I forrige kvartal overtok vi en formoverføring fra en europeisk leverandør-bilinteriør, PA66-GF30, toleranser på ±0,08 mm. Kundens produksjonsteam hadde kjempet mot dimensjonal ustabilitet i flere måneder. De hadde allerede oppgradert til en trykkvannsenhet på $12 000 med ±0,2 graders kontrollnøyaktighet. Problemet vedvarte.
Vi trakk formen og kjørte fargestoff gjennom kjølekretsene. To av de seks kanalene viste 60 % strømningsbegrensning fra skala. En krets på kjernesiden passerte 32 mm fra hulromsoverflaten ved portområdet -nesten tredoblet den anbefalte avstanden for glass-fylt nylon. Temperaturregulatoren gjorde akkurat det den skulle. Formen ga den ikke noe å jobbe med.
Dette er samtalen vi ender opp med å ha oftere enn vi ønsker. Valg av formtemperaturkontroller blir behandlet som en anskaffelsesbeslutning koblet fra verktøydesign. Innkjøp evaluerer strømningshastigheter, varmekapasitet, kontrollpresisjon. Engineering signerer. Produksjonen installerer enheten og forventer at den løser termisk styring for den muggsoppen som måtte være i maskinen. Det er ikke slik varmeoverføring fungerer.
Taket ingen snakker om
En formtemperaturregulator kan bare fjerne varme så raskt som kjølekretsen tillater. Kanaldiameter, avstand fra hulromsoverflate, kretsruting, strømningsturbulens-disse bestemmer den termiske utvinningshastigheten. Regulatoren regulerer turledningstemperatur og gjennomstrømning. Hvis geometrien begrenser hvor mye varme som når kjølevæsken, har kontrolleren ingenting å regulere.
ENGELs temperaturkontrollgruppe setter antallet til omtrent 20 % av avviste lister som kan spores til temperaturkontrollfeil (engelglobal.com). Det den statistikken ikke bryter ut er hvor mange av disse "feilene" som faktisk er designbegrensninger. I formene vi har revidert i løpet av de siste to årene, står utstyrsfeil for kanskje én av fem temperaturrelaterte-kvalitetsproblemer. Resten kommer ned til kjølekretser som var underdimensjonerte, dårlig plassert eller degradert på grunn av omsorgssvikt.
Vi hadde enmedisinsk kontakt moldi fjor-POM, åtte hulrom, strenge kosmetiske krav på paringsflatene. Kunden spesifiserte en olje-basert kontroller fordi materialleverandørens dataark anbefalte 95 graders formtemperatur. Oljeenheter går roligere og vedlikeholdsteamet foretrakk dem. Fin. Men POM trenger ikke olje-basert temperaturkontroll på 95 grader. Et trykkvannsystem håndterer dette området med bedre termisk respons og ca. 40 % lavere energiforbruk. Det virkelige problemet var at den originale formdesignen hadde kjølekanaler ført rundt ejektorpinnene på en måte som skapte døde soner på hulromssiden. Å bytte fra olje til vann ville ikke ha løst det. Redesign av kretsoppsettet gjorde.
Hva som faktisk driver tilbakebetalingen
Regloplas dokumenterer 50 % pumpeenergireduksjon med variabel frekvens ∆T-kontroll ved 20 % hastighetsreduksjon (regloplas.com). Det er et reelt tall fra en anerkjent produsent. Det er også et tall som antar at kjølekretsen din kan utnytte strømningshastighetene pumpen leverer. Skalaoppbygging, underdimensjonerte kanaler, overdreven kretslengde med for mange bøyninger-noen av disse begrensningene betyr at pumpen kjører vanskeligere for å presse kjølevæske gjennom restriksjoner som ikke burde eksistere.
Den raskeste tilbakebetalingen vi har sett på optimalisering av temperaturkontroll innebar ikke å kjøpe nytt utstyr. En kosmetikkemballasjeklient i Polen kuttet syklustiden fra 28 sekunder til 16 sekunder ved å avkalke tre kretser, erstatte en drevet PT100-sensor og rebalansere flyten mellom hulrommet og kjernesiden. Totalt forbruk var under €2000. Syklustidsreduksjon på 2,4 millioner årlige deler genererte besparelser som gjenopprettet investeringen på mindre enn en uke. Temperaturkontrollerne de brukte-ikke noe spesielt, standard vannenheter fra en kinesisk leverandør{10}}fungerte bra når kjølesystemet faktisk fungerte.
P&Gs Braun-anlegg tok den motsatte tilnærmingen, og investerte tungt i elektronisk strømningsovervåking over alle kjølekretser på Oral-B-komponentformene. De oppnådde dokumenterte avvisningsrater under 0,05 % (ptonline.com). Men Braun-teamet erkjente også at før de implementerte per-kretsovervåking, hadde temperaturkontroll vært en "svart boks" for dem. De mistenkte at termisk variasjon påvirket dimensjonskonsistensen, men kunne ikke diagnostisere hvilke kretser som var problematiske. Det er den virkelige verdien av sofistikert temperaturkontrollteknologi-synlighet i en prosess som de fleste anlegg behandler som satt-og-glemmer.
Det materielle spørsmålet
Vi blir spurt om vann versus oljetemperaturkontrollere mer enn nesten noe annet utstyrsspørsmål. Svaret er kjedelig enkelt: bruk vann når det er mulig, trykkvann for å lage termoplaster opp til ca. 230 grader, olje bare når du virkelig trenger formoverflater over dette området. PEEK, PPS, sikkerthøy-temperaturpolyimider-de trenger olje. PA, PC, POM, ABS, alt i råvare- og standardteknikkserien-vann håndterer det med bedre termisk ledningsevne, lavere driftskostnader og ingen av forurensningshodepine.
Det mer interessante spørsmålet er hvordan materialvalg påvirker design av kjølekretser, som deretter påvirker hva temperaturregulatoren trenger å oppnå. Glass-fylte forbindelser overfører vesentlig mer varme inn i formen enn ufylte kvaliteter ved tilsvarende skuddvolum. En form designet for ufylt PA66 vil slite termisk når produksjonen går over til 30 % glass-fylt PA66. Kjølekretsene dimensjonert for det ufylte materialet kan ikke trekke ut varme raskt nok. Syklustidene forlenges eller deler kommer ut med restspenning fra utilstrekkelig kjøling.
Vi designer for den mest krevende materialkvaliteten verktøyet skal behandle. Hvis det er noen sjanse for at produksjonen vil migrere fra ufylte til fylte forbindelser, må kjølesystemet imøtekomme det fra dag én. Ettermontering modifikasjoner-tilføyelse av kretser, installering av konforme kjøleinnsatser-bruker $5 000 til $15 000 og krever å ta formen ut av produksjon. Å bygge tilstrekkelig termisk kapasitet inn i den opprinnelige designen gir kanskje 10-15 % til verktøykostnadene. Regnestykket favoriserer vanligvis å gjøre det riktig første gang.
Vedlikeholdsblindsonen
Ingen budsjetterer med vedlikehold av kjølesystemet før noe går i stykker. Kvartalsvis avkalking, verifisering av strømningshastighet, forseglingsinspeksjon-disse oppgavene blir presset fordi produksjonsplanene er stramme og formene "går fint". Så gradvis, over seks til tolv måneder, går syklustidene oppover. Kvalitetsberegninger glipper. Noen drar til slutt verktøyet og finner kanaler som ser ut som innsiden av en gammel varmtvannsbereder.
Et 1/16-tommers skalalag legger til omtrent 15 % av kjøletiden. Det akkumuleres sakte nok til at operatører tilskriver de lengre syklusene til materialbatchvariasjoner, endringer i omgivelsestemperaturen eller maskinslitasje. Innen forbindelsen til kjølesystemets forringelse blir åpenbar, har du spist syklustidsstraffen over tusenvis av produksjonstimer.
Fasilitetene som unngår denne fellen behandler vedlikehold av kjølesystemet slik de behandler forebyggende vedlikehold på selve injeksjonsmaskinene -planlagt, dokumentert, ikke-omsettelige. Flowtesting hvert kvartal. Avkalking årlig eller når strømningshastigheter faller under baseline. Sensorkalibrering etter en faktisk tidsplan i stedet for når avlesningene begynner å se mistenkelige ut. Dette er ikke dyre aktiviteter. De krever bare at noen har ansvaret.
Hvor vi kommer inn
Hos Abis Mould er kjølesystemspesifikasjonen en del avDFM omfangpå hvert program. Vi modellerer varmefluksdistribusjon, størrelseskanaler for material- og syklustidsmålene, og konfigurerer kretsruting for å unngå dødsoner og strømningsrestriksjoner som skaper problemer i produksjonen. Valget av temperaturkontroller skjer nedstrøms-når vi vet hvilke termiske forhold formen faktisk kan støtte.
For eksisterende former med temperatur-relaterte kvalitetsproblemer, kan vi vurdere om begrensningen er utstyr eller geometri. Noen ganger er det fornuftig å oppgradere kontrolleren. Oftere er problemet en kjølekrets som trenger modifikasjon eller vedlikehold som har blitt utsatt for lenge. Uansett starter diagnosen med formen, ikke spesifikasjonsarket på en ny temperaturkontrollenhet.
Hvis du planlegger enstøpeprogrammed strenge termiske krav, eller bekjempelse av temperaturproblemer på eksisterende verktøy, kan ingeniørteamet vårt gå gjennom detaljene. Kjølesystemsamtalen er mer produktiv når den skjer tidlig-men det er aldri for sent å finne ut hva som faktisk begrenser ytelsen.