【聚乙烯蜡】全球注射成型行业创新发展趋势
随着德国工业4.0、美国回归制造业和中国制造2025等国家战略的提出以及高端市场对于注塑产品要求不断提高,全球注塑产业的技术水平正在稳步提升。
目前,全球注塑加工工业正朝着智能化、轻量化、绿色化、高效化、功能化的方向发展。对于塑料加工业来说,智能制造的目标是通过信息化和网络化,以及自我优化的制造流程来提高生产率并实现资源的最佳配置。这对客户则意味着可靠的生产与高标准的质量,最终将带来决定性的竞争优势。
智能化:智能机器将实现对外界环境的自动感知并自动调节优化;智能生产实现生产资源、生产数据的共享;智能服务将对机器的核心部件进行实时监控并提出解决方案。
轻量化:由于对于塑料及其复合材料制成的轻量化部件提出紧迫需求,推出连续纤维增强热塑性塑料制品成型、长玻纤直接注射成型、微发泡成型、纳米注射成型加工技术。
高效化:约30%的包装工业应用都要求2-3秒极短周期,注射压缩、多伺服阀驱动、模内闭合热流道技术等为高效及精密成型要求提供保障。
1、工业4.0:智能制造方式推动行业未来发展
恩格尔(Engel)通过其inject4.0概念和相关技术向用户全方位诠释注射成型工业4.0,分别从智能机器(smartmachine)、智能生产(smartproduction)和智能服务(smartservice)三个层面来实现智能工厂的目标。
在智能机器方面,恩格尔的iQ系列软件可以持续不断地分析关键工艺参数,及时发现偏差并进行补偿,从而避免产出废品。如iQWeight可以在整个注塑过程中保持射胶量和熔体粘度的恒定;iQClamp可通过控制模具的排气持续调整合模力;iQFlow可实现模具温度的闭环控制。在环境或者原料发生变化时,恩格尔软件自动采取措施来保持工艺的一致性,从而确保产品的质量。
在智能生产方面,恩格尔e-factory系统可以将所有高度集成的自动化生产单元完全联网,从一台中央电脑上观察并分析每个机器的工作状况、使用情况以及产量。新增加的能源模块可以让用户对机器能源的消耗进行详细地展示、分析和优化,通过自动控制注塑机的启动避免出现能源使用高峰。
在智能服务方面,恩格尔e-connect.monitor可在线监测设备核心部件工作状态并提供可靠地故障诊断结果,避免因设备零件问题而导致意外停机。对磨损情况的分析可以确定导致关键零件加速磨损的关键过程参数,再通过参数调整可以避免磨损再次发生。e-connect.monitor扩充了恩格尔inject 4.0解决方案的范围,为实现智能工厂建立了新的里程碑。
克劳斯玛菲(Kraussmaffei)将其工业4.0解决方案称为“Plastics 4.0”,从智能机器(Intelligent Machines)、集成生产(Intergrated Production)和互动服务(Interactive Service)三个层面进行实施,文字表达上略有不同,但是内涵一致。
智能机器:克劳斯玛菲在2014年时就推出APC(Adaptive Process Control)自适应过程控制系统,本次展会上的APC Plus可以更有针对性地对由于环境条件变化、停产或使用回收材料造成的工艺波动做出响应。APC plus首次考虑了20种基本材料的具体性能(如熔体的可压缩性),并在保压阶段自动采取措施进行调控。
集成生产:DataXplorer是克劳斯玛菲研发的具有检测、分析和记录注塑生产过程以及上下游加工过程综合工艺数据的开放性系统。本次展会通过CX 300 FiberForm生产系统为例展示其生产过程中无缝链接的新网络智能解决方案。所有以质量为导向的加工数据如有机板加热曲线或注塑压力、模腔压力曲线等,都被记录在数据库中并形成跟随组件一起的二维码,可在全球范围内查询和跟踪每个组件的加工数据。
互动服务:克劳斯玛菲展示了监控机器、评估实际数据和各种服务功能的众多工具,如基于OPC-UA报告的联网机器的摄像头应用和中央计算机接口标准化等。客户还可在任何时间通过克劳斯玛菲网站直接登录电子服务平台(E-Service platform),查询所有相关的中央数据,快速处理问题。
阿博格(Arburg)在本次展会上展示了其工业4.0的应用新模式:空间上分离生产并且个性化制造的“智能”行李箱标牌。行李箱标牌作为信息载体,用户的联络数据以电子名片(vCard)的形式与生产过程数据一同存储到集成的NFC芯片中,最后用激光对行李箱标牌进行个性化处理。生产数据可由生产部件的行李箱标牌提供信息直接从云端获取,从而实现灵活的分散生产。
威猛巴顿菲尔(Wittmann Battenfeld)推出可在Windows操作系统下运行的新一代UNILOG B8控制系统,可方便地集成标准应用以及基于互联网的服务支持。QuickSetup程序能够快速完成机器与新模具的初始设置,通过B8中的材料数据以及录入与成型部件和机器有关的数据,该控制系统即可计算出初始的工艺参数用于参数的快速设置。凭借WITTMANN 4.0技术,可以通过单一的监控屏幕,对注塑机和周边设备可视化和操作。
博创智能装备的工业4.0技术也是通过一套交钥匙系统进行展示,而且产品能够满足工业4.0的欧洲标准。此外,其他国内参展的设备供应商都相继推出各自品牌的工业4.0的解决方案。如震雄控股iChen 4.0、东华机械2.0、伊之密I-factory 4.0等等,关注重点是解决生产过程的监控、管理及服务。
海天国际在讨论工业4.0时,考虑更多的是成本因素,以及如何将信息技术与制造业更深入地融合。海天提出“以恰到好处的技术打造灵活性”的参展口号,重点展示其能够满足80%市场需求的标准化应用解决方案。早在K 2013他们就已将发展方向设定为:“小机电动化,大机两板化”。
截至2015年底,海天小吨位全电机销售份额从11.1%上升到14.8%,大中吨位的两板机销售份额也从19.5% 提升至 28.5 %。此次K展上,海天发布了“模块化生产”的新战略,客户在未来可以更加方便地将不同规格型号或是将全电机和伺服液压设备的零部件进行混合和匹配。“模块化”战略有助于帮助客户找到柔性制造、生产效率和价格的最佳组合,也将帮助海天更方便地适应工业化程度不同的国家的需求。新发布的“模块化生产”也被海天称为是未来注塑机设计的发展方向。
K2016期间,欧洲塑料和橡胶机械制造商协会(EUROMAP)推出了EUROMAP 77标准,这是一种面向工业4.0的注塑机与中央计算机或制造执行系统(MES)之间数据交换的新工业标准,这方面欧洲企业已经走在了前面。从目前市场现状和未来发展趋势来看,智能化将是我们必须面对的挑战,目前也是欧美发达国家把握在手中的市场阵地。
2、汽车工业:轻量化及绿色制造的迫切需求
克劳斯玛菲推出了热塑性树脂传递模塑成型(T-RTM)技术,该技术能在较短成型周期内生产出由纤维、塑料和金属制成的混合材料汽车样件。新的计量系统可实现原料(己内酰胺)的按需供应,近净形状的生产最大程度地减少了碳纤维材料浪费和加工步骤,该工艺可同时用于加工玻璃纤维(白色)和碳纤维。现场展示的成型样件是一种带有金属嵌件的纤维增强复合材料汽车结构部件,生产过程只需几分钟。
显然,热塑性塑料(PA6)结构件比热固性塑料拥有更高的冲击强度和更大的韧性断裂特性。此外,T-RTM相比注塑成型工艺具有更高的纤维含量和更低黏度,因而可生产出壁厚极薄的部件。克劳斯玛菲的T-RTM工艺将反应加工设备、热塑性材料以及传递模塑工艺集于一体,同时具备连续纤维、短周期、可焊接及可回收等方面的优势,实现了对现代轻量化生产的完美整合。
恩格尔展示了利用模内成型皮纹覆皮工艺(IMG:In-MouldGraining)结合连续滚动式制程生产汽车内饰件产品,这是恩格尔首次在完全自动化的生产单元中展示DecoJect技术。与传统的IMD工艺不同,IMG工艺不是简单将图案从薄膜传递到组件上,它利用激光对薄膜进行精细加工并将其保留在组件上,制件颜色、图案、表层结构和触感都一次成型。为了表明新技术应用前景,展示的部件表面呈现出包括复杂皮革颗粒在内的多种结构。
阿博格则采用物理发泡方式的ProFoam工艺用于轿车内饰件生产,同时借助动态模温控制技术可获得高质量的高光表面。ProFoam技术的基本原理是在原料进入机筒之前通过超临界氮气进行浸润发泡,其优势在于不需要在螺杆上设置额外的剪切和混合功能部件。采用Profoam技术可注塑出轻质、稳定并且不易变形的部件,部件具备均匀的发泡结构。相比于传统注塑工艺,获得的制件不仅可减重13%以上,而且增强纤维平均长度更长。
克劳斯玛菲的ColorForm工艺仅通过一道工序即可将具有不同厚度、不同表面效果(比如表面同时具有哑光和高光泽度)和颜色的聚氨酯涂层涂覆于热塑性背衬材料之上。ColorForm工艺完全取代了传统的喷漆及其上下游所需配套工艺步骤,无需单独清洁部件。新工艺既可提高生产效率和产品合格率,又可显着降低生产成本。作为一种高光表面部件的绿色生产方案,ColorForm可将高光泽表面与各种基体材料(如热塑性塑料、热固性塑料或聚氨酯)相结合。可实现从透明到钢琴黑的广泛色彩的显示,使得颜色管理灵活可变,从而使设计更为自由。
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