Methoden und Standards für die Qualitätssicherung
Warum Multi-Kavitäten-EBM-Formen die Produktivität steigern
Bei Multi-Fachformwerkzeugen werden aus einem Parisonarrangement in einem einzigen Spannvechslauf mehrere Flaschen geformt, sodass sich der dominante Fixkostpunkt des Zyklus, der Verschluss- und Öffnungsbewegung der Form, gleichmäßig auf alle Struktureinheiten verteilt. Bei kontinuierlichem Extrudieren und Blow-Moulding arbeiten Extruder und Düsenkopf ohne Unterbrechung, das oder die Parisonen werden von den beiden sichschließenden Formhälften aufgenommen, und jede Strukturöffnung bläst ihren eigenen Behälter gleichzeitig; die Maschine produziert also zwei, vier, sechs, acht oder sogar zwölf Flaschen pro Zyklus anstatt eine. Der praktische Höchstwert bei der Anzahl der Struktureinheiten wird nicht vom Fertigungszweck des Formherstellers bestimmt, sondern durch die Annäherung an vier sich nicht vermeidenden physikalischen Grenzen: die Spanneffektivität der Plattenspannungsmotoren, die Anzahl und die Verteilung der Düsenkopfleitungen, das Druckgewicht der Kunstharzportion, die der Schraube und der Speicher befördern können, und die Kühlkapazität, die in der Formblocke untergebracht werden kann.
Apollo, ein Wanplas-Werk mit mehr als 20 Jahren Erfahrung in der Extrusionsblasbildung und über 4.000 Maschinen, die in über 90 Ländern eingesetzt werden, produziert die Serie ABLB für Behälter von 200 Millilitern bis 20 Litern, die Serie ABLD für schwere Behälter von 20 Litern bis 1.500 Litern sowie eine komplett elektrische Serie für dieselbe Größenklasse von 200 Millilitern bis 20 Litern, bei der eine hydrostatisch-freie, energiesparende Fertigung bevorzugt wird. Auf der Plattform ABLB kommt eine Form mit 2 bis 6 Hohlräumen für Haushalts- und Körperpflegeflaschen häufig vor, während die Plattform ABLD für Kisten und Tanks normalerweise ein- oder doppeltellig ist, weil die Parson-Masse und die Klemmkraft pro Hohlraum weitaus größer sind. Die Konstruktionsfrage ist nie einfach, wie viele Hohlräume geschnitten werden können, sondern wie viele Hohlräume gekühlt, befüllt und geklemmt werden können, während das Flaschengewicht, die Wandverteilung und die Abmessungstoleranz erfüllt werden, die die Anwendung erfordert.
Die Wirtschaftlichkeit ist eindeutig: Ein 4-Kammer-Werkzeug verdoppelt die Flaschen pro Stunde eines ein-Kammer-Werkzeugs bei gleicher Zyklusdauer, und ein 12-Kammer-Werkzeug kann die Produktionsleistung auf mehrere tausend Flaschen pro Stunde steigern bei leichten Behältern mit einem Volumen unter einem Liter. Die Erzeugung pro Kammer reduziert sich jedoch, wenn die Kühlung oder die Zugbalancierung vernachlässigt wird, und die Produktivität sinkt, wenn die Wanddicke variiert oder Aufflissungen auftreten. Jede untere Sektion ist daher um eine Regel herum geschrieben: Hinzufügen von Kammern sollte nur so schnell geschehen, wie der Stanzkopf, das Spannsystem, die Kühlung und das Formenmaterial sie unterstützen können. Die Muttermarke Wanplas setzt in ihren Spezialfabriken die gleiche Multi-Cavity-Disziplin um, wobei Kerke Zwillings-Schraubextrudierer für die Masterbatches und die Regranulate liefert, die in EBM-Linien eingesetzt werden, und Polyretec Wasch-und Granulierlinien, die Flaschen nach dem Verbrauch an verarbeitbare Flocken zurückgeben.
Wahl der Kammenzahl Logik
Die Hohlkammeranzahl wird mithilfe der Rückrechnung von den Zielflaschen pro Stunde bestimmt und anschließend geprüft, ob die Maschine das Harz, die Spannkraft und die Auslassöffnungen der Matrizenkopf für diese Anzahl paralleler Teile liefern kann. Der maßgebliche Zusammenhang besteht darin, dass die stündliche Produktion gleich der Anzahl der Hohlkammern multipliziert mit der Anzahl der Zyklen pro Stunde ist, wobei Zyklen pro Stunde gleich 3.600 Sekunden dividiert durch die Zykluszeit in Sekunden ist. Die Zykluszeit bei EBM ist die Summe der Extrusions- oder Formuliensafterzeit, der Zeit für das Schließen der Form, der Blasen- und Kühlzeit sowie der Zeit für das Öffnen der Form und die Auspüffung der Teile, wobei die Kühlzeit normalerweise bei dünnwandigen Flaschen der größte Einzelkomponentenanteil darstellt. Ein Vier-Kammer-Maschine mit einer Zykluszeit von 12 Sekunden liefert somit etwa 1.200 Flaschen pro Stunde, während derselbe Zyklus bei 12 Kammern etwa 3.600 Flaschen pro Stunde liefert, vorausgesetzt das Druckhaube und die Kühlung das Tempo halten können.
Die entscheidende Beeinträchtigung ist die Projektionfläche. Die Spannkraft muss die gesamte auf der Trennebene projizierte Fläche der geabliebenen Fläche, vermindert um die Blow-Druckkraft, sowie einen Sicherheitsmarginen übersteigen, da sonst der Schmelz auf eine Blitzlinie drückt. Mit der Hinzufügung von Hohlräumen wird die gesamte Projektionfläche grob in proportion der Hohlraumanzahl zunehmen, sodass eine Maschine, die für eine 2-Kammer-Matrix konzipiert ist, entweder nicht genug Abstand zwischen den Laschelementen hat, um einen breiten Block zu montieren oder nicht genügend Sperrkraft besitzt, um einen 12-Kammer-Block dicht zu machen. Der Matrizenkopf muss auch die richtige Anzahl von Ausläufen mit der richtigen Taktvorstellung aufweisen, weil ein kontinuierlicher Extruderskopf mit nur zwei Ausläufen keine 6-Kammer-Matrix füllen kann ohne verarmte oder missglückte Parisonen.
| Hohlraumanzahl | Typischer Behältervolumen | erforderliche Klemmkraft-Band | Gleiches Austritt für die Düse | Indikative Produktionsleistung (bph) | 3 bis 6 Stopfungen |
|---|---|---|---|---|---|
| Allein | 5 bis 1500 L | Niedrig | 1 Steckdose | 200 bis 600 | Niedrig |
| 2 | 500 ml bis 20 L, | Niedrig bis mittel | 1 bis 2 Ausläufen | 400 bis 1200 | Niedrig bis mittel |
| 4 | 200 mL bis 10 L | Mittelmäßig | 2 bis 4 Austrittsöffnungen | 900 bis 2400 | Mittelmäßig |
| 6 | 200 ml bis 5 l | Mittel bis hoch | 3 bis 6 Steckdosen | 1400 bis 3600 | Mittel bis hoch |
| 8 | 100 ml bis 2 L | Hoch | 4 bis 8 Steckdosen | 2000 bis 4800 | Hoch |
| 12 | 50 ml bis 1 l | Sehr hoch | 6 bis 12 Ausgänge | 3000 bis 7200 | Sehr hoch |
Die Zyklusdauer ist genauso wichtig wie die Anzahl der Kavitäten. Eine repräsentative dünnwandige HDPE-Flasche mit 8 Kavitäten benötigt beispielsweise 2,5 Sekunden für die Lieferung des Parison, 0,8 Sekunden für die Schließung, 6 Sekunden für den Blow und die Kühlung sowie 1,2 Sekunden für die Öffnung und Ejection. Die gesamte Zykluszeit beträgt somit etwa 10,5 Sekunden oder rund 340 Zyklen pro Stunde, was etwa 2.700 Flaschen pro Stunde entspricht. Wenn die Kühlzeit durch eine Umstellung des Gießkörpers auf hochleitfähiges Aluminium und einen Tropfwasserseedurchfluss von 9 Grad Celsius nur noch auf 4 Sekunden verkürzt wird, sinkt die Zykluszeit auf 8,5 Sekunden und die Herstellung steigert sich auf über 3.300 Flaschen pro Stunde bei gleicher Anzahl an Kavitäten. Das Ergebnis ist, dass die Zykluszeit und die Kühlung miteinander verknüpft sind: Mehr Kavitäten helfen nur, wenn der Kühlkreislauf es weiterhin geschafft, das Parison schnell genügend zu abkühlen.
Das Flaschengewicht ist der zweite Faktor. Schwerere Flaschen benötigen mehr Harz für jede Hohlkavität, längerer Zeit für die Vermischung und längeres Kühlen. Daher wird eine chemische 500-Gramm-Flasche meist nicht mit 12 Hohlräumen gefräst, während eine 25-Gramm-Flasche für Körperpflegeprodukte durchaus machbar ist. Wenn wir ein allgemeines Prinzip beachten, müssen Schraube und Akkumulator den Gesamtausstoß berechnen, indem sie die Anzahl der Hohlräume multiplizieren mit dem Flaschengewicht, zusätzlich zum Flaschen-Aufhellertopf und dem Halsabrieb, und das alles innerhalb des Zeitfensters für die Vermischung; ist das nicht der Fall, muss der Gießer entweder die Anzahl der Hohlräume reduzieren, den Extrudergrößen erhöhen oder auf einen Akkuheadoberteil zurückgreifen, der das Harz sammelt und es in einem schnellen Schuss abgibt.
Die-Schul und Kavitätenpassung
Die Stanzkopflenker sind das Herzstück der Parisierungsverteilung, und deren Ausführungsgeometrie muss mit dem Kavitätenlayout identisch sein, sowohl in der Anzahl als auch in der Zentrierspannung, da ein Parisier, der in einer Kavität unzentriert landet, auf einer Seite eine dünne Wand und auf der anderen Seite einen starken Verschub erzeugt. Kontinuierliche Extrusionskopflenker führen den Parisier direkt in die Schließform und werden bevorzugt für dünnwandige, hochgeschwindigkeitsfähige kleine Flaschen eingesetzt, während Akkumulatorenkopflenker eine gemessene Schmelzlade in einer kolbenbetriebenen Kammer speichern und diese als eine dicke Parisierung abgeben. Diese sind erforderlich für große Gebinde über etwa 10 bis 20 Liter, für dicke Industriewände und für Materialien, die zu Parismuffen neigen. Bei Werkzeugen mit mehreren Kavitäten besteht die Wahl zwischen einem großen Kopf, der einen Verteiler versorgt, der in mehrere Ausläufe aufteilt, oder einem dedizierten Multi-Ausstromkopf mit einem programmierbaren Stanzspalt pro Auslass.
Der Abstand von der einen zu der nächsten Mandel muss exakt mit dem Abstand zwischen den Kavitäten im Werkzeug übereinstimmen, normalerweise innerhalb von 0,1 bis 0,2 Millimetern, da der Primus sonst nicht genau in jede Kavität einsinkt. Ein Werkzeug mit 4 Kavitäten mit einer Rillenabstand von 90 Millimetern benötigt ein Federtrommelkopf mit den Ausgängen streng in 90 Millimeter Abstand zueinander; das gleiche gilt bei 8 Kavitäten, wo der Rillenabstand auf 55 bis 70 Millimeter schrumpfen kann, und die Drehkopfbalancierung sehr schwierig wird. Die Rheologische Balancierung ist die die Disziplin, sämtliche Ausgänge gleiches Gewicht vom Primus aufzubringen, gleiches Wanddicke und Temperatur zu erreichen, obwohl die Fluiderströme unterschiedlich sind. Dies gelingt durch eine symmetrische Gleitergeometrie, gleiche Landlängen und bei Bedarf individuell einstellbare Druckscheibenstege oder Flüssigkeitsbeschränkungsringe an den Ausgängen.
| Kopfgerät | Auslasskonfiguration | Breite Spülkammerparameter | Parison-Risiko | Methode der Flussausgleichung |
|---|---|---|---|---|
| Kontinuierlicher Einzelauslass | 1 Auslass, einziger Parison | 1 bis 2 | Mittelmäßig | Einseitiger Spalt, programmiert |
| Kontinuierliches Multi-Ausgangsdesign | 2 bis 12 Steckdosen | 2 bis 12 | Niedrig bis mittel | Die Stand, symmetrisches Laufrohr |
| Akkukopf | 1 großer oder 2 Auslass(ne) | 1 bis 2 | Niedrig | Kolbenstoß, einziger Spalt |
| Akkumulator mit mehreren Kopfventilen | 2 bis 4 Werkzeugmäherköpfe | 2 bis 4 | Niedrig | Gewonnene Schussmenge pro Kopf |
Die Strömungsbalance wird durch die Waage überprüft, indem die Parisons von jeder Auslassöffnung abgewogen werden, bevor der Werkzeugkörper eingesetzt wird: Die Masse der einzelnen Parisons sollte innerhalb von etwa 1 Prozent übereinstimmen, und Jede Abweichung wird durch Anpassen des Spritzwickelspaltes oder der Strömungsringe korrigiert. Die rheologische Balance bedeutet auch Temperaturuniformität, da ein heißer Auslass eine dünnere Parion liefert. Die Schmelztemperatur wird daher durch eine gut konzipierte Trommel und eine momentenkontrollierte Schraube in einem engen Bereich gehalten. Die Maschinen ABLB und ABLD von Apollo verwenden programmierbare Werkzeugköpfe, bei denen jedes Auslassspalt von der Steuerung eingestellt werden kann, was dem Werkzeugbaumeister ermöglicht, während der Inbetriebnahme die Parionsgewichte pro Kavität anzupassen anstatt den Kopf wiederholt zu bearbeiten.
Ein subtiles, aber häufiges Problem ist die Verwendung einer Kopfspannweite und einer Formspannweite, die auf dem Papier gleich aussehen, jedoch nach der Wärmeausdehnung um eine Fraktion einer Millimeter variieren. Der Kopf erwärmt sich bis auf Schmelztemperatur, während die Form kühl bleibt, sodass sich die effektive Spaltweite verringert; Werkzeughersteller stellen daher die kalte Formspannweite etwas enger ein als die heiße Kopfspannweite oder kontrollieren die Ausrichtung mit einer Aufbauteile bei der Betriebstemperatur. Apollo bietet, als Wanplas-Werk, gematchte Kopf-und Formpakete an, sodass die Spalt- und Ausstoßzahl zusammen validiert werden anstatt sie separat zu ordern.
Materialauswahl für die Form
Die Wahl des Gießwerkstoffs entscheidet über die Kühlgeschwindigkeit, die Lebensdauer, die Oberflächenqualität und die Kosten sowie bei EBM mit mehreren Kavitäten ist die vorherrschende Präferenz die Kühlgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Lebensdauer. 7075-Aluminium ist der Hauptanwender für EBM-Werkzeuge für die Produktion, da seine Wärmeleitfähigkeit von 130 bis 160 Watt pro Meter Kelvin Wärme aus dem Parison herauszieht und damit die Kühlzeit und somit die Zykluszeit erheblich verkürzt. Aluminium ist außerdem leicht, leicht zu bearbeiten und kostengünstig für Prototypen, was wichtig ist, wenn ein 12-Kavitäten-Block während der Entwicklung geschnitten und erneut geschnitten werden muss. Seine Schwäche ist eine geringere Härte und eine niedrige Verschleißfestigkeit, sodass Aluminium-Werkzeuge früher Verschleiss- oder Kratzspuren zeigen als Stahl bei scharfkantigen und hohen Produktionsmengen.
Berylliumkupfer der Güte C17200 wird für Einlegemassen verwendet, bei denen sowohl Wärmeabführung als auch Abriebfestigkeit erforderlich sind, insbesondere im Bereich der Klemmabstands-und Halsrohre. Es leitet 105 bis 130 Watt pro Meter Kelvin ab und erhärtet sich nach einer Vernässebehandlung auf Rockwell C 36 bis 42, wodurch es der wiederholten Klemmung und Zerkleinerung am Klemmabstandselement viel länger standhält als Aluminium, während es dennoch schnell abkühlt. P20 vorgehärteten Stahl, 4140-Stahl und Edelstähle werden für Daueranwendungen, bei denen Abrasion oder Korrosion herrschen, wie Spülmittelflaschen mit hohem Füllvolumen oder PVC, das säurebildende Abbaustoffe freisetzt, verwendet; Stahl opfert die Kühlgeschwindigkeit für Festigkeit und Lebensdauer und wird daher nur selektiv als Einlegemassen und nicht für ganze Blöcke eingesetzt.
| Werkstoff | Wärmeleitfähigkeit (W/m·K), | Härte | Abriebfestigkeit | Industriekompatibilität | Relativer Kosten | Typische Verwendung in einem EBM-Gehäuse |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 7075 Aluminium | 130 bis 160 | HB 150 bis 175 | Niedrig bis mittel | Hoch | Niedrig bis mittel | Formkörper, Hauptblock |
| BeCu C17200 | 105 bis 130 | HRC 36 bis 42, | Mittel bis hoch | Mittelmäßig | Mittel bis hoch | Ausbügeln, Halsaufnahmen |
| P20-Stahl | 29 bis 35 | HRC 28 bis 35 | Hoch | Mittelmäßig | Mittelmäßig | Boden, längere Ausnehmungen |
| 4140 Stahl | 38 bis 42 | HRC 28 bis 36 | Hoch | Mittelmäßig | Mittelmäßig | Strukturelle, Unterbauplatten |
| rostfreies 420/630 | 25 bis 30 | HRC 38 bis 50, | Sehr hoch | Niedrig | Hochwertig bis Premium | PVC, korrosiv, medizinisch |
Der hybride Ansatz dominiert bei modernen Multi-Kammerwerkzeugen: Aluminiumgehäuse für schnellen Massentransport und schnelle Abkühlung, gepaart mit Beryllium-Kupfer- oder gehärtetem Stahl-Inlays am Hals und dem Schließpunkt, wo die Form die höchsten mechanischen und thermischen Belastungen erleidet. Dies sorgt für eine kurze Zykluszeit, während die Lebensdauer an den Verschleißstellen gesteigert wird, und da die Inlays austauschbar sind, muss der Block nicht ersetzt werden, wenn eine Kammer beschädigt wird. Für PVC- und phthalatfreie flexible Verbindungen, die zu sauren Produkten zersetzen, werden Edelstahl-Kammern gewählt, obwohl sie sich langsam abkühlen. Die Abkühlung wird durch erweiterte Wasserleitungen und eine niedrigere Wassertemperatur kompensiert. Apollo empfiehlt diese Inlay-Strategie für die ABLB- und die voll elektrisch betriebenen Serien, da der Kunde durch den Austausch des Hals-Inlays und nicht der gesamten Kammer zwischen verschiedenen Flaschenhalsstandards wechseln kann.
Die Kostenangabe entspricht der Konvention der Wanplas-Gruppe, wonach relativen Preisgruppen verwendet werden, nicht aber absolute Beträge: Aluminium liegt im niedrigen bis mittleren Preissegment und bietet die schnellste Lieferung, Beryllium-Kupfer im mittleren bis hohen Preissegment, P20 und 4140 im mittleren Preisbereich und Edelstahl im hohen bis prämiumpremierten Preisbereich. Die richtige Wahl ist selten das günstigste Material, sondern das, dessen Kühlgeschwindigkeit und Verschleißspanne dem Produktionsvolumen entsprechen, denn ein versetzter Auslöser, der einen Fluss auf eine Kavität gibt, kann einen gesamten 12-Kavitäten-Prozess ruinieren.
Kühlsystem und konformale Kühlung,
Die Kühlung ist der rate-begrenzende Schritt in den meisten EBM-Zyklen, und in einem Mehrkammergehäuse besteht die Herausforderung darin, jede Ausnehmung gleichmäßig abzukühlen, während genügend Wasserleitungen in ein begrenztes Block eingebaut werden. Das Ziel ist ein turbulenter Fluss, da turbulentes Wasser die Wärme viel effizienter abtransportiert als laminarer Fluss; das Standardkriterium ist ein Reynolds- Zahlenwert von über 4000 in der Kühlleitung, der durch die Auswahl von Leitungsdurchmesser und Durchflussrate erreicht wird. Die Wassertemperatur wird niedrig gehalten, typischerweise 8 bis 15 Grad Celsius, und wird durch einen Kühler bereitgestellt, der auf die gesamte Wärmebelastung abgestimmt ist. Bei einem Mehrkammerwerkzeug kann die Gesamtbelastung hoch sein, da der Parison als heißes Meltdas Produkt in das Gehäuse eintritt und erst nach der Zubereitung der endgültigen Form zum Austrag gebracht werden muss.
Bei konformem Kühlung wird die Wasserrinne so gezeichnet, dass sie den Kontur der Flasche folgt, anstatt gerade Löcher zu bohren. Dadurch sinkt die Entfernung von der Formfläche zum Kühlmittel und der Wärmeabluft wird gleichmäßig verteilt. Bei einem 7075-Aluminiumblock wird dies durch additiven Fertigungsprozess oder durch gebrochene Löchungskurven aufgebaute Strecken erreicht. In Stahl werden sie meistens blasenförmigen, aber nicht perfekt konformen Kanälen zugeordnet. Der Nutzen ist, dass der dünne Griff, die dicke Basis und die Schultern jeder Flasche gemeinsam die Ausstoßtemperatur erreichen, was die lokalen Weichstellen, die bei der Ausstoßung zur Verformung führen, verhindert. Jede Kavität muss den gleichen Fluss erhalten, weshalb die Leitungen oft parallel von einem Manometer mit Flussbegrenzern oder in sorgfältig ausgewogenen Serien mit Druckabfall geführt werden, sodass die letzte Kavität nicht unterernährt wird.
| Kühlungsparameter | Empfohlene Spannweite | Warum ist dies wichtig |
|---|---|---|
| Versorgungswassertemperatur | 8 bis 15 °C | Niedrigere Temperatur erhöht den Wärmefluss und verbessert die Maßstabilität, |
| Reynolds-Zahl im Verschluss | Mehr als 4000 | Zieht eine wirbelhafte Strömung auf, wodurch der Wärmeübertragungsprozess erhöht wird |
| Leitungsdurchmesser | 8 bis 12 mm typisch | Der Fluss, der Druckabfall und die Flächennahe sind miteinander in Balance |
| Abstand von der Linie zur Oberfläche | 10 bis 15 mm | Enge Abstände führen zu schnellerem Abkühlen, schwächen jedoch die Blöcke |
| Druckverlust pro Schaltung | Halten Sie die Balance innerhalb der Hohlräume | Unebenheiten leiten zu heißen Grotten und Verformungen, |
| Parallel versus reihenweise | Parallel bevorzugt | Parallelstrom sorgt für eine gleichmäßige Durchströmung; in einer Serie ist eine Druckkompensation erforderlich |
Die Dimensionierung des Kühlers beginnt bei der Wärme, die pro Stunde abgeleitet werden muss: die Harzmasse pro Zyklus multipliziert mit der Anzahl der Kavitäten, multipliziert mit der spezifischen Wärmekapazität und dem Temperaturabfall von der Schmelze zum Ausströmen, das durch die Zykluszeit dividiert wird, plus ein Puffer für Motorschäden und Verluste durch die Umgebung. Die Unterdimensionierung des Kühlers ist der häufigste Grund, warum eine 12-Kavitäten-Leitung nicht schneller ist als eine 4-Kavitäten-Leitung, weil das Wasser beim Zirkulieren aufwärmt und die letzten Kavitäten langsamer abkühlen. Der Druckverlust in jedem Kreislaufe muss berechnet werden, damit die Pumpe den vorgeschlagenen Fluss bei jeder Kavität bereitstellen kann; bei parallelen Layouts ermöglicht ein Kollektor mit individuell einstellbaren Ventilnadeln dem Techniker den Fluss auszugleichen, während es bei seriellen Layouts zu einer Unterversorgung der hinteren Kavitäten kommen kann, wenn die Leitungsdurchmesser nicht erhöht werden. Die voll elektrisch betriebenen, seriell geschalteten Paare kombinieren die Spritzgussform mit einer zugeschnittenen Kühlerempfehlung, so dass die Kühlkapazität zusammen mit der Anzahl der Kavitäten spezifiziert wird, anstatt lediglich als nachträgliche Maßnahme.
Die Balance innerhalb der Hohlräume wird mit Thermoelementen oder Infrarot-Überwachung an der Basis, am Flanken- und dem Seitenteil jedes Hohlraums überprüft. Löscht bei einem Hohlraum eine geringe Temperaturdifferenz (wenige Grad) den Inhalt, dehnt er sich aus oder zeigt er eine dünne Stelle, so kann das Problem durch Lüften der Eindrückung oder durch die lokale Anlage eines konformen Kanals behoben werden. Mehrkammerformen enthalten daher immer Vorschriften für die einzelfallsgenaue Ausgleichung, und erfahrene Werkzeugbauer dokumentieren die Einstellung der Einschränkung für jeden Trennkanal, damit die Form nach Bedarf identisch wieder hergerichtet werden kann.
Pressauslaufendes Design und Blitzkontrolle
Der Pinch-off ist der Messerlehm, an dem sich die beiden Formhälften treffen und den Rohling beim Scheren des überschüssigen Materials in eine versiegelte Flasche schweissen. Seine Geometrie entscheidet sowohl über die Schweißfestigkeit am unteren Nahtbereich als auch über die Menge an Späne, die entfernt werden muss. Das Pinch-off-Abflachungsland, die flache Auflagefläche hinter der Schnittkante, ist normalerweise 0,6 bis 1,5 Millimeter breit; ein schmaleres Land schneidet sauberer und hinterlässt weniger Späne, ist jedoch schneller abgenutzt und birgt das Risiko einer unvollständigen Schweißung. Ein breiteres Land ist kälter beständig, jedoch erzeugt es schwerer Späne und eine dickere Bodennähte. Der Schnittkante-Winkel, in der Regel 15 bis 30 Grad, bestimmt, wie aggressiv der Rohling geschnitten wird, und die Späne Tasche, eine Einbuchtung hinter dem land, muss ausreichend tief sein, um die geschnittene Späne aufzunehmen, ohne dass die Formhälften auf dem Boden aufstoßen und den Späne in die Flasche zurücktreten lassen.
In einem Mehrkammerform muss jeder Abschneidrand auf die gleiche Breite, Winkel und Höhe abgerundet werden, denn jede Kammer mit einem höheren Rand oder einem mattierteren Rand erzeugt dickeres Flash oder eine schwächere Schweißnaht als die benachbarten Kammern. Aus diesem Grund werden die Abschneidsteile aus Berylliumkupfer oder gehärtetem Stahl hergestellt und sind einzeln austauschbar: Wenn der Rand einer Kammer abgenutzt ist, wird nur dieser Abschneidsteil ersetzt, sodass das Verhältnis von Kammer zu Kammer erhalten bleibt. Die Basis der Flasche, welche die Naht trägt, muss auch die Druck- und Tropfbedingungen der Anwendung erfüllen, und so wird das Abschneiddesign nicht als kosmetischer Rand betrachtet, sondern wird gegen die Versteifung der Flaschenbasis und die Bodenlast geprüft.
| Pinch-off-Funktion | Typischer Wert | Wirkung auf die Produktion |
|---|---|---|
| Landbreite | 0,6 bis 1,5 mm, | Enge Schnitte sind sauberer, breitere sind haltbarer |
| Schneidewinkel | 15 bis 30 Grad | Steuert die Reißkraft und die Flussdicke |
| Tiefe der Flash-Pockets | 1,5 bis 4 mm | Das abgeschnittene Flash muss ohne Absenken beseitigt werden. |
| Einsteiftiefe | HRC 36 bis 50 | BeCu oder Stahl für die Verschleißfestigkeit |
| Matching von Röhren | Innerhalb von 0,05 mm, | Verhindert unebenes Blitzen über den Block |
Die Spaltdicke ist eine direkte Ablesung der Form- und der Spannungszustände. Ein dünner, gleichmäßiger Spalt, der sich problemlos löst, ist das Ziel; derselbe Spalt in einer bestimmten Kammer signalisiert eine abgearbeitete Formfläche, einen falsch ein- oder ausgeglichenen Abstand oder eine lokale Spannungseinbrüche. Da Spaltkunststoff nach der Herstellung separiert werden muss und in Form von Granulat wiederverwertet werden kann, kann übermäßiger Spalt auch die Materialbehandlungskosten erhöhen. Deshalb ist die Aktivierung auf einen minimalen Spalt eingestellt, der in Übereinstimmung mit einer ordentlichen Schweißnaht ist. Apollo konfiguriert die ABLB-Formen mit austauschbaren Einlegeplatten für die Aktivierung, sodass eine abgenutzte Form in Minuten wiederhergestellt werden kann und der komplette Block von vier bis zwölf Kammern aufeinander abgestimmt ist.
Entleerung und Luftentfernung
Da die Parison gegen die Formwand gestoßen wird, muss der in der Dichte zwischen Schmelze und Hohlraumfläche festgesetzte Luft abgelassen werden, da andernfalls die Schmelze keine Berührung mit dem Stahl herstellen kann und in einem unschönen, kurz oder grieseligen Bereich, oft auf der Schulter oder am Handgriff, anhärtet.Die Luftableitung wird erreicht durch flache Ventilschnecken, die entlang der Teilungslinie und um die tiefen Bereiche gezeichnet sind, durch Ventilfedern in Blindfächern und bei schwierigen Teilen durch Vakuumanstützung, die aktiv die Hohlräume vor oder während der Luftstoßung entleert. Die Ventildicke wird sehr klein gehalten, normalerweise 0,02 bis 0,05 Millimeter, da eine tiefere Schleife die Schmelze eindringen könnte und als Abzug funktionieren würde, während eine flachere Schleife sich verstopfen und nicht mehr luftdicht zu arbeiten vermag.
Bei mehrkammerigen Formen muss die Durchlüftung in jeder Kammer wiederholt und ausgerichtet werden, da eine blockierte Lüftung in einer Kammer nur in dieser Kammer zu einem Defekt führt und leicht mit einem Material- oder Stanzbeschädigungsproblem verwechselt werden kann. Lüftungsstifte werden an tiefen Köpfen, Unterschnitten und Griff-Interiören eingesetzt, an denen sich eine Kammernase nicht durchsetzen kann. Sie sind klein, austauschbar und müssen sauber gehalten werden. Die Vakuumformung triebt den Luft durch das Lüftungsnetz mit einer Pumpe. Diese Technologie ist besonders wertvoll bei komplexen Formen, strukturierten Oberflächen und Hochgeschwindigkeitsflaschen mit dünnen Wänden, wenn nur wenig Zeit besteht, um die Luft natürlich aus der Kammer zu pressen. Das Vakuumniveau und die Zeitkalibrierung werden so eingestellt, dass die Kammer vor dem völligen Kontakt der Gestaltmasse mit der Wand frei ist, und das System ist auf das gesamte Kavitätenvolumen über alle Kammern abgestimmt.
Die Wartung der Löcher gehört zu den routinemäßigen Teilaspekten der Mehrkavitettenproduktion. Harze, Füllstoffe und Gleitmittel sammeln sich im Ventilsystem und lassen die Anzahl der Oberflächendefekte in den betroffenen Kämmen ansteigen. Regelmäßige Reinigungen sorgen dafür, dass alle Kavitäten gleichmäßig ventiliert werden. Die Modelle für die Flaschenbuchse von Apollo, bei denen in vielen Fällen hochfüllte Compounds verwendet werden, sind mit großen, leicht zugänglichen Kammern ausgestattet, so dass Operateur die Buchse während der vorgeschriebenen Prüfung des Werkzeugs und nicht erst nach einem Schrottbatch reinigen können.
Zündstiftkonfiguration
Die Blasdüse versorgt den Parison mit Druckluft, um ihn gegen die Kavität auszuweiten, und seine Platzierung und Konstruktion wirken sich auf die Qualität des Halses, das Kühlung und die Zyklusdauer aus. Der Oberblas am Halsrand der Flasche von oben einfettet und hält den Hals für die Füllung offen und ist die Norm für die meisten EBM-Flaschen. Der Unterblas eintritt durch den Boden, wobei ein Halsmantel vermieden wird und bei weiten Flaschen oder Flaschen mit Greifvorrichtungen sinnvoll ist, in denen der Hals frei bleiben muss. Die Nadelblas verwendet einen Stift, der den Parisonrand oder den Boden durchsticht und sich zurückzieht, wodurch ein kleines Zeichen entsteht, und wird ausgewählt, wenn die Halsverkleidung durch einen separaten Halsend ableckt werden muss, anstatt durch die Blasdüse.
Die Kalibrierung des Halses ist der Prozess des Formens der Flaschenkappe zu einer präzisen inneren und äußeren Größe mit einem kalibrierten Nadelstoß oder einem Halsaufsatz, da der Hals den Deckel trägt und die Kraft festhalten und die Dichtung ausüben muss. Der Nadelstoß wird oft intern gekühlt, damit der Hals schnell eintritt und die Größe beibehält. Die Luftmenge und die Luftdruckstärke werden so eingestellt, dass der Parison die Kavitätenwand erreicht, ohne sich überzu-strecken oder dünne Stellen zu hinterlassen. Die Stochdauer ist kurz, oft eine Fraktion einer Sekunde für kleine Flaschen, aber die Luftmenge und der Druck müssen groß genug sein, um jedeKavität gleichzeitig vollständig zu formen; bei einer 12-Kavitätenform muss die Luftzufuhr und das Luftführungssystem so gestaltet werden, dass der Druck in der fernsten Kavität gleich ist; ansonsten werden die äußeren Flaschen nur zum Teil gestrichen.
| Blow-Pinnentyp | Eintrittspunkt | Halsausführung | typische Anwendung |
|---|---|---|---|
| Oberer Stoß | Durch-anschraubbar, | Kalibriert durch Stift | Die meisten Produkte für die persönliche Pflege, Wasser, Milchflaschen |
| Untere Luftstoßung | Am Boden der Form. | Getrenntes Halsstück | Weitembuste Flaschen, Druckvorrichtungen, Jerrican |
| Nadelstoß | Seite oder Bodenbefreitung | Sauber verarbeiteter Finish | Präzisionshals, medizinisch, kosmetisch |
Die Kühlung mit Hilfe eines Schiebestäbels ist ein verborgenes Zeitersparnis: Ein gekühlter Schiebestab fängt den Hals ein und lässt die Flaschenfolie sauber abziehen. Zudem reduziert er die ovalität des Halses, wodurch der Flaschenkork in der Lackierung abgewiesen werden kann. Die Stosluft selbst wird oft mehrere Stufen aufgeteilt, zunächst einen Vorspuck bei niedrigem Druck, der den Parison schonend in Position bringt, gefolgt von einer Abschlussspüñ bei höherem Druck, die dünne Stellen an den Ecken und an den Deckeln abschwächt. Die Länge der Stabse und die Kühlleitungen müssen aufeinander abgestimmt werden, damit alle Hälse zur gleichen Zeit einfrieren. Ein Schiebestab, der warm ist, führt zu einem weichen, übergroßen Hals in der betreffenden Sprechanlage, während die anderen Knöpfe in Ordnung sind.
Verteilung der Klemmkraft und Verschiebung der Platte
Die Spannungsplatte muss die Formhälften gegen den Bläsedruck über das gesamte Plattenareal halten, und bei einem breiten Mehrfachgrottenblock ist die Kraft nicht ideal gleichmäßig verteilt. Der Abstand zwischen den Befestigungsstiften bestimmt die maximale Formbreite, und die Sperrkraft muss so verteilt sein, dass die mittleren Grotten und die Randgrotten den gleichen Druck erhalten; wenn sich die Platte verformt, öffnet sich die Mitte leicht und erzeugt Späne, während die Ränder festbleiben oder umgekehrt. Das Designziel ist eine Verformung der Platte von unter 0,05 Millimetern unter voller Spannung und Bläserbelastung, denn schon ein paar Hundertstel Millimeter der Öffnung reichen aus, um auf den betroffenen Grotten Späne zu bilden.
Die Ablenkung wird durch die Dicke der Platten, den Durchmesser und die Anzahl der Verbindungsstangen sowie die Steifigkeit der Formunterlagen beeinflusst. Bei einer 12-Kavitäten-Form handelt es sich um einen breiten, schweren Block, daher müssen die Maschinenplatten und die Stahlunterlagen der Form dimensioniert sein, um Verbiegungen zu widerstehen; hier sollte es nicht an der Einhaltung der Sicherheitsvorgaben gelegen werden, da dies eine klassische Ursache für Blitzen in den Randhöhlen darstellt, die nicht durch Feinregulierungen der Werkzeugköpfe bereinigt werden können. Die Verteilungsmuster der Befestigungskraft erklären auch, warum das Kavitätenlayout symmetrisch um den Plattenmitten angeordnet ist, damit die Sperrkraft von den vier Verbindungsstangen den Öffnungsdruck durch den Formdruck ausgleicht. Apollo dimensioniert die Befestigungssysteme der Maschinen ABLB und ABLD mit ausreichendem Spiel, damit auch die Hinzufügung weiterer Kavitäten innerhalb der eingestellten Plattenbreite keine Abweichung verursacht.
Unregelmäßiger Zustand des Blasen ist das sichtbare Symptom. Wenn der Blaseffekt nur bei der zentralen Reihe plötzlich verstärkt wird, vermuten Sie, dass der Plattenbodenschwung zu groß ist; wenn er nur an einer Seite hervorplatzt, vermuten Sie, dass die Spanneleiste übergeladen ist oder ein verschlissenes Lager ansteht; wenn er nur an einer Keilbohrung zu erkennen ist, vermuten Sie, dass die Keilbohrung blockiert ist oder ein fehlendes Bauteil aufgehalten werden könnte. Die Lösung ist mechanischer Natur, nicht prozessbedingt: den Platten- oder die Unterlageplatte festigen, die Spanneleisten erneut durchdrehen oder die Form mit Dichtungen ausfüllen – von Temperaturschwankungen unberührt. Da der Blasdruck auf die gesamte Projektionfläche wirkt, ist der Zusammenhang einfach zu überprüfen: der nötige Spannenkraft entspricht der Projektionfläche multipliziert mit dem Blasdruck multipliziert mit einem Sicherheitsfaktor. Die gesamte Summe aller Keilbohrungen muss unter der Maschinebezeichnung bleiben, wenn Sie noch Raum für ein Aufbruchsversuch haben möchten.
Gewichtung der Wandstärke in den Hohlräumen
Der entscheidende Qualitätsprüfparameter eines Mehrfachkalupers ist, ob jede Kalb die gleiche Flasche erzeugt. Die größte Werteigenschaft ist die Stärkekonstanz der Wände. Das Ziel ist, dass die Deviation der Wanddicke zwischen den einzelnen Kalben bis zu plus oder minus 5 Prozent liegt, was auf zwei Arten überprüft wird: Durch das Wiegen jeder Kalbein und Berechnung des Varianzfaktors, der unter 1,5 Prozent liegen sollte, und durch das Aufschneiden von Flaschen aus jeder Kalbe und das Scannen der Wände mit einem Ultraschall- oder Röntgenwandstarkmetermacher. Das Wiegen ist schnell und erfasst grob jenseitige Ungleichheiten; Aufschneiden und Scannen erkennen lokale dünne Stellen, die sich nur mit dem Gewicht nicht bemerken lassen, wie etwa ein dünner Schädelbereich in einer Kalbe, der noch das Gleiche wiekt wie seine Nachbarn.
Die Wandbalance beginnt beim Parison. Der Extrudierkopf muss das gleiche Parisongewicht und die gleiche Wand an jede Auslassung liefern, und der Parisonprogrammierer muss das Material so verteilen, dass die Stressstellen der Flasche, nämlich der Grund, das Griff und der Schultern, genug Material erhalten, ohne die leichten Abschnitte überzufüllen. Bei kontinuierlicher Verformung wird das Parison oft mit einer variablen Wand entlang seiner Länge programmiert, dicker, wo die Flasche Kraftreserve benötigt, und dünner, wo Gewicht gespart werden kann. Dieses Programm muss für jede Kavität gleichmäßig umgesetzt werden. Der Variationskoeffizient von unter 1,5 Prozent wird dadurch erreicht, dass die Auslassungen des Kopfes ausgeglichen werden, die Kavitationskühlung aufeinander abgestimmt wird und die Bestimmung auf der tatsächlichen Maschine erfolgt, und nicht auf dem CAD-Modell vertraut wird.
| Überprüfungsmethode | Was wird gemessen | Annahmeziel | Häufigkeit |
|---|---|---|---|
| Echtokwichtung | Massbalancierung der Flasche | CV unter 1,5 Prozent | Jede Einstellung, dann pro Schicht |
| Schnitt-und Scannermessmethode, | Lokale Wand am Boden, Standfuß und Griff | Innerhalb von plus oder minus 5 Prozent. | Erst der erste Artikel, dann wöchentlich |
| Parisonmassenmessung pro Auslassung | Kopfabgleich | Masse innerhalb von 1 Prozent | Bei der Einschaltung der Maschine |
| Oberbelastung und Fallen | Funktionale Festigkeit | Nach Anforderung | Durch Materialänderung |
Wenn sich eine Kavität verschiebt, ist die üblicherweise angewandte Ermittlungsmethode folgende: balancieren des Düselkopfausgangs, dann balancieren der Kühlung, dann Prüfung des Verschleißes beim Abtrennen, dann Kühlung der Düselmitte. Weil alle vier Faktoren miteinander verbunden sind, dokumentiert der Werkzeugbauer die validierten Einstellungen, Auslasslücken, Restriktorpositionen, die Breite der Abtrennlandfläche und die Länge der Düsenstopfunktion, so dass die Matrize nach der Wartung reproduziert und eine weitere Kavität später so hinzugefügt werden kann, dass sie mit den vorhandenen übereinstimmt. Apollo liefert ABLB-und vollständig elektrisch betriebene Matrizen mit einem Erstartikelbericht, der das pro-Kavitäten-Gewicht und eine Wandkontrolle umfasst, sodass der Kunde bei der Erfassung von anwendungsspezifischen Projekten von einem sicher wirksamen Ausgangspunkt ausgehend arbeitet.
Schrumpfungskompensation
Jedes Kunststoff schrumpft, wenn es von flüssiger bis zu fester Phase übergeht. Die Formhöhle muss daher größer geschnitten werden als die zu entfernende Flasche, um ihre Schrumpfrauswirkungen zu berücksichtigen. Die Schrumpfrauswirkungen sind anisotrop bei semikristallinen Kunststoffen, da die molekulare Orientierung bei der Blasung das Material ausrichtet. Für die Dimensionierung der Formen gilt jedoch die praktische Formel: Formendimension entspricht Zieldimension, dividiert durch eins minus Schrumpfrate. HDPE schrumpft zwischen 2 und 4 Prozent, PP zwischen 1,5 und 2,5 Prozent, PVC zwischen 0,3 und 0,8 Prozent und PC zwischen 0,5 und 0,8 Prozent, wobei der genaue Wert von der Molekulargewichtung, den Füllstoffen und der Abkühlungsgeschwindigkeit abhängt. Amorphe Kunststoffe wie PVC und PC schrumpfen viel weniger als die semikristallinen Kunststoffe PE und PP.
Bei einem Mehrkammerform müssen die Schrumpfungsausgleiche identisch für jede Kammer angewendet werden, und die Kühlung muss ausgeglichen sein, damit jede Kammer mit derselben Geschwindigkeit abkühlt, da unebene Kühlung die effektive Schrumpfung von Kammer zu Kammer verändert und die Abweichungen wieder auftritt. Hals und Gewindeabmessungen sind besonders empfindlich in Bezug auf die Toleranzen, weshalb der Halseineingriff auf die kompensierte Abmessung geschnitten wird und mit einer engen Toleranz gehalten wird; der Körper kann mehr Abweichungen aufnehmen. Der für das Schneiden verwendete Schrumpfungswert wird aus den Daten des Kunststoffherstellers für den jeweiligen Reingrad und den erwarteten Prozess abgeleitet und anschließend durch Messung der ersten Artikel bestätigt und die Form angepasst, wenn die Flasche über- oder unterdimensioniert ist.
| Werkstoff | Schrumpfungsintervall | Kristallinitätsklasse | Notizen zur Gutmachung |
|---|---|---|---|
| HDPE | 2 bis 4 Prozent | Siebdruchkristallin | Größte Kompensation, Uhr-Oberfläche |
| PP | 1,5 bis 2,5 Prozent | Siebdruchkristallin | Niedriger als HDPE, aber immer noch signifikanter |
| PVC | 0,3 bis 0,8 Prozent | Amorphes Material | Kleine Kompensation, strenger Steilstirnenkontroll |
| PC | 0,5 bis 0,8 Prozent | Amorphes Material | Kleine, medizinische und optische Grade |
| PETG | 0,4 bis 0,7 Prozent | Amorphes Material | Niedrige, klare Kosmetikflaschen |
Bei strengen Toleranzen wird auch die geringe zusätzliche Änderung berücksichtigt, die sich Stunden oder Tage nach dem Formen auftritt, sobald das Teil vollständig entspannt. Bei Flaschen für die Lebensmittel-und Pharmaindustrie wird die Beschaffenheit der Flaschenhals nach der Stabilisierung gegen die Spezifikation des Deckels überprüft, damit der Dichtungsring auf der Fülllinie zuverlässig ist. Apollo verarbeitet auf seinen Maschinen PE, PP, PVC, PA, PC, ABS, PS, EVA, TPU und PETG und die Daten für das Schnitten der Form werden nach Material sortiert, sodass ein Kunde, der eine andere Kautschuk verwendet, die korrekte Schrumpfungskompensation bekommt und nicht die PE-Form für eine PP-Flasche wiederverwenden muss.
Relativer Werkzeugkosten
Ein Gussform mit mehreren Güssen ist nur so gut wie ihre schwächst geformte Stelle, daher werden die Prüfungen nicht nur an einem Probestück durchgeführt, sondern an allen Güssen. Beim Sturztest wird geprüft, ob die Flasche den Sturz überwindet, mit dem sie beim Abfüllen, beim Transport und im Einzelhandel rechnen muss, und zwar in der gefüllten und verschlossenen Zustand. Beim Belastungstest wird die Druckfestigkeit der stapelbaren Flasche gemessen, bevor diese ihre Form verliert und damit in palettierter Bereitstellung geschützte Flaschen. Bei den Tests zur Dichtsichtig-kkeit und Dichtigkeit wird geprüft, ob die Flasche Druck oder Vakuum ohne Verluste verträgt, wobei üblicherweise die leere Flasche unter Druck gestellt wird und der Verfall überwacht wird, oder die Flasche unter Wasser getaucht wird, um nach Blähen zu suchen. Die Kapazitätsabweichungen werden ermittelt, indem die Flasche bis zum Rand oder bis auf eine Referenzlinie gefüllt wird und das Volumen mit dem Nominalwert verglichen wird. Bei der Messung der Wandstärke werden kritische Stellen der Wand vermessen, um sicherzustellen, dass keine Gussstelle einen dünnen Bereich unter der Vorlage aufweist.
Diese Tests werden gegen dokumentierte Standards durchgeführt. Die ASTM D2911 regelt die Abmessungen von Blasform-PE-Flaschen und stellt den Referenzwert für die Größengestaltung der Flaschen und Verschlüsse dar. Die ISO 9001 regelt das Qualitätsmanagementssystem, nach dem die Formen und Maschinen hergestellt und die Produktion kontrolliert wird. Für den Kontakt mit Lebensmitteln enthält die FDA 21 CFR 177.1520 Anforderungen an Polyethylen, das in Gegenständen für Kontakt mit Lebensmitteln verwendet wird, und die EU 10/2011 legt die Rahmenregelung für Kunststoffmaterialien und Gegenstände, die mit Lebensmitteln in Kontakt kommen, innerhalb der Europäischen Union fest. Die CE-Kennzeichnung gilt für die Maschinen, die auf den Markt gebracht werden. Keiner dieser Punkte ist Teil der Artikkelbeschreibung; sie werden als normales Text aufgeführt, damit der Leser das maßgebliche Dokument finden kann. Apollo, ein Wanplas-Werk, baut seine EBM-Maschinen und-Formen unter Berücksichtigung dieser Normen und liefert die entsprechenden Erklärungen mit der Ausrüstung.
| Validierungsprüfung | Was es bewirkt | Typische Standardsgröße oder Referenz |
|---|---|---|
| Drop-Test (Einfrier-und Brüchentest) | Überlebensfähigkeit der gefüllten Flasche | Kundenvorgabe, ISO 9001-Datensatz |
| Obenbefüllte Konstruktion | Stapelkompressionsfestigkeit | Anwendungsanforderung |
| Dichte und Versiegelung | Druck- oder Vakuumintegrität | Kontext der FDA-Bestimmung 21 CFR 177.1520 |
| Kapazitätsabweichung | Genauigkeit der Füllmenge | Nennwert plus Toleranz |
| Wandstärkevermessung | Keine dünnen Stellen unterhalb des Mindests | Design-Mindestgröße je Kavität |
| Abmessungskontrolle | Größe der Flasche und des Halses | ASTM D2911 |
| Berührung mit Lebensmitteln | Materialeinhaltung | FDA 21 CFR. |
Die Disziplin, die einen seriente Mehrkavitäten-Form aus einem Prototyp unterscheidet, besteht darin, dass jeder Test mit Flaschen aus jeder Kaverne in einem Durchlauf wiederholt wird und die Ergebnisse verglichen werden. Eine einzelne Flasche, die als passend bewertet wird, beweist, dass der Entwurf funktioniert; zwölf Flaschen aus zwölf Kavernen, die alle als passend bewertet werden, belegen, dass die Form für die Produktion geeignet ist. Deshalb liefert Apollo Formen mit einem Erstartikel-Kit für jede einzelne Kavität und nicht mit einem Einzelbeispiel, das als Vorführung dient, und deshalb stützt die Qualitätsgarantie der Wanplas-Gruppe die gelieferte Maschine gegen die vereinbarte Spezifikation.
Matrice zur Fehlerbehebung
Mehrfachnischenwerkzeuge konzentrieren Beschädigungen, so dass eine gute Fehlersuche-Matrix jedes Symptom auf die Ursache auf der Nischenebene zurückführt. Die häufigsten Probleme sind starke Blase in einigen Nischen, Gewichtsabweichungen zwischen den Nischen, Karderrückzug, ein dünner Flaschenboden, die Toleranz für den Halsumfang, Entsorgungsverformung und Ablagerungen am Werkzeug. Jedes weist auf einen unterschiedlichen Untersystem hin: Blase zu Spannung oder Karderrückzug, Gewichtsabweichungen zum Werkzeugkopf oder zum Kühlsystem, Karderrückzug zum Karderrückzugsrand oder zur Zimersicherheit Temperatur, dünner Boden zum Zimersicherheitsprogramm oder zum Kühlsystem, Halsfehler zum Blasnaht oder zur Schrumpfung, Verformung zum Kühlsystem oder zum Entnahmewerkzeug und Ablagerungen zum Material oder zur Abgaseinschaltung.
| Defekt | Wahrscheinliche Ursache des Kavitätendefekts | 1520, EU 10/2011 |
|---|---|---|
| In einigen Kavitäten zu starke Verblendung | Verschleimter Siebensekretär, Verformung der Platten, Schraubungsungleichgewicht | Austausch der Einlage, Versteifung der Platten, Neugleichgewichtung der Befestigungselemente |
| Das Gewicht variiert zwischen den Hohlräumen | AUflastung der Werkzeugaufnahme, ungleiche Kühlung | Gewichtskontrolle, Ausgange auswogen, Wasser abgehoben |
| Klemmen der Schnur | Glatte Kante, hohe Parison-Temperatur, langsames Verschließen | Landschärfen, Meltemp herabsetzen, Geschwindigkeit reduzieren |
| Dünes Flaschenkörper | Ziemensicherheitsprogramm, das am Boden kurz ist, schwaches Bodenkühlsystem | Fügen Sie eine Basiswand im Programm hinzu und verstärken Sie die Basiskühlung |
| Halsmaße außerhalb der Toleranzen | Einblasen und Abtrocknen, Schrumpferfehler, tropfende Stanzformkeile | Nachkalibrieren der Zapfwelle, Neukuttern des Halses, Nachkühlen der Zapfwelle |
| Ausstossverformung | Vorgekündeter Öffnungsprozess, ungleichmäßige Abkühlung, verstopfter Ejektor | Kühlungszeitverlängerung, Ausgänge abgewogen |
| Schimmelansammlungen und Dunst | Aufbau von Additiven, verstopfte Lüftungskanäle, Materialabbau | Reinige die Lüftungsschlitze, senke die Temperatur und prüfe die Verbindung |
Ein wiederkehrendes Thema ist, dass Multikavitätsfehler selten durch eine globale Prozessänderung behoben werden; sie werden aufgearbeitet, indem die ein einzigartige Kavität oder Untersystem identifiziert wird und die Balance wiederhergestellt wird. Aus diesem Grund werden die geltend geprüften Einstellungen, Austrittsspaltgrößen, Restriktoren-Positionen, Verklebebreiten, Pin-Längen und Kühlrestriktionen pro Kavität und pro Zyklus festgehalten. Die Servicetechniker von Apollo nutzen diese Aufzeichnungen während der Installation und Inbetriebnahme, um ein neues Multikavität-Schneidwerk schnell auf die entsprechenden Produktionsbedingungen zu bringen, und die Ersatzteil-und Servicestrategie der Wanplas-Gruppe sorgt auch nach der Übergabe für eine reibungslose Funktion des Schneidwerks.
Häufig gestellte Fragen
Wie viele Nischen sollte ich für ein neues EBM-Flaskenprojekt wählen?
Die Anzahl der Kammern wird von der Ziel-Produktion in Stunden, dem Gewicht der Flaschen und der verfügbaren Spannkraft und der Dübellöffnungen angetrieben. Für Flaschen von 200 Milliliter bis 5 Litern ist es typisch, dass ein Guss mit 2 bis 6 Kammern auf einer kontinuierlichen Extruder wird eingesetzt, während 8 bis 12 Kammern für leichte und hochvolumige Behälter unter einem Liter geeignet sind. Überprüfen Sie immer, ob die Maschine das Harz, die Spannkraft und die Auslassanzahl bereitstellen kann, bevor Sie die Kammern bestimmen.
Welke Beziehung besteht zwischen der Kavitätenzahl und der Spannkraft?
Die erforderlich nötige Spannsucht skaliert mit der Gesamtabmaße aller Kabiner und dem Einblaspflicht. Mit jeder zusätzlichen Kabine vergrößert sich die Plattengliederung und die Gesamtabmaße, so dass sich die Formarbeiter erst nach der Maschinenvermessung der Befestigungsstrebe und der Lockkraft mit der Spezifizierung weiterer Kabiner befassen sollten. Ein Mangel an Spannkraft zeigt sich direkt als Spritz auf den betroffenen Kabinen an.
Kann ein kontinuierliches Extrusionskopf einen Mould mit 8 Kavitäten unterstützen?
Ein kontinuierlicher Extruderkopf kann nur dann Mehrkavitätenformschmieden, wenn er die entsprechende Anzahl von Matrizenausläufern und die richtige Spindelabstand aufweist. Bei sehr hohem Output bei schweren Pareisen wird ein Akkumulationskopf oder ein Kopf mit mehreren Ausläufern mit bemessener Durchflussgeschwindigkeit bevorzugt. Die Anzahl der Ausläufe und die Anzahl der Hohlräume müssen gleich sein, und ihre Spindelabstände müssen übereinstimmen.
Warum wird 7075-Aluminium statt Stahl für EBM-Moulds verwendet?
7075-Aluminium leitet 130 bis 160 Watt Leistung pro Meter Kelvin ab, etwa drei- bis fünfmal schneller als Stahl, wodurch sich die Kühlungszeit und die Zykluszeit verkürzen. Es ist auch leichter und billiger zu bearbeiten, weshalb es bei umfangreicheren Produktionsschlägen die Standardmaterialien ist, obwohl es eine geringere Abriebbeständigkeit als Stahl hat. Verschleißstellen wie zum Beispiel die Abdichtstelle und der Hals werden durch Berylliumkobalthülsen oder Stahl-Überschläge ergänzt.
Wie kann ich eine Inkonsistenz von Flutlichtern zwischen Kavitäten vermeiden?
Unstetigkeit bei kurzzeitigen Plasmaschwellen tritt normalerweise auf, wenn die Anpresskraft ungleichmäßig verteilt ist, der Abstellblock mehr als 0,05 mm abweicht oder die Klemmkopfeeinsätze nicht korrekt dimensioniert sind. Die Anpresskraft muss gleichmäßig verteilt werden, der Abstellblock steif gestellt werden und alle Klemmkopfeinsätze müssen auf die gleiche Bohrlänge und Winkel eingestellt werden. Austauschbare Aufsätze sorgen dafür, dass jede Kammer korrekt dimensioniert ist, wenn der Werkzeug abgenutzt wird.
Welche Kühlwasser-Temperatur ist am besten für Mehrkavitäten-Formen?
Kühlwasser zwischen 8 und 15 Grad Celsius ist Standard für EBM-Moulds, da eine niedrigere Temperatur die Kühlgeschwindigkeit und die Dimensionsstabilität verbessert. Das Wasser muss turbulent fließen bei einem Reynolds-Index von über 4000, um jede Kavität gleichmäßig zu kühlen, und der Kälteturm muss für die Gesamtwärmebelastung aller Kavitäten dimensioniert sein.
Wie verifiziere ich die Wandschelleinheitlichkeit in allen Nischen?
Wogen Sie jede Kammerflasche und berechnen Sie den Varianzfaktor, der unter 1,5 Prozent liegen sollte, anschließend schneiden Sie jeweils aus jeder Kammer Querschnitten und scannen Sie diese mit einem Ultraschall-oder Röntgendicke-Messgerät. Das Ziel ist, dass die Wandstärkeabweichung über die Kammern unter plus/minus 5 Prozent bleibt. Das Gewicht erkennt grobe Ungleichgewichte; das Scannen erkennt lokale Dicke-Ecken.
Wie wird die Verblendungskorrigierung bei Mehrkavitetten konstruiert?
Die Formschmelz hilft die Kabiner Schnitte größer als die Größe der Zielflasche auszuführen. HDPE schrumpft zwischen 2 und 4 Prozent, PP zwischen 1,5 und 2,5 Prozent, PVC zwischen 0,3 und 0,8 Prozent und PC zwischen 0,5 und 0,8 Prozent, so dass die Formabmessung wie folgt berechnet wird: Zielgröße durch einen Wert abzüglich der Schrumpfquote. Die Kühlung muss so abgestimmt werden, dass alle Kabiner gleich stark schrumpfen.
Welche Normen gelten für EBM-Flaschen, die mit Lebensmitteln in Berührung kommen?
Flaschen für den Kontakt mit Lebensmitteln müssen die Anforderungen der FDA 21 CFR 177.1520 für Polyethylen und der EU 10/2011 für Materialien, die mit Lebensmitteln in Berührung kommen, erfüllen, während das Produktionssystem typischerweise unter ISO 9001 verwaltet wird, und die Maßangaben folgen dem Standard ASTM D2911. Die CE-Kennzeichnung gilt für die auf dem Markt befindliche Maschinenausrüstung. Diese werden als einfache Textreferenzen angegeben, nicht als Links.
Wie kann ich die Zykluszeit senken, wenn ich von 2 auf 8 Hohlräume umstelle?
Die Verdoppelung von Formhöhlen reduziert nicht automatisch die Kosten pro Flasche, wenn die Kühlung und der Austrag von Gussmasse mit der Gussmasse im Formraum mithalten. Verwendet man Aluformkörper mit einer hohen Leitfähigkeit, konformales Kühlen, kaltes Wasser bei ca. 8 Grad Celsius und ein Vergusskopf mit gleichmäßigem Mehr-Strom-Austrag, schützt man die Zykluszeit. Überprüfe außerdem, ob Schraube und Akkumulator im Parison-Fenster den größeren Gesamtschuss liefern können.
Wann sollte ich einen Akkumulationskopf anstelle einer kontinuierlichen Extrudierung verwenden?
Verwenden Sie ein Akkumulationsrohrkopf für große Behälter mit einem Volumen von etwa 10 bis 20 Liter, für industrielle Teile mit dickem Wandaufbau und immer dann, wenn das Formelement zu schwer ist, um kontinuierlich ohne Einbußen zu extrudieren. Bei dünnen Wandsmallflaschen für hohe Produktionsgeschwindigkeiten ist kontinuierliche Extrusion die erste Wahl, da die Taktzeit und die Kontrollmöglichkeiten bei der Einspritzung am wichtigsten sind.
Wie verursacht Unebenheiten durch die Fehlzündung zwischen Dielenkopf und Form?
Der Zentrumsabstand zwischen den Auslassgängen der Matrize muss gleich dem Kavitätenzentrumsabstand im Formschacht sein. Wenn die Schwingungsfrequenz nicht passt, landen die Spritzversätze ungleichmäßig, was unebene Verteilungen auf der Wand und Verklebungen hervorruft, die die Abfallquote erhöhen. Die Kaltformschicht ist oft leicht angepasst an die Schwingungsfrequenz der heißen Spritzform, um Platz für die thermische Ausdehnung zu lassen.
Fazit
Das Design von Formen mit mehreren Kammern für Extrusionen-Blowformen stellt die Disziplin dar, eine Vielzahl von Kammern so zu gestalten, dass sie sich wie ein einziger Raum verhalten: einheitliches Parison, einheitliche Kühlung, einheitliche Befestigung, einheitliche Wände, einheitliche Größe. Der Outputgewinn ist real und groß. Ein 4-Kammern-Werkzeug kann die Anzahl der Flaschen pro Stunde vervierfachen, wobei ein 12-Kammern-Werkzeug bei leichten Behältern über tausend Flaschen pro Stunde hinauskommen kann, aber nur wenn die Anzahl der Kammern mit der Befestigungskraft, den Auslassöffnungen der Matrizenkopf und der Schrittweite übereinstimmt, wenn das Material der Form die Kühlgeschwindigkeit im Hinblick auf den Verschleiß ausgleicht, wenn der Kühlkreislauf turbulenzarm und ausgeglichen ist, wenn der Ablauf und die Entlüftung per Kammer fertiggestellt und gewartet sind, und wenn die Schrumpfung für das spezifische Harz ausgeglichen wird. Die Validierung bewährt dies durch das Testen aller Kammern, und zwar nicht nur einer, hinsichtlich des Tropfens, der oberen Beladung, der Leckagen, der Kapazität, der Wandstärke und dimensionalen Standards wie ASTM D2911, ISO 9001, FDA 21 CFR 177.1520 und EU 10/2011.
Apollo, ein Wanplas-Werk mit über 20 Jahren Erfahrung in Extrusion Blow Moulding und mehr als 4.000 Maschinen in über 90 Ländern, entwickelt Multi-Kammerspritzgussformen für die Serien ABLB, ABLD und vollständig elektrischen Formen mit kompatiblen Vormschlössern, austauschbaren Boronenbrennstoff-und Stahl-Insätzen, konformem Kühlprozess und Artikel-Einstufungsberichten pro Kammer. Für die Resin-Zufuhr und die Regranulierung sorgt die Kerke-Fabrik der Wanplas-Gruppe mit Zwillings-Schraubenformulationsextrudern, während Polyretec Wasch-und Pelletierlinien bereitstellt, YuDa und Aibim zzgl. zu PET-und Spritzblasformung. Wenn Sie eine Multi-Kammerspritzgussform bestellen, beginnen Sie bei der gewünschten Flaschen-Produktionsrate, überprüfen Sie jede Maschinenbegrenzung und validieren Sie jede Kammer, denn in der Multi-Kammerspritzgussproduktion bestimmt die schwächste Kammer die tatsächliche Produktion und Qualität.
