Mikrowtryskarka MIM 20/800 - Pneumatyczna

Większa próbka bez przechodzenia do wtryskarki produkcyjnej

W wielu projektach badawczych kilka mililitrów materiału wystarcza do wykonania mikropróbki, ale nie pozwala już swobodnie projektować pełnowymiarowej kształtki, układu wlewowego albo formy wielogniazdowej. MIM 20/800/P została opracowana właśnie dla takich zastosowań.

Maksymalna geometryczna objętość wtrysku 20 ml daje większy margines przy projektowaniu form, zachowując laboratoryjną skalę pracy i możliwość prowadzenia badań na stosunkowo niewielkiej ilości materiału.

Urządzenie łączy tę większą swobodę geometryczną z programowalnym procesem, pomiarami, recepturami i rejestracją danych. Próbka może być więc analizowana razem z warunkami, w których została wykonana.

Pełnowymiarowe A1, beleczki, płytki i geometrie własne

Konstrukcja oprawy formy umożliwia stosowanie wkładek dla kształtek o długości do 170 mm. Pozwala to przygotowywać pełnowymiarowe próbki wielofunkcyjne A1, a nie wyłącznie miniaturowe kształtki laboratoryjne.

W zależności od programu badań MIM 20/800/P może współpracować z wkładkami przeznaczonymi między innymi do:

• pełnowymiarowych próbek A1 według ISO 20753, stosowanych między innymi w badaniach wg ISO 527-2,
• zmniejszonych próbek A12 i A15 według ISO 20753,
• prostokątnych beleczek B1 według ISO 20753,
• próbek przeznaczonych do badań zginania według ISO 178,
• próbek do badań udarności Charpy według ISO 179-1 i Izod według ISO 180, po przygotowaniu odpowiedniej geometrii i karbu,
• płytek typu D i F według ISO 20753,
• krążków i innych płaskich kształtek badawczych,
• form wielogniazdowych,
• kształtek aplikacyjnych projektowanych indywidualnie.

Dostępna grubość kształtki może wynosić do 10 mm. Pozwala to wykonywać również nietypowe próbki technologiczne albo geometrię bazującą na standardowej próbce, lecz celowo zmodyfikowaną dla potrzeb konkretnego programu badań.

Przykładem może być A1 o zwiększonej grubości. Po zmianie wymiaru nie jest to już normatywna próbka A1, ale taka geometria może być bardzo wartościowa podczas badania wpływu grubości, chłodzenia, orientacji struktury lub innych efektów procesu.

Maksymalna długość 170 mm i maksymalna grubość 10 mm są granicami geometrycznymi systemu form i nie oznaczają, że każda kształtka może jednocześnie wykorzystywać oba maksima. Ostateczny wymiar jest ograniczony objętością 20 ml, układem wlewowym i charakterystyką przepływu materiału.

20 ml jako większe okno projektowania formy

Pole czynne tłoka MIM 20/800/P wynosi 200 mm², a użyteczny skok do 100 mm. Odpowiada to maksymalnej geometrycznej objętości 20 ml.

Wartość ta nie oznacza stałej dawki. Skok jest programowany, dlatego urządzenie może pracować również z mniejszą objętością, jeżeli wymaga tego forma i program badawczy.

Rozdzielczość pomiaru położenia 0,05 mm odpowiada geometrycznej zmianie objętości około 0,010 ml. Jest to wartość przeliczeniowa wynikająca z geometrii układu i rozdzielczości czujnika, a nie deklarowana dokładność rzeczywistego dozowania materiału.

Więcej miejsca na próbkę, wlew i kilka gniazd

Dodatkowe 4 ml w stosunku do MIM 16/1000/P mają praktyczne znaczenie nie tylko przy większej kształtce. Rezerwa objętości może zostać wykorzystana na dłuższy układ wlewowy, większy przekrój kanałów albo kilka gniazd pracujących w jednym cyklu.

Dzięki temu MIM 20/800/P dobrze nadaje się do prac, w których oprócz klasycznych próbek materiałowych potrzebne są również niewielkie kształtki aplikacyjne lub serie kilku elementów przygotowanych przy tych samych nastawach procesu.

Programowany napęd pneumatyczny i pomiar rzeczywistego ruchu

Ciśnienie napędu jest sterowane proporcjonalnie, podobnie jak przepływ i kierunek ruchu. Nie jest to więc prosty cykl pneumatyczny realizowany wyłącznie pomiędzy dwoma położeniami krańcowymi.

Sterownik wykorzystuje ciągły sygnał położenia tłoka i może realizować zaprogramowane punkty przełączenia oraz kolejne fazy cyklu. Parametry mogą być zachowane w recepturze i wykorzystane ponownie w kolejnych seriach.

Układ pomiaru położenia zapewnia rozdzielczość 0,05 mm, typowy błąd liniowości ±0,25 mm oraz powtarzalność 0,1 mm.

Ciśnienia napędu i estymacja siły w czasie procesu

Ciśnienia po obu stronach siłownika są mierzone niezależnie. Pozwala to rejestrować przebieg pA i pB oraz obliczać estymowaną siłę pneumatyczną netto na podstawie zmierzonych ciśnień i znanej geometrii napędu.

Nominalna siła wynosi 16 kN. Przy polu czynnym tłoka 200 mm² odpowiada to nominalnemu równoważnemu ciśnieniu około 800 bar.

Równoważne ciśnienie 800 bar nie jest bezpośrednio zmierzonym ciśnieniem stopu. Podobnie estymowana siła napędu nie jest wynikiem bezpośredniego pomiaru czujnikiem siły. Rozdzielenie tych wielkości jest istotne przy interpretowaniu danych badawczych.

Kontrola termiczna dostosowana do prac R&D

Maksymalna temperatura cylindra wynosi 400°C, a formy 300°C. Cylinder posiada 500 W zainstalowanej mocy grzewczej, forma 2000 W, a grzana podstawka cylindra i dyszy 250 W.

Regulacja temperatury odbywa się wielostrefowo z wykorzystaniem algorytmów PID. Pomiar realizują czujniki Pt100 klasy A według IEC 60751 w układzie 3-przewodowym, a rozdzielczość toru pomiarowego wynosi 0,1°C.

Parametry czujnika i rozdzielczość elektroniki należy odróżniać od rzeczywistej jednorodności temperatury formy i niepewności całego procesu cieplnego. Dla urządzenia badawczego takie rozróżnienie jest ważniejsze niż marketingowe podawanie jednej pozornie bardzo dokładnej liczby.

Od granulatu do próbki albo bezpośrednio z procesu wytłaczania

Materiał może być przygotowywany bezpośrednio w grzanym cylindrze MIM 20/800/P. Pozwala to prowadzić badania z granulatem, a w odpowiednich aplikacjach również z materiałem proszkowym.

Alternatywnie do cylindra może zostać przeniesiony wcześniej uplastyczniony stop z wytłaczarki lub compoundera. Takie połączenie jest szczególnie interesujące podczas badań nowych mieszanin i kompozytów, ponieważ pozwala przejść bezpośrednio od przygotowania formulacji do wykonania próbki.

Receptura, zapis procesu i dane dostępne w sieci laboratorium

Receptury pozwalają zachować konfigurację procesu i wracać do niej podczas kolejnych serii. System rejestruje dane pomiarowe i wartości zadane istotne dla późniejszej analizy przebiegu cyklu.

Ethernet jest standardowym interfejsem komunikacji, a serwer OPC UA jest wbudowany w platformę sterowania. OPC UA nie oznacza jednak jednego uniwersalnego połączenia działającego identycznie w każdej jednostce. Integracja wymaga skonfigurowania modelu danych, udostępnianych zmiennych, adresacji, uprawnień i zasad komunikacji dla konkretnej infrastruktury.

Dzięki temu MIM 20/800/P może zostać włączona do sieci uczelni, centrum badawczego lub laboratorium przemysłowego oraz projektowo współpracować z systemami klasy LIMS, SCADA lub BMS.

Wbudowany UPS dla automatyki i danych

System sterowania 24 V posiada wbudowane podtrzymanie UPS. Przy zaniku zasilania automatyka może zachować stan procesu, zapisać dane i przeprowadzić kontrolowane zakończenie bieżącej operacji oraz zatrzymanie urządzenia.

Obwody grzejne nie są podtrzymywane z UPS. System został przeznaczony do ochrony sterowania i informacji o eksperymencie, a nie do długotrwałego zasilania odbiorników mocy.

Element większego laboratorium przetwórstwa polimerów

MIM 20/800/P może rozpocząć pracę jako autonomiczna mikrowtryskarka, ale nie musi pozostać odrębnym urządzeniem. Może zostać rozbudowana do stanowiska SiTech3D łączącego wytłaczanie, przygotowanie formulacji, transfer stopu i formowanie próbek.

Pozwala to badać zależność pomiędzy sposobem przygotowania materiału a właściwościami gotowej kształtki w jednym, logicznie połączonym ciągu badawczym.

Zobacz laboratoryjne stanowiska do wytłaczania oraz wtrysku kształtek do badań.

Kiedy MIM 20/800/P ma przewagę nad MIM 16/1000/P?

MIM 20/800/P warto wybrać wtedy, gdy o procesie decyduje większa wymagana objętość: większa kształtka, większy układ wlewowy, forma wielogniazdowa albo potrzeba pozostawienia większego marginesu objętości dla pełnowymiarowej próbki.

MIM 16/1000/P wykorzystuje tę samą nominalną klasę siły przy mniejszym polu tłoka, dlatego zapewnia wyższe nominalne ciśnienie równoważne 1000 bar. Dobór powinien więc wynikać z rzeczywistej geometrii formy, drogi płynięcia i właściwości materiału.

Porównaj pneumatyczne mikrowtryskarki laboratoryjne SiTech3D.

Najczęstsze pytania

Czy MIM 20/800/P może wykonywać pełnowymiarową A1 o długości 170 mm?

Tak. Konstrukcja systemu form umożliwia zastosowanie wkładki dla pełnowymiarowej próbki A1. Parametry wlewu i procesu są dobierane do konkretnego materiału.

Czy można wykonać grubszą A1?

Tak, możliwe jest wykonanie niestandardowej kształtki o obrysie bazującym na A1 i zwiększonej grubości. Po zmianie wymiarów nie jest to jednak normatywna próbka A1.

Czy można wykonać A1 o długości 170 mm i grubości 10 mm?

Maksymalna długość formowanej kształtki wynosi do 170 mm, a maksymalna grubość do 10 mm, lecz nie są to wartości możliwe do jednoczesnego wykorzystania dla każdej geometrii. Pełna A1 o bardzo dużej grubości może przekroczyć dostępną objętość 20 ml. Geometria jest każdorazowo sprawdzana pod względem objętości i warunków przepływu.

Czy 20 ml oznacza minimalną lub stałą dawkę?

Nie. Jest to maksymalna geometryczna objętość układu. Mniejszą objętość uzyskuje się przez odpowiednie zaprogramowanie skoku tłoka.

Co oznacza 800 bar?

Jest to nominalne równoważne ciśnienie wynikające z nominalnej siły napędu 16 kN i pola tłoka 200 mm². Nie jest to bezpośredni pomiar ciśnienia stopu.

Czy można pracować bez wytłaczarki?

Tak. Materiał może być przygotowywany bezpośrednio w grzanym cylindrze. Możliwy jest również transfer stopu z wytłaczarki lub compoundera.

Czy OPC UA jest opcją?

Nie. Serwer OPC UA jest wbudowany. Konfiguracji wymaga sposób jego wykorzystania w konkretnej sieci, zakres wymienianych danych oraz współpraca z systemami użytkownika.

Czy urządzenie można włączyć do sieci uczelni?

Tak. Ethernet i OPC UA umożliwiają integrację z infrastrukturą sieciową uczelni lub laboratorium. Szczegółowa konfiguracja jest przygotowywana zgodnie z wymaganiami administratora i architekturą systemów użytkownika.