Zapewnienie jakości w produkcji form Prasa do wygładzania z Chin zapewnia wysoką jakość narzędzi

W procesie wykańczania złożonych form nieodzownym etapem pozostaje wygładzanie. Firma HPF wybrała w tym celu prasę do wygładzania chińskiego producenta SXKH, wyposażoną w europejskie elementy sterujące. Zaleta: europejska jakość w chińskiej cenie.

W produkcji precyzyjnych form wtryskowych dla branży medycznej, higienicznej i motoryzacyjnej nawet nowoczesne symulacje FEM napotykają ograniczenia termiczne i mechaniczne. W szczególności w przypadku narzędzi przeznaczonych do zastosowań wysokotemperaturowych z wykorzystaniem tworzyw PEEK lub termoutwardzalnych, a także w przypadku form wielogniazdowych z bezpośrednim wtryskiem z gorącego kanału, złożone mechanizmy suwakowe i rozszerzalność termiczna wpływają na zachowanie podczas zamykania.

Ręczne wprowadzanie wszystkich parametrów korekcyjnych często okazuje się czasochłonne w codziennej eksploatacji. Dlatego też iteracyjne dopracowywanie parametrów w warunkach zbliżonych do rzeczywistych pozostaje najbardziej niezawodną metodą zagwarantowania wymaganej dokładności wymiarowej i jakości powierzchni przed pierwszą kontrolą jakości.

W firmie HPF, zajmującej się produkcją narzędzi i formowaniem wtryskowym w Großdubrau we wschodniej Saksonii, powstają narzędzia i produkty dla szerokiego wachlarza branż – od motoryzacyjnej po medyczną i higieniczną. Firma zyskała dobrą reputację jako kompleksowy dostawca skomplikowanych części i podzespołów. Jeśli chodzi o park maszynowy, osoby odpowiedzialne zazwyczaj wybierają produkty niemieckie lub przynajmniej europejskie. Tym bardziej godne uwagi jest to, że w zakresie zapewnienia jakości i wykańczania narzędzi stawiają na prasę do wygładzania HMG 70XS1510 chińskiego producenta SXKH.

Szeroki zakres usług produkcyjnych

Firma HPF, założona w 1990 roku jako warsztat szlifierski narzędzi, jest synonimem wysokiej jakości. Od momentu powstania ta rodzinna firma przekształciła się w poszukiwanego specjalistę w dziedzinie małych i średnich narzędzi oraz elementów konstrukcyjnych. Przykładem tego jest obecnie 32-gniazdowa forma z gorącym kanałem i bezpośrednim wtryskiem do produkcji cylindrycznych artykułów medycznych i higienicznych. 

„Produkujemy bardzo zróżnicowane elementy”, wyjaśnia Clemens Menzel, kierownik ds. zarządzania projektami w HPF.  „Dla naszych klientów obsługujemy cały łańcuch procesów, od etapu projektowania aż po gotowy produkt. Działamy przy tym w wielu branżach. Nasi klienci pochodzą z najróżniejszych dziedzin, między innymi z branży technologii medycznej, przemysłu higienicznego, motoryzacyjnego oraz opakowaniowego.”

Zakres usług obejmuje produkcję narzędzi od prostych po wielokomorowe formy wtryskowe, konstrukcję narzędzi do tłoczenia i obróbki plastycznej, a także produkcję elementów. Jedną ze szczególnych kompetencji przedsiębiorstwa jest produkcja wielokomorowych form wtryskowych z bezpośrednim zasilaniem gorącym kanałem do elementów o cienkich ściankach przeznaczonych dla przemysłu medycznego i higienicznego.

„Ponadto projektujemy i produkujemy formy wtryskowe oraz matryce do przetwórstwa wymagających tworzyw sztucznych o wysokiej wydajności, takich jak PEEK i tworzywa termoutwardzalne” – dodaje Menzel. „Od dłuższego czasu zajmujemy się również rozwiązaniami w zakresie narzędzi do przetwarzania tworzyw sztucznych pochodzenia biologicznego i biodegradowalnych.” 

Ta firma rodzinna, działająca obecnie jako kompleksowy dostawca, oferuje szeroki wachlarz usług – od projektowania i konstrukcji, poprzez produkcję form wtryskowych i narzędzi sekcyjnych, aż po seryjną produkcję wyrobów z tworzyw sztucznych na 15 maszynach wtryskowych o sile zamykania od 25 do 180 ton.

Najnowocześniejszy park maszynowy

Do produkcji firma HPF dysponuje wydajnym parkiem maszynowym zgodnym z najnowszym stanem techniki. Od toczenia, przez frezowanie i erodowanie, aż po laserowe wycinanie konturów 3D – wszystkie istotne technologie są dostępne na miejscu, a wiele maszyn jest zautomatyzowanych. Na przykład frezowanie elektrod grafitowych i erodowanie odbywa się w znacznej mierze bez udziału personelu. „Jedynie w celu hartowania musimy zlecać obróbkę części na zewnątrz” – wyjaśnia Menzel. „W dziale produkcji narzędzi przy każdej technologii pracuje co najmniej trzech do czterech pracowników – dzięki temu mamy zapewnioną gotowość operacyjną”.

Osoby odpowiedzialne za park maszynowy nieustannie go rozbudowują i dostosowują do aktualnych osiągnięć technicznych. Przy zakupie nowych maszyn lub ich wymianie firma z Górnych Łużyc zazwyczaj wybiera producentów z Niemiec, a przynajmniej z Europy. „W ten sposób zapewniamy, że w razie konieczności serwisowania odległości są niewielkie, a części zamienne są dostępne na miejscu” – podkreśla Menzel. „W przeszłości zawsze bardzo dobrze nam się to sprawdzało”.

Pierwsza maszyna dla HPF z Chin

W tym kontekście wybór nowej prasy do nakładania tuszu jest tym bardziej zaskakujący: „Zdecydowaliśmy się na prasę do nakładania tuszu HMG 70XS1510 chińskiego producenta SXKH” – wyjaśnia Menzel. „Mamy dobre powody, by na tym kluczowym stanowisku postawić na prasę chińską”.

Również firma HPF musi bowiem reagować na wyzwania gospodarcze. „Obecnie niektórzy zleceniodawcy nakazują nam nawet, aby część zamówienia była realizowana w Chinach” – relacjonuje Menzel. „Jesteśmy w stanie to zrealizować – od wielu lat bardzo dobrze znamy naszych partnerów w Chinach i dokładnie wiemy, na czym polega ich działalność oraz jakiej jakości możemy od nich niezawodnie oczekiwać. Są to wyłącznie partnerzy, których znamy osobiście od lat i którzy dysponują odpowiednim poziomem technicznym oraz wiedzą niezbędną do zapewnienia wymaganej jakości”.

Symulacja jest tak dobra, jak dane, na których się opiera

Decyzja o zainwestowaniu w prasę do wygładzania często jest bardzo trudna do uzasadnienia z ekonomicznego punktu widzenia. Jest ona potrzebna do przygotowania narzędzi do produkcji oraz do zapewnienia jakości, ale sama nie wytwarza żadnych części.  W wielu przedsiębiorstwach prasy do poprawiania są dalekie od pełnego wykorzystania i przez większość czasu stoją praktycznie bezużyteczne. Ponadto obecnie znaczną część prac korekcyjnych można zastąpić za pomocą inteligentnych symulacji. 

„Wiele – ale nie wszystko” – podkreśla Menzel. „Produkujemy między innymi narzędzia do zastosowań w wysokich temperaturach. Kto chce w tym przypadku zasymulować, jak narzędzia zachowują się przy dużych różnicach temperatur, musiałby najpierw zidentyfikować i zebrać lub obliczyć wszystkie istotne parametry produkcyjne, aby móc przeprowadzić wiarygodną symulację. Zwłaszcza wtedy, gdy na przykład zasuwy zwiększają złożoność narzędzi.” 

Żmudne gromadzenie danych

Oczywiście, przy odpowiednim nakładzie pracy można by zarejestrować wszystkie istotne parametry. Nawet jeśli obróbka mechaniczna poszczególnych elementów narzędzia, tak jak w przypadku HPF, odbywa się w kontrolowanych, klimatyzowanych warunkach, a geometrie są dzięki temu dokładnie znane – ich wzajemne oddziaływanie często prowadzi do nowych wniosków. Zebranie odpowiednich wartości w tym celu często stanowi wyzwanie.

W wielu przypadkach jest to w codziennej pracy zbyt pracochłonne i czasochłonne – zwłaszcza przy wysokich wymaganiach dotyczących dokładności wymiarowej i jakości powierzchni, ale także w przypadku form z suwakami i innymi ruchomymi elementami, ręczne dopracowywanie z iteracyjnymi cyklami korekcyjnymi jest często znacznie szybszym i bardziej racjonalnym sposobem na osiągnięcie precyzji. W wielu przypadkach bowiem nie da się bowiem obejść doświadczenia konstruktorów narzędzi w zakresie oceny i ręcznych poprawek na końcowym etapie przed przeniesieniem formy do wtryskarki.

Nakładanie farby przebiega szybko i precyzyjnie

Wykończenie formy jest czynnikiem kosztowym, który znajduje odzwierciedlenie w cenach dla zleceniodawcy. Nakłady muszą więc pozostawać w odpowiedniej proporcji do korzyści. Szczególnie w przypadku form, które wykazują złożone zachowanie w procesie formowania wtryskowego, testowanie w warunkach zbliżonych do rzeczywistych – na przykład przy formach podgrzanych do temperatury roboczej wymaganej do przetwarzania tworzyw termoodpornych – może szybko i łatwo dostarczyć cennych informacji przydatnych w późniejszej produkcji seryjnej.

„Mieliśmy już w zakładzie małą prasę do nakładania powłok, ale szukaliśmy większej maszyny, która oprócz prostego otwierania i zamykania byłaby w stanie wykonywać np. operacje wyciągania rdzeni bez dodatkowego agregatu” – wyjaśnia Menzel. „Ponadto urządzenie to powinno spełniać aktualne normy bezpieczeństwa. To, że musi bardzo precyzyjnie utrzymywać równoległość, jest oczywiste”.

Ergonomiczna konstrukcja i kompaktowa budowa

Konstruktorzy narzędzi zrezygnowali z zastosowania stołu obrotowego, przeznaczonego na przykład do smarowania narzędzi wieloskładnikowych. W razie potrzeby planują oni przemieszczać narzędzia ręcznie. „Oprócz cech funkcjonalnych i związanych z bezpieczeństwem szczególnie ważna była dla nas ergonomia pracy przy prasie” – wyjaśnia Menzel. „Oznacza to, że dolny stół musi dać się wysunąć z prasy i przechylić, a górny stół powinien dać się ustawić w taki sposób, aby konstruktor narzędzi mógł wykonywać swoje zadania wygodnie i w naturalnej pozycji roboczej”.

Do tego dochodziła – podobnie jak w wielu firmach zajmujących się produkcją narzędzi i form, które rozwijały się organicznie – niewielka wysokość hali w HPF. „W związku z tym większość producentów nie spełniała naszych wymagań, ponieważ umieścili cylindry napędowe prasy w górnej części, przez co znacznie przekraczali dostępną u nas wysokość” – podkreśla Menzel. „Potrzebujemy prasy o bardzo kompaktowej konstrukcji, nad którą nadal będzie mógł przejeżdżać suwnica halowa i załadowywać narzędzia na prasę, a która jednocześnie łączy w sobie wszystkie pożądane przez nas funkcje”.

Komponenty międzynarodowych producentów

W celu zakupu nowej prasy do tuszowania zespół pod kierownictwem Menzela przeprowadził rozeznanie wśród licznych partnerów i innych przedsiębiorstw. „Nie tylko w Niemczech – również za granicą, na przykład u naszych partnerów w Chinach” – wyjaśnia kierownik projektu. „Korzystają oni z pras do nakładania tuszu firmy SXKH – producenta, który nieustannie rozwija swoją działalność i technologie – a my znaleźliśmy w jego ofercie model, który idealnie odpowiada naszym wymaganiom”.

Zakres możliwości instalacji, którą producenci narzędzi przyjrzeli się bliżej, okazał się przekonujący, a konstrukcja maszyn sprawiała wrażenie bardzo solidnej. A dokładne spojrzenie „pod maskę” rozwiało również obawy dotyczące dostępności serwisu: „Stwierdziliśmy, że wszystkie istotne kluczowe komponenty pras do wygładzania SXKH pochodzą od renomowanych międzynarodowych producentów” – relacjonuje Menzel. „Na przykład dostawcą napędów i sterowania jest firma Siemens. Fotokomórki pochodzą od firmy Sick, enkodery od Kübler (wszystkie z Niemiec), serwonapęd od Phase (Włochy), a styczniki od Schneider (Francja). A zawory pochodzą od firmy Vickers (USA) – również w tym przypadku zapewniona jest szybka dostępność i kompetentna obsługa serwisowa. Dzięki takiej konfiguracji możemy mieć pewność, że w razie potrzeby bez żadnych komplikacji otrzymamy kompetentne wsparcie bezpośrednio na miejscu.”

Wybrana maszyna to prasa do dociskania HMG 70XS1510 – oznaczenie typu oznacza maksymalną siłę zamykania wynoszącą 70 ton przy użytkowych wymiarach stołu wynoszących 1500 x 1000 mm². Górny stół może być obciążony do 2,5 t, natomiast dolny stół może pomieścić połówki narzędzi o masie do 8 t. Oba stoły można przechylać i przesuwać do pozycji umożliwiających ergonomiczną i wygodną obróbkę narzędzi. 

Ponadto maszyna jest wyposażona w kompletny układ serwo z zamkniętą pętlą regulacji. Bardzo kompaktowa konstrukcja sprawia, że prasa ta doskonale nadaje się do niskich hal.

Dwa przyłącza do wyciągaczy rdzeni po każdej stronie – łącznie cztery – dopełniają wyposażenie instalacji. Dzięki temu oraz zewnętrznym urządzeniom peryferyjnym konstruktorzy narzędzi w firmie HPF mogą dokładnie przetestować formy o masie do 6 t w realistycznych warunkach eksploatacyjnych. Umożliwia to racjonalne, wydajne i ekonomiczne dopracowanie narzędzi.

Europejska jakość  w chińskiej cenie 

„Chiński producent wykazał się dużą otwartością na nasze życzenia – od niemieckojęzycznego interfejsu użytkownika po kolorystykę zgodną z naszymi barwami firmowymi” – wspomina Menzel. „Jednym z najważniejszych argumentów okazał się jednak ostatecznie atrakcyjny stosunek ceny do jakości. Cena zakupu przy porównywalnym zakresie dostawy była o połowę niższa niż u konkurentów, do których zwróciliśmy się z zapytaniem. Prasa spełnia wszystkie nasze wymagania. Wykorzystuje komponenty renomowanych międzynarodowych producentów, a dzięki prostej konstrukcji jest łatwa w konserwacji. A ponieważ wszystkie te aspekty były spełnione, decydującym czynnikiem okazały się koszty. Bo ostatecznie liczy się to, ile zleceniodawca jest gotów zapłacić. Dzięki atrakcyjnemu stosunkowi ceny do jakości tej prasy możemy oferować naszym zleceniodawcom wymaganą wysoką jakość na konkurencyjnych warunkach. I to właśnie ma ostatecznie znaczenie.”