Wtryskarki laboratoryjne oraz stanowiska do wytłaczania i wtrysku

Dobór stanowiska zaczyna się od materiału i próbki

Wtryskarka laboratoryjna jest elementem procesu przygotowania próbki badawczej. Dlatego jej dobór nie powinien rozpoczynać się wyłącznie od objętości wtrysku, wielkości urządzenia ani rodzaju napędu. Najpierw należy określić materiał, wymaganą geometrię próbki, formę, przebieg procesu oraz to, czy materiał jest gotowy do bezpośredniego formowania, czy wymaga wcześniejszego przygotowania.

SiTech3D rozwija laboratoryjne platformy wtryskowe MIM z napędem elektrycznym i pneumatycznym, stanowiska łączące przygotowanie materiału z wtryskiem oraz rozwiązania przeznaczone do gumy i silikonu. Poszczególne architektury odpowiadają różnym wymaganiom procesu i nie tworzą hierarchii od rozwiązania prostszego do bardziej zaawansowanego.

Wybierz poniżej grupę urządzeń odpowiadającą wymaganej technologii. Dobór konkretnego modelu, układu wtryskowego, formy i wyposażenia wykonuje się już dla rzeczywistego materiału i planowanego eksperymentu.

Próbka badawcza ma własną historię przetwarzania

Próbka do badań materiałowych nie jest wyłącznie kształtką o określonych wymiarach. Powstaje w wyniku sekwencji operacji obejmującej przygotowanie materiału, jego uplastycznienie, przepływ podczas wtrysku, docisk oraz chłodzenie w formie. Warunki tych etapów tworzą historię termiczną i mechaniczną materiału.

W zależności od rodzaju polimeru i wykonywanego badania przebieg procesu może wpływać między innymi na orientację struktury, stopień krystalizacji, naprężenia własne, jednorodność próbki oraz stan materiału po przetworzeniu. Dlatego przy porównywaniu formulacji lub kolejnych serii badawczych istotne jest nie tylko wykonanie tej samej geometrii próbki, ale również kontrolowanie i dokumentowanie warunków jej przygotowania.

Jak dobrać architekturę stanowiska laboratoryjnego?

Pierwsze rozstrzygnięcie dotyczy nie napędu maszyny, lecz miejsca, w którym rozpoczyna się eksperyment. Jeżeli badany materiał jest już przygotowany i może zostać bezpośrednio uplastyczniony oraz uformowany, właściwym kierunkiem jest laboratoryjna platforma wtryskowa MIM. W jej obrębie dobiera się następnie wielkość układu wtryskowego, formę, sposób realizacji cyklu oraz architekturę napędu.

Jeżeli przygotowanie formulacji jest częścią badania, stanowisko musi objąć również wcześniejszy etap procesu. Dotyczy to między innymi sytuacji, w których przed wtryskiem wymagane jest mieszanie składników, homogenizacja lub przygotowanie materiału w układzie wytłaczającym. Guma i silikon wymagają natomiast rozwiązania zaprojektowanego dla odmiennego przebiegu technologicznego.

Co decyduje o doborze wtryskarki laboratoryjnej?

Nominalna objętość wtrysku jest tylko jednym z parametrów. W praktyce stanowisko należy rozpatrywać jako układ: materiał, cylinder i tłok lub inny układ plastyfikująco-wtryskowy, forma, sterowanie oraz sposób rejestracji procesu.

Objętości próbki nie należy utożsamiać bezpośrednio z nominalną objętością wtrysku. W bilansie materiału trzeba uwzględnić również układ wlewowy, rzeczywistą geometrię formy oraz wymagany zakres pracy układu wtryskowego. Z tego powodu dobór urządzenia wyłącznie na podstawie wymiarów gotowej kształtki może prowadzić do błędnej konfiguracji.

Kiedy potrzebne jest połączenie wytłaczania i wtrysku?

Jeżeli eksperyment rozpoczyna się od gotowego granulatu lub wcześniej przygotowanej formulacji, próbkę można wykonywać bezpośrednio na laboratoryjnej wtryskarce. Inaczej wygląda sytuacja, gdy badaniu podlega również sposób przygotowania materiału.

Dodawanie składników, ich mieszanie, homogenizacja lub prowadzenie kontrolowanej historii przetwarzania przed formowaniem wymagają rozszerzenia stanowiska o układ wytłaczający. W takim przypadku istotna staje się nie tylko sama operacja wtrysku, lecz również powiązanie warunków przygotowania materiału z parametrami, w których została następnie wykonana próbka.

Kontrola procesu i dokumentowanie eksperymentu

W laboratorium istotna jest możliwość odtworzenia zdefiniowanego sposobu prowadzenia procesu oraz powiązania próbki z warunkami, w których została przygotowana. W zależności od platformy i konfiguracji stanowisko może obejmować receptury, pomiary parametrów procesu, rejestrację danych oraz komunikację z systemami zewnętrznymi.

Należy przy tym rozróżnić sterowanie od rejestracji. Sterowanie realizuje zadany przebieg procesu. Rejestracja dokumentuje wartości rzeczywiście zmierzone podczas eksperymentu. Sama obecność zapisu danych nie gwarantuje porównywalności próbek, ale pozwala analizować wynik badania w kontekście rzeczywistych warunków ich przygotowania.

Custom Engineering: od metody badawczej do stanowiska

Nie każdy projekt laboratoryjny powinien rozpoczynać się od wyboru gotowego modelu urządzenia. Jeżeli wymagania są niestandardowe, punktem wyjścia może być sam materiał, docelowa próbka, posiadana forma, wymagany zakres temperatur, sposób przygotowania formulacji albo określony przebieg eksperymentu.

Na tej podstawie można dobrać konfigurację standardowej platformy lub zaprojektować wariant mechaniczny, automatyczny i programowy dopasowany do konkretnego zadania badawczego. W takim podejściu urządzenie staje się elementem zaprojektowanej metody przygotowania próbki, a nie maszyną dobieraną na podstawie pojedynczego parametru katalogowego.