować docisk?

Tak. Po fazie wtrysku program może przejść do docisku albo do kontrolowanego uwolnienia obciążenia, zależnie od przyjętej receptury procesu.