Mikrowtryskarka MIM 16/1000 - Pneumatyczna

Od materiału do próbki z udokumentowanymi warunkami procesu

W badaniach tworzyw sztucznych sama geometria próbki to za mało. Na jej strukturę i właściwości wpływają również sposób przygotowania materiału, temperatura cylindra i formy, przebieg ruchu tłoka, obciążenie układu oraz czas kolejnych faz procesu. Dlatego MIM 16/1000/P została zaprojektowana nie tylko jako urządzenie do wykonania kształtki, lecz jako programowalne stanowisko badawcze pozwalające kontrolować, zapisywać i odtwarzać warunki jej przygotowania.

Sterownik PLC czasu rzeczywistego prowadzi zaprogramowany cykl, zapisuje receptury i rejestruje dane procesowe. Dzięki temu wyniki późniejszych badań mechanicznych, cieplnych lub fizycznych można analizować razem z informacją o warunkach, w których przygotowano daną serię próbek.

Takie podejście jest szczególnie przydatne podczas rozwoju nowych formulacji, porównywania partii materiału, badania kompozytów, recyklatów i materiałów napełnianych oraz wszędzie tam, gdzie koszt lub dostępność surowca ograniczają możliwość prowadzenia prób w skali produkcyjnej.

Nie tylko mikropróbki – kształtki do 170 mm

MIM 16/1000/P nie ogranicza użytkownika do bardzo małych próbek charakterystycznych dla części urządzeń klasy mikro. Konstrukcja oprawy formy umożliwia stosowanie wkładek dla kształtek o długości do 170 mm, dzięki czemu możliwe jest między innymi bezpośrednie formowanie pełnowymiarowej próbki wielofunkcyjnej A1.

W zależności od zastosowanej wkładki możliwe jest przygotowywanie między innymi:

• pełnowymiarowych próbek A1 według ISO 20753, stosowanych między innymi w badaniach właściwości przy rozciąganiu według ISO 527-2,
• zmniejszonych próbek A12 i A15 według ISO 20753,
• prostokątnych beleczek B1 według ISO 20753, wykorzystywanych jako geometria bazowa między innymi w badaniach zginania, Charpy i Izod po przygotowaniu zgodnym z właściwą metodą badawczą,
• płytek i innych płaskich kształtek, w tym geometrii typu D i F według ISO 20753,
• krążków oraz kształtek przeznaczonych do wybranych badań twardości,
• form wielogniazdowych, jeżeli pozwala na to całkowita objętość układu,
• kształtek wykonywanych według indywidualnego projektu użytkownika.

Możliwe są również niestandardowe warianty geometrii bazujących na próbkach normatywnych, na przykład próbka o obrysie A1 ze zwiększoną grubością. Konstrukcja pozwala projektować kształtki o grubości do 10 mm, przy czym maksymalna długość i maksymalna grubość nie oznaczają możliwości ich jednoczesnego wykorzystania dla każdej geometrii – ograniczeniem pozostaje całkowita objętość wtrysku i droga płynięcia materiału.

Jeżeli geometria normatywna zostaje zmieniona, na przykład przez zwiększenie grubości A1, otrzymana kształtka jest próbką niestandardową i nie powinna być przedstawiana jako normatywna A1 przy deklarowaniu wyników badań zgodnych z ISO 527-2.

16 ml – objętość dobierana do rzeczywistego zadania

Pole czynne tłoka wtryskowego wynosi 160 mm², a użyteczny skok wtrysku do 100 mm. Odpowiada to maksymalnej geometrycznej objętości układu 16 ml.

Nie oznacza to jednej stałej dawki 16 ml. Ciągły pomiar położenia pozwala programować krótszy skok i dopasować rzeczywistą objętość do konkretnej formy. Jest to szczególnie istotne przy pracy z materiałami eksperymentalnymi, drogimi dodatkami lub niewielkimi partiami otrzymywanymi w procesie compoundingu.

Rozdzielczość pomiaru położenia 0,05 mm odpowiada dla układu MIM 16/1000/P geometrycznej zmianie objętości około 0,008 ml. Jest to rozdzielczość przeliczeniowa wynikająca z geometrii tłoka i czujnika położenia – nie należy jej utożsamiać z dokładnością rzeczywistej masy lub objętości uformowanej próbki.

Programowany napęd pneumatyczny zamiast prostego ruchu włącz–wyłącz

Pneumatyka w MIM 16/1000/P jest częścią układu regulacji procesu. Ciśnienie napędu jest sterowane proporcjonalnie, podobnie jak kierunek i przepływ powietrza. Sterownik może realizować kolejne fazy cyklu na podstawie zaprogramowanych wartości, czasu i aktualnego położenia tłoka.

Użytkownik może definiować receptury zawierające między innymi zakres ruchu, punkty przełączenia faz, czasy procesu, nastawy napędu i temperatury. Pozwala to wracać do wcześniej opracowanego procesu oraz porównywać serie wykonane według tej samej receptury.

Pomiar położenia, ciśnień i estymacja siły

Położenie tłoka jest mierzone w sposób ciągły. Układ pomiarowy zapewnia rozdzielczość 0,05 mm, typowy błąd liniowości ±0,25 mm oraz powtarzalność 0,1 mm.

Niezależnie mierzone są również ciśnienia w obu komorach siłownika pneumatycznego. Dzięki temu sterownik może nie tylko rejestrować przebieg ciśnień, lecz także obliczać estymowaną siłę pneumatyczną netto z uwzględnieniem geometrii napędu.

Estymacja siły nie jest bezpośrednim pomiarem za pomocą czujnika siły, a równoważnego ciśnienia wtrysku nie należy utożsamiać z pomiarem ciśnienia stopu w cylindrze lub gnieździe formy. Takie rozróżnienie jest szczególnie ważne w zastosowaniach badawczych.

16 kN i 1000 bar nominalnego ciśnienia równoważnego

Nominalna klasa siły napędu wynosi 16 kN. Przy polu czynnym tłoka 160 mm² odpowiada to nominalnemu równoważnemu ciśnieniu około 1000 bar.

Połączenie 16 ml dostępnej objętości z ciśnieniem równoważnym 1000 bar daje MIM 16/1000/P szerokie okno zastosowań – od małych próbek wykonywanych z ograniczonej ilości materiału po pełnowymiarowe kształtki wymagające stosunkowo długiej drogi płynięcia.

Kontrola termiczna od cylindra do formy

Cylinder wtryskowy może pracować w temperaturze do 400°C, natomiast forma do 300°C. Łączna moc zainstalowanych układów grzewczych wynosi 2750 W: 500 W dla cylindra, 2000 W dla formy oraz 250 W dla grzanej podstawki cylindra i dyszy.

Temperatura jest regulowana wielostrefowo za pomocą algorytmów PID. Do pomiaru stosowane są czujniki Pt100 klasy A według IEC 60751 w układzie 3-przewodowym, a rozdzielczość toru pomiarowego wynosi 0,1°C.

Klasa A określa tolerancję samego czujnika zgodnie z IEC 60751. Nie należy utożsamiać jej ani rozdzielczości 0,1°C z dokładnością całego procesu cieplnego, która zależy także od miejsca montażu czujnika, konstrukcji formy, bezwładności cieplnej i warunków wymiany ciepła.

Granulat, proszek albo stop bezpośrednio z wytłaczarki

MIM 16/1000/P może pracować autonomicznie. Materiał w postaci granulatu lub odpowiednio przygotowanego proszku może być umieszczany bezpośrednio w grzanym cylindrze.

Drugim wariantem jest transfer już uplastycznionego materiału z wytłaczarki lub compoundera. Pozwala to przejść od przygotowania nowej formulacji bezpośrednio do wykonania próbki bez konieczności chłodzenia, granulowania i ponownego uplastyczniania materiału.

Ma to szczególne znaczenie w pracach nad nowymi kompozycjami, dodatkami funkcjonalnymi, recyklatami i materiałami wytwarzanymi w niewielkiej ilości.

Dane procesu gotowe do wykorzystania w laboratorium

MIM 16/1000/P zapisuje receptury i dane procesu, dzięki czemu urządzenie może funkcjonować nie tylko jako samodzielna maszyna, ale jako źródło informacji w cyfrowym środowisku badawczym.

Ethernet jest standardowym interfejsem komunikacyjnym. Serwer OPC UA jest wbudowany w platformę sterowania. Jego wykorzystanie wymaga konfiguracji odpowiedniej do konkretnego modelu współpracy – między innymi uzgodnienia zestawu udostępnianych zmiennych, struktury danych, adresacji, praw dostępu i zasad obowiązujących w sieci użytkownika.

Pozwala to projektowo integrować urządzenie z infrastrukturą uczelni, laboratorium lub działu R&D oraz z systemami nadrzędnymi, takimi jak LIMS, SCADA lub BMS, jeżeli ich architektura i dostępne interfejsy na to pozwalają.

Wbudowany UPS chroni dane i przebieg eksperymentu

Automatyka 24 V posiada wbudowane podtrzymanie UPS. Przy zaniku zasilania sieciowego sterowanie pozostaje aktywne przez czas potrzebny do obsługi bieżącej operacji, zapisania danych i kontrolowanego zatrzymania stanowiska.

Podtrzymanie dotyczy automatyki sterującej, a nie głównych obwodów grzejnych. Jego zadaniem jest przede wszystkim uniknięcie niekontrolowanej utraty danych i stanu procesu podczas przerwy w zasilaniu.

Od mikrowtryskarki do kompletnego stanowiska badawczego

MIM 16/1000/P może rozpocząć pracę jako autonomiczne stanowisko, a następnie zostać włączona jako moduł wtryskowy do kompletnego systemu SiTech3D łączącego przygotowanie materiału, wytłaczanie i wykonanie kształtek badawczych.

W takim układzie można analizować cały ciąg technologiczny – od mieszania i uplastyczniania formulacji, poprzez historię termiczną i mechaniczną materiału, aż do warunków formowania gotowej próbki.

Zobacz laboratoryjne stanowiska do wytłaczania oraz wtrysku kształtek do badań.

MIM 16/1000/P w rodzinie pneumatycznych mikrowtryskarek

MIM 16/1000/P łączy objętość do 16 ml z nominalnym równoważnym ciśnieniem 1000 bar. Jest szczególnie interesująca wtedy, gdy potrzebna jest możliwość wykonywania zarówno niewielkich, jak i pełnowymiarowych próbek przy jednoczesnym zachowaniu większego zapasu ciśnienia równoważnego niż w modelu 20 ml.

Jeżeli głównym wymaganiem jest większa objętość formy, rozbudowany układ wlewowy albo kilka gniazd, należy rozważyć MIM 20/800/P.

Porównaj pneumatyczne mikrowtryskarki laboratoryjne SiTech3D.

Najczęstsze pytania

Czy MIM 16/1000/P może wykonywać pełnowymiarową próbkę A1?

Tak. Konstrukcja formy umożliwia stosowanie wkładki dla próbki A1 o długości do 170 mm. Ostateczna konfiguracja wlewu i parametry procesu są dobierane do przetwarzanego materiału.

Czy można wykonać próbkę A1 grubszą niż normatywna?

Tak. Możliwe jest zaprojektowanie niestandardowej kształtki bazującej na obrysie A1 i mającej zwiększoną grubość. Taka próbka nie jest jednak normatywną A1. Dostępna grubość zależy również od całkowitej objętości kształtki i układu wlewowego.

Czy maksymalna grubość 10 mm dotyczy każdej kształtki o długości 170 mm?

Nie. 170 mm określa dostępny wymiar długości, a 10 mm maksymalną możliwą grubość odpowiednio zaprojektowanej kształtki. Jednoczesne wykorzystanie obu wartości jest ograniczone maksymalną objętością 16 ml i warunkami przepływu materiału.

Co oznacza 1000 bar w oznaczeniu modelu?

Jest to nominalne równoważne ciśnienie wynikające z nominalnej siły napędu i pola czynnego tłoka wtryskowego. Nie jest to bezpośredni pomiar ciśnienia stopu.

Czy urządzenie może pracować bez wytłaczarki?

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

Czy urządzenie można podłączyć do sieci uczelni?

Tak. Ethernet oraz wbudowany serwer OPC UA umożliwiają integrację sieciową. Konkretna wymiana danych wymaga konfiguracji zgodnej z infrastrukturą, modelem komunikacji i polityką bezpieczeństwa danej jednostki.

Czy MIM 16/1000/P można później rozbudować?

Tak. Urządzenie może zostać wykorzystane jako moduł wtryskowy zintegrowanego stanowiska SiTech3D obejmującego przygotowanie materiału, wytłaczanie, transfer stopu i wykonanie próbek.