Stanowisko do wtrysku kształtek do badań

Stanowisko do wytłaczania i wtrysku próbek jako platforma modułowa

Stanowisko SiTech3D nie jest jedną stałą kombinacją wytłaczarki i wtryskarki. Jest platformą badawczą budowaną z kilku współpracujących modułów: części przygotowania materiału, układu transferowego, laboratoryjnej wtryskarki MIM, formy oraz systemu sterowania i pomiarów.

Część procesowa i część wtryskowa są dobierane niezależnie. Pozwala to zbudować stanowisko zarówno do pracy z bardzo małą ilością nowej formulacji, jak i do bardziej rozbudowanych badań mieszania, compoundingu, procesu jednoślimakowego lub programowanego przebiegu wtrysku.

Matryca konfiguracji części procesowej i MIM

Wszystkie modele MIM SiTech3D mogą współpracować z podstawowymi laboratoryjnymi układami jedno- i dwuślimakowymi. Oznacza to, że sposób przygotowania materiału można dobierać niezależnie od wymaganej objętości i architektury części wtryskowej.

Cztery podstawowe części procesowe i cztery modele MIM tworzą już 16 bazowych zestawień urządzeń. Zakres możliwej konfiguracji jest jednak większy, ponieważ oddzielnie dobierane mogą być również geometria ślimaków, dozowanie, odgazowanie, forma, pomiary i automatyka.

Kompatybilność techniczna nie oznacza, że każda kombinacja jest jednakowo właściwa dla danego procesu. Przy MIM o objętości 11–20 ml zwykle racjonalne jest zastosowanie odpowiednio małego układu procesowego, ponieważ pozwala ograniczyć ilość materiału potrzebnego do uruchomienia, zmiany formulacji i czyszczenia. Integracja z większą wytłaczarką jest technicznie możliwa i może być wykonana wtedy, gdy wynika to ze skali procesu, istniejącego wyposażenia lub konkretnego celu badania.

Konfiguracja zaczyna się od procesu, nie od modelu urządzenia

Matryca pokazuje możliwości techniczne platformy. Właściwy dobór zaczyna się jednak od określenia, co ma zostać zrobione z materiałem przed wykonaniem próbki oraz jakie informacje mają zostać uzyskane z eksperymentu.

Kontrolowany transfer stopu do cylindra MIM

Pomiędzy częścią wytłaczarkową i MIM znajduje się dedykowany moduł transferowy. Materiał po przygotowaniu w układzie ślimakowym jest kierowany do termostatowanego cylindra wtryskowego, bez konieczności wcześniejszego wykonywania granulatu jako oddzielnego produktu pośredniego.

Do części procesowej mocowany jest adapter transferowy. W adapterze umieszczany jest cylinder MIM, który podczas całego etapu napełniania pozostaje termostatowany. Cylinder jest dociskany pneumatycznie i utrzymywany w ustalonym położeniu względem drogi przepływu materiału.

Stop doprowadzany z wytłaczarki pod ciśnieniem wypełnia cylinder i przemieszcza znajdujący się w nim tłok. Położenie tłoka jest obserwowane względem liniału, natomiast nastawny wskaźnik stanowi punkt odniesienia dla wymaganego stopnia napełnienia.

Kontrola częściowego napełnienia cylindra

Pełna pojemność cylindra nie musi być wykorzystywana w każdym eksperymencie. Jest to szczególnie ważne przy nowych formulacjach, materiałach kosztownych oraz bardzo małych partiach surowca.

Położenie tłoka względem liniału i nastawnego wskaźnika pozwala ustalić punkt odniesienia odpowiadający wymaganej części pojemności cylindra. Ułatwia to odtwarzanie podobnego geometrycznego stopnia napełnienia w kolejnych próbach.

Wskaźnik nie jest siłowym ogranicznikiem tłoka ani układem pomiarowym objętości. Zależność pomiędzy przemieszczeniem tłoka i geometryczną zmianą objętości wynika z jego czynnej powierzchni, dlatego położenie tłoka może być praktycznym parametrem przygotowania wsadu do wtrysku.

Jak przebiega przygotowanie próbki?

1. Dozowanie materiału – składniki są wprowadzane do części procesowej.
2. Przygotowanie stopu – materiał jest uplastyczniany, mieszany i homogenizowany, a zależnie od konfiguracji możliwe są również dodatkowe dozowanie lub odgazowanie.
3. Transfer – przygotowany stop jest doprowadzany do adaptera transferowego.
4. Ustalenie cylindra – termostatowany cylinder MIM jest osadzany w adapterze i stabilizowany pneumatycznie.
5. Napełnianie – ciśnienie stopu przemieszcza tłok, którego położenie jest obserwowane względem liniału i nastawnego wskaźnika.
6. Przeniesienie do MIM – napełniony cylinder jest umieszczany w części wtryskowej.
7. Formowanie – wykonywany jest zaprogramowany cykl odpowiedni dla zastosowanej MIM i badanej próbki.
8. Analiza – właściwości próbki mogą być odnoszone do parametrów jej przygotowania i przebiegu procesu.

Dobór części procesowej

LEC-2CC 20 ml

Stożkowy układ dwuślimakowy jest przeznaczony do pracy z małymi partiami materiału. Wymienne wkładki cylindra umożliwiają zmianę objętości układu uplastyczniającego, dzięki czemu ilość materiału w części procesowej można dopasować do charakteru eksperymentu.

LE-2CC 2×12 mm

Równoległy układ dwuślimakowy z segmentową konstrukcją ślimaków pozwala szeroko kształtować charakter transportu i mieszania. Może być konfigurowany z dozowaniem, odgazowaniem oraz rozbudowanymi pomiarami procesu, dlatego sprawdza się w bardziej złożonych badaniach formulacji i compoundingu.

LE-1S 12 i 16 mm

Laboratoryjne układy jednoślimakowe są przeznaczone do projektów, w których istotne jest przygotowanie materiału w architekturze jednoślimakowej. Mogą realizować uplastycznianie, transport oraz zadania mieszania wynikające z zastosowanej geometrii ślimaka.

Większe wytłaczarki

Technicznie możliwe jest również połączenie MIM z większymi układami jedno- i dwuślimakowymi. Taka integracja jest projektowana indywidualnie. Przy typowych badaniach z MIM 11–20 ml mniejsze układy procesowe są zwykle bardziej racjonalne ze względu na ilość materiału potrzebnego do prowadzenia procesu, zmian formulacji i czyszczenia.

Szerszy zakres części procesowych przedstawiono w kategorii laboratoryjnych linii z wytłaczarkami jedno- i dwuślimakowymi.

Dobór laboratoryjnej wtryskarki MIM

Część wtryskowa jest dobierana niezależnie od wytłaczarki. Dostępne są trzy podstawowe wielkości geometrycznej objętości wtrysku oraz dwie architektury napędu.

Wybór pomiędzy napędem pneumatycznym i serwoelektrycznym nie powinien być sprowadzany do pojedynczej wartości maksymalnego ciśnienia. Istotne są również objętość próbki, właściwości materiału, wymagany przebieg ruchu tłoka oraz zakres programowania procesu.

Szczegółowe informacje znajdują się w kategoriach laboratoryjnych wtryskarek elektrycznych oraz laboratoryjnych wtryskarek pneumatycznych.

Historia przetwórcza i przygotowanie próbki

Stan materiału przed wykonaniem próbki zależy również od wcześniejszego uplastyczniania, temperatury, czasu przebywania, ścinania, mieszania, odgazowania i liczby cykli cieplnych. Dlatego część procesowa, transfer i wtrysk mogą być traktowane jako kolejne etapy jednego eksperymentu.

Bezpośredni transfer do cylindra MIM nie jest odpowiednikiem procesu obejmującego wcześniejszą granulację, chłodzenie, suszenie i ponowne uplastycznienie. Są to różne historie przetwórcze i wybór właściwej ścieżki powinien wynikać z celu badania.

Więcej o doborze całego workflow badawczego: laboratoryjne stanowiska do wytłaczania i wtrysku kształtek do badań.

Formy, automatyka i dane

Wtryskarki MIM współpracują z laboratoryjnymi formami z wymiennymi wkładkami, dzięki czemu możliwe jest przygotowywanie różnych geometrii próbek, płytek i kształtek aplikacyjnych. Forma i wkładka są dobierane do programu badawczego.

Zakres automatyki i rejestracji danych zależy od zastosowanych modułów. Stanowisko może obejmować sterowanie PLC, receptury procesu, archiwizację parametrów oraz komunikację Ethernet, a w odpowiednich konfiguracjach również OPC UA i funkcje zdalnego nadzoru.

Dostępność konkretnych sygnałów pomiarowych zależy od wyposażenia wybranej wytłaczarki, MIM oraz dodatkowych modułów pomiarowych.

Dobór stanowiska rozpoczyna się od materiału i próbki

Do przygotowania konfiguracji potrzebne są przede wszystkim informacje o materiale, dostępnej ilości surowca, liczbie składników, wymaganym sposobie uplastyczniania i mieszania, ewentualnym odgazowaniu, geometrii próbki oraz parametrach, które mają być kontrolowane lub rejestrowane.

Na tej podstawie dobierane są część procesowa, geometria ślimaków, moduł transferowy, model MIM, forma, wyposażenie pomiarowe i architektura automatyki. Stanowisko powstaje więc jako jeden spójny układ badawczy, a nie zestaw przypadkowo połączonych urządzeń.

FAQ

Czy każdą MIM można połączyć z podstawowymi laboratoryjnymi wytłaczarkami?

Tak. Wszystkie modele MIM 11, 16 i 20 ml mogą być integrowane z LEC-2CC 20 ml, LE-2CC 2×12 mm oraz jednoślimakowymi LE-1S 12 i 16 mm. Właściwa konfiguracja jest jednak dobierana do procesu, a nie wyłącznie do technicznej kompatybilności.

Czy MIM można zintegrować z większą wytłaczarką?

Tak. Jest to technicznie możliwe zarówno dla większych układów jedno-, jak i dwuślimakowych. Taka konfiguracja jest projektowana indywidualnie i powinna wynikać z wymagań badanego procesu.

Czy cylinder musi być napełniany do pełnej objętości?

Nie. Położenie tłoka obserwowane względem liniału i nastawnego wskaźnika pozwala ustalić odniesienie dla częściowego napełnienia cylindra.

Czy stanowisko może pracować z procesem jednoślimakowym?

Tak. Platforma może wykorzystywać laboratoryjne wytłaczarki jednoślimakowe, jeżeli taki sposób przygotowania materiału odpowiada celowi eksperymentu.

Czy stanowisko jest ograniczone do jednej geometrii próbki?

Nie. Wymienne wkładki oraz możliwość projektowania form do konkretnej aplikacji pozwalają dopasować geometrię próbki do programu badawczego.