Budowa i główne elementy

Wtryskarka składa się zasadniczo z kilku podzespołów, które wspólnie umożliwiają przeprowadzenie procesu wtrysku. Do najważniejszych elementów należą:

• Zespół zamykający: utrzymuje narzędzie w pozycji zamkniętej podczas wtrysku.
• Jednostka wtryskowa (jednostka plastyfikacyjna): Tutaj tworzywo sztuczne jest topione i wtryskiwane.
• Narzędzie (forma): Nadaje elementowi jego kształt.
• Układ napędowy: Generuje ruchy i siły maszyny.
• Sterowanie: „Mózg” maszyny.

Jakie są rodzaje wtryskarek?

Wtryskarki można klasyfikować według różnych kryteriów, przede wszystkim według rodzaju napędu, konstrukcji, liczby zespołów wtryskowych oraz obszaru zastosowania.

W zależności od napędu wyróżnia się wtryskarki hydrauliczne, elektryczne i hybrydowe:

• Maszyny hydrauliczne działają na oleju hydraulicznym i mogą wytwarzać bardzo duże siły zamykania. Są solidne i sprawdzone, ale zużywają więcej energii i są stosunkowo głośne. 
• Elektryczne wtryskarki wykorzystują serwomotory do wszystkich ruchów, dzięki czemu charakteryzują się wyjątkową precyzją, energooszczędnością i cichą pracą.
• Maszyny hybrydowe łączą napędy hydrauliczne i elektryczne, zapewniając wysoką moc przy zachowaniu dobrej efektywności energetycznej.

Zgodnie z metodą budowy rozróżnia się maszyny z ramą i bezramowe:

• Maszyny z ramami, o klasycznej konstrukcji, posiadają cztery ramy i charakteryzują się dużą stabilnością oraz uniwersalnością zastosowania. 
• Natomiast maszyny bez belek nie posiadają belek, zapewniają lepszy dostęp do narzędzia oraz równomierny rozkład siły zamykania, co jest szczególnie korzystne w przypadku dużych lub skomplikowanych narzędzi.

Kolejną cechą wyróżniającą jest liczba jednostek wtryskowych:

• Większość maszyn to maszyny jednoskrętne z jednym zespołem wtryskowym, co wystarcza do produkcji standardowych elementów. 
• Maszyny wieloskładnikowe lub 2K/3K są wyposażone w dwa lub więcej zespołów wtryskowych i umożliwiają produkcję elementów z kilku rodzajów tworzyw sztucznych lub w różnych kolorach, na przykład połączeń twardych i miękkich.

Wreszcie, wtryskarki można klasyfikować według tworzywa sztucznego, z którego wykonane są:

• Wtryskarki do tworzyw termoplastycznych są przeznaczone do przetwarzania tworzyw termoplastycznych, takich jak polipropylen, poliamid czy ABS.
• Maszyny do przetwórstwa tworzyw termoutwardzalnych są przeznaczone do przetwarzania tworzyw termoutwardzalnych i wykorzystują podgrzewane matryce. 
• Maszyny do przetwórstwa elastomerów lub LSR są przeznaczone do przetwarzania gumy lub silikonu i wyposażone są w specjalne ślimaki oraz narzędzia. 

Ponadto dostępne są maszyny specjalistyczne, takie jak mikrowtryskarki do bardzo małych elementów, pionowe wtryskarki do elementów wkładanych lub obtryskiwania, a także maszyny do formowania reaktywnego (RIM).

Zalety i wady formowania wtryskowego

Formowanie wtryskowe jest powszechnie stosowaną metodą produkcji elementów z tworzyw sztucznych i oferuje liczne zalety. Na szczególną uwagę zasługuje wysoka precyzja i powtarzalność. Proces ten charakteryzuje się dużą prędkością produkcji, dzięki czemu nadaje się szczególnie do produkcji masowej. 

Ponadto podczas formowania wtryskowego straty materiału są niewielkie, ponieważ nadmiar tworzywa sztucznego często można ponownie wykorzystać. Jakość powierzchni wyprodukowanych części jest również bardzo dobra, a ponadto możliwe jest uzyskanie skomplikowanych geometrii i zintegrowanych elementów, takich jak podcięcia, żebra czy zawiasy. Proces ten ma ponadto wszechstronne zastosowanie, ponieważ na wtryskarkach można przetwarzać wiele różnych tworzyw sztucznych.

Po lewej: maszyna pionowa Allrounder 475 V firmy Arburg

Po prawej: bezramowe elektryczne zaciskarki „Engel Victory Electric 220” o sile zamykania 2 200 kN

Z drugiej strony formowanie wtryskowe ma również pewne wady. Koszty zakupu maszyn i form są wysokie, zwłaszcza w przypadku maszyn wieloskładnikowych lub precyzyjnych. Produkcja form jest czasochłonna i kosztowna, co sprawia, że proces ten jest mniej opłacalny w przypadku małych serii. 

Ponadto proces ten wymaga precyzyjnego sterowania, ponieważ nawet niewielkie odchylenia temperatury, ciśnienia lub chłodzenia mogą prowadzić do błędów wymiarowych lub jakościowych. Również elastyczność w dostosowywaniu się do zmian projektowych jest ograniczona, ponieważ dla każdej nowej części konieczne jest wykonanie nowego narzędzia.

Zastosowania i produkty

Wtryskarki znajdują zastosowanie wszędzie tam, gdzie potrzebne są duże serie identycznych elementów z tworzyw sztucznych. Stanowią one jedną z najważniejszych metod przetwórstwa tworzyw sztucznych, ponieważ są szybkie, precyzyjne i wszechstronne.

Przykłady z praktyki

• Kierownica rowerowa dla firmy Canyon Bicycles jest produkowana na bezkolumnowej wtryskarkach Engel Victory 180. Czytaj dalej

• Zrównoważone opakowania spotykają się z designem: firma Thomriss stawia na technologię Wittmanna, aby tworzyć precyzyjne, wydajne i przyjazne dla środowiska opakowania kosmetyczne. Czytaj dalej

• Skater Peter Karacsonyi poświęcił ponad dziesięć lat na prace rozwojowe: przy wsparciu firmy Krauss Maffei stworzył idealną deskorolkę. Czytaj dalej (+)

Podsumowanie

Wtryskarki należą do najważniejszych urządzeń produkcyjnych we współczesnym przemyśle, ponieważ umożliwiają ekonomiczną produkcję elementów z tworzyw sztucznych w dużych ilościach. Główną zaletą formowania wtryskowego jest wysoka precyzja i powtarzalność, dzięki czemu można wytwarzać nawet skomplikowane elementy o stałej jakości. Ponadto proces ten pozwala na skrócenie czasu cyklu, co przekłada się na bardzo wysoką wydajność i sprawia, że jest on szczególnie atrakcyjny w przypadku produkcji masowej.

Kolejną istotną zaletą jest duża swoboda projektowania. Za pomocą wtryskarek można wytwarzać zarówno proste, jak i bardzo złożone geometrie, w tym elementy z wbudowanymi funkcjami, takimi jak zatrzaski, zawiasy czy żebra wzmacniające. Jednocześnie straty materiału są niewielkie, ponieważ nadmiar tworzywa sztucznego często można ponownie wykorzystać. Dzięki możliwości przetwarzania różnych tworzyw sztucznych, a także połączeń wieloskładnikowych lub twardo-miękkich, proces ten charakteryzuje się niezwykle wszechstronnym zastosowaniem.

Ze względu na te cechy wtryskarki znajdują zastosowanie w wielu branżach, na przykład w przemyśle motoryzacyjnym, opakowaniowym, technologii medycznej, elektrotechnice, a także w produkcji artykułów gospodarstwa domowego i dóbr konsumpcyjnych. Wszędzie tam, gdzie potrzebne są precyzyjne, trwałe i ekonomiczne elementy z tworzyw sztucznych produkowane w dużych ilościach, wtryskarki są preferowanym rozwiązaniem.