No último trimestre, assumimos uma transferência de molde de um fornecedor europeu-acabamento interno automotivo, PA66-GF30, tolerâncias de ±0,08 mm. A equipe de produção do cliente lutava há meses contra a instabilidade dimensional. Eles já haviam atualizado para uma unidade de água pressurizada de US$ 12.000 com precisão de controle de ±0,2 graus. O problema persistiu.
Retiramos o molde e passamos a tinta pelos circuitos de resfriamento. Dois dos seis canais apresentaram restrição de fluxo de 60% em relação à escala. Um circuito no lado do núcleo passou a 32 mm da superfície da cavidade na área da porta-quase o triplo da distância recomendada para náilon com enchimento de vidro-. O controlador de temperatura estava fazendo exatamente o que deveria fazer. O molde não estava dando nada para trabalhar.
Essa é a conversa que acabamos tendo com mais frequência do que gostaríamos. A seleção do controlador de temperatura do molde é tratada como uma decisão de aquisição desconectada do projeto de ferramentas. A compra avalia vazões, capacidade de aquecimento e precisão de controle. A engenharia aprova. A produção instala a unidade e espera que ela resolva o gerenciamento térmico de qualquer molde que esteja na máquina. Não é assim que funciona a transferência de calor.
O teto sobre o qual ninguém fala
Um controlador de temperatura do molde só pode remover o calor tão rápido quanto o circuito de resfriamento permitir. Diâmetro do canal, distância da superfície da cavidade, roteamento do circuito, turbulência do fluxo-determinam a taxa de extração térmica. O controlador regula a temperatura e o fluxo de fornecimento. Se a geometria limitar a quantidade de calor que atinge o refrigerante, o controlador não terá nada para regular.
O grupo de controle de temperatura da ENGEL estima que o número seja de aproximadamente 20% dos moldes rejeitados devido a erros de controle de temperatura (engelglobal.com). O que essa estatística não revela é quantos desses “erros” são na verdade limitações de design. Nos moldes que auditamos nos últimos dois anos, o mau funcionamento do equipamento é responsável por talvez um em cada cinco problemas de qualidade-relacionados à temperatura. O resto se resume a circuitos de refrigeração subdimensionados, mal posicionados ou degradados por negligência.
Tivemos ummolde de conector médicoano passado-POM, oito cavidades, requisitos cosméticos rígidos nas superfícies de contato. O cliente especificou um controlador-à base de óleo porque a folha de dados do fornecedor do material recomendava uma temperatura de molde de 95 graus. As unidades de óleo funcionam de forma mais silenciosa e a equipe de manutenção as preferiu. Multar. Mas o POM não precisa de controle de temperatura-à base de óleo a 95 graus . Um sistema de água pressurizada atende a essa faixa com melhor resposta térmica e consumo de energia cerca de 40% menor. O verdadeiro problema era que o projeto original do molde tinha canais de resfriamento direcionados ao redor dos pinos ejetores de uma forma que criava zonas mortas no lado da cavidade. Mudar do óleo para a água não teria resolvido isso. Redesenhar o layout do circuito sim.
O que realmente impulsiona o retorno
Regloplas documenta redução de 50% na energia da bomba com controle ∆T de frequência variável com redução de velocidade de 20% (regloplas.com). Esse é um número real de um fabricante confiável. É também um número que pressupõe que seu circuito de resfriamento pode utilizar as vazões que a bomba fornece. Acúmulo de incrustações, canais subdimensionados, comprimento excessivo do circuito com muitas curvas-qualquer uma dessas restrições significa que a bomba funciona com mais dificuldade para empurrar o líquido refrigerante através de restrições que não deveriam existir.
O retorno mais rápido que vimos na otimização do controle de temperatura não envolveu a compra de novos equipamentos. Um cliente de embalagens de cosméticos na Polônia reduziu o tempo de ciclo de 28 para 16 segundos descalcificando três circuitos, substituindo um sensor PT100 desviado e reequilibrando o fluxo entre a cavidade e os lados do núcleo. O gasto total foi inferior a 2.000€. A redução do tempo de ciclo em 2,4 milhões de peças anuais gerou economias que recuperaram o investimento em menos de uma semana. Os controladores de temperatura que eles usavam-nada de especial, unidades de água padrão de um fornecedor chinês-funcionaram bem quando o sistema de resfriamento estava realmente funcionando.
A instalação da P&G em Braun adotou a abordagem oposta, investindo pesadamente no monitoramento eletrônico de fluxo em todos os circuitos de resfriamento de seus moldes de componentes Oral-B. Eles alcançaram taxas de rejeição documentadas abaixo de 0,05% (ptonline.com). Mas a equipe da Braun também reconheceu que antes de implementar o monitoramento por{5}}circuito, o controle de temperatura era uma "caixa preta" para eles. Eles suspeitaram que a variação térmica estava afetando a consistência dimensional, mas não conseguiram diagnosticar quais circuitos eram problemáticos. Esse é o valor real da tecnologia sofisticada de controle de temperatura-visibilidade em um processo que a maioria das instalações trata como definido-e{10}}esquece.
A questão material
Somos questionados sobre controladores de temperatura de água versus óleo mais do que qualquer outra questão sobre equipamentos. A resposta é enfadonhamente direta: use água sempre que possível, água pressurizada para termoplásticos de engenharia até cerca de 230 graus, óleo somente quando você realmente precisar de superfícies de molde acima dessa faixa. PEEK, PPS, certopoliimidas-de alta temperatura-eles requerem óleo. PA, PC, POM, ABS, tudo na linha de commodities e engenharia padrão-a água lida com melhor condutividade térmica, menor custo operacional e nenhuma das dores de cabeça de contaminação.
A questão mais interessante é como a seleção do material afeta o projeto do circuito de resfriamento, o que afeta o que o controlador de temperatura precisa realizar. Os compostos-com enchimento de vidro transferem substancialmente mais calor para o molde do que os compostos sem enchimento em volumes de injeção equivalentes. Um molde projetado para PA66 não preenchido terá problemas térmicos quando a produção mudar para PA66 com 30% de vidro-preenchido. Os circuitos de resfriamento dimensionados para o material não preenchido não conseguem extrair calor com rapidez suficiente. Os tempos de ciclo se estendem ou as peças saem com tensão residual devido ao resfriamento insuficiente.
Projetamos para o tipo de material mais exigente que a ferramenta irá processar. Se houver alguma chance de a produção migrar de compostos não preenchidos para compostos preenchidos, o sistema de resfriamento precisará acomodar isso desde o primeiro dia. Modificações de modernização-adicionamento de circuitos, instalação de insertos de resfriamento conformados-custam de US$ 5.000 a US$ 15.000 e exigem a retirada do molde da produção. A construção de capacidade térmica adequada no projeto original adiciona talvez de 10 a 15% ao custo do ferramental. A matemática geralmente favorece fazer certo na primeira vez.
O ponto cego da manutenção
Ninguém faz orçamentos para a manutenção do sistema de refrigeração até que algo quebre. Descalcificação trimestral, verificação da vazão e inspeção de vedação-essas tarefas são adiadas porque os cronogramas de produção são apertados e os moldes estão "funcionando bem". Então, gradualmente, ao longo de seis a doze meses, os tempos dos ciclos aumentam. As métricas de qualidade escorregam. Alguém eventualmente puxa a ferramenta e encontra canais que parecem o interior de um aquecedor de água antigo.
Uma camada de escala de 1/16 de polegada adiciona cerca de 15% ao tempo de resfriamento. Isso se acumula de forma lenta o suficiente para que os operadores atribuam os ciclos mais longos à variação do lote de material, às mudanças na temperatura ambiente ou ao desgaste da máquina. No momento em que a conexão com a degradação do sistema de resfriamento se torna óbvia, você já comeu a penalidade do tempo de ciclo em milhares de horas de produção.
As instalações que evitam essa armadilha tratam a manutenção do sistema de refrigeração da mesma forma que tratam a manutenção preventiva nas próprias máquinas de injeção-programada, documentada e não{1}}negociável. Teste de fluxo trimestralmente. Descalcificação anual ou quando as taxas de fluxo caírem abaixo da linha de base. Calibração do sensor de acordo com uma programação real, e não quando as leituras começarem a parecer suspeitas. Estas não são atividades caras. Eles apenas exigem que alguém assuma a responsabilidade.
Onde entramos
Na Abis Mold, a especificação do sistema de refrigeração faz parte doEscopo do DFMem todos os programas. Modelamos a distribuição do fluxo de calor, dimensionamos os canais para as metas de material e tempo de ciclo e configuramos o roteamento do circuito para evitar zonas mortas e restrições de fluxo que criam problemas na produção. A seleção do controlador de temperatura ocorre posteriormente-quando sabemos quais condições térmicas o molde pode realmente suportar.
Para moldes existentes com problemas de qualidade-relacionados à temperatura, podemos avaliar se a restrição é de equipamento ou de geometria. Às vezes, atualizar o controlador faz sentido. Mais frequentemente, o problema é um circuito de refrigeração que precisa de modificação ou manutenção que foi adiada por muito tempo. De qualquer forma, o diagnóstico começa com o molde e não com a folha de especificações de uma nova unidade de controle de temperatura.
Se você está planejando umprograma de moldecom requisitos térmicos rigorosos ou combatendo problemas de temperatura em ferramentas existentes, nossa equipe de engenharia pode analisar os detalhes. A conversa sobre o sistema de resfriamento é mais produtiva quando acontece cedo-mas nunca é tarde para descobrir o que realmente está limitando o desempenho.