【聚乙烯蠟】全球注射成型行業創新發展趨勢
隨著德國工業4.0、美國回歸制造業和中國制造2025等國家戰略的提出以及高端市場對于注塑產品要求不斷提高,全球注塑產業的技術水平正在穩步提升。
目前,全球注塑加工工業正朝著智能化、輕量化、綠色化、高效化、功能化的方向發展。對于塑料加工業來說,智能制造的目標是通過信息化和網絡化,以及自我優化的制造流程來提高生產率并實現資源的最佳配置。這對客戶則意味著可靠的生產與高標準的質量,最終將帶來決定性的競爭優勢。
智能化:智能機器將實現對外界環境的自動感知并自動調節優化;智能生產實現生產資源、生產數據的共享;智能服務將對機器的核心部件進行實時監控并提出解決方案。
輕量化:由于對于塑料及其復合材料制成的輕量化部件提出緊迫需求,推出連續纖維增強熱塑性塑料制品成型、長玻纖直接注射成型、微發泡成型、納米注射成型加工技術。
高效化:約30%的包裝工業應用都要求2-3秒極短周期,注射壓縮、多伺服閥驅動、模內閉合熱流道技術等為高效及精密成型要求提供保障。
1、工業4.0:智能制造方式推動行業未來發展
恩格爾(Engel)通過其inject4.0概念和相關技術向用戶全方位詮釋注射成型工業4.0,分別從智能機器(smartmachine)、智能生產(smartproduction)和智能服務(smartservice)三個層面來實現智能工廠的目標。
在智能機器方面,恩格爾的iQ系列軟件可以持續不斷地分析關鍵工藝參數,及時發現偏差并進行補償,從而避免產出廢品。如iQWeight可以在整個注塑過程中保持射膠量和熔體粘度的恒定;iQClamp可通過控制模具的排氣持續調整合模力;iQFlow可實現模具溫度的閉環控制。在環境或者原料發生變化時,恩格爾軟件自動采取措施來保持工藝的一致性,從而確保產品的質量。
在智能生產方面,恩格爾e-factory系統可以將所有高度集成的自動化生產單元完全聯網,從一臺中央電腦上觀察并分析每個機器的工作狀況、使用情況以及產量。新增加的能源模塊可以讓用戶對機器能源的消耗進行詳細地展示、分析和優化,通過自動控制注塑機的啟動避免出現能源使用高峰。
在智能服務方面,恩格爾e-connect.monitor可在線監測設備核心部件工作狀態并提供可靠地故障診斷結果,避免因設備零件問題而導致意外停機。對磨損情況的分析可以確定導致關鍵零件加速磨損的關鍵過程參數,再通過參數調整可以避免磨損再次發生。e-connect.monitor擴充了恩格爾inject 4.0解決方案的范圍,為實現智能工廠建立了新的里程碑。
克勞斯瑪菲(Kraussmaffei)將其工業4.0解決方案稱為“Plastics 4.0”,從智能機器(Intelligent Machines)、集成生產(Intergrated Production)和互動服務(Interactive Service)三個層面進行實施,文字表達上略有不同,但是內涵一致。
智能機器:克勞斯瑪菲在2014年時就推出APC(Adaptive Process Control)自適應過程控制系統,本次展會上的APC Plus可以更有針對性地對由于環境條件變化、停產或使用回收材料造成的工藝波動做出響應。APC plus首次考慮了20種基本材料的具體性能(如熔體的可壓縮性),并在保壓階段自動采取措施進行調控。
集成生產:DataXplorer是克勞斯瑪菲研發的具有檢測、分析和記錄注塑生產過程以及上下游加工過程綜合工藝數據的開放性系統。本次展會通過CX 300 FiberForm生產系統為例展示其生產過程中無縫鏈接的新網絡智能解決方案。所有以質量為導向的加工數據如有機板加熱曲線或注塑壓力、模腔壓力曲線等,都被記錄在數據庫中并形成跟隨組件一起的二維碼,可在全球范圍內查詢和跟蹤每個組件的加工數據。
互動服務:克勞斯瑪菲展示了監控機器、評估實際數據和各種服務功能的眾多工具,如基于OPC-UA報告的聯網機器的攝像頭應用和中央計算機接口標準化等。客戶還可在任何時間通過克勞斯瑪菲網站直接登錄電子服務平臺(E-Service platform),查詢所有相關的中央數據,快速處理問題。
阿博格(Arburg)在本次展會上展示了其工業4.0的應用新模式:空間上分離生產并且個性化制造的“智能”行李箱標牌。行李箱標牌作為信息載體,用戶的聯絡數據以電子名片(vCard)的形式與生產過程數據一同存儲到集成的NFC芯片中,最后用激光對行李箱標牌進行個性化處理。生產數據可由生產部件的行李箱標牌提供信息直接從云端獲取,從而實現靈活的分散生產。
威猛巴頓菲爾(Wittmann Battenfeld)推出可在Windows操作系統下運行的新一代UNILOG B8控制系統,可方便地集成標準應用以及基于互聯網的服務支持。QuickSetup程序能夠快速完成機器與新模具的初始設置,通過B8中的材料數據以及錄入與成型部件和機器有關的數據,該控制系統即可計算出初始的工藝參數用于參數的快速設置。憑借WITTMANN 4.0技術,可以通過單一的監控屏幕,對注塑機和周邊設備可視化和操作。
博創智能裝備的工業4.0技術也是通過一套交鑰匙系統進行展示,而且產品能夠滿足工業4.0的歐洲標準。此外,其他國內參展的設備供應商都相繼推出各自品牌的工業4.0的解決方案。如震雄控股iChen 4.0、東華機械2.0、伊之密I-factory 4.0等等,關注重點是解決生產過程的監控、管理及服務。
海天國際在討論工業4.0時,考慮更多的是成本因素,以及如何將信息技術與制造業更深入地融合。海天提出“以恰到好處的技術打造靈活性”的參展口號,重點展示其能夠滿足80%市場需求的標準化應用解決方案。早在K 2013他們就已將發展方向設定為:“小機電動化,大機兩板化”。
截至2015年底,海天小噸位全電機銷售份額從11.1%上升到14.8%,大中噸位的兩板機銷售份額也從19.5% 提升至 28.5 %。此次K展上,海天發布了“模塊化生產”的新戰略,客戶在未來可以更加方便地將不同規格型號或是將全電機和伺服液壓設備的零部件進行混合和匹配。“模塊化”戰略有助于幫助客戶找到柔性制造、生產效率和價格的最佳組合,也將幫助海天更方便地適應工業化程度不同的國家的需求。新發布的“模塊化生產”也被海天稱為是未來注塑機設計的發展方向。
K2016期間,歐洲塑料和橡膠機械制造商協會(EUROMAP)推出了EUROMAP 77標準,這是一種面向工業4.0的注塑機與中央計算機或制造執行系統(MES)之間數據交換的新工業標準,這方面歐洲企業已經走在了前面。從目前市場現狀和未來發展趨勢來看,智能化將是我們必須面對的挑戰,目前也是歐美發達國家把握在手中的市場陣地。
2、汽車工業:輕量化及綠色制造的迫切需求
克勞斯瑪菲推出了熱塑性樹脂傳遞模塑成型(T-RTM)技術,該技術能在較短成型周期內生產出由纖維、塑料和金屬制成的混合材料汽車樣件。新的計量系統可實現原料(己內酰胺)的按需供應,近凈形狀的生產最大程度地減少了碳纖維材料浪費和加工步驟,該工藝可同時用于加工玻璃纖維(白色)和碳纖維。現場展示的成型樣件是一種帶有金屬嵌件的纖維增強復合材料汽車結構部件,生產過程只需幾分鐘。
顯然,熱塑性塑料(PA6)結構件比熱固性塑料擁有更高的沖擊強度和更大的韌性斷裂特性。此外,T-RTM相比注塑成型工藝具有更高的纖維含量和更低黏度,因而可生產出壁厚極薄的部件。克勞斯瑪菲的T-RTM工藝將反應加工設備、熱塑性材料以及傳遞模塑工藝集于一體,同時具備連續纖維、短周期、可焊接及可回收等方面的優勢,實現了對現代輕量化生產的完美整合。
恩格爾展示了利用模內成型皮紋覆皮工藝(IMG:In-MouldGraining)結合連續滾動式制程生產汽車內飾件產品,這是恩格爾首次在完全自動化的生產單元中展示DecoJect技術。與傳統的IMD工藝不同,IMG工藝不是簡單將圖案從薄膜傳遞到組件上,它利用激光對薄膜進行精細加工并將其保留在組件上,制件顏色、圖案、表層結構和觸感都一次成型。為了表明新技術應用前景,展示的部件表面呈現出包括復雜皮革顆粒在內的多種結構。
阿博格則采用物理發泡方式的ProFoam工藝用于轎車內飾件生產,同時借助動態模溫控制技術可獲得高質量的高光表面。ProFoam技術的基本原理是在原料進入機筒之前通過超臨界氮氣進行浸潤發泡,其優勢在于不需要在螺桿上設置額外的剪切和混合功能部件。采用Profoam技術可注塑出輕質、穩定并且不易變形的部件,部件具備均勻的發泡結構。相比于傳統注塑工藝,獲得的制件不僅可減重13%以上,而且增強纖維平均長度更長。
克勞斯瑪菲的ColorForm工藝僅通過一道工序即可將具有不同厚度、不同表面效果(比如表面同時具有啞光和高光澤度)和顏色的聚氨酯涂層涂覆于熱塑性背襯材料之上。ColorForm工藝完全取代了傳統的噴漆及其上下游所需配套工藝步驟,無需單獨清潔部件。新工藝既可提高生產效率和產品合格率,又可顯著降低生產成本。作為一種高光表面部件的綠色生產方案,ColorForm可將高光澤表面與各種基體材料(如熱塑性塑料、熱固性塑料或聚氨酯)相結合。可實現從透明到鋼琴黑的廣泛色彩的顯示,使得顏色管理靈活可變,從而使設計更為自由。
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