Was sind Multi-Cavity-Formen?
Die meisten Werkstätten beginnen mit Werkzeugen mit einer Kavität. Macht Sinn. Geringere Vorabkosten, einfachere Einwahl, geringeres Risiko, wenn sich das Teiledesign ändert. Aber irgendwann funktioniert die Rechnung nicht mehr. Sie arbeiten in drei Schichten, die Druckmaschine steht nie still und Sie können mit den Bestellungen immer noch nicht Schritt halten. Dann kommen Formen mit mehreren Kavitäten ins Gespräch.
Bei einer Multikavitätenform werden zwei, vier, acht oder mehr identische Kavitäten in einem Werkzeug untergebracht. In jedem Zyklus erhält man so viele Teile statt nur einem. Einfaches Konzept. Bei der Ausführung wird es kompliziert.
Das wahre Kostenbild
Letztes Jahr wollte ein Kunde ein Angebot für eine Kappenform mit 16 Kavitäten machen. Sie hatten drei Jahre lang eine 4-Kavitäten-Anlage betrieben, doch die Nachfrage erholte sich schließlich. Sie gingen davon aus, dass die 16-fach-Version viermal so viel kosten würde. Die tatsächliche Zahl lag bei 2,3x. Die Formbasis lässt sich nicht linear skalieren. Das gilt auch nicht für das Angusssystem oder die Kühlanordnung. Sie replizieren Hohlräume und bauen nicht das gesamte Werkzeug von Grund auf neu.
Aber Folgendes hatte dieser Kunde nicht berücksichtigt: Seine vorhandene Presse konnte nicht 16 Kavitäten verarbeiten. Die projizierte Fläche drückte die Spannkraft über das hinaus, was ihre 300-Tonnen-Maschine aufnehmen konnte. Sie mussten entweder eine größere Presse kaufen oder auf 12 Kavitäten reduzieren. Letztendlich habe ich mich für 12 mit der vorhandenen Ausrüstung entschieden. Manchmal sind die Formkosten nicht der limitierende Faktor.
Hohlraumbalance
Hier leben oder sterben Werkzeuge mit mehreren Kavitäten. Jeder Hohlraum muss gleichzeitig gefüllt, mit dem gleichen Druck gepackt und mit der gleichen Geschwindigkeit abgekühlt werden. Klingt einfach, bis Sie tatsächlich versuchen, es umzusetzen.
Bin vor zwei Jahren mit einem medizinischen Steckverbinder mit 8 Hohlräumen in ein Chaos geraten. Der Kunde schickte uns ein Werkzeug, das er im Ausland gebaut hatte. Teile aus den Hohlräumen 1 und 8 hatten ein Untermaß von 0,003 Zoll. Die mittleren Hohlräume waren in Ordnung. Es stellte sich heraus, dass die Angussanordnung auf dem Papier ausgewogen aussah, der Verteiler jedoch eine ungleichmäßige Wärmeverteilung aufwies. Die äußeren Hohlräume erhielten etwas kühleres Material, eine höhere Viskosität und ließen sich nicht vollständig ausfüllen.
Fix war nicht billig. Ich musste den Verteiler ausbauen, ihn zur Überarbeitung an den Heißkanallieferanten zurücksenden und zwei weitere Heizzonen hinzufügen. Drei Wochen Ausfallzeit. Der Kunde hat zwischen der Nacharbeit und dem Produktionsausfall etwa 40.000 US-Dollar eingebüßt.
Die Lektion: Natürlich ausgewogene Läufer helfen, garantieren aber keine ausgewogene Sättigung. Sie benötigen in allen Hohlräumen gleichmäßige Stahltemperaturen. Das bedeutet eine ordnungsgemäße Gestaltung des Kühlkreislaufs und nicht nur das Bohren von Wasserleitungen, wo immer sie hinpassen.
Heißläufer vs. Kaltläufer
Kaltkanäle funktionieren bei kleineren Teilen gut bis zu vielleicht 4 Kavitäten. Darüber hinaus mahlen Sie eine Menge Läuferschrott. Manche Materialien lassen sich nicht gut nachmahlen. Nylon nimmt bei jeder Wiederaufbereitung Feuchtigkeit auf. PC wird gelb. SPÄHEN? Vergessen Sie es, dieser Läufer landet für 50 Dollar pro Pfund im Müll.
Heißkanäle eliminieren den Angussabfall, erhöhen aber die Werkzeugkosten um 15.000 bis 60.000 US-Dollar, abhängig von der Anzahl der Kavitäten und der Art und Weise, wie Sie mit den Schiebern arbeiten. Sie verursachen auch Wartungsprobleme. Spitzen verschleißen. Heizungen fallen aus. Thermoelemente driften.
Für einenLieferant von kundenspezifischem SpritzgussDa die Produktion rund um die Uhr läuft, amortisieren sich Heißkanalwerkzeuge bei Werkzeugen mit hoher -Kavitation in der Regel innerhalb des ersten Jahres. Für eine Werkstatt, die Prototypen- und Kleinserienarbeiten durchführt, ist ein Kaltkanal mit einem Roboter zum Trennen des Kanals sinnvoller. Hier gibt es keine allgemeingültige Antwort.
Eines möchte ich auf jeden Fall sagen: Gehen Sie beim Heißkanalsystem nicht zu kurz. Ich habe gesehen, dass zu viele Werkzeuge mit Fremdverteilern geliefert werden, die die Temperatur nicht über alle Tropfen hinweg innerhalb von 5 Grad Fahrenheit halten können. Mold-Masters, Husky, Synventive, Incoe-halten Sie bei Namen, die über Servicenetzwerke in den USA verfügen. Wenn an einem Sonntag um 2 Uhr morgens etwas ausfällt und Sie ein Ersatz-Trinkgeld benötigen, ist das wichtig.
Wo Multi-Cavity Sinn macht
Kleine Teile, große Stückzahlen, enge Kostenvorgaben pro Stück. Schließungen. Medizinische Einwegartikel. Elektrische Anschlüsse. Verpackung.
Kappen und Verschlüsse sind die klassische Anwendung. Die Zulieferer von Coca-Cola verfügen über Verschlusswerkzeuge mit 72 und 96 Mulden. Zykluszeiten unter 3 Sekunden. Hier glänzt diese Technologie wirklich.
Medizinisch ist interessant, weil die Volumina geringer sein können, die Validierungskosten jedoch hoch sind. Sobald Sie ein Werkzeug mit 16 Kavitäten validiert haben, bedeutet das Hinzufügen von Kapazität die Validierung eines weiteren Werkzeugs mit 16 Kavitäten. Einige Kunden legen absichtlich eine höhere Kavitätsanzahl fest, als der unmittelbare Bedarf erfordert, nur um eine spätere erneute Validierung zu vermeiden.
Verbindungselemente und Clips für die Automobilindustrie wurden früher hauptsächlich in Stahlwerkzeugen mit mehreren Hohlräumen verarbeitet. Während das Stahlwerkzeug gebaut wird, wird jetzt für die Brückenproduktion auf 4- und 8-fach-Aluminium-Prototypenwerkzeuge umgestellt. Aluminium hält den Belastungen Millionen von Zyklen nicht stand, aber es kann 50.000 Teile verarbeiten, während Sie auf die Produktionsform warten.
Drücken Sie auf Dimensionierung
Als Faustregel gelten 2,5 bis 4 Tonnen pro Quadratzoll projizierter Fläche. Mit Glas-gefüllte Materialien bringen es auf 5 Tonnen. Für dünnwandige Verpackungen sind möglicherweise 6 oder mehr erforderlich.
Die Schussgröße bringt Menschen häufiger zum Stolpern als die Klemmtonnage. Sie möchten, dass das gesamte Schussgewicht -Teile plus Läufer-zwischen 30 % und 70 % der Laufkapazität landet. Ein Betrieb mit 20 % bedeutet, dass das Material zu lange im Zylinder verbleibt und sich zersetzt. Wenn Sie mit 90 % arbeiten, bedeutet dies, dass Sie die Form bei viskositätsempfindlichen Füllungen aushungern.
A Hersteller von Formen mit mehreren KavitätenSie sollten zu Beginn des Angebotsprozesses nach Ihren Maschinenspezifikationen fragen. Wenn sie nicht fragen, ist das ein Warnsignal. Ein Kunde erhielt ein Werkzeug, das physisch in seine Presse passte, aber eine Schusskapazität von 14 Unzen auf einem 12-Unzen-Lauf erforderte. Das Werkzeug lag zwei Monate lang auf dem Boden und wartete auf die Ankunft einer neuen Presse.
Wartungsrealität
Jeder Hohlraum ist eine potenzielle Fehlerstelle. Mehr Hohlräume, mehr Dinge, die schief gehen können.
Wir verfolgen die Wartung aller von uns gebauten Werkzeuge. Durchschnittsdaten von etwa 200 Multikavitäten-Werkzeugen im Einsatz: Austausch der Heißkanalspitze alle 800.000 bis 1,2 Millionen Zyklen. Austausch des Auswerferstifts alle 500.000 bis 2 Millionen Zyklen, je nach Material. Kernstiftaustausch bei kleinen Elementen, das ist der Joker, von 100.000 Zyklen bei einem Stift mit einem Durchmesser von 0,020 Zoll-aus glasfaserverstärktem Nylon bis hin zu praktisch nie bei größeren Elementen aus ungefülltem PP.
Bei Werkzeugen mit mehreren Kavitäten verstopfen die Entlüftungsöffnungen schneller, da mehr Material hindurchgedrückt wird. Die wöchentliche Reinigung der Lüftungsöffnungen sollte zur Standardpraxis gehören. Die meisten Geschäfte machen das nicht und fragen sich dann, warum sie auf Blitz- und Kurzaufnahmen aus sind.
Eine Wartungsstrategie, die gut funktioniert: Kavitätennummerierung auf jedem Teil. Stempeln oder gravieren Sie in jede Kavität eine Nummer, damit die Formteile rückverfolgbar sind. Wenn die Qualität einen Fehler feststellt, wissen Sie genau, welche Kavität überprüft werden muss. Spart stundenlange Fehlerbehebung.
Familienformen
Familienformen fassen unterschiedliche Teile im selben Werkzeug zusammen. Gehäuse oben und unten. Linke und rechte Klammer. Ein Satz aus vier verschiedenen Buchsen, die zusammen geliefert werden.
Diese sind schwieriger auszubalancieren als identische Werkzeuge mit mehreren Kavitäten. Unterschiedliche Teilevolumina bedeuten unterschiedliche Füllzeiten. Unterschiedliche Wandstärken bedeuten unterschiedliche Abkühlzeiten. Du gehst immer Kompromisse ein.
Meine ehrliche Meinung: Familienformen machen Sinn, wenn die Teile geometrisch ähnlich sind und man sie unbedingt in aufeinander abgestimmten Sets benötigt. Darüber hinaus sind separate Tools in der Regel besser geeignet. Qualitätsprobleme und Kompromisse bei der Zykluszeit rechtfertigen selten Werkzeugeinsparungen.
Ein erfahrenerLieferant von SpritzgusswerkzeugenIch werde zurückschlagen, wenn Ihr Familienformkonzept technisch keinen Sinn ergibt. Gute Lieferanten verlieren den Schlaf wegen Werkzeugen, die nicht gut laufen. Sie sagen Ihnen, wann Sie die Teile in separate Formen aufteilen müssen, auch wenn dies für sie einen geringeren Umsatz bedeutet.
Wann sollte die Anzahl der Hohlräume erhöht werden?
Die Entscheidung hängt normalerweise von drei Faktoren ab:
- Jährlicher Volumenbedarf. Unter 100.000 Teilen pro Jahr ist eine einzelne Kavität oft sinnvoll, es sei denn, der Stückpreis ist der Hauptfaktor. Zwischen 100K und 500K, 2 bis 4 Kavitäten. Beginnen Sie bei über 500 K mit der Modellierung von 8 Kavitäten und mehr.
- Presseverfügbarkeit. Mehr Kavitäten bedeuten in einigen Fällen aufgrund von Kühlbeschränkungen längere Zykluszeiten. Wenn Ihre Kapazität-auf die Presszeit beschränkt ist, werden durch eine höhere Kavitation Maschinenstunden frei.
- Stückpreisziele. Manche Programme arbeiten nur bei bestimmten Kavitätenzahlen wirtschaftlich. Führen Sie die Zahlen in beide Richtungen aus: -höhere Werkzeugkosten, die sich über mehr Teile amortisieren, im Vergleich zu niedrigeren Werkzeugkosten mit höheren-Produktionskosten pro Stück. Der Übergangspunkt variiert je nach Programm.
Angebote einholen von aLieferant von PräzisionsspritzgussformenBei mehreren Hohlraumkonfigurationen erhalten Sie reale Daten für diese Analyse. Raten Sie nicht. Mit tatsächlichen Werkzeugangeboten und Schätzungen der Zykluszeit können Sie die gesamten Programmkosten genau modellieren.
Was schief geht
Ich habe genug problematische Werkzeuge gesehen, um die Muster zu kennen.
- Unausgewogene Füllung ist die Nummer eins. Erscheint als Maßabweichung von Hohlraum zu Hohlraum, die normalerweise bei der Erstmusterprüfung entdeckt wird. Die Hauptursache ist fast immer eine unzureichende Strömungsanalyse während der Konstruktion oder eine schlechte Temperaturregelung des Verteilers.
- Kühlinkonsistenz ist Nummer zwei. Ecken der Form werden heißer als die Mitte. Teile aus diesen Hohlräumen verziehen sich unterschiedlich oder weisen eine unterschiedliche Schrumpfung auf. Die Lösung ist eine konforme Kühlung oder ein besseres Schaltungsdesign, aber die Nachrüstung ist teuer.
- Die Variation der Torspuren ist Nummer drei. Einige Hohlräume weisen größere Angussmarkierungen auf als andere, da die Ventilnadeln nicht alle genau an der gleichen Position auftreffen. Erfordert eine Abstimmung des Heißkanals oder einen Austausch der Stifte.
Alle drei davon sind durch eine entsprechende Vorabplanung vermeidbar. AAnbieter von SpritzgussdienstleistungenMit der hauseigenen Strömungsanalyse und der Möglichkeit zur Formenkonstruktion werden diese Probleme erkannt, bevor der Stahl geschnitten wird. Es ist günstiger, ein Problem im CAD zu beheben als in der Werkstatt.
Zusätzliche Ressourcen
Die Society of Plastics Engineers verfügt über gute technische Abhandlungen zum Auswuchten mehrerer Kavitäten. Das Magazin Plastics Technology berichtet über Werkzeugentwicklungen. Heißkanallieferanten veröffentlichen Anwendungsleitfäden-Die technische Bibliothek von Husky ist besonders umfassend.
Die beste Ausbildung besteht darin, mit Werkstätten zu sprechen, die täglich Werkzeuge mit mehreren Kavitäten einsetzen. Fragen Sie, was fehlschlägt, was sie anders machen würden, was sie sich gewünscht hätten, der Formenbauer hätte es ihnen im Voraus gesagt. Diese Erfahrung aus der realen-Welt kommt in Lehrbüchern nicht vor.