Precyzyjnie dozowana różnorodność kolorów - system colorDoS

Ile części z tworzyw sztucznych formowanych wtryskowo dzisiaj widziałem lub dotykałem? Każdy, kto wieczorem zada sobie to pytanie i spróbuje policzyć dokładną liczbę takich części, położy się spać bardzo późno. Tworzywa sztuczne można znaleźć wszędzie, a formowanie wtryskowe pozostaje uniwersalną, ekonomiczną metodą produkcji, stosowaną do nadawania im niemal dowolnych kształtów. Surowiec, granulat tworzywa sztucznego, jest podgrzewany do momentu uzyskania płynności, a następnie wtryskiwany do formy. Wystarczy usunąć zadziory i wypustki – i gotowe.

Nawet jeśli zdecydujemy się nie liczyć dokładnej liczby części z tworzyw sztucznych, a zastanowimy się tylko, co wpadło nam w oko, gama kolorów, które widzieliśmy w ciągu dnia, z pewnością będzie ogromna; świat tworzyw sztucznych jest równie kolorowy, jak świat kwiatów i motyli.

Istnieje wiele sposobów na nadanie neutralnemu surowcowi tej optycznej różnorodności. Jeśli części o identycznym kolorze są produkowane w dużych ilościach, często korzystniej jest pozostawić barwienie surowca dostawcom tworzyw sztucznych z przemysłu chemicznego. Wtedy granulat ma już kolor produktu końcowego. W wielu sektorach i obszarach produktów ilość pozostaje mniej ważna niż elastyczne i szybkie reagowanie na życzenia klientów, także w odniesieniu do kolorystyki.

Dozowanie jest kluczowe

W przypadku, który omawiamy w tym artykule, wybraną metodą okazało się dodanie płynnego barwnika do strumienia granulatu bezpośrednio przy podawaniu na przenośnik ślimakowy – tzw. dozowanie wtryskarki. W cylindrze granulat jest jednocześnie podgrzewany, dokładnie mieszany i transportowany do formy za pomocą obracającego się ślimaka. System dozowania odpowiada za równomierne rozprowadzenie barwnika w granulacie. Ślimak wtryskarki w połączeniu z dociskiem siłownika zapewnia dokładne wmieszanie barwnika. Precyzyjne dozowanie ma kluczowe znaczenie dla jakości kolorów. W tym przypadku dozowane ilości mogą być bardzo małe.

"Opracowaliśmy nasz kompaktowy system dozowania colorDoS specjalnie dla procesów, w których konieczna jest szybka zmiana koloru", wyjaśnia Olaf Lang z działu sprzedaży technicznej firmy HNP Mikrosysteme w Schwerin (Niemcy). "W jednym wstrzyknięciu można dozować od 0,02 do 100 gramów barwnika".

Zaawansowana technologia HNPM nie tylko zapewnia bardzo precyzyjne dozowanie poszczególnych kolorów, ale także zapobiega tzw. przenoszeniu kolorów. Dzięki specjalnej konstrukcji dyszy dozującej i złączek do węży możliwe jest szybkie i płynne przełączanie między różnymi kolorami, bez konieczności czyszczenia.

Za dokładne dozowanie odpowiedzialna jest miniaturowa pompa zębata – zminiaturyzowana pompa gerotorowa z wirnikiem zewnętrznym i wewnętrznym. Wewnętrzny wirnik ma o jeden ząb mniej niż zewnętrzna przekładnia pierścieniowa. Komory utworzone w tym układzie zachowują stałą objętość wypornościową. Media dozuje się objętościowo. Ilość barwnika można regulować, zmieniając prędkość, przy zachowaniu tego samego czasu dozowania.

Prędkość decyduje o kolorze

"Ilość barwnika zależy od szybkości i czasu dozowania", wyjaśnia Olaf Lang. "Im szybciej obracają się wirniki, tym więcej barwnika jest wprowadzane w tym samym czasie, dzięki czemu prędkość pompy dostosowuje się do czasu dozowania wtryskarki. Czas cyklu obejmuje również chłodzenie i wyrzucanie obrabianego przedmiotu. Następnie pompa na krótko się zatrzymuje. Dozowanie barwnika jest więc procesem niezwykle dynamicznym".

Bardzo ważnym czynnikiem pozostaje powtarzalność. Aby zapewnić, że produkty zawsze mają ten sam kolor, ilość barwnika na jedno wstrzyknięcie musi być stale taka sama.

W systemie colorDoS stosuje się pompę modułową mzr-7245. Najmniejsza ilość dozowania wynosi 20 mikrolitrów na wstrzyknięcie. To mniej niż jedna kropla, ale specjalna geometria dyszy dozującej zapewnia, że ta niewielka ilość jest dostarczana z wysoką precyzją i powtarzalnością.

"W tym przypadku kluczową rolę odgrywa jakość napędu pompy. Oprócz silnika szczególne znaczenie mają analogowe czujniki Halla", podkreśla Lutz Nowotka, specjalista ds. napędów w HNPM. "Od wielu lat używamy mikrosilników firmy z Schönaich. W przypadku systemu colorDoS zdecydowaliśmy się na zastosowanie serwomotora bezszczotkowego DC serii BX4 firmy FAULHABER".

Precyzyjne pozycjonowanie dzięki czujnikom Halla

Oprócz wysokiego momentu obrotowego, wynoszącego 96 mNm, do zalet silnika o oznaczeniu 3268... BX4 CS należą również: niewielka przestrzeń montażowa, wyjątkowo długi okres eksploatacji oraz zintegrowane, wysoce precyzyjne sterowanie ruchem.

"Analogowe czujniki Halla umożliwiają precyzyjne pozycjonowanie napędu, a więc również wirników, w 3000 pozycji na obrót. Dzięki temu nasza pompa dozuje z wysoką precyzją nawet w zakresie mikrolitrów", wyjaśnia Nowotka. "Kluczową rolę odgrywają tu dobra kontrola prędkości i wysoki moment obrotowy nawet przy bardzo niskich prędkościach. Najmniejsze impulsy ruchowe muszą być realizowane bez wstrząsów i szarpnięć".

Za pośrednictwem interfejsu szeregowego sterownik otrzymuje szczegółowe informacje o pracy napędu. Prąd w stanie gotowości, prędkość, położenie, odchylenie i temperaturę rejestruje się z najwyższą precyzją, a pozyskane dane są dostępne w celu przeprowadzenia dogłębnej analizy stanu urządzenia. Potrzeby związane z konserwacją można wykryć na wczesnym etapie, gdy tylko pojawią się na horyzoncie, na długo przed nieuchronnym wystąpieniem awarii. Zapewnia to stałe dozowanie barwnika dla każdego wstrzyknięcia oraz niezawodne działanie.

Użytkownik korzysta również z innych zalet systemu colorDoS. Wyświetlacz sterujący komunikuje się więc bezpośrednio z wtryskarką i wskazuje np. czas pozostały do następnej wymiany pojemnika. System zarządzania kodami kolorów może być wykorzystywany do przechowywania powtarzających się receptur barwników. Menedżer alarmów ostrzega o niskim poziomie barwnika i zatrzymuje proces formowania wtryskowego w przypadku wystąpienia usterki. Natomiast według firmy HNPM, głównym elementem colorDoS – i innych systemów dozujących – jest zaprojektowana przez firmę miniaturowa pompa zębata, napędzana silnikiem FAULHABER.

FAULHABER
www.faulhaber.com