Page 1

Nr 2/2019 (50) rok X cena 18,00 zł (w tym 8% VAT)

i s s n 2082-6877 dwumiesięcznik

T

w o r z y w a

p o l i m e r o w e

w

n a u c e

i

p r a k t y c e

ZAPRASZAMY NA TARGI PLASTPOL 2019

Co gwarantują nam dobrej jakości systemy GK oraz jakie zalety ma technologia GK? – wypowiedzi przedstawicieli firm Systemy GK – przegląd rozwiązań firm Wpływ kształtowania gniazda formy wtryskowej na strukturę powierzchni 3D Dodatek tematyczny: Wtryskarki i wtryskownie Źródło: Targi Kielce S.A.


SPIS TREŚCI MARZEC/KWIECIEŃ 2019 r.

TEMAT NUMERU: SYSTEMY GK

4

Co nam gwarantują dobrej jakości systemy GK oraz jakie zalety

ma technologia GK?

5 6 8

Dla narzędziowni i nie tylko Systemy GK – przegląd rozwiązań firm Wpływ sposobu kształtowania powierzchni gniazda formy wtryskowej

na strukturę geometryczną powierzchni 3D

10 14 16 17

Gammaflux lider regulatorów gorących kanałów

Korekta: Barbara Sput

Badanie możliwości formy wtryskowej do wykonania krótkiej serii produkcyjnej

Zastosowanie drukarek 3D w przemyśle Sterowanie temperaturą w drukarce 3D

Przyszłość opakowań z tworzyw polimerowych;

VII Międzynarodowa Konferencja Naukowo-Techniczna – 4.06.2019 r.

BRANŻA GUMOWA

36

Przeciwutleniacze stosowane w produkcji wyrobów gumowych – cz. 2;

Obecne kierunki badań ze szczególnym uwzględnieniem przeciwutleniaczy

polimerycznych oraz przeciwutleniaczy otrzymanych z użyciem substancji

pochodzenia naturalnego

Z KRAJU I ZE ŚWIATA

41

XXIII Międzynarodowe Targi Przetwórstwa Tworzyw Sztucznych i Gumy

PLASTPOL

TECHNOLOGIE Zastosowanie metod przyrostowych do prototypowych form rozdmuchowych

TWORZYWA W MEDYCYNIE Biomedyczne zastosowania polimerów – materiały opatrunkowe Wykorzystanie metod szybkiego prototypowania w nowoczesnej medycynie

NORMY

44

Dział prenumeraty prenumerata@tworzywasztuczne.biz

Poradnik użytkownika systemów GK

34

44 49

Dyrektor marketingu i reklamy Katarzyna Mazur katarzyna.kajstura@tworzywasztuczne.biz tel. kom. 797 125 417

Redaktor techniczny: Lucyna Franczyk

TWORZYWA POLIMEROWE

42

Redaktor naczelna Ewa Majewska ewa.majewska@tworzywasztuczne.biz tel. kom. 797 125 418

HB-THERM łączy szwajcarską tradycję i nowoczesność

MASZYNY, URZĄDZENIA, TECHNOLOGIE

22 26

www.tworzywasztuczne.biz

Zestawienie nowych Polskich Norm; Tworzywa sztuczne, materiały polimerowe

Wydawca Media Tech s.c. mediatech@tworzywasztuczne.biz Adres redakcji ul. Żorska 1/45 47-400 Racibórz redakcja@tworzywasztuczne.biz tel./faks 32 733 18 01 www.tworzywasztuczne.biz Rada Programowa dr inż. Wojciech Głuszewski dr hab. inż. Adam Gnatowski prof. PCz dr inż. Jacek Iwko dr inż. Tomasz Jaruga prof. dr hab. inż. Jacek W. Kaczmar dr inż. Jacek Nabiałek dr inż. Paweł Palutkiewicz dr inż. Marta Piątek-Hnat prof. nadzw. dr hab. inż. Andrzej Pusz prof. dr hab. inż. Janusz Sikora dr inż. Łukasz Wierzbicki dr inż. Piotr Żach

Każdy z członków Rady Programowej dwumiesięcznika „Tworzywa Sztuczne w Przemyśle”, który podczas dwóch kolejnych lat nie opublikuje żadnego artykułu, potraktowany zostanie jako rezygnujący z członkostwa.

Druk: Mdruk, Dąbrowa Górnicza Redakcja nie odpowiada za treść ogłoszeń oraz artykułów sponsorowanych. Zastrzegamy sobie prawo do skracania i adiustacji tekstów. Przedruk i rozpowszechnianie artykułów i reklam opracowanych przez redakcję są zabronione bez zgody wydawcy.


Tematnumeru numeru:– produkcja, temat systemy GKsprzedaż i serwis wtryskarek

Co nam gwarantują dobrej jakości systemy GK?

P

rawidłowy wybór systemu gorących kanałów ma wpływ na właściwe działanie formy i jakość wypraski przy przetwórstwie wtryskowym tworzyw. Istotnym elementem systemu gorących kanałów są rozdzielacze oraz dysze. Odpowiednie dopasowanie tych elementów należy do procesu projektowania i budowy formy. Niemniej jednak ważnym elementem systemu GK jest odpowiedni dobór regulatora temperatury, gdyż nawet najlepsze na rynku układy rozdzielaczy i dysz współpracujące później z regulatorami niegwarantującymi odpowiedniej jakości regulacji temperatury może zniweczyć poniesione wysokie koszty budowy formy. Na rynku mamy dzisiaj wielu producentów regulatorów gorących kanałów oferujących urządzenia w sposób zadowalający regulujących temperaturami gorących kanałów. Ale są również dostępne najlepsze obecnie na rynku regulatory gorących kanałów ze sterowaniem PIDD, z najnowszą techniką regulacji, gdzie potencjał napięcia podawany jest na element grzejny w momencie załączenia regulatora do pracy (np. Gammaflux). Sterowanie odbywa się przez regulację amplitudy napięcia oraz mocy od 0 do maks. Dzięki temu te regulatory sterują 20 razy w ciągu sekundy, reagując na wszystkie dodatkowe dawki energii dostarczane np. w trakcie wtrysku (tarcie, ciśnienie) i nie dochodzi do przekroczenia zadanej temperatury, jak to ma często miejsce w przypadku tradycyjnych regulatorów taktujących (które w trakcie sterowania załączają i wyłączają element grzejny). Na pytanie odpowiedział: Marian Stanienda, właściciel firmy VGT Polska Sp. z o.o.

Co nam gwarantują dobrej jakości systemy GK oraz jakie zalety ma technologia GK?

„Muszę dać moim chłopcom jakąś robotę. Mam kąsek stali niech powiercą, szlifują, wsadzą patrony i zrobią rozdzielacz. Dysze pewnie kupię, a jak będę miał jeszcze jakiś luz z robotą, to może i je wytoczę”. Ta stara anegdota nie ma na szczęście za wiele wspólnego z dzisiejszą rzeczywistością. Obecnie czas potrzebny na wykonanie systemu gorącokanałowego narzędziowcy przeznaczają na działania związane z wykonaniem elementów formujących, czy też przyspieszenie montażu formy. Wszak o renomie narzędziowni świadczy nie tylko jakość wykonywanych form, ale przede wszystkim terminowość. Na ogół, myśląc o aspekcie ekonomicznym systemów GK, myślimy o oszczędnościach związanych z samym procesem wtrysku: krótszym Michał Kurleto czasie cyklu w porównaniu z formą zimnokanałową, oszczędnością czasu związaną z chłodzeniem kanałów dolotowych. Korzyścią jest też poprawa jakości i jednorodności struktury wypraski oraz minimalny ślad po wtrysku. Zaletą jest również wyeliminowanie odpadu w postaci zimnych kanałów dolotowych. Mielenie i zawracanie zimnych gałązek generuje koszty i stwarza ryzyko zanieczyszczenia materiału. Czasem powtórne przetwarzanie odpadu nie jest w ogóle możliwe. Zastosowanie gorącego kanału wpływa także pozytywnie na kontrolę procesu wtrysku, a w pewnych przypadkach na zmniejszenie wymaganego skoku otwarcia formy. Natomiast w przypadku systemów zamykanych igłowo, możliwe jest wprowadzenie technik wtrysku sekwencyjnego i kaskadowego, ponieważ doskonale sprawdzają się one w formach familijnych. Ciesząc się uzyskanymi oszczędnościami, nakładamy klapki na oczy i nie szukamy innych wartości dodanych. Czas „wycisnąć” wszystkie możliwe korzyści ze stosowania systemów GK, a jednocześnie zminimalizować koszty ich zastosowania, zabudowania w formie. W myśl zasady: im więcej potu na poligonie, tym mniej krwi w boju, dobre przygotowanie gruntu pod wdrożenie systemu GK zaowocuje później lepszym rezultatem technicznym oraz ekonomicznym w formie gorącokanałowej. Już na etapie konstrukcji wypraski i formy warto podjąć działania inżynierskie, a nie tylko rzemieślnicze. Znakomitym narzędziem są tu programy analityczne, np. Cadmould i ich wykorzystanie zarówno do doboru systemu GK, jak i stworzenia koncepcji formy. Oferta WADIM PLAST oparta jest przede wszystkim na własnym produkcie, który obejmuje dysze centralne, systemy gorącokanałowe, a także kompletne gorące połówki. Najnowszym produktem wprowadzonym z sukcesem na rynek przez WADIM PLAST są pierwsze polskiej produkcji systemy gorącokanałowe zamykane igłowo. Dodatkowo, proponujemy produkty niemieckiej firmy WITOSA, która wychodzi naprzeciw oczekiwaniom klientów realizujących najtrudniejsze narzędzia. Przykładowymi produktami są tu systemy do wtrysku bocznego, dysze wielopunktowe, centralne dysze zamykane igłowo z regulowaną pozycją położenia iglicy. Na pytanie odpowiedział: Michał Kurleto Lider Grupy Wadim Plast

4

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 2/2019


ARTYKUŁ

S P O N S O R O WA N Y

Temat numeru: produkcja, sprzedaż i serwis wtryskarek temat numeru – systemy GK

Dla narzędziowni i nie tylko NARZĘDZIA DO OBRÓBKI Joke Technology, specjalista od obróbki powierzchni, w swoim katalogu prezentuje ponad 6 000 pozycji, m.in. narzędzia szlifiersko-polerskie i skrawające, systemy mikronapawania oraz systemy czyszczenia strumieniowego. Jest to kompletna oferta dla narzędziowni, warsztatów naprawczych, pracowni stomatologicznych oraz pracowni rzemiosł artystycznych. W szczególności polecamy urządzenie z serii ENESKAmicro. Cicha praca i niskie wibracje czynią je alternatywą dla urządzeń ze sprężonym powietrzem. Urządzenie jest kompatybilne ze wszystkimi uchwytami i silnikami niezależnie od producenta. l do 60 000 obrotów na minutę; l bardzo wysoka dokładność, precyzyjna regulacja prędkości, mniej drgań; l brak przemieszczania się narzędzia, nawet przy 60 000 obrotach na minutę; l sterowanie przez dotknięcie ekranu wykonanego z wysokiej jakości szkła, w połączeniu z obrotowym pokrętłem; l pamięć nastawionych ustawień; l urządzenie współpracuje z wieloma końcówkami roboczymi (prostnice, końcówki kątowe, pilnikarki), nawet produkowanymi przez innych dostawców; l możliwość pracy z napędami szczotkowymi i bezszczotkowymi. NORMALIA ZWIĘKSZAJĄCE WYDAJNOŚĆ Znane i sprawdzone elementy znormalizowane do budowy form i tłoczników STRACK NORMA i RABOURDIN. Najnowsze produkty proponowane przez firmę STRACK zostały zaprojektowane specjalnie pod kątem zwiększenia wydajności. Filtr Z7700 dla płynnego procesu produkcyjnego i długich okresów między konserwacjami, cyfrowy licznik Z5265 i przepływomierz Z7703 dla lepszej regulacji, a także mostek do układów chłodzenia Z7741 mogący łączyć kanały chłodzące bezpiecznie i pewnie. Dodatkowo, STRACK prezentuje nowe typy złączek, aby rozszerzyć swój program w zakresie regulacji temperatury i chłodzenia, umożliwiając klientom optymalną i wydajną kontrolę temperatury form wtryskowych. Oprócz sprawdzonych złączek i elementów do układów regulacji temperatury, użytkownicy mają teraz do dyspozycji złącza adaptacyjne, zaślepki, szybkozłączki z gwintem zewnętrznym i mostki. Wszystkie nitki gwintów są powlekane środkami uszczelniającymi, a więc samouszczelniającymi się.

SYSTEMY GORĄCOKANAŁOWE Od ponad 20 lat jesteśmy do Państwa dyspozycji w celu doboru systemów gorącokanałowych oraz fachowego wsparcia przedi posprzedażowego. Proponujemy systemy GK produkowane przez WADIM PLAST, a także przez niemiecką firmę WITOSA. Nie tylko oferujemy ten trudny technicznie produkt, ale skutecznie wspieramy użytkowników poprzez ścisłą współpracę na każdym etapie uruchamiania nowego produktu. Zaczynamy od pełnej analizy technologicznej wypraski, podczas której wykonujemy symulacje w programie Cadmould i sprawdzamy np. poprawność lokalizacji przewężki, deformacje wypraski, dobór wtryskarki. Na podstawie symulacji i analiz przygotowujemy ofertę na system GK, za który bierzemy pełną odpowiedzialność. W momencie przyjęcia zamówienia nawiązujemy ścisłą współpracę z konstruktorem formy i narzędziownią w zakresie poprawnej zabudowy i montażu systemu, a także z wtryskownią, gdzie towarzyszymy technologowi przy wdrażaniu procesu i rozruchu formy. Oferta gorącokanałowa WADIM PLAST oparta jest przede wszystkim na własnym produkcie, który obejmuje dysze centralne, systemy gorącokanałowe, a także kompletne gorące połówki. Najnowszym produktem wprowadzonym z sukcesem na rynek przez WADIM PLAST są pierwsze polskiej produkcji systemy gorącokanałowe zamykane igłowo. Dodatkowo, proponujemy produkty niemieckiej firmy WITOSA, która wychodzi naprzeciw oczekiwaniom klientów realizujących najtrudniejsze narzędzia. Przykładowymi produktami są tu systemy do wtrysku bocznego, dysze wielopunktowe, centralne dysze zamykane igłowo z regulowaną pozycją położenia iglicy. DRUKARKI 3D W METALU Drukarki 3D do metalu firmy SLM Solutions Group AG pozwalają na wydajną produkcję na skalę przemysłową detali z tworzyw metalicznych typu stal nierdzewna, stal narzędziowa, stopy tytanu, stopy aluminium i inne metale, które da się sproszkować. Wykonywane metodą przyrostową detale mogą być: częściami maszyn, elementami powierzchni formującej form lub wykrojników oraz implantami. SLM 800 to największa dostępna na rynku drukarka 3D do metalu. Dzięki powiększonej komorze budowania o wymiarach 500 x 280 x 850 mm i dostępnej konfiguracji z czterema laserami 400 W lub 700 W, SLM 800 wydajnie „buduje” duże komponenty z prędkością do 171 cm3/h. Drukarka SLM 800 może współpracować z całkowicie zautomatyzowanym system dystrybucji SLM HUB, który maksymalizuje czas pracy i zapewnia bezdotykową dystrybucję proszku wraz z automatycznym ładowaniem i rozładowaniem komór. 5 drukarek SLM 800 może być modułowo połączonych i obsługiwanych z jednego SLM HUB. Dzięki takiemu zestawieniu i modułowej synchronizacji procesu można równolegle pracować na 5 drukarkach jednocześnie, co optymalizuje czas pracy każdej maszyny i skaluje ją do pełnej produkcji. Wadim Plast, www.wadim.com.pl, tel. 22 723 38 12

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 2/2019

5


Tematnumeru numeru:– produkcja, temat systemy GKsprzedaż i serwis wtryskarek

Systemy GK – przegląd rozwiązań firm

ElBi - Wrocław Sp. z o.o. ul. Muchoborska 4A 54-424 Wrocław tel. 71 333 00 33

6

Firma ElBi-Wrocław Sp. z o.o. jest wyłącznym przedstawicielem na Polskę producentów: l KOCH TECHNIK – podajniki, dozowniki, mieszalniki oraz suszarki do tworzyw sztucznych; l WANNER TECHNIK – młyny oraz linie do regranulacji; l HB-THERM – urządzenia termostatujące; l ZEPPELIN – silosy magazynujące i instalacje przesyłowe; l MB Conveyors – transportery taśmowe i separatory. ELBi Wrocław jest również producentem zaawansowanych dozowników grawimetrycznych z opatentowaną technologią wieloosiowej redukcji drgań, dzięki której możliwa jest wysoka dokładność dozowania, nawet gdy dozownik zamontowany jest bezpośrednio na wtryskarce. Dozowniki gwarantują maksymalną łatwość obsługi dzięki intuicyjnemu graficznemu menu oraz demontowalnym i indywidualnie zamykanym lejom zasypowym.

ZT Elwik ul. Jakobinów 35 02-240 Warszawa tel. 22 846 31 87-89 fax 22 846 35 70 elwik@elwik.com www.elwik.com

Producent kompletnych systemów GK: l Doradztwo techniczne na każdym etapie wdrożenia l Indywidualne podejście do każdego klienta l Pełny serwis gwarancyjny i pogwarancyjny l Atrakcyjne ceny i dogodne warunki współpracy. Dysze: l Możliwość wtrysku każdego tworzywa l Duża różnorodność końcówek wykonanych z najlepszych materiałów l Pełna zamienność technologiczna elementów dyszy l Szeroka paleta dysz dolotowych w różnych konfiguracjach w zakresie od 36 do 266 mm. Rozdzielacze: l Grzałki rozdzielacza zaprasowane miedzią (bardzo długa żywotność) l Pełne zbalansowanie mechaniczne l Brak zalegania tworzywa w kanałach. Regulatory temperatury: l Funkcja miękkiego startu l Sygnalizacja stanów awaryjnych l Możliwość sterowania mocą l Moc wyjściowa 230V/2500 VA.

KONEK PSN ul. Józefa Milcherta 1 85-862 Bydgoszcz tel. 52 379 26 53 tel. 52 340 94 53 info@konek.com.pl

EWIKON jest wiodącym, światowym dostawcą gorących kanałów oraz ich komponentów. Oferuje kompleksowe rozwiązania gorącokanałowe dla wszystkich zastosowań i wielkości wtrysku. Jesteśmy sprawdzonym partnerem we wszystkich gałęziach przemysłu, od przemysłu medycznego i opakowań, aż po branżę motoryzacyjną. Proponujemy: l szeroki zakres dysz o różnorodnych końcówkach; l najwyższej klasy zbalansowane rozdzielacze z wkładkami o łagodnych łukach; l bogatą ofertę systemów zamykanych z napędem hydraulicznym,pneumatycznym lub elektrycznym; l dysze do wtrysku bocznego, dysze wielokrotne, systemy gorącokanałowe do przetwórstwa wielokomponentowego; l pełen zakres precyzyjnych sterowników temperatury; l wszystkie systemy są dostępne również jako gotowe, okablowane „gorące połówki”.

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 2/2019


Temat numeru: produkcja, sprzedaż i serwis wtryskarek temat numeru – systemy GK

Labotek Polska ul. Poznańska 1 63-005 Kleszczewo tel. 61 67 08 867 fax 61 64 17 667 biuro@labotek.pl www.labotek.pl

ROAL S.C. telefon: 61 847 32 42 ul. Wołczyńska 18 bud. 4/4 60-003 Poznań biuro@goracekanaly.pl www.goracekanaly.pl www.roal-sklep.pl

Labotek Polska jako wyłączny przedstawiciel na rynku polskim francuskiej firmy S.I.S.E może zaoferować szeroką gamę regulatorów do systemów GK. Gama składa się z 1-strefowego regulatora z serii 1ZX, z serii 8, która pozwala na prostą rozbudowę o kolejne strefy, a już po zakupie urządzenia umożliwia kontrolę od 2 do 24 stref oraz najnowszej serii MV2, która może w zależności od modelu kontrolować od 8 do 128 stref. Seria MV2 oprócz funkcji standardowych, między innymi takich jak miękki start, autoadaptacja, weryfikacja błędnego podłączenia lub uszkodzenia termopary, może posiadać również bardziej zaawansowane funkcje pozwalające na pamięć ustawień dla wcześniej zapisanych form wtryskowych, kontrolę mocy i oporności każdej z grzałek zainstalowanych w formie, autodiagnostykę formy czy alarm w przypadku wycieku tworzywa i możliwość współpracy z PC.

Jeśli szukacie Państwo systemu gorących kanałów, lub bardziej zaawansowanego rozwiązania w postaci gorącej połówki, zaprojektowanych z myślą o trwałości oraz prostocie serwisowania – możemy Państwu pomóc. Nasze systemy są izolowane ceramicznie. Jeśli zleciliście Państwo budowę formy w chińskiej narzędziowni i zastanawiacie się jak profesjonalnie zarządzać tym projektem nie wyjeżdżając do Chin jesteśmy w stanie pomóc. Mamy zespół wykwalifikowanych menadżerów, którzy na miejscu zweryfikują poszczególne etapy powstawania formy z systemem gorących kanałów HEATLOCK. Działamy globalnie poprzez szeroką sieć naszych partnerów – potrafimy to zrobić! Dystrybutorem rozwiązań gorących kanałów HEATLOCK na Polskę jest firma ROAL S.C.

VGT Polska Sp. z o.o. os. Bohaterów Września 80 31-621 Kraków tel. 12 281 34 87 fax 12 281 34 89 info@vgt.com.pl

GAMMAFLUX® LIDER REGULATORÓW GORĄCYCH KANAŁÓW Regulatory gorących kanałów Gammaflux® LEC, G24 wykorzystują najnowsze zaawansowane techniki regulacji PIDD. Zalety techniki regulacji Gammaflux®: l Regulacja 20 razy/s; o l Korekta temperatury już przy odchyleniu od temperatury nastawionej o 0,05 C; ® l Gammaflux dostarcza płynną i dokładną moc każdemu elementowi grzewczemu, zapewniając doskonałość regulacji temperatury; ® l Gammaflux stokrotnie wydłuża żywotność elementów grzejnych. W przypadku uszkodzenia czujnika temperatury, można produkować dalej w trybie nastawczym: ® l Mold Doctor – oprogramowanie do badania formy; l Zabezpieczenie przed zalaniem formy; l 5 lat gwarancji.

WADIM PLAST ul. Graniczna 10 05-816 Reguły tel. 22 723 38 12 fax 22 723 52 01 info@wadim.com.pl www.wadim.com.pl

Jesteśmy liderem w produkcji systemów gorącokanałowych w Polsce. Nasze dysze spełniają takie kryteria jak: równomierny rozkład temperatury na długości dyszy, dobre warunki termiczne w obszarze przewężki, krótki czas zmiany koloru (dysze uszczelniane w obszarze końcówki), ograniczenie smug powstających w wyniku wypływania tworzywa z otworów końcówki dyszy, wysoka trwałość i łatwa wymienność poszczególnych elementów dyszy, kompaktowość zabudowy, no i oczywiście atrakcyjna cena. Naszym atutem jest pełna analiza wypraski za pomocą programu CADMOULD, ścisła współpraca z narzędziowniami przy zabudowie systemu GK oraz z wtryskowniami przy rozruchu formy. Naszą ofertę uzupełniają regulatory temperatury od 6 do 128 stref regulacji temperatury, pozwalających na stabilną pracę systemów GK.

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 2/2019

■ 7


Tematnumeru numeru:– produkcja, temat systemy GKsprzedaż i serwis wtryskarek

Wpływ sposobu kształtowania powierzchni gniazda formy wtryskowej na strukturę geometryczną powierzchni 3D Sara Dudzińska, Daniel Grochała, Dariusz Grzesiak

Przyrostowe technologie wytwarzania, w tym selektywne stapianie laserowe (SLM), stworzyły nowe możliwości efektywnego wytwarzania złożonych geometrycznie elementów. Pomimo niedoskonałości tej technologii (jedną z najważniejszych jest bardzo wysoka chropowatość uzyskanych powierzchni) jej zastosowanie do wstępnego uformowania wytwarzanego elementu i sprowadzenie obróbki skrawaniem do roli końcowego etapu procesu technologicznego, podczas którego zbiera się bardzo niewielki naddatek materiału, może przynieść wymierne korzyści ekonomiczne. Jednakże struktura geometryczna powierzchni (SGP) takich elementów może się znacznie różnić od SGP elementów przygotowanych poprzez obróbkę z pełnego materiału. Autorzy przedstawiają wyniki porównania powierzchni elementów wytworzonych z klasycznego półfabrykatu oraz wstępnie uformowanych z użyciem SLM.

P

rzetwórstwo wtryskowe należy do najbardziej powszechnych metod wytwarzania elementów z tworzyw polimerowych [1]. Na jakość wypraski mają wpływ zarówno stan powierzchni gniazda formy wtryskowej, jak i parametry procesu oraz zapewnienie równomiernego rozkładu temperatury w formie [2–4]. Dzięki rozwojowi technik szybkiego prototypowania i ich coraz większej popularności możliwe jest uzyskanie dowolnie ukształtowanych kanałów chłodzących (tzw. kanałów konformalnych), co pozwala na zastosowanie intensywnego chłodzenia, a w efekcie skrócenie cyklu procesu wtryskowego [5–6]. Zastosowanie technik SLM/SLS do wstępnego formowania wkładek form wtryskowych daje dodatkowe korzyści. Są one związane ze zminimalizowaniem zużycia narzędzi skrawających. Szybkie zużycie narzędzi jest problemem zwłaszcza przy obróbce materiałów trudno skrawalnych lub utwardzonych, a do takich można zaliczyć stale stosowane na formy wtryskowe. Specyfika procesu SLM (m.in. duże gradienty temperatur podczas stapiania, możliwość występowania porowatości) powoduje, że powierzchnia elementów uzyskanych w procesie technologicznym zakładającym wyłącznie obróbkę wykończeniową wstępnie uformowanej za pomocą SLM geometrii może się okazać diametralnie różna od przygotowanej klasycznie, czyli za pomocą obróbki z pełnego materiału. METODYKA BADAŃ Materiał badawczy W Laboratorium Topografii Powierzchni ZUT w Szczecinie wykonano badania powierzchni gniazd wkładek form wtryskowych. Wkładki przygotowano w dwóch różnych procesach technologicznych. Pierwszą wstępnie uformowano metodą SLM z proszku stali H13, a następnie gniazdo formy zostało obrobione przez frezowanie z prędkością skrawania vc = 45 m/min, posuwem fn = 200 mm/min oraz głębokością skrawania ap = 1 mm. Druga wkładka powstała z przygotówki ze stali H13, pochodzącej z klasycznego procesu metalurgicznego z huty. Gniazdo zostało 8

Rys. 1. Powierzchnie frezowanych gniazd formy wtryskowej: a) wstępnie uformowanej metodą SLM; b) obrobionej z pełnego materiału

wyfrezowane z takimi samymi parametrami. Na rys. 1 pokazano powierzchnie badanych gniazd wkładek form wtryskowych. Metodyka pomiarów Pomiary SGP badanych próbek przeprowadzono z użyciem multisensorycznej maszyny do badań topografii powierzchni AltiSurf A520, firmy Altimet. Wykorzystano chromatyczny sensor konfokalny CL1 o zakresie pracy do 130 μm i rozdzielczości pionowej 8 nm. Metoda pomiarowa była zgodna z warunkami opisanymi w normie: PN-EN ISO 25178-602:2010. Pomiary wykonano na wybranych polach o wymiarach 4 × 4 mm. Zebrane dane poddano analizie i opracowano topografię powierzchni zgodnie z normą ISO 25178 z wykorzystaniem oprogramowania AltiMap PREMIUM 6.2. Każdorazowo dla zarejestrowanej chmury punktów powierzchni stosowano metodę analizy topografii powierzchni, która obejmowała: l skanowanie badanej powierzchni o wymiarach 4,0 × 4,0 mm; l wyodrębnienie fragmentu zeskanowanej powierzchni o wymiarach 2 × 2 mm; l wyznaczenie na każdym z wyodrębnionych pól pomiarowych wartości progowej w celu usunięcia błędnie zebranych punktów powierzchni (punkty usuwane ustawiono jako wartości niemierzone); l poziomowanie powierzchni (płaszczyzną średnią, wyznaczaną metodą najmniejszych kwadratów LS); Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 2/2019


Temat numeru: produkcja, sprzedaż i serwis wtryskarek temat numeru – systemy GK wyznaczenie wartości wybranych stereometrycznych parametrów chropowatości według ISO 25178.

l

Tabela 1. Wartości wybranych parametrów topografii powierzchni gniazda formy wtryskowej wstępnie uformowanej z wykorzystaniem SLM oraz obrobionej z pełnego materiału Nazwa parametru Sq Ssk Sku Sp Sv Sz Sa Sk Svk Sal Str Std

Wartość parametru dla powierzchni gniazda formy wstępnie uformowanej przez SLM 2,447 –0,070 3,237 21,3 22,873 44,167 1,987 1,153 0,636 0,307 0,167 42,567

Wartość parametru dla powierzchni gniazda formy obrobionej z pełnego materiału 2,060 0,291 2,593 14,3 5,40 19,70 1,71 0,634 0,2457 0,455 0,316 34,663

Wyniki badań Uzyskane wyniki dla obrobionych powierzchni gniazda wkładek form wtryskowych wytworzonych z półfabrykatu oraz wstępnie uformowanych z użyciem SLM przedstawiono w tabeli 1. Otrzymane średnie wartości wysokościowych parametrów powierzchni 3D dla obu powierzchni gniazd wkładek form wtryskowych przedstawiono na rys. 2. Można zauważyć wyższe wartości zarówno parametrów wysokościowych, jak i funkcyjnych powierzchni gniazda wkładki formy wtryskowej wstępnie uformowanej z użyciem SLM. Na rys. 3 i 4 przedstawiono przykładowe zarejestrowane podczas badań powierzchnie obu gniazd w postaci obrazów izometrycznych, z których zostały usunięte punkty niemierzone. Na powierzchni gniazda wkładki wstępnie uformowanej przez selektywne stapianie jest widoczna charakterystyczna dla tego procesu porowata struktura. Może ona utrudniać wypełnienie gniazda formy wtryskowej przez tworzywo. Aby usunąć porowatość, należałoby przeprowadzić dokładną obróbkę wykończeniową, poprawiającą stan SGP. PODSUMOWANIE Pomimo zastosowania tych samych parametrów obróbki powierzchni gniazda formy wtryskowej parametry SGP różnią się między sobą. Powierzchnia gniazda wkładki formy wtryskowej, która została przygotowana z elementu wstępnie uformowanego techniką SLM, charakteryzuje się wyższymi wartościami parametrów wysokości oraz parametrów funkcyjnych (o ok. 20%, a w niektórych przypadkach nawet o 80%). Ma to związek z porowatością, która jest charakterystyczna dla elementów otrzymanych technikami SLM/SLS. Aby poprawić gładkość powierzchni gniazda formy, należałoby przeprowadzić dodatkową obróbkę wykończeniową. Zapoczątkowane badania będą kontynuowane. Bardzo ważne będzie powiązanie SGP gniazda formy wtryskowej z SGP powstałej wypraski. Stworzenie parametru, który wskazywałby taki związek, nie tylko umożliwiłby lepszą ocenę jakości gotowego wyrobu, ale także ułatwiłby zaplanowanie procesu technologicznego wytworzenia form wtryskowych. LITERATURA [1] T.A. Osswald, G. Menges: Material Science of Polymers for Engineers. Munich: Carl Hanser Verlag, 2012. [2] W. Wang, G. Zhao, Y. Guan, X. Wu, Y. Hui: Effect of rapid heating cycle injection mold temperature on crystal structures, morphology of polypropylene and surface quality of plastic parts. Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 2/2019

Rys. 2. Średnie wartości wybranych parametrów wysokościowych SGP 3D dla powierzchni gniazda formy wtryskowej wstępnie uformowanej przez SLM i wytworzonej z prefabrykatu

Rys. 3. Obrazy izometryczne wybranych powierzchni gniazda formy wtryskowej wstępnie uformowanej przez SLM

Rys. 4. Obrazy izometryczne wybranych powierzchni gniazda formy wtryskowej uzyskanej za pomocą obróbki z pełnego materiału

Journal of Polymer Research. Vol. 5, No. 22 (2015): pp. 1–11. [3] S.C. Chen, W.R. Jong, J.A. Chang: Dynamic mold surface temperature control using induction heating and its effects on the surface appearance of weld line. Journal of Applied Polymer Science. Vol. 101, No. 2 (2006): pp. 1174–1180. [4] C.L. Xiao, H.X. Huang, X. Yang: Development and application of rapid thermal cycling molding with electric heating for improving surface quality of microcellular injection molded parts. Applied Thermal Engineering. 100 (2016): pp. 478–489. [5] P. Postawa: Chłodzenie konformalne form wtryskowych. Rozdział w monografii. TeKa Komisji Budowy i Eksploatacji Maszyn, Elektrotechniki, Budownictwa. Nr 2 (2008): s. 129–131. [6] Y. Wang, K.M. Yu, C.C. Wang: Spiral and conformal cooling in plastic injection molding. Computer-Aided Design. Vol. 63 (2015): p. 1–11. Artykuł był publikowany w czasopismie „Mechanik”, nr 8–9/2016.

mgr inż. Sara Dudzińska dr inż. DanielGrochała dr inż. Dariusz Grzesiak Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie 9


Tematnumeru numeru:– produkcja, temat systemy GKsprzedaż i serwis wtryskarek

lider regulatorów gorących kanałów Regulatory gorących kanałów Gammaflux® wykorzystują najnowsze zaawansowane techniki regulacji Triangulated Control Technology®. Są to najszybsze na rynku regulatory, gwarantujące najdokładniejsze wysterowanie temperatury gorących kanałów. Radzą sobie również w przypadku trudnych procesów.

POWER PRIORITY® Małe („lekkie”) dysze gorących kanałów są wyjątkowo trudne do regulacji. Aby uzyskać jednorodny rozkład mocy, a zatem przebieg topienia, firma Gammaflux stworzyła Power Priority®. Power Priority® wygładza doprowadzanie mocy do poszczególnych stref. Użytkownik może ręcznie zastosować ustawienie poboru mocy Power Priority® od 1 (małe) do 4 (duże), uzyskując niezrównaną precyzję regulacji tam, gdzie jest ona najbardziej potrzebna. OCHRONA Pętla ochrony przed przepaleniem mokrej grzałki - moduł Gammaflux sprawdza 120 razy na sekundę (przy 60 Hz), czy w grzałce nie ma zwarcia. Jeżeli w grzałce jest zwarcie, pobór mocy zostaje doregulowany w ciągu 8,3 milisekund, aby chronić grzałkę, kable i regulator.

ści, dzięki czemu eliminuje przekroczenie lub obniżenie temperatury niezgodniej z limitem; ® l Gammaflux dostarcza płynnie moc każdemu elementowi grzewczemu, w ten sposób osiągana jest doskonałość regulacji temperatury; ® l Gammaflux stokrotnie wydłuża żywotność elementów grzejnych; l W przypadku uszkodzenia czujnika temperatury, można produkować dalej w trybie nastawczym; ® l Gwarancja na przyrządy regulujące Gammaflux wynosi 5 lat; l Możliwość diagnostyki form przy użyciu oprogramowania Mold Doctor; ® l Gammaflux informuje (alarm) w przypadku niebezpieczeństwa zalewania gorących kanałów. MOŻLIWOŚCI OPROGRAMOWANIA GAMMAFLUX®: 1. Wczesne wykrywanie nieszczelności Jeśli wskutek nieszczelności w obszar gorącego kanału przedostanie się tworzywo sztuczne, spowoduje to obniżenie

10

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 2/2019

t

NIEZAWODNOŚĆ Produkty Gammaflux® przodują na rynku pod względem niezawodności. Objęte są 5-letnią gwarancją. Wiele regulatorów Gammaflux znajduje się w ciągłej eksploatacji przez ponad 25 lat. Zalety techniki regulacji Gammaflux® (PIDD): l Na każdą strefę regulacyjną jeden procesor; l Wyregulowanie 20 razy/sekundę; ® l Gammaflux dokona korekty, jeżeli rzeczywista temperatura odchyli się od nastawionej wartości o 0,05oC; l Miękki start, booster; l Gammaflux monitoruje rzeczywistą prędkość zmiany temperatury, reguluje jeszcze przed osiągnięciem nastawionej warto-


Temat numeru: produkcja, sprzedaż i serwis wtryskarek temat numeru – systemy GK

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 2/2019

11


Tematnumeru numeru:– produkcja, temat systemy GKsprzedaż i serwis wtryskarek temperatury. W trybie automatycznym regulator zwiększy wydajność w celu skompensowania utraty ciepła. Alarm wydajności/nieszczelności Gammaflux® informuje użytkownika przy pierwszym pojawieniu się nieszczelności. Wahania wydajności w normalnym trybie wynoszą ok. 10%. Monitorując je, można zapobiec fatalnym uszkodzeniom narzędzi. 2. Funkcja Mold Doctor® Mold Doctor® to sprawdzony program pracujący w trybie offline do usuwania błędów w formie. Do wyboru są 4 diagnozy: analiza okablowania, analiza błędów, analiza termodynamiczna i historia wydajności narzędzia. a. Analiza okablowania – sprawdza okablowanie formy. Oprogramowanie rozpoznaje błędy okablowania, wskazuje problematyczną(e) strefę(y) użytkownikowi i w przejrzysty sposób zaleca odpowiednie środki korygujące. b. Analiza błędów – służy do szybkiego rozpoznawania podstawowych błędów, począwszy od przerwania, niepra-

widłowej biegunowości lub uszkodzenia termoelementów przez usterki bezpieczników, a skończywszy na przerwaniu, zawilgoceniu lub zwarciu elementów grzejnych i przypadkowemu upływowi prądu do ziemi. c. Analiza termodynamiczna – pozwala na pełną diagnostykę elementów formy, dzięki której można określić, w jakim stanie są elementy grzejne i układ chłodzenia formy. Można łatwo porównywać ze sobą kluczowe dane (oporność, pobór mocy, czas podgrzewania i schładzania) stref. Analizowane dane pozwalają określić, czy występują jakieś problemy z grzałką, grzanym kanałem, kanałem chłodzącym oraz konkretnie wskazać przyczyny i miejsce problemu w celu jego szybkiego usunięcia. Wskazania w formie tabelarycznej można wprowadzić do pamięci komputera i przy kolejnej analizie wywołać do porównania. d. Historia wydajności formy – umożliwia łatwe porównywanie istniejących już „dobrych” wzorcowych danych termodynamicznych z potencjalnie problematycznymi danymi aktualnej analizy termodynamicznej. W ten sposób formę można „intuicyjnie” przetestować pod kątem błędów na podstawie konkretnych danych.

VGT Polska Sp. z o.o. ul. Powstańców 66, 31-670 Kraków tel. 12 281 34 87(88) fax 12 281 34 89 www.vgt.com.pl, info@vgt.com.pl 12

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 2/2019


Temat numeru: produkcja, sprzedaż i serwis wtryskarek temat numeru – systemy GK

REKLAMA

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 2/2019

13


Tematnumeru numeru:– produkcja, temat systemy GKsprzedaż i serwis wtryskarek

HB-THERM łączy szwajcarską tradycję i nowoczesność Od roku 1967 firma projektuje i produkuje innowacyjne urządzenia termostatujące spełniające najwyższe wymagania dotyczące precyzji i jakości. Nowością są termostaty w wersji Eco-pump o zmiennej charakterystyce pracy oraz dożywotnia gwarancja producenta udzielana na grzałki.

HB THERM SERIA 5 To termostaty, które pracują w układach wodnych do 230oC oraz olejowych do 250oC. Dostępne są wersje jedno- i wieloobiegowe, w układzie otwartym lub z zachowaniem rozdzielenia wody na formach od wody z układu chłodzenia. Urządzenia wykorzystują: l stały pomiar przepływu za pomocą ultradźwięków; l układ chłodzący z by-passem odporny na zakamienianie; l zamknięty obieg bez kontaktu z powietrzem; l złącze USB do zgrywania danych; l zapis typowych parametrów form; l pompy bezuszczelkowe ze stali nierdzewnej; również w wersji Eco-pump sterowanej inwerterowo.

HB FLOW To rozdzielacze wieloobiegowe ze stałą kontrolą temperatury do 200oC oraz przepływu mierzonego czujnikami ultradźwiękowymi już od wartości 0,4 litr/min. Produkowane są wersje zintegrowane, przygotowane do montażu bezpośrednio na termostatach, dostępne w specyfikacji do 8 obiegów oraz zestawy autonomiczne obsługujące do 16 obiegów. Dzięki rozdzielaczom HB FLOW w miejsce połączeń szeregowych możemy stosować połączenia równoległe, dzięki którym zyskujemy pełniejszą kontrolę nad poszczególnymi obiegami, większy przepływ całkowity, stabilniejszy proces dzięki mniejszej różnicy temperatur na wejściu i wyjściu z formy. Dodatkowo zastosowanie rozdzielaczy pozwala zmniejszyć liczbę używanych termostatów, co oznacza oszczędności przy zakupie sprzętu.

VARIO 5 Maszyny VARIO 5 służą do szybkiego nagrzewania formy w fazie wtrysku i wydajnego chłodzenia w fazie stygnięcia. Skraca czas cyklu, poprawia jakość powierzchni detalu, minimalizuje linię łączenia, oszczędza energię.

HB TREAT I HB CLEAN Maszyny HB THEAT i HB CLEAN służą do uzdatniania wody oraz czyszczenia i konserwacji form lub termostatów. Po podłączeniu urządzenia automatycznie dopasowują parametry czyszczenia, neutralizacji oraz konserwacji. Oczyszczone obiegi wodne zapewniają wyższy przepływ medium. Usuniecie zanieczyszczeń oznacza również lepszy transfer energii i wydajniejsze i bardziej precyzyjne termostatowanie. Stosowane środki czyszczące w automatycznie wyliczonym stężeniu są bezpieczne dla uszczelek w połączeniach, a ponadto są neutralne dla środowiska. Stosowanie rekomendowanych przez HB-THERM środków konserwujących działających na zasadzie inhibitorów korozji jest dobrą praktyką po zakończeniu pracy na formach wtryskowych przed ich zmagazynowaniem.

ELBI-Wrocław Sp. z o.o. ul. Muchoborska 4a, 54-424 Wrocław tel. 71 333 00 33 elbi@elbi.com.pl, www.elbi.com.pl 14

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 2/2019


Temat numeru: produkcja, sprzedaż i serwis wtryskarek temat numeru – systemy GK

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 2/2019

15


Tematnumeru numeru:– produkcja, temat systemy GKsprzedaż i serwis wtryskarek

ARTYKUŁ

S P O N S O R O WA N Y

Poradnik użytkownika systemów GK System gorącokanałowy ma za zadanie przekazać uplastycznione tworzywo z agregatu wtryskarki do gniazda formującego formy w niezmienionym stanie.

S

ystemy GK stosuje się w formach wielogniazdowych, przeznaczonych do produkcji wielkoseryjnej. Bardzo często w formach jednogniazdowych stosuje się pojedyncze dysze centralne GK. Każda z dysz GK produkowanych przez ZT ELWIK po zamontowaniu nakładki NDC może pracować jako pojedyncza dysza centralna. Pomimo większych kosztów, formy z GK umożliwiają szybką amortyzację w krótkim czasie. Wtrysk niektórych wyrobów byłby utrudniony lub wręcz niemożliwy bez techniki GK, a już na pewno nieopłacalny, jak na przykład w przypadku nakrętek czy innych tanich wyrobów jednorazowego użytku. Podstawowe korzyści wynikające ze stosowania systemów GK w formach wtryskowych to: l Uproszczenie konstrukcji formy; l Skrócenie czasu cyklu; l Zmniejszenie ilości surowca (brak zimnych kanałów dolotowych); l Automatyzacja procesu; l Dłuższe drogi płynięcia (dla dysz zamykanych igłowo przy technice wtrysku sekwencyjnego); l Zmniejszenie nakładów na recykling; l Poprawa jakości wyprasek; l Zmniejszenie ciśnienia wtrysku. Warunkiem koniecznym do uzyskania w/w korzyści ze stosowania techniki GK jest wybór właściwego systemu i rodzaju dysz GK wchodzących do tego systemu. Tworzywa termoplastyczne charakteryzują się różną budową oraz zróżnicowanymi własnościami reologicznymi i termicznymi, dlatego też nie istnieje jeden taki system, który byłby idealny do wszystkich tworzyw. Istnieją pewne ograniczenia dla tworzyw wrażliwych na ścinanie, czułych termicznie, z dodatkami zmniejszającymi palność czy wypełniaczami. System GK dobieramy indywidualnie dla każdego konkretnego przypadku: l Wypraski; l Tworzywa; l Warunków produkcji. Wynika z tego, że określony system GK właściwy dla danego tworzywa lub grupy tworzyw pracuje gorzej lub wcale w przypadku innej grupy tworzyw. Przy doborze systemu GK należy zwrócić szczególną uwagę na: l Gramaturę wtrysku; l Rodzaj tworzywa – amorficzne czy częściowo krystaliczne, czy jest wypełniacz, dodatki uniepalniające oraz rodzaj barwnika; l Wypraska – grubość ścianek, wymiary, droga płynięcia i inne wymagania; 16

Ślad po punkcie wtrysku – kosmetyczny lub inny; Ilość punktów wtrysku; l Zmiana koloru – jak często; l Rodzaj wypełniacza; l Sposób chłodzenia i termostatowania formy. Prawidłowo zaprojektowany system gorącokanałowy powinien zapewnić: l Równomierny rozkład temperatur na całej drodze płynięcia; l W miarę możliwości małe spadki ciśnienia i prędkości płynięcia tworzywa w kanałach rozdzielacza; l Doprowadzenie tworzywa do wszystkich punktów wtrysku w tym samym czasie – poprawny balans systemu; l Brak martwych stref, w których mogłoby zalegać tworzywo. Martwe strefy mogą być przyczyną degradacji tworzywa, mogą wydłużyć czas potrzebny na zmianę koloru lub powodować przebarwienia koloru wtryskiwanego tworzywa; l Szczelność układu; l Długą żywotność poszczególnych elementów systemu; l Łatwość zabudowy w formie. Systemy GK zaprojektowane i wykonane w ZT ELWIK spełniają wszystkie powyższe warunki. W skład systemu gorącokanałowego wchodzą: l Dysze GK; l Rozdzielacz kpl. z zaprasowanymi grzałkami, przewodami, podkładkami, czujnikami temperatury; l Tuleja wlewowa kpl. z pierścieniem izolującym, grzałką opaskową. l l

Elwik ul. Jakobinów 35, 02-240 Warszawa tel. 22 846 31 87, 22 846 31 89 fax 22 846 35 70 elwik@elwik.com, www.elwik.com Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 2/2019


Temat numeru: produkcja, sprzedaż i serwis wtryskarek temat numeru – systemy GK

Badanie możliwości przystosowania istniejącej formy wtryskowej ze wsparciem technologii przyrostowej do wykonania krótkiej serii produkcyjnej

Badanie możliwości formy wtryskowej do wykonania krótkiej serii produkcyjnej Jakub Skorupski, Bartłomiej Papierzyński, Maciej Cader W artykule opisano metodykę modyfikacji istniejącej formy wtryskowej, adaptacje formy z wykorzystaniem technologii przyrostowych oraz przeprowadzanie procesu wtrysku. Założeniami projektu była analiza czasu i jakości procesu prototypowania przy wykorzystaniu technologii wtrysku, przy maksymalnej redukcji kosztów. Prezentowane wyniki obrazują rezultat pierwszego etapu badań, które miały charakter porównawczy, mający na celu zestawienie kosztów i możliwości wykonania obiektu z tworzywa sztucznego w różnych technologiach.

POSTAWIENIE PROBLEMU I CEL BADAŃ Przed przystąpieniem do badań wybrano model reprezentatywny, na podstawie którego będzie dokonywana analiza porównawcza oraz zostaną wykonane modele – przycisk włącznika światła (rys.1). Podstawą analizy jest wykonanie przycisku włącznika światła z tworzywa termoplastycznego w ilości 50 sztuk. Seria produkcyjna miała charakter prototypowy, a celem pracy było uzyskanie charakteru praktycznego całego procesu prototypowania, który będzie w stanie zainteresować branżę przetwórstwa tworzyw sztucznych pod względem wykonywania krótkich serii produkcyjnych.

WYBÓR TECHNIKI Pierwszym etapem poprzedzającym wybór techniki było przeniesienie wymiarów przycisku włącznika światła do systemu 3D CAD. Posiadając szczegółowy model 3D, możliwe było przeprowadzenie symulacji wytworzenia modelu przy wykorzystaniu najpopularniejszych technik druku 3D: FDM, SLA, SLS. Wyniki zamieszono w tabeli nr 1. Zaprezentowany w tabeli nr 1 długi czas niezbędny do wykonania i obróbki 50 sztuk serii prototypowej z wykorzystaniem technologii przyrostowych, skłonił autorów pracy badawczej do sięgnięcia do tradycyjnej technologii formowania wtryskowego. Ale aby wykonać serię prototypową optymalnie, założono, że wtrysk będzie bazował na zmodyfikowanej, istniejącej już formie. Aby zredukować czas procesu zastosowano technologię druku 3D – PolyJet [4] - do wykonania wkładki stempla i matrycy odzwierciedlającej kształt przycisku włącznika światła. Dzięki takiemu podejściu w sposób znaczący zmodyfikowano koszty produkcji formy oraz wkładki. Technologia PolyJet pozwala wydrukować wkładki o bardzo dobrej jakości powierzchni oraz przy zachowaniu dużej dokładności wymiarowej [5]. Tabela 1. Porównanie czasu wytwarzania modelu reprezentatywnego przy wykorzystaniu najpopularniejszych technik druku 3D Technologia:

Rys.1. Model reprezentatywny – przycisk (po prawej) włącznika światła Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 2/2019

Czas potrzebny do wykonania

Typ materiału

1 szt.

50 szt.

FDM

0,5 godz. – wydruk, 0,5 godz. – czas obróbki

18 godz. – wydruk, 9 godz. – czas obróbki

ABS – M30

SLA

3,5 godz. – wydruk, 0,2 godz. – czas obróbki

43 godz. – wydruk, 9 godz. – czas obróbki .

Żywica UV

SLS

1 godz. – wydruk, 0,3 godz. – czas obróbki

1 godz. – wydruk, 15 godz. – czas obróbki

PA2200

t

T

echnologie przyrostowe (druk 3D) nieustanie zyskują coraz większą popularność. Napływ popularności technologii przyrostowych skłania wielu specjalistów do dalszych prac nad ich udoskonaleniem oraz poszukiwaniem alternatywnych sposobów zastosowania druku 3D jako wsparcia już istniejących technologii produkcyjnych. Spośród wielu dostępnych na rynku technologii addytywnych, bazując na najnowszych źródłach [1], można wytypować trzy najbardziej popularne i najpowszechniej stosowane: l Fused Deposition Modelling (FDM) [2]; l Selective Laser Sintering (SLS) [3]; l Stereolitografia (SLA) [4].

17


Tematnumeru numeru:– produkcja, temat systemy GKsprzedaż i serwis wtryskarek ADAPTACJA FORMY WTRYSKOWEJ POD WKŁADKI DRUKOWANE 3D Zdecydowano się na wykorzystanie do badania nieużywanej formy wtryskowej o prostej konstrukcji. Adaptacja formy zakładała wykonanie niezbędnych zmian do implementacji wkładek formujących. Z uwagi na największy rozmiar wkładek formujących zmieniono rozkład gniazd formujących oraz ich krotność. Konsekwencją tego była rezygnacja z układu wypychającego [6]. Elementy tego układu zostały zdemontowane. W efekcie należało skręcić ze sobą płytę stemplową oraz płytę, w której osadzone były wypychacze [6]. Proces wypychania wypraski był wykonywany ręcznie przez operatora maszyny po każdym cyklu wtryskowym. Wszystkie modyfikacje formy [6] (rys.5) wykonane zostały dzięki uprzejmości Przedsiębiorstwa Remontowego Maszyn i Armatury – „Masz-ZAP”, a polegały one na: l Wykonaniu przelotowych otworów w płycie matrycowej oraz stemplowej, gdzie osadzone były wkładki formujące. Ze względu na grubość płyt, do procesu wycinania otworu została wykorzystana maszyna producenta Omax działająca w technologii obróbki wodno-ściernej (Abrasive Water Jet) (rys.4); l Wyfrezowaniu rowków pod kołnierze wkładek formujących; l Wyfrezowaniu kanału doprowadzającego w płycie matrycowej. PROJEKT I WYKONANIE WKŁADEK FORMUJĄCYCH DO FORMY WTRYSKOWEJ Do zaprojektowania wkładek formujących wykorzystany został program SolidWorks. Program dzięki swoim funkcjom tworzy na podstawie geometrii obiektu, tj. modelu 3D przycisku włącznika światła, oprzyrządowanie formy [6], w skład którego wchodzi: wkładka matrycowa oraz wkładka stemplowa. Proces jest w pełni automatyczny i przy odpowiednim wyborze parametrów proces

Rys. 3. Forma wtryskowa przed wprowadzeniem modyfikacji

projektowania oprzyrządowania formy zajmuje mniej niż jedną godzinę. W celu zwiększenia żywotności wkładek krawędzie zostały pochylone o kąt 5o oraz zaokrąglone o wartość promienia r = 0,3 mm. Niewątpliwą zaletą technologii przyrostowych jest możliwość wykonania kanałów chłodzących o skomplikowanym kształcie, znajdujących się wewnątrz wkładki. Wkładki do badań zostały wytworzone w Laboratorium Szybkiego Prototypowania i Obliczeń Numerycznych w PIAP. Maszyna, na której zostały wydrukowane wkładki to Objet30 firmy Stratasys. Obszar roboczy tej maszyny to 294 x 192 x 148,6 mm. Materiały, z jakich skorzystano na rzecz badań, to żywica światłoutwardzalna: VeroWhitePlus jako materiał główny, a jako materiał podporowy został wykorzystany materiał: Support SUP705. Aby podnieść żywotność elementów formujących, zaprojektowane wkładki zostały ustawione na stole roboczym tak, aby zwrot kanału doprowadzającego [6] był zgodny z kierunkiem nakładania kolejnych warstw przez głowicę maszyny podczas wydruku. Tryb „glossy” ustawiany w oprogramowaniu dedykowanym do maszyny zagwarantował odpowiednią gładkość powierzchni formy. Gładkość powierzchni gwarantuje lepsze odejście wypraski z gniazda formy, dokładniejsze odwzorowanie kształtu elementu oraz w przypadku wkładek drukowanych – zapewnia dłuższą żywotność. Podsumowanie procesu drukowania wkładek na drukarce Object 30 przedstawiono w tabeli nr 2.

Rys. 4. Maszyna Omax. Technologia AWJ

Rys. 6. Wkładki formujące oraz wypraska. Modele CAD

Rys. 5. Płyta matrycowa 18

Rys. 7. Gotowa wkładka matrycowa. Model CAD Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 2/2019


Temat numeru: produkcja, sprzedaż i serwis wtryskarek temat numeru – systemy GK Tabela 2.Parametry procesu wytwarzania wkładek, przy wykorzystaniu maszyny OBJET 30 Czas trwania procesu [h]

Iłość zużytego materiału modelowego [g]

Ilość zużytego materiału podporowego [g]

10 h 18 min

1110

68

Rys. 9. Przygotowane dwie połówki formy do montażu na wtryskarce

a)

b)

c)

Rys.10. Przykładowe wypraski po zakończonym procesie wtrysku: a) polietylenowa b) polietylenowa

Rys. 8. Gotowe wkładki do montażu w płytach formy wtryskowej, na stole roboczym drukarki 3D Tabela 3. Parametry wtrysku dla wykorzystanego tworzywa Czas wtrysku [s]

Czas chłodzenia [s]

Ciśnienie wtrysku [bar]

Ciśnienie docisku [bar]

Obroty przy pobieraniu [obr./min]

Ilość wyprasek [sztuk]

190

8

40

35

20

150

30

180

8

40

70

40

150

30

Nazwa tworzywa

Temperatura wtrysku [oC]

Polipropylen Polietylen

MONTAŻ ORAZ PRZEPROWADZENIE PROCESU WTRYSKU Proces wtrysku zakładał wykonanie 60 sztuk wyprasek. Do tego celu zdecydowano się wtrysnąć 30 sztuk z PP – polipropylen oraz 30 sztuk z PE – polietylen. Parametry wtrysku zamieszczono w tabeli nr 3. W celu zwiększenia żywotności wkładek i uniknięcia odkształcenia stempla i matrycy wykorzystano sprężone powietrze jako czynnik chłodzący. Proces chłodzenia trwał 30 sekund i wykonywany był po każdym cyklu. WYNIKI BADAŃ I WNIOSKI Podczas badania uzyskano powtarzalny kształt wyprasek. Wszystkie uzyskane wypraski posiadały funkcjonalny kształt. Po przekroczeniu ilości 70 cykli zauważono zużycie kanałów doprowadzających. Szacowana żywotność wkładek wykonanych wynosi około 100 procesów wtrysku. Na zdjęciu (rys. 10) przedstawiono wytworzone w wyniku eksperymentu wypraski z PP oraz PE. Modyfikacja oraz adaptacja formy jest bardzo obiecującą alternatywą dla krótkich serii produkcyjnych. W krótkim czasie umożliwia uzyskanie znacznych ilości gotowych wyprasek. Przy zastosowaniu kryterium czasowego rozwiązanie zaczyna być konkurencyjne czasowo od ilości 20 sztuk dla założonej wielkości modelu. Ponadto łatwa metodyka projektowa wkładek matrycy i stempla oraz w pełni zautomatyzowany proces druku 3D pozwalają w szybki sposób na wykonanie krótkich serii produkcyjnych. Dlatego wykorzystanie druku 3D do wytworzenia elementów formujących formy wtryskowej jest możliwe. Zostało to udowodnione na podstawie przeprowadzonych badań wtryskowych, podczas których geometria zaprojektowanego elementu została odwzorowana dla każdego z wykorzystanych tworzyw. Przy zastosowaniu odpowiedniego układu chłodzącego oraz wypychającego wypraski, żywotność wkładek prawdopodobnie wzrosłaby, co Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 2/2019

w konsekwencji pozwoliłoby na przeprowadzenie większej ilości cykli wtryskowych. To jednak jest przedmiotem dalszych badań. LITERATURA [1] Wohlers Report: 3D Printing and Additive Manufacturing State of the Industry, Annual Worldwide Progress Report, Wholers Associates, USA, 2016. [2] M. Cader, M.Uszyńska: Analiza zależności czasu budowania modeli od zmian parametrów wytwarzania w technologii FDM, MECHANIK 2/2013. [3] A. Ruszaj, M. Chuchro, D. Wyszyński: Zastosowanie technologii selektywnego spiekania laserowego (SLS) w inżynierii maszyn, Inżynieria Maszyn, R.11, z.4, str. 38-47. [4] M. Cader, M. Zboiński, G. Budzik: Technologie wytwarzania przyrostowego w praktyce, MECHANIK nr 8-9/2013, str.762-767. [5] K. Fiedorczyk, D. Reska, K. Jurczuk, M. Krętowski: Wykorzystanie laserowych pomiarów współrzędnościowych oraz maszyny współrzędnościowej do oceny dokładności geometrycznej wydruków 3D w technologii PolyJet, MECHANIK nr 11/2016, str. 1604-1605. [6] H. Zawistowski, D. Frenkler: Konstrukcja form wtryskowych do tworzyw termoplastycznych, Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa 1984. Artykuł był opublikowany w czasopiśmie “Przegląd Mechaniczny” nr 9/2018, s. 18–21.

mgr inż. Jakub Skorupski mgr inż. Bartłomiej Papierzyński Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Produkcji dr inż. Maciej Cader Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów PIAP 19


maszyny i urządzenia

20

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 2/2019


ARTYKUŁ

S P O N S O R O WA N Y

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 2/2019

maszyny i urządzenia

21


maszyny i urządzenia

Zastosowanie drukarek 3D w przemyśle Katarzyna Cichoń, Andrzej Brykalski W ostatnich latach technologia druku 3D rozwija się bardzo dynamicznie. W pracy przedstawiono zagadnienia technologii drukarek i druku 3D. Omówiono sposób powstawania wydruku, zalety i wady tej techniki przyrostowej. Przedstawiono techniki szybkiego prototypowania (Rapid Prototyping). Wskazano na obszary zastosowań, a także przedstawiono nowe trendy i kierunek rozwoju technologii 3D i 4D.

T

echnika druku 3D stosowana jest od kilku lat [1]. W dobie rozwoju technologicznego, druk ten obejmuje szeroki zakres zastosowania i wytwarzania. Początkowo trójwymiarowe procesy drukowania skupiały się w obrębie technik produkcyjnych, wytwarzania narzędzi oraz prototypów. W ostatnim okresie nastąpiło poszerzenie możliwości pozyskanych modeli 3D, nie tylko w branży technicznej i inżynieryjnej, ale również biomedycznej [1, 2]. Niniejsza praca przedstawia stan obecny i perspektywę dla przyszłych zastosowań druku trójwymiarowego, drukarek 3D, maszyn prototypujących. TECHNIKA DRUKU 3D Nowa rewolucja technologiczna w drukowaniu przestrzennym obiektu rzeczywistego bazuje na wirtualnej geometrii 3D, opracowanej w systemie komputerowym. Druk przestrzenny, czyli kształtowanie poprzez dodawanie materiału możliwe jest dzięki metodom przyrostowym zapoczątkowanym po II wojnie światowej [3]. Techniki przyrostowe, inaczej addytywne, polegają na nakładaniu materiału budulcowego lub łączeniu przygotowanych wcześniej materiałów. Możliwe jest również utwardzanie cieczy (żywicy) lub spiekanie proszku. Otrzymanie fizycznego elementu jest realizowane poprzez sterowane numerycznie nakładanie warstw materiału, na podstawie modelu 3D [1, 4, 5, 6]. Grubość budowanej warstwy jest jednym z parametrów określających dokładność maszyn tworzących realne modele i wynosi zwykle 0,1 mm. Bywają również maszyny precyzyjniejsze [3]. Materiałem mogą być polimery, proszki metali, guma, drewno, piasek, włókna węglowe, materiały organiczne. W druku 3D wykorzystywane są różne procesy fizykochemiczne utwardzania lub nanoszenia materiałów. Wydruk obiektu rzeczywistego jest możliwy po zaprogramowaniu go, tj. utworzeniu modelu 3D, w systemie CAM. Realizacja całego projektu możliwa jest dzięki rodzinie programów znanych pod nazwą zintegrowanych systemów komputerowych CAD/CAM/CAx (rys.1). Do zaprojektowania wirtualnej geometrii obiektu, jako bryły bądź zamkniętej powierzchniami objętości, służą programy do modelowania przestrzennego, parametryczne (3D CAD) – może to być program Autodesk Inventor, Pro/Engineer, Solid Works itp., muszą one jednak mieć możliwość eksportu plików z zapisanymi bryłami projektu do jednego z formatów, które odczytuje oprogramowanie drukarki, oraz nieparametrycznego (np. AtoCAD3D). Automatyczny zapis do pliku w formacie STL aproksymuje ściany wirtualnego obiektu do siatki trójkątów, a określone oprogramowanie tworzy model warstwowy, do którego generowana jest ścieżka robocza [3]. Maszyna do drukowania trójwymiarowych obiektów w 3D jest zwykle złożona z drukarki i zespołu oczyszczania modeli. Po do-

22

starczeniu pliku do drukarki następuje wytworzenie prototypu – modelu fizycznego, kolejno oczyszczenie modelu rzeczywistego. Przegląd metod przyrostowych prezentuje tabela 1. Każda z przedstawionych w tabeli metod ma zalety i wady. Wybór i zastosowanie metody zależy od potrzeb potencjalnego użytkownika i możliwości jej najefektywniejszego wykorzystania. Realizacja prezentowanej współczesnej techniki przyrostowej stała się możliwa dzięki opracowaniu specjalnych materiałów modelowych oraz metod miejscowego osadzania i utwardzania. OBSZAR ZASTOSOWANIA, ZALETY I WADY Współczesne techniki przyrostowe dotyczą wspomaganych technicznie działów inżynieryjnych, w szczególności etapu projektowo-konstrukcyjnego, m.in tworzenia rozwiązań w świecie przemysłu samochodowego, lotniczego, badań kosmicznych, militarnego, odlewniczego, budowniczego, spożywczego, odzieżowego, obuwniczego, meblarskiego, architektonicznego – gdzie rzeczywisty model – makieta jest możliwa do otrzymania w stosunkowo niedługim czasie i staje się wówczas, obok dokumentacji papierowej, narzędziem interaktywnym z klientem. Ponadto technika ta znalazła szerokie zastosowanie w obszarze medycyny – bioinżynierii [6, 8, 9, 10, 11]. Drukarki 3D w medycynie wykorzystuje się do drukowania protez, implantów, biodrukowania z użyciem komórek (regeneracja ran), drukowania tkanek do oceny toksyczności i syntezy leków [2] w farmacji. Biodrukarki, czyli drukarki narządów lub urządzenia inżynierii tkankowej, pozwalają na ograniczenie, a nawet wyeliminowanie użycia narządów do przeszczepów, od ludzkich dawców [1, 5, 12]. Przykładowe biodruki to: tkanka naczyń, kości, skóry, tkanka nerwowa, mięśni. Zastosowanie modeli wirtualnych oraz trójwymiarowych modeli struktur anatomicznych, np. modelu mózgu lub modelu twarzoczaszki, daje możliwość dokładniejszego skonsultowania przypadku klinicznego przed podjęciem właściwego zabiegu chirurgicznego. Przekłada się to na skrócenie czasu przebiegu operacji oraz samego leczenia [1, 13, 14, 15]. Ponadto drukowanie przyrządów laboratoryjnych umożliwia wykonanie operacji niemowlaka, a nawet płodu w łonie matki. MODUŁY ZINTEGROWANEGO SYSTEMU KOMUTEROWEGO CAD (Cpmputer Aided Desing)

Swobodne modelowanie 3D i tworzenie dokumentacji medycznej

CAE (Computer Aided Enginering)

Prowadzenie obliczeń inżynierskich

CAM (Computer Aided Manufacturing)

Generowanie programu sterującego dla drukarki

Rys.1. Moduły zintegrowanego systemu komputerowego [6, 7] Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 2/2019


maszyny i urządzenia Tabela 1. Przegląd metod przyrostowych [3] Skrót nazwy metody przyrostowej SLA LOM SLS SLM

Nazwa metody przyrostowej

Opis metody

Stereolitografia, (Stereolitography) Laminated Object Manufacturing Selective Laser Sintering Selective Laser Melting

EBM

Electron Beam Melting

FDM

Fused Deposition Modeling

JM/JS

Jet Modeling/ Jetting System – systemy strumieniowe

3DP /(TDP)/ 3D Printing

Three- Dimensional Printing

DLP/ FTI

Digital Light Processor /Film Transfer Immaging

LENS

Laser Engineering Net Shaping

Miejscowa polimeryzacja żywic światłem lasera UV Wytwarzanie obiektów laminowanych z warstw papieru lub folii Selektywne stapianie laserowe proszków różnych materiałów Selektywne stapianie (przetapianie) laserowe materiałów sproszkowanych Metoda podobna do SLM, lecz do stapiania proszków (metali i stopów metali) wykorzystuje się wiązkę elektronów Modelowanie ciekłym tworzywem termoplastycznym, wytłaczanym w postaci cienkiej nitki Metoda modelowania strumieniowego (kropla innego materiału jest wystrzeliwana z dyszy i utwardzana) Metoda proszkowego drukowania trójwymiarowego, w którym granulki proszku są łączone przez nanoszone warstwowo lepiszcze – klej Metoda utwardzania żywic światłem UV rzucanym z cyfrowych przetworników (stosowanych w projektorach multimedialnych) Wytwarzanie elementów z materiałów sproszkowanych poprzez ich miejscowe nanoszenie i spiekanie laserem

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 2/2019

wia etapy metody druku 3D, od modelu bryłowego po produkt końcowy [20]. Szybkie modelowanie (Rapid Modeling) ma zastosowanie w tworzeniu makiet, w działaniach artystycznych i projektowych (w tym makietowanie mebli, sprzętu AGD i RTV, nadwozi pojazdów), architekturze, muzealnictwie i archeologii. Szybkie prototypownie (RP), wykorzystuje się w testach funkcjonalnych, analizy działania mechanizmów, badaniach naukowych i inżynierskich do analizy, testów i rozwoju produktu. Powstałe w tech-

Rys. 2. Etapy metody druku 3D: A – model bryłowy pistoletu; B – szkielet pistoletu, elementy składowe pistoletu; C – zamek pistoletu, elementy magazynka pistoletu; D – model pistoletu wytworzonego metodą 3D; po złożeniu [20]

Rys.3. Proste modele 3D wydrukowane techniką FDM [21]

t

Niewątpliwe zalety techniki druku 3D to niski koszt, stosunkowo krótki czas otrzymania modelu i szybkość testowania prototypu, a także uniknięcie strat materiału z jednoczesną możliwością projektowania, w tym również przyspieszenia procesu samego projektowania, uzyskania złożonych i skomplikowanych elementów. Zastosowanie szybkiego prototypowania pozwala na redukcję kosztów produkcji, dzięki możliwości wykrycia błędów w geometrii i wprowadzenia niezbędnych poprawek, co przekłada się na koszty wdrożenia nowego wyrobu do produkcji. Na korzyść przemawia również fakt występowania możliwości wysyłania drogą elektroniczną pliku zawierającego dane druku, co pozwala współpracować ze specjalistami z całego świata. Każda osoba będąca członkiem zespołu może jednocześnie uzyskać własny wydruk produktu. Za konkurencyjnością modeli 3D przemawia fakt, iż drukarki te mogą pracować całą dobę, przez siedem dni w tygodniu. Wadą wydrukowanego elementu 3D może być dokładność otrzymywanych modeli oraz ich wytrzymałość, a także obecnie jeszcze często dość wysoka cena drukarki. Producenci maszyn prototypujących podają dokładność ich urządzeń na poziomie ok. 0,1 mm. Jednakże na końcową dokładność budowanego obiektu mają wpływ parametry procesu technologicznego, szczególnie grubość budowanej warstwy [3, 16, 17, 18]. TECHNIKI „RAPID” Techniki przyrostowe umożliwiające otrzymanie stosunkowo szybko modelu, prototypu, elementów w produktach finalnych bądź narzędzi, zaliczane są do technik szybkiego wytwarzania. Postęp w dziedzinie szybkiego prototypowania pod koniec XX wieku związany z poprawą dokładności oraz poszerzeniem gamy materiałów budulcowych pozwolił zaistnieć również tym technikom. W literaturze spotkamy się z nazwami Rapid Modeling, Rapid Prototyping (RP), Rapid Manufacturing (RM) oraz Rapid Tooling (RT), które prezentują bezpośrednio techniki szybkiego prototypowania. Główne etapy procesu szybkiego prototypowania wyglądają następująco: l 3D CAD-przygotowanie wirtualnej geometrii przestrzennej w środowisku systemu do modelowania 3D oraz konwersja do geometrii siatkowej; l 3D CAM – dzielenie wirtualnej geometrii na warstwy oraz programowanie ruchów nakładania materiału, lepiszcza lub wiązki lasera; l Druk 3D – wytwarzanie rzeczywistego obiektu techniką przyrostową w maszynie sterowanej numerycznie; l Obiekt fizyczny – wyjęcie rzeczywistego obiektu z maszyny i jego ewentualna obróbka wykańczająca. Rysunek 2 przedsta-

23


maszyny i urządzenia nice Rapid Prototypinig modele czasem są mało wytrzymałe, jednakże pozwalają sprawdzić wzajemne relacje pomiędzy poszczególnymi częściami i zespołami oraz ich ergonomię i funkcjonalność. Proste modele wydrukowane techniką FDM przedstawia rysunek 3 [21]. Szybkie prototypowanie (RM) to produkcja małoseryjna, wytwarzanie pojedynczych produktów części zamiennych również elementów nietypowych, także w dziedzinie medycyny (wkładki douszne, implanty). Szybkie prototypowanie (RT) to wytwarzanie elementów oprzyrządowania, elastycznych form woskowych wzorców, jak również nietypowych narzędzi [3, 18, 19, 21]. PERSPEKTYWY Obecnie metoda wykorzystująca drukarki 3D jest wprowadzana do masowej produkcji przez wielkie korporacje, przykładowo w zakresie produkcji części lotniczych, trwają prace firmy GE (General Electric) nad silnikiem odrzutowym. Oczekuje się, że druk 3D zrewolucjonizuje gospodarkę częściami zamiennymi. Otwarte drzwi stoją przed biodrukami, a wiec wydruk tkanek, narządów, zindywidualizowanych protez [4, 5]. Jak pokazuje literatura, od roku 2014 trwa gwałtowny wzrost publikacji naukowych na temat druku 3D, a tym samym otwierają się nowe obszary nauki, w których znaczenie omawianej technologii może okazać się jeszcze niezbadane i niedocenione [2, 19]. Przyszłość i zmiany w druku są związane z wprowadzeniem czwartego wymiaru, czyli druk 4D – czwartą zmienną jest czas. Zjawisko zmiany w czasie, drukowanych w 3D obiektów zaobserwował Villar i współpracownicy. Samozmieniający się druk 3D, czyli 4D, w 2013 r. zaprezentował Skylar Tibbits (architekt, naukowiec, artysta) na konferencji w Los Angeles. Istotą rewolucyjnej koncepcji druku 4D jest tzw. automontaż (self assembly) polegający na tym, iż przedmiot o określonych właściwościach lub konstrukcji, zmienia swój kształt pod wpływem czynników zewnętrznych jak temperatura, wilgoć, ruch lub elektromagnetyzm. Innymi słowy dąży się do tego, aby materiał (wydrukowane pasmo materiałów), potrafił przybrać inny kształt w zależności od akcji, jaka zostanie względem niego podjęta. Ta zaawansowana technologia pozwoli na wydrukowanie obiektów, które następnie będą miały wpływ na swój kształt lub zdolność samoorganizacji w czasie. Nowe propozycje druku 4D to samoskładające się przedmioty codziennego użytku, meble, czy budynki [16]. PODSUMOWANIE Przełom w dziedzinie druku 3D, którego jesteśmy uczestnikami, pozwala każdego dnia pozyskiwać coraz to nowsze rozwiązania w różnych obszarach naszego życia. Dynamicznie rozwijająca się technologia 3D ma szansę zrewolucjonizować wytwarzanie wysokiej wartości, złożonych produktów. Przyczynia się do tego spadek cen samego urządzenia, powstawanie wysoce wyspecjalizowanych drukarek, a także lepsze oprogramowanie i nowe materiały do druku trójwymiarowego, rozwój materiałów kompozytowych przekładających się na poprawę struktury wewnętrznej, a także właściwości mechaniczne i termiczne końcowego produktu. Potęguje to gwałtownie wzrastającą liczbę badań w technikach przyrostowych. Coraz większy dostęp do tej rewolucyjnej techniki przekonuje, iż jedynym ograniczeniem może stać się wyobraźnia człowieka. Wystarczy wyobrazić sobie, jak elementy powstałe dzięki drukarce 4D same przyjmują pożądany kształt. LITERATURA [1] A. Shafiee, A. Atala: Printing technologies for medical applications. Trends in Molecular Medicine, March 22(2016), n. 3, 254-265. [2] J. Goole, K. Amighi: 3D printing in pharmaceutics: A new tool for designing customized drug delivery systems. International Journal of Pharmaceutics, 499 (2016), 376-394. 24

[3] P. Siemiński, G. Budzik: Techniki przyrostowe. Druk 3D. Drukarki 3D. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, (2015). [4] C. Mandrycky, Z. Wang, K. Kimb, D-H. Kima: 3D bioprinting for engineering complex tissues. Biotechnol Adv, 34(2015), n. 4. [5] I.T. Ozbolat, Y. Yu: Bioprinting toward organ fabrication: challenges and future trends. IEEE Transactions on Biomedical Engineering, 60(2013), n. 3, 691-699. [6] M. Kordowska, M. Choromańska, W. Musiał, J. Plichta: Druk 3D w przemyśle samochodowym. Autobusy, 6(2015), 123-128. [7] J. Plichta, S. Plichta: Komputerowo zintegrowane wytwarzanie. Wydawnictwo Uczelniane Politechniki Koszalińskiej, Koszalin, (1999). [8] J. Konopacki: Przydatność konsumenckich drukarek 3D w technologii FDM do tworzenia modeli architektonicznych. Przestrzeń i forma, 18(2012), 65-80. [9] F. Zhang, C. Tuck, R. Hague, Y. He, E. Saleh, Y. Li, C. Sturgess, R. Wildman: Inkjet printing of polyimide insulators for the 3D printing of dielectric materials for microelectronic applications. J. Appl. Polym. Sci. 43361(2016). [10] A. Carlson, A.M. Bowen, Y. Huang, R.G. Nuzzo, J.A. Rogers: Transfer printing techniques for materials assembly and micro/nanodevice fabrication. Adv. Mater., 24(2012), 5284-5318. [11] Burleson S., Baker J., Ting Hsia A., Xu Z.: Use of 3D printers to create a patient-specific 3D bolus for external beam therapy. Journal of Applied Clinical Medical Physics,16( 2015), n.3, 166-178. [12] S. Murphy, A. Atala: Nature Biotech, 32(2014), n.773. [13] M. Muzalewska, B. Szczodry, D. Samolczyk-Wanyura, M. Wyleżoł: Komputerowe wspomaganie i technologie generatywne w planowaniu zabiegów rekonstrukcji twarzowej części czaszki. Modelowanie Inżynierskie, (2014), nr 52, 147-153. [14] M. Kromka-Szydek, M. Wrona, M. Jędrusik-Pawłowska: Analiza wytrzymałościowa systemu Unilock 2,4 stosowanego w chirurgii szczękowo – twarzowej. Modelowanie Inżynierskie, (2013), nr 47, 111-122. [15] R. van Noort: The future of dental devices is digital. Dental Materials, 28(2012), 3-12. [16] http://dydaktyka.fizyka.umk.pl/Wystawy_archiwum/z_omegi/ druk%203D.html: 16.01.2016 godz.13:13. [17] M. Wendeker, K. Pietrykowski, P. Magryta: Projektowanie adaptera wtryskiwaczy silnika Wankla przy użyciu metody rapid prototyping. Postępy Nauki i Techniki, (2011), nr.7, 214-218. [18] M. Zenou, Z. Kotler: Printing of metallic 3D micro-objects by laser induced forward transfer. Optical Society of America, 24(2016), nr 2, 1431-144.6 [19] M. Lukic´, J. Clarke, C. Tuck, W. Whittow, G. Wells: Printability of elastomer latex for additive manufacturing or 3D printing. J. Appl. Polym. Sci. (2016), 12931. [20] J. Kowalewski, R. Całka: Użyteczność metody 3DP techniki szybkiego prototypowania w procesie dostosowywania broni małokalibrowej do oddawania strzałów symulowanych. Wojskowy Instytut Techniczny Uzbrojenia, (2010), 53-62. [21] P. Dudek: FDM 3D printing technology in manufacturing composite elements. Archives of Metallurgy and Materials, 58(2013), nr 4, 1415-1418. Artykuł był opublikowany w czasopiśmie „Przegląd Elektrotechniczny”, ISSN 0033-2097, R. 93 NR 3/2017.

dr n. med. Katarzyna Cichoń prof. dr hab. inż. Andrzej Brykalski Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie ul. Sikorskiego 37, 70-313 Szczecin Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 2/2019


maszyny i urządzenia

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 2/2019

25


maszyny i urządzenia

Sterowanie temperaturą w drukarce 3D Marek Surmak, Robert Piotrowski

Artykuł dotyczy zagadnień związanych z drukarką 3D. Opracowano dwa rodzaje modeli matematycznych, które zweryfikowano w oparciu o dane pomiarowe. Następnie zaprojektowano i symulacyjnie przetestowano dwa algorytmy sterowania temperaturą w drukarce 3D.

D

ruk 3D, znany również pod nazwą druku przestrzennego, pojawił się w roku 1984 wraz z powstaniem pierwszej drukarki 3D zaprojektowanej i opatentowanej przez Chucka Hulla z firmy 3D Systems Corp. Przez ponad 20 lat druk 3D służył do szybkiego prototypowania, a urządzenia były bardzo drogie i praktycznie niespotykane w użytkowaniu domowym. Dopiero w 2006 roku na rynku pojawiło się pierwsze urządzenie zaprojektowane z myślą o prywatnym użytkowaniu. Od tego momentu nastąpił szybki rozwój tych urządzeń. Autorem drukarki 3D do zastosowań domowych jest Adrian Bowyer, a jego projekt o nazwie RepRap [1] pozwolił na szybki rozwój drukarek w zastosowaniu domowym. Obecnie drukarki 3D przestały być jedynie urządzeniami umożliwiającymi szybkie prototypowanie, ale znalazły zastosowanie w wielu dziedzinach życia oraz nauki. Poczynając od przemysłu spożywczego, gdzie do wydruku stosuje się sproszkowany makaron czy czekoladę, poprzez elementy samochodów oraz domów, a kończąc na zastosowaniach medycznych, gdzie druk 3D służy do produkcji implantów, protez, skóry, a nawet komórek rakowych [2, 3, 4, 5]. W artykule opracowano i zweryfikowano modele matematyczne drukarki 3D typu „Prusa Mendel”. Następnie zaproponowano dwa algorytmy sterowania temperaturą. Modele i algorytmy sterowania wykonano w środowisku Matlab. Należy podkreślić, że w literaturze naukowej brakuje publikacji podejmujących podobną tematykę. OPIS OBIEKTU STEROWANIA Obiektem sterowania jest układ grzewczy drukarki 3D typu „Prusa Mendel”. Na rys. 1 przedstawiono widok wykorzystanego obiektu. Kluczowym elementem układu grzewczego jest głowica. Została ona umieszczona nad specjalnym podgrzewanym blatem, a jej ruch możliwy jest w 3 osiach z krokiem 0,1; 1 lub 10 mm. Zmiana położenia głowicy może być realizowana w pozycji poziomej i pionowej. Położenie horyzontalne nie ma wpływu na jakość wydruku, natomiast w przypadku odległości głowicy od blatu niezmiernie ważne jest zachowanie odpowiedniej temperatury w celu zapewnienia spójności drukowanego elementu. Wysokość ustawienia głowicy mierzona jest w jednostkach względnych w zakresie 0-70, gdzie 0 oznacza położenie głowicy maksymalnie blisko stołu, natomiast 70 jest pozycją najbardziej od stołu oddaloną. Jakość drukowanego elementu zależy od odpowiedniego schłodzenia kolejnych nakładanych warstw z tworzywa sztucz-

26

Rys. 1. Widok drukarki 3D typu „Prusa Mendel”

nego. W tym celu w urządzeniu zamontowano wiatraki, których prędkość regulowana wynosi od 0 do 255 jednostek. Sterowanie całym układem możliwe jest dzięki wykorzystaniu płytki PCB (Printed Circuit Board) oznaczonej nazwą „Sanguinololu”. Jest to płytka zaprojektowana z myślą o domowych drukarkach 3D oraz innych urządzeniach CNC (Computerized Numeric Control), sterująca położeniem głowicy, temperaturą blatu oraz działaniem wentylatorów. BUDOWA MODELI MATEMATYCZNYCH Struktura modeli Po analizie podjęto decyzję o budowie dwóch rodzajów modeli matematycznych, w postaci transmitancji operatorowej i w przestrzeni stanów. Wszystkie opracowane modele mają charakter behawioralny, czyli zostały przygotowane z użyciem pomiarów obiektowych, które poddano obróbce w środowisku Matlab. Z urządzenia zbierano następujące pomiary: czas pomiaru, temperatura głowicy: zadana i zmierzona, temperatura blatu: zadana i zmierzona, prędkość pracy wentylatorów. Proces zbierania danych z obiektu oparty był na odpowiedzi skokowej. Po ustawieniu zadanej wartości temperatury następowało ręczne włączenie nagrzewnicy oraz rozpoczęcie zbierania pomiarów. Proces pomiaru kończył się w momencie osiągnięcia temperatury zadanej, a nagrzewnica była wyłączana. Eksperyment trwał około 7 minut, po czym ręcznie załączano wentylatory w celu przeprowadzenia kolejnego pomiaru. Założeniem było, aby każdy zestaw danych pomiarowych miał tę samą temperaturę początkową. Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 2/2019


maszyny i urządzenia Tabela 1. Ustawienia drukarki dla poszczególnych pomiarów Temperatura zadana

Prędkość wentylatorów

Wysokość ustawienia głowicy

1

150ºC

0

MAX

2

150ºC

0

MIN

3

150ºC

255

MAX

4

150ºC

255

MIN

Przed rozpoczęciem zbierania danych z urządzenia zbadano wpływ temperatury otoczenia na proces nagrzewania. Okazał się on znikomy i z tego powodu temperatura ta została pominięta w procesie modelowania. W tym miejscu należy zaznaczyć, że temperatury blatu (zadana i zmierzona) zostały pominięte podczas procesu modelowania. Wynika to z faktu wykorzystania blatu grzewczego tylko do specyficznych wydruków. Prędkość wentylatorów nie została uwzględniona jako zmienna sterowana – w procesie modelowania zmienne te przyjęto jako zakłócenie. W tabeli 1 przedstawiono ustawienia urządzenia, dla których wykonano pomiary. Na podstawie zgromadzonych danych należało określić strukturę modelu [6, 7]. Na rys. 2 przedstawiono graficzną reprezentację danych pomiarowych. Po analizie wyników stwierdzono, że charakterystyka przypomina rzeczywisty obiekt całkujący i na taką strukturę modelu się zdecydowano. Parametry modeli Po określeniu struktury modeli matematycznych obiektu dokonano identyfikacji parametrów. W tym celu wykorzystano dane pomiarowe oraz środowisko Matlab. Rys. 3 przedstawia przykładową grupę modeli dla pierwszego zestawu danych pomiarowych. Należy zaznaczyć, że modele z 2 oraz 3 zmiennymi stanu zostały odrzucone, ponieważ odznaczały się niewielką dokładnością w porównaniu z danymi pomiarowymi. Na podstawie wyników można zauważyć, że przebieg modelu z 1 zmienną stanu odznacza się największymi błędami, natomiast modele z 4 i 5 zmiennymi stosunkowo dokładnie odwzorowują charakterystykę obiektu. Następnie dla tego samego zestawu danych przeprowadzono identyfikację parametrów dla modelu w postaci transmitancji operatorowej (rys. 4).

Rys. 3. Modele w przestrzeni stanu dla pierwszego zestawu pomiarów Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 2/2019

Rys. 2. Graficzna reprezentacja danych pomiarowych

Można zauważyć, że w tym przypadku model bardzo dokładnie odwzorowuje charakterystykę wejściową. Proces identyfikacji parametrów wykonano dla wszystkich 4 zestawów danych (tabela 1), wykonując odpowiednio modele w przestrzeni stanu z różną liczbą zmiennych oraz modele transmitancyjne. Ostatecznie w wyniku procesu identyfikacji parametrów uzyskano 20 modeli o różnym stopniu dokładności. Należy zaznaczyć, że zmienne stanu uzyskane po identyfikacji są wielkościami, które nie odpowiadają wielkościom fizycznym związanym z obiektem rzeczywistym. W tabeli 2 przedstawiono opisy wszystkich modeli wraz z liczbą zmiennych stanu, biegunów i zer oraz dokładnością względem danych pomiarowych. Można zauważyć, że największą dokładnością charakteryzują się modele w postaci transmitancji operatorowej. W przypadku modeli w przestrzeni stanu, modele z 1 zmienną wykazały najmniejszą dokładność. Zgodnie z oczekiwaniami, dużo lepsze okazały się modele z 4 i 5 zmiennymi stanu. Weryfikacja modeli Kolejnym etapem prac była weryfikacja opracowanych modeli. Celem był wybór najdokładniejszego z nich, dla którego zaprojektowany zostanie układ sterowania. Dla celów weryfikacji zebrano nową serię pomiarów obiektowych, innych niż te wykorzystane do identyfikacji parametrów.

Rys. 4. Model w postaci transmitancji dla pierwszego zestawu pomiarów

t

Zestaw danych

27


maszyny i urządzenia Tabela 2. Modele zrealizowane dla wszystkich zestawów danych pomiarowych Dokładność modelu

Pierwszy zestaw danych pomiarowych

Model w przestrzeni stanu

Model transmitancji

Liczba zmiennych

1

86,03%

4

88,64%

5

88,22%

Bieguny

5

Zera

4

96,73% Dokładność modelu

1 Dugi zestaw danych pomiarowych

Model w przestrzeni stanu

Model transmitancji

Liczba zmiennych

88,25%

4

88,8%

5

94,62%

Bieguny

7

Zera

4

96,98% Dokładność modelu

Trzeci zestaw danych pomiarowych

Model w przestrzeni stanu Model transmitancji

Liczba zmiennych

1

88,24%

4

89,52%

Bieguny

4

Zera

4

94,72% Dokładność modelu

Czwarty zestaw danych pomiarowych

Model w przestrzeni stanu Model transmitancji

Tabela 3. Ustawienia drukarki podczas rejestracji przebiegów dla celów weryfikacji Zestaw danych

Temperatura zadana

Prędkość wentylatorów

1

86,84%

4

92,35%

Bieguny

4

Zera

4

97,12%

(2)

(3)

(4)

Wysokość ustawienia głowicy

1

130ºC

0

MIN

2

130ºC

0

40 jednostek

3

130ºC

140

MIN

4

130ºC

140

40 jednostek

W tabeli 3 przedstawiono szczegółowe dane dotyczące zestawów danych wykorzystanych do weryfikacji modeli. Porównując przebiegi z kolejnych zestawów danych, konieczne okazało się wykonanie badań symulacyjnych dla każdego z modeli. Ostatecznie, w wyniku 56 testów symulacyjnych, możliwe było wskazanie dwóch najdokładniejszych modeli, dla których zaprojektowano algorytmy sterowania. Wybrano modele z pierwszego zestawu danych pomiarowych i były to modele zapisane w przestrzeni stanu z 4 oraz 5 zmiennymi. Weryfikacja pokazała również, że pomimo początkowego bardzo dokładnego dopasowania modeli w postaci transmitancji, dla których identyfikowano parametry, okazały się one zbyt ubogie i odznaczały się niewielką dokładnością, w porównaniu do modeli w przestrzeni stanu. Model z 4 zmiennymi stanu w postaci macierzowej przedstawiono w (1), a opis w postaci transmitancji wyrażono zależnością (2). Model z 5 zmiennymi stanu opisano macierzami (3), a reprezentację w postaci transmitancji zawarto w (4). Na rys. 5 pokazano przebiegi dla pierwszej grupy modeli zestawione z 4 zestawem danych weryfikacyjnych.

28

Liczba zmiennych

(1)

PROJEKTOWANIE ALGORYTMÓW STEROWANIA Do sterowania wybranymi, w wyniku weryfikacji, modelami zdecydowano się wykorzystać sterowanie ze sprzężeniem od stanu – metodę alokacji biegunów (macierz L) z macierzą kompensacji wzmocnień statycznych M [8]. Na rys. 6 przedstawiono schemat blokowy algorytmu sterowania. Metodę podzielić można na dwie części, związane z działaniami: regulacyjnym i śledzącym (zależność (5)). x· (t) = Ax (t) + Bu (t) y (t) = Cx (t) (5) u(t) = uL (t) + uM (t) = – Lx (t) + Myr (t) gdzie: u – sygnał sterujący; yr – sygnał zadany; L – macierz alokacji biegunów; M – macierz sprzężenia w przód. Przekształcając równania (5), otrzymano opis zamkniętego systemu sterowania: x· (t) = (A – BL) x (t) + BMyr (t) ACL = A – BL (6) BCL = BM Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 2/2019


maszyny i urządzenia

Rys. 5. Wyniki weryfikacji modeli

W celu obliczenia macierzy L należy, zgodnie z zasadą superpozycji, przyjąć yr (t) = 0. Upraszcza to równanie do postaci (7). x· (t) = (A – BL) x (t) (7) Działanie śledzące ma na celu spełnienie, w stanie ustalonym, warunku y(t) = yr(t). Do obliczenia macierzy M należy przyjąć x· (t) = 0. Ostatecznie otrzymuje się: 0 = (A – BL) x(t) + BMyr (t) (8) x(t) = (BL – A)–1 BMyr (t) Poprzez podstawienie (8) do równania wyjścia w zależności (5) otrzymuje się równanie wyjścia systemu zamkniętego postaci: y(t) = yr (t) = C(BL – A)–1 BMyr (t) (9) C(BL – A)–1 BM = I Ostatecznie, dla przypadku, gdy wymiar wektora sterowań u jest równy wymiarowi wektora wyjścia y, macierz M oblicza się z zależności: M = [C(BL – A)–1 B]–1 (10) Wyznaczenie macierzy M wymaga wcześniejszego obliczenia macierzy L, co pozwala na alokację biegunów układu w pożądanych położeniach. W tym celu wykorzystano twierdzenie Ackermanna [8]. Zdecydowano się na zaprojektowanie algorytmów sterowania zarówno bez, jak i przy wykorzystaniu macierzy sprzężenia w przód M, dla obu wybranych modeli, w celu porównania jakoTworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 2/2019

(11)

(12)

Wyniki działania algorytmu sterowania z wykorzystaniem jedynie macierzy L przedstawiono na rysunkach 7–12. W przypadku modelu z 4 zmiennymi stanu, różnica między wartością zadaną a sygnałem wyjściowym wyniosła 0,125 jednostek, natomiast dla modelu z 5 zmiennymi 0,35 jednostek. Widoczne jest poprawne działanie opracowanego algorytmu sterowania. Należy jednak zaznaczyć, że w obu przypadkach, w początkowej fazie sterowania, wartość wyjścia (temperatury) jest ujemna (rys. 7 i 10), co nie jest możliwe do osiągnięcia w drukarce 3D. Zatem, mimo skuteczności działania zaproponowanego algorytmu regulacji, wyniki nie są akceptowalne. Poszczególne zmienne stanu odznaczają się tą samą dynamiką i różnym charakterem osiągania stanu ustalonego. 29

t

Rys. 6. Schemat algorytmu sterowania

ści regulacji każdego z wariantów algorytmu sterowania. Przyjęto, że wartości wszystkich biegunów są takie same i wynoszą: –0,0831 (dla modelu z 4 zmiennymi stanu) i –0,238 (dla modelu z 5 zmiennymi stanu). Zakłócenia działające na obiekt sterowania uwzględniono w samym procesie modelowania – otwieranie i zamykanie okien czy ruch w otoczeniu drukarki, wpływające na pracę urządzenia zawarto w zebranych pomiarach. Sterowanie z macierzą L Korzystając z twierdzenia Ackermanna [8] i znając wartości biegunów, obliczono wartości macierzy L dla modelu z 4 (11) i 5 zmiennymi stanu (12).


maszyny i urządzenia

Rys. 7. Odpowiedź układu (model z 4 zmiennymi stanu)

Rys. 8. Stany układu (model z 4 zmiennymi stanu)

Rys. 9. Sygnał sterujący (model z 4 zmiennymi stanu)

Rys. 10. Odpowiedź układu (model z 5 zmiennymi stanu)

Rys. 11. Stany układu (model z 5 zmiennymi stanu)

Rys. 12. Sygnał sterujący (model z 5 zmiennymi stanu)

Stabilność obu układów zbadano i potwierdzono algebraicznymi metodami: Hurwitza i Routha. W przypadku pierwszej metody podwyznaczniki macierzy Hurwitza obu systemów były dodatnie. Ponadto w pierwszej kolumnie tablicy Routha nie występowała zmiana znaku, co świadczy o obecności wszystkich biegunów w lewej półpłaszczyźnie płaszczyzny zespolonej, a zatem i stabilności układu. 30

Sterowanie z macierzami L i M W pierwszej kolejności sprawdzono działanie nowego układu sterowania dla wartości biegunów wyznaczonych wcześniej. Niestety okazało się, że wartość wyjścia jest ujemna, co spowodowało przeprowadzenie kolejnej serii testów w celu wyznaczenia nowych wartości alokowanych biegunów. Po analizie przyjęto, że wartości wszystkich biegunów są takie same i wynoszą: –0,015 Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 2/2019


maszyny i urządzenia

(13)

(14)

Wyniki testów symulacyjnych zaproponowanego algorytmu sterowania pokazano na rysunkach 13–18. Nowy system sterowania pozwolił poprawić jakość sterowania (odchylenie od wartości zadanej dla modelu z 4 zmiennymi stanu wyniosło 0,0005 jednostki, natomiast dla modelu z 5 zmiennymi 0,002) oraz wyeliminować ujemne wartości wyjścia (temperatury) w początkowej fazie działania algorytmu. Dodatkowo odchylenie wartości wyjścia względem wartości zadanej policzono, wykorzystując błąd średniokwadratowy (Root Mean Square – RMS) – zależność (15). gdzie: n – liczba próbek.

Rys. 13. Odpowiedź układu (model z 4 zmiennymi stanu)

Rys. 14. Stany układu (model z 4 zmiennymi stanu)

Rys. 15. Sygnał sterujący (model z 4 zmiennymi stanu)

Rys. 16. Odpowiedź układu (model z 5 zmiennymi stanu)

Rys. 17. Stany układu (model z 5 zmiennymi stanu)

Rys. 18. Sygnał sterujący (model z 5 zmiennymi stanu)

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 2/2019

(15)

t

(dla modelu z 4 zmiennymi stanu) i –0,02 (dla modelu z 5 zmiennymi stanu). Wyznaczone wartości macierzy L i M pokazano w (13–14).

31


maszyny i urządzenia Dla obu systemów obliczenie wartości RMS przeprowadzono dla próbek po osiągnięciu na wyjściu wartości zbliżonej do wartości zadanej. W tabeli 4 przedstawiono otrzymane wyniki oraz liczbę próbek, dla której przeprowadzono obliczenia. Zmienne stanu charakteryzuje różna dynamika zmian i sposób osiągania stanu ustalonego. Bardzo dobrą jakość sterowania osiągnięto również dla innej wartości zadanej równej 60oC (rysunki19–22). Można zauważyć, że zwiększył się czas regulacji układu. PODSUMOWANIE I WNIOSKI Drukarki 3D znajdują obecnie coraz szersze zastosowanie. W zależności od drukowanych elementów, od dokładności wydruku, może zależeć nie tylko jego cena, ale przede wszystkim użyteczność. Zagadnienie sterowania tymi urządzeniami jest zatem bardzo istotne. W artykule przedstawiono proces modelowania drukarki 3D na podstawie pomiarów obiektowych. Poruszono kwestię modeli transmitancyjnych i w przestrzeni stanu. Następnie zaprojektowano i zbadano dwa algorytmy sterowania temperaturą w drukarce 3D. Przeprowadzono symulacyjną weryfikację zaproponowanych rozwiązań.

Tabela 4. Wyniki obliczenia błędu RMS System

Liczba próbek

Wartość RMS

4 zmienne stanu

27

0,051816

5 zmiennych stanu

31

0,042817

Rys. 21. Odpowiedź układu (model z 4 zmiennymi stanu)

LITERATURA [1] P. Ślusarczyk: Historia druku 3D. http://centrumdruku3d.pl/ historia-druku-3d (dostęp: 20.02.2015).

Rys. 22. Stany układu (model z 5 zmiennymi stanu)

Rys. 19. Odpowiedź układu (model z 4 zmiennymi stanu)

[2] P. Ślusarczyk: Druk żywności dla wszystkich. http:// centrumdruku3d.pl/druk-zywnosci-dla-wszystkich (dostęp: 20.02.2015). [3] S. Zimowska: Chińska firma wydrukowała 10 domów w 1 dzień. Chip 2014, www.chip.pl/news/wydarzenia/trendy/2014/04/chinska-firma-wydrukowala-10-domow-w-1-dzien (dostęp: 20.02.2015). [4] P. Ślusarczyk: Druk 3D w medycynie. http://centrumdruku3d.pl/druk-3d-w-medycynie (dostęp: 20.02.2015). [5] M. Brzostek: Drukowanie 3D w praktyce. http://pclab.pl/ art57509.html (dostęp: 20.02.2015). [6] J. Gutenbaum: Modelowanie matematyczne systemów. Wyd. 3. Warszawa: Wyd. Instytutu Badań Systemowych PAN, 2003. [7] A. Czemplik: Modele dynamiki układów fizycznych dla inżynierów. Warszawa: WNT, 2010. [8] G.F. Franklin, J.D. Powell, A. Emami-Naeini: Feedback control of dynamic systems. 7 ed. New Jersey: Prentice Hall, 2014. Artykuł był opublikowany w czasopiśmie „Modelowanie Inżynierskie” nr 54, ISSN 1896-771X.

Rys. 20. Stany układu (model z 4 zmiennymi stanu) 32

Marek Surmak dr hab. inż. Robert Piotrowski, prof. nadzw. PG Wydział Elektrotechniki i Automatyki, Politechnika Gdańska Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 2/2019


tworzywa polimerowe

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 2/2019

33


tworzywa polimerowe

VII Międzynarodowa Konferencja Naukowo-Techniczna – 4.06.2019 r.

Przyszłość opakowań z tworzyw polimerowych RYNEK OPAKOWAŃ W ostatnim stuleciu tworzywa polimerowe znalazły szerokie zastosowanie niemal we wszystkich dziedzinach życia. Produkcja wyrobów z tworzyw sztucznych, w tym opakowań, jest obecnie jedną z najszybciej rozwijających się dziedzin gospodarki. Przewiduje się, że w latach 2016–2020 światowy rynek opakowań będzie rósł o ok. 3,5% rocznie (dane z raportu Smithers Pira), a jego wartość osiągnie 998 mld USD. Światowa dynamika wzrostu jest jednak zdecydowanie niższa niż w Polsce. Z informacji Polskiej Izby Opakowań wynika, że polski rynek opakowań rośnie w tempie prawie dwukrotnie wyższym niż światowy, a jego wartość jest szacowana obecnie na ok. 33,5 mld zł. Według danych Equity Advisors, polski rynek opakowań do roku 2020 będzie nadal rozwijał się dynamicznie, utrzymując ok. 7% roczne tempo wzrostu. KLASYCZNE TWORZYWA POLIMEROWE Znaczący udział w rynku opakowań mają opakowania z tworzyw sztucznych, które ze względu na swoje właściwości stały się powszechnie stosowane. Są one w większości wytwarzane z tradycyjnych tworzyw, pozyskiwanych z zasobów nieodnawialnych (w 2018 r. stanowiły one 37,5% całego rynku opakowań), co powoduje wzrost obciążeń środowiskowych, a także konieczność zagospodarowania zwiększonej masy odpadów. Z perspektywy ochrony środowiska i zrównoważonego rozwoju, tworzywa sztuczne stają się coraz bardziej problematyczną kwestią. Ich produkcja, w dużym stopniu bazująca na zasobach nieodnawialnych, cechuje się ponadto niskim poziomem recyklingu i powtórnego wykorzystania oraz wysokim poziomem emisji do środowiska naturalnego. W celu ograniczania tych negatywnych skutków konieczne staje się wprowadzanie ekologicznych rozwiązań i transformacja przemysłu opakowań w kierunku gospodarki o obiegu zamkniętym. W GOZ, która zakłada wielokrotne wykorzystywanie surowców i materiałów, ważne jest, żeby odpady – jeżeli już powstaną – były traktowane jako surowce wtórne. Uzyskanie jak najwyższego poziomu odzysku i recyklingu odpadów oraz optymalne zagospodarowanie wykorzystanych w produkcji materiałów jest jednym z jej celów. BIOTWORZYWA Rozwiązaniem problemu z zagospodarowaniem stale rosnącej ilości odpadów z tworzyw sztucznych może być stosowanie tworzyw wytwarzanych zgodnie z zasadą zrównoważonego rozwoju, w tym tworzyw ulegających biodegradacji oraz pozyskiwanych z surowców odnawialnych. Tworzywa polimerowe produkowane zgodnie z nowym podejściem i według nowych technologii określa się jako biotworzywa. Termin ten, wprowadzony przez European Bioplastics Association [Dane ze strony internetowej www.european-bioplastics.org/], obejmuje całą grupę materiałów wytwarzanych na bazie źródeł odnawialnych (pochodzenia 34

naturalnego), jak też materiałów biodegradowalnych. Tworzywa te charakteryzują się podobnymi właściwościami jak klasyczne tworzywa ropopochodne i mogą stanowić dla nich zamiennik. W ostatnich latach zainteresowanie takimi materiałami zaczęło szybko wzrastać, co spowodowało zdecydowany postęp w dziedzinie biodegradowalnych materiałów opakowaniowych, rozwój rynku i wzrost dostępności. Biotworzywa stają się obecnie ważnym elementem działań podejmowanych w celu stworzenia w pełni zrównoważonej biogospodarki o obiegu zamkniętym. Aktualne wyniki badań globalnego rynku biotworzyw, zaprezentowane przez stowarzyszenie European Bioplastics podczas listopadowej 12. Europejskiej Konferencji Biotworzyw w Berlinie, potwierdzają stabilny wzrost światowego przemysłu tworzyw pozyskiwanych z surowców pochodzenia biologicznego. Wg danych opublikowanych w raporcie globalny rynek biotworzyw powinien wzrosnąć o 20% w okresie kolejnych pięciu lat. PRZYSZŁOŚĆ OPAKOWAŃ Z TWORZYW POLIMEROWYCH VII MIĘDZYNARODOWA KONFERENCJA NAUKOWO-TECHNICZNA Konferencja odbędzie się 4 czerwca 2019 r. w Warszawie. Jej celem jest przedstawienie aktualnej sytuacji oraz perspektyw rozwoju rynku opakowań, zarówno wytwarzanych z polimerów pochodzących ze źródeł odnawialnych, przydatnych do recyklingu organicznego, jak i tradycyjnych, bazujących na surowcach ropopochodnych, a także nowych trendów, odpowiadających założeniom gospodarki o obiegu zamkniętym. Organizatorami konferencji są: l COBRO-Instytut Badawczy Opakowań; l Centrum Materiałów Polimerowych i Węglowych PAN; l oraz Plastics Europe Polska. Więcej informacji na stronie internetowej COBRO-Instytutu Badawczego Opakowań www.cobro.org.pl. www.cobro.org.pl Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 2/2019


tworzywa polimerowe

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 2/2019

35


branża gumowa

Obecne kierunki badań ze szczególnym uwzględnieniem przeciwutleniaczy polimerycznych oraz przeciwutleniaczy otrzymanych z użyciem substancji pochodzenia naturalnego

Przeciwutleniacze stosowane w produkcji wyrobów gumowych – cz. 2 Marcin Włoch, Ewa Głowińska, Urszula Ostaszewska, Janusz Datta

Powszechnie wykorzystywane w przemyśle gumowym przeciwutleniacze są substancjami otrzymywanymi ze źródeł pochodzenia petrochemicznego i wykazują działanie toksyczne względem człowieka i środowiska naturalnego. Projektowanie nowoczesnych przeciwutleniaczy powinno zatem skupiać się na zminimalizowaniu wad obecnie stosowanych przeciwutleniaczy. Przedstawiona praca obejmuje przegląd literatury z lat 2000–2017 w zakresie nowoczesnych przeciwutleniaczy ze szczególnym uwzględnieniem polimerycznych przeciwutleniaczy petrochemicznych oraz przeciwutleniaczy pochodzenia naturalnego (lub zsyntezowanych z użyciem substancji pochodzenia naturalnego).

P

omimo że obecnie stosowane w przemyśle gumowym przeciwutleniacze zapewniają znaczne wydłużenie czasu użytkowania wyrobów, znaczna część z nich ma wady z technologicznego i środowiskowego punktu widzenia, m.in. wykorzystanie do syntezy surowców pochodzenia petrochemicznego, toksyczność dla człowieka i środowiska przyrodniczego, tendencja do migracji na powierzchnię i wymywania pod wpływem olejów lub wody [1]. Projektowanie nowych przeciwutleniaczy przeznaczonych dla przemysłu gumowego powinno zatem uwzględniać wyeliminowanie tych wad poprzez m.in. wykorzystanie w syntezie substancji pochodzenia naturalnego oraz zwiększenie ich masy molowej. Działania te spowodują odpowiednio zmniejszenie negatywnego oddziaływania na środowisko przyrodnicze i zdrowie ludzi (w tym pracowników przemysłu gumowego) ze względu na minimalizację migracji i wymywania przeciwutleniaczy z wyrobów gumowych, a tym samym obniżenie ryzyka niekontrolowanego uwalniania tych związków do środowiska. Zaprezentowana praca stanowi drugą część artykułu przeglądowego dotyczącego przeciwutleniaczy przeznaczonych do produkcji wyrobów gumowych i obejmuje przegląd aktualnej literatury (z lat 2000–2017) w zakresie nowoczesnych przeciwutleniaczy polimerycznych oraz wytwarzanych z użyciem substancji pochodzenia naturalnego, które stanowią odpowiedź na obecne problemy i wyzwania ze strony przemysłu gumowego [2]. NOWE PRZECIWUTLENIACZE DO KAUCZUKU NATURALNEGO I KAUCZUKÓW SYNTETYCZNYCH Polimeryczne przeciwutleniacze otrzymane z wykorzystaniem substancji petrochemicznych Wśród związków zaproponowanych jako polimeryczne przeciwutleniacze do kauczuku naturalnego i kauczuków syntetycznych wyróżnić można m.in. alkilowane żywice fenolowo-formaldehydowe [3], poliamidy [4, 5] oraz poliaminy aromatyczne [6–9]. 36

Polimeryczne przeciwutleniacze w porównaniu z małocząsteczkowymi przeciwutleniaczami charakteryzują się większą kompatybilnością z polimerami, mniejszą tendencją do migracji na powierzchnię wyrobu oraz mniejszą podatnością na ekstrakcję pod wpływem wody czy olejów, co znacząco zwiększa efektywność i czas ich działania. V.C. Malshe i in. [3] zsyntetyzowali żywice fenolowo-formaldehydowe przez polikondensację formaldehydu oraz nonylowanego fenolu (PNPF) i dodecylowanego fenolu (PDPF) w środowisku kwasowym (rys. 1). Otrzymane alkilowane żywice fenolowe zostały zastosowane jako przeciwutleniacze do kauczuku naturalnego (NR). Efektywniejsze działanie przeciwutleniające, mierzone jako zachowanie właściwości w statycznej próbie rozciągania po przyspieszonym starzeniu (w temperaturze 70oC przez 7 dni), zaobserwowano w przypadku wulkanizatów zawierających PNPF. Ponadto korzystniejsze wyniki badań uzyskano dla wulkanizatów zawierających PNPF i PDPF w porównaniu z wulkanizatem referencyjnym zawierającym komercyjny przeciwutleniacz, tj. styrenowany fenol (SPH). E.A.M. Youssef i in. [4] zaproponowali użycie poliamidów jako przeciwutleniaczy do kauczuku naturalnego. Badacze zsyntetyzowali cztery poliamidy z użyciem kwasu itakonowego (ITA) oraz wybranych diamin aromatycznych, tj. o-fenylenodiaminy (OPDA), m-fenylenodiaminy (MPDA), p-fenylenodiaminy (PPDA) i o-toluidyny (OT). Struktura chemiczna wymienionych poliamidów została przedstawiona na rysunku 2.

Rys. 1. Alkilowane żywice fenolowe Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 2/2019


branża gumowa

Rys. 2. Struktura chemiczna poliamidów zsyntetyzowanych z użyciem kwasu itakonowego oraz wybranych diamin aromatycznych

Otrzymane wulkanizaty poddano starzeniu cieplnemu (w temperaturze 90oC przez 2, 4, 6 i 7 dni) i określono m.in. właściwości w statycznej próbie rozciągania. Materiałami referencyjnymi w badaniach były wulkanizaty zawierające fenylo-β-naftyloaminę (PBN) oraz niezawierające przeciwutleniaczy (REF). Należy pamiętać, że obecnie PBN jest wycofywany z użycia ze względu na podejrzewaną kancerogenność. W wyniku przeprowadzonych badań ustalono, że efektywność zastosowanych przeciwutleniaczy maleje w szeregu: PPDA-ITA > OT-ITA> MPDA-ITA > PBN > OPDA-ITA, przy czym wszystkie z zawierających je wulkanizatów charakteryzowały się lepszymi właściwościami mechanicznymi po przyspieszonym starzeniu niż materiały niezawierające przeciwutleniaczy (REF). Mechanizm działania zsyntetyzowanych przeciwutleniaczy związany jest z dezaktywacją rodników, co wynika z obecności sprzężonego układu wiązań podwójnych w pobliżu grupy aminowej (w ugrupowaniu amidowym) oraz odgałęzień bocznych (CH2=CH<) we fragmentach struktury pochodzących od kwasu itakonowego. M.A. Abd El-Ghaffar i in. [5] zaproponowali również poliamidy (rys. 3) otrzymane z kwasu maleinowego (MA) oraz m-fenylenodiaminy (MPDA) oraz p-fenylenodiaminy (PPDA) jako przeciwutleniacze do kauczuku naturalnego (NR) oraz kauczuku butadienowo-styrenowego (SBR). Otrzymane wulkanizaty poddano przyspieszonemu starzeniu cieplnemu (w temperaturze 90oC przez 2, 4, 6 i 7 dni) i określono m.in. ich właściwości w statycznej próbie rozciągania. Materiałami referencyjnymi w badaniach były wulkanizaty zawierające fenylo-β-naftyloaminę (PBN) oraz niezawierające przeciwutleniaczy (REF). W wyniku przeprowadzonych badań ustalono, że efektywność zastosowanych przeciwutleniaczy maleje w szeregu: PPDA-MA > MPDA-MA > PBN (materiały referencyjne). Mechanizm działania zsyntetyzowanych przeciwutleniaczy poliamidowych związany jest z dezaktywacją rodników na skutek obecności grupy aminowej (w ugrupowaniu amidowym) oraz obecnością wiązań podwójnych (–CH2=CH2–) we fragmentach struktury pochodzących od kwasu maleinowego. Wykazano również, iż zsyntetyzowane przeciwutleniacze mogą być stosowane jako stabilizatory UV. Wśród nowych przeciwutleniaczy wyróżnić można również polimeryczne związki na bazie m.in. aromatycznych diamin. M.N. Ismail i in. [6] zaproponowali użycie polianiliny (PAn) jako poli-

merycznego przeciwutleniacza do kauczuku butadienowo-styrenowego (SBR), natomiast F.M. Helaly i in. [7] rozszerzyli badania o poli(o-aminotiofenol) (PoATP), poli(m-anizydynę) (PmAnis) oraz poli(o-aminofenol) (PoATP), które wraz z polianilną (PAn) zastosowali jako przeciwutleniacze do kauczuku naturalnego (NR) i kauczuku butadienowo-styrenowego (SBR). Otrzymane wulkanizaty NR i SBR poddano przyspieszonemu starzeniu cieplnemu (w temperaturze 90oC przez 7 dni), a następnie zbadano ich właściwości w statycznej próbie rozciągania i zestawiono z wynikami materiałów niestarzonych. Jako materiały referencyjne przygotowano wulkanizaty zawierające komercyjny przeciwutleniacz – fenylo-β-naftyloaminę (PBN). W przypadku wulkanizatów kauczuku naturalnego efektywność zsyntetyzowanych przeciwutleniaczy maleje w szeregu PmAnis > PBN > PoAP ≥ PAn > PoATP, natomiast w odniesieniu do kauczuku butadienowo-styrenowego zależność ta przedstawia się następująco: PmAnis ≥ PBN > PAn > PoAP >> PoATP. Najefektywniejszym w obu przypadkach przeciwutleniaczem okazała się poli(m-anizydyna) (PmAnis), co wynika najprawdopodobniej z obecności sprzężonego układu wiązań podwójnych, grupy aminowej oraz podstawnika metoksylowego w pierścieniu aromatycznym (-OCH3). Abd El-Ghaffar i in. [8] zaproponowali użycie homopolimerów (tj. politiofenu (PT) i poli-o-fenylenodiaminy (PoPDA)), a także kopolimerów, takich jak: poli(anilina-co-m-toluidyna) (PAn-co-mT), poli(anilina-co-o-fenylenodiamina) (PAn-co-oPDA), poli(anilina-co-tiofen) (PAn-co-T), poli(anilina-co-2-aminopirydyna) (PAn-co-2APy), poli(2-aminopirydyna-co-o-fenylenodiamina) (P2APy-co-oPDA), jako przeciwutleniaczy do kauczuku naturalnego (NR) oraz butadienowo-styrenowego (SBR). Strukturę chemiczną wymienionych przeciwutleniaczy przedstawiono na rysunku 5. Wyniki badań porównano z wynikami dla materiałów zawierających komercyjne przeciwutleniacze, tj. polimeryczną pochodną 2,2,4-trimetylo-1,2dihydrochinoliny (TMQ) oraz fenylo-β-naftyloaminę (PBN). Efektywność zsyntetyzowanych przeciwutleniaczy maleje w szeregu: P(An-co-T) > PT > P(An-co-mT) > P(An-co-oPDA) > P(An-co-2APy) > P(oPDA-co-2APy) > PoPDA. Największą efektywność jako przeciwutleniacz wykazywał kopolimer poli(anilina-co-tiofen), co może być spowodowane mie-

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 2/2019

t

Rys. 3. Struktura chemiczna poliamidów zsyntetyzowanych z użyciem kwasu maleinowego oraz wybranych diamin aromatycznych 37


branża gumowa szanym mechanizmem działania obejmującym blokowanie rodników nadtlenkowych przez fragmenty struktury pochodzące od polianiliny oraz rozkładem wodoronadtlenków przez politiofen. Mechanizm działania przeciwutleniającego politiofenu został przedstawiony na rysunku 6. Przeciwutleniacze naturalne oraz otrzymywane z wykorzystaniem substancji pochodzenia naturalnego Przeciwutleniacze pochodzenia naturalnego oraz otrzymane przez przetworzenie substancji pochodzenia naturalnego stanowią odpowiedź na wymagania tzw. zielonej chemii, zmierzającej do wykorzystania surowców pochodzenia naturalnego w syntezie i przetwórstwie tworzyw sztucznych. Ponadto sto-

Rys. 4. Struktura chemiczna polimerycznych przeciwutleniaczy

Rys. 5. Struktura chemiczna przeciwutleniaczy polimerycznych

Rys. 6. Mechanizm działania politiofenu jako przeciwutleniacza

Rys. 7. Wybrane składniki sylimaryny [10] 38

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 2/2019


branża gumowa sowanie surowców naturalnych pozwala na zmniejszenie negatywnego oddziaływania na środowisko naturalne oraz zdrowie człowieka, w porównaniu z obecnie stosowanymi przeciwutleniaczami petrochemicznymi. Prowadzone prace badawcze nad nowymi przeciwutleniaczami pochodzenia naturalnego wskazują na zasadność stałego poszukiwania nowych rozwiązań, które byłyby możliwe (uzasadnione ekonomicznie) do wprowadzenia na rynek. Wymaga to znalezienia powszechnie dostępnego i taniego surowca naturalnego, który po odpowiedniej modyfikacji mógłby stanowić realną alternatywę dla syntetycznych produktów handlowych. Jednym z przykładów przeciwutleniaczy pochodzenia naturalnego są flawonoidy i flawonolignany (pochodne flawonoidów). A. Masek [10] zaproponowała użycie sylimaryny jako naturalnego przeciwutleniacza do kauczuku etylenowo-propylenowego (EPM). Sylimaryna jest kompleksem flawonolignanów pochodzenia roślinnego, pozyskiwanym z łupin nasiennych ostropestu plamistego, i składa się m.in. z sylibiny, izosylibiny oraz sylikrystyny (rys. 7). Badania wykazały, że sylimaryna jest efektywnym stabilizatorami UV i przeciwutleniaczem. Wartym podkreślenia jest również fakt, że sylimaryna może być używana jako indykator procesów starzenia, ze względu na zmianę koloru wskutek procesów degradacji. L.V. Abad i inni [11] użyli keratyny pozyskanej z ptasich piór oraz aminokwasów (takich jak cysteina, tyrozyna, asparagina, fenyloalanina i alanina) jako przeciwutleniaczy do kauczuku naturalnego wulkanizowanego radiacyjnie. Przeprowadzone badania wykazały, że aminokwasy, takie jak cysteina, asparagina i alanina (rys. 8), jak również ich mieszanina, wykazują dobre właściwości przeciwutleniające. Efektywność przeciwutleniaczy była mierzona jako procent zachowania wytrzymałości na rozciąganie po przyspieszonym starzeniu, w porównaniu z wulkanizatami niezawierającymi żadnych przeciwutleniaczy. Również wyniki uzyskane dla keratyny pozyskanej z ptasich piór były zadowalające.

Rys. 8. Aminokwasy o potencjalnym działaniu przeciwutleniającym

S. Tuampoemsab [12] wykorzystał aminokwasy, alaninę, asparaginę i cysteinę, jako naturalne przeciwutleniacze do kauczuku naturalnego wulkanizowanego siarką. Jako próbek referencyjnych użyto wulkanizatów z komercyjnym przeciwutleniaczem, tj. N-1,3-dimetylobutylo-N′-fenylo-p-fenylenodiaminą (6-PPD). Wszystkie próbki poddano przyspieszonemu starzeniu cieplnemu (w temperaturze 100oC przez 24, 48, 72 i 96 h) oraz oznaczono wybrane właściwości w statycznej próbie rozciągania. Spośród użytych aminokwasów najkorzystniejsze wyniki uzyskano dla alaniny, przy czym zastosowany przeciwutleniacz komercyjny (6PPD) okazał się nieznacznie efektywniejszy niż alanina. A.I. Khalaf i in. [13] zaproponowali wykorzystanie pochodnych chitozanu (rys. 9) jako nowych przeciwutleniaczy do kauczuku naturalnego (NR) i kauczuku butadienowo-nitrylowego (NBR). Określono wpływ zastosowanych przeciwutleniaczy na zmianę wybranych właściwości mechanicznych (m.in. właściwości w statycznej próbie rozciągania) i termicznych (w wyniku przyspieszonego starzenia w 90oC przez 1, 2, 4, 6 i 8 dni) i porównano do wulkanizatów otrzymanych z użyciem komercyjnych przeciwutleniaczy, tj. fenylo-β-naftyloaminy (PBN) i N-izopropylo-N-fenylo-p-fenylodiaminy (IPPD). Na podstawie wyników badań stwierdzono, że zsyntetyzowane pochodne chitozanu wykazują efektywność zbliżoną do efektywności wybranych przeciwutleniaczy komercyjnych.

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 2/2019

t

Rys. 9. Chitozan i kopolimery chitozanu 39


branża gumowa Możliwe jest również zastosowanie substancji pochodzenia naturalnego (związków polifenolowych) wyekstrahowanych z liści palmy olejowej jako przeciwutleniaczy do kauczuku naturalnego (NR) i butadienowo-nitrylowego (NBR) [14, 15]. Badania przeprowadzone przez M. Komethiego i in. [14] udowodniły, że zastosowanie tego typu przeciwutleniaczy pozwala na osiągnięcie porównywalnych wyników jak w przypadku komercyjnych przeciwutleniaczy – 2,6-di-tert-butylofenolu (BHT) czy pochodnych 2,2,4-trimetylochinoliny (TMQ) – użytych do kauczuku naturalnego (NR). Efektywność przeciwutleniaczy potwierdzono poprzez pomiar zmian m.in. właściwości wulkanizatów w statycznej próbie rozciągania próbek poddanych starzeniu cieplnemu w temperaturze 70oC przez 4, 7 i 14 dni. PODSUMOWANIE Obecnie stosowane w przemyśle gumowym przeciwutleniacze pochodzenia petrochemicznego wykazują znaczną efektywność działania, mają jednak szereg niekorzystnych właściwości, np. toksyczność dla człowieka i środowiska naturalnego, możliwość migracji na powierzchnię wyrobu oraz wymywania z wyrobów gumowych pod wpływem wody, co skutkuje niekontrolowanym ich uwalnianiem do środowiska. Przeciwutleniacze polimeryczne oraz otrzymane z wykorzystaniem substancji pochodzenia naturalnego są odpowiedzią na tego rodzaju problemy przemysłu gumowego, niemniej jednak wprowadzenie nowych i konkurencyjnych pod względem efektywności oraz ceny przeciwutleniaczy wymaga wielu badań naukowych i przemysłowych. Przegląd dostępnej literatury naukowej pozwala na stwierdzenie, że prace naukowe związane z nowymi przeciwutleniaczami do wyrobów gumowych pozostają aktualnym tematem badawczym od kilku lat. LITERATURA [1] Poradnik technologa gumy, IPGum „STOMIL”, Piastów 2003. [2] M. Włoch, K. Dąbrowski, U. Ostaszewska, J. Datta: Elastomery, 2017, 21, 3–11. [3] V.C. Malshe, S. Elango, S. Rane: Journal of Applied Polymer Science, 2006, 100, 2649–2651. [4] E.A.M. Youssef, D.E. El-Nashaar, M.A. Abd El-Ghaffar: Pigment & Resin Technology, 2003, 32, 219–234.

[5] M.A. Abd El-Ghaffar, D.E. El-Nashar, E.A.M. Youssef: Polymer Degradation and Stability, 2003, 82, 47–57. [6] M.N. Ismail, M.A. Abd El-Ghaffar, K.A. Shaffei, N.A. Mohamed: Polymer Degradation and Stability, 1999, 63, 377–383. [7] F.M. Helaly, W.M. Darwich, M.A. Abd El-Ghaffar: Polymer Degradation and Stability, 1999, 64, 251–257. [8] M.A. Abd El-Ghaffar, K.A. Shaffei, N. Abdelwahab: International Journal of Polymer Science, 2014, Article ID 893542. [9] A.A. Wazzan, M.N. Ismail, M.A. Abd El-Ghaffar: International Journal of Polymer Analysis and Characterization, 2005, 10, 57–69. [10] A. Mase: Polymers, 2015, 7, 1125–1144. [11] L.V. Abad, L.S. Relleve, C.T. Aranilla, A.K. Aliganga, C.M. San Diego, A.M. de la Rosa: Polymer Degradation and Stability, 2002, 76, 275–279. [12] S. Tuampoemsab: Advanced Materials Research, 2013, 747, 664–667. [13] A.I. Khalaf, F.M. Helaly, S.M. El-Sawy: Research on Chemical Intermediates, 2014, 40, 1383–1401. [14] M. Komethi, N. Othman, H. Ismail, S. Sasidharan: Journal of Applied Polymer Science, 2012, 124, 1490–1500. [15] N.H.H. Shuhaimil, N.S. Ishak, N. Othman, H. Ismail, S. Sasidharan: Advanced Materials Research, 2013, 626, 366–371.

Artykuł był opublikowany w czasopiśmie „Elastomery” nr 4/2017.

dr inż. Marcin Włoch dr inż. Ewa Głowińska Politechnika Gdańska, Wydział Chemiczny Katedra Technologii Polimerów ul. G. Narutowicza 11/12, 80-233 Gdańsk mgr inż. Urszula Ostaszewska dr hab. inż. Janusz Datta Instytut Inżynierii Materiałów Polimerowych i Barwników Oddział Elastomerów i Technologii Gumy ul. Harcerska 30, 05-820 Piastów

REKLAMA

40

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 2/2019


z kraju i ze świata

Targi PLASTPOL 2019 – najlepszy klimat dla biznesu i branży przetwórstwa tworzyw sztucznych w Europie Środkowo-Wschodniej

XXIII Międzynarodowe Targi Przetwórstwa Tworzyw Sztucznych i Gumy PLASTPOL Polskie firmy branży przetwórstwa tworzyw sztucznych dynamicznie się rozwijają, z roku na rok rośnie krajowy rynek tej branży – dlatego targi PLASTPOL to najlepsze w Europie Środkowo-Wschodniej miejsce prezentacji możliwości produkcyjnych, biznesowych kontaktów, przeglądu ciekawych nowości i debiutów firm

D

la przedsiębiorców zagranicznych, którzy stanowią już ponad 50 procent wystawców Międzynarodowych Targów Przetwórstwa Tworzyw Sztucznych, to wyjątkowa okazja spotkania w jedynym miejscu liderów polskiej branży i nawiązania współpracy. Tegoroczne wydarzenie odbędzie się od 28 do 31 maja. Trudno wyobrazić sobie współczesny świat bez produktów przetwórstwa tworzyw sztucznych i gumy. Wzrasta ich specjalizacja, podążając w stronę recyklingu i biodegradowalności. W 2018 roku podczas targów PLASTPOL wystawa zgromadziła ofertę 812 firm z 39 państw. Powierzchnia ekspozycji we wszystkich 7 halach wystawienniczych kieleckiego ośrodka targowego wyniosła 34 tys. m2. PLASTPOL odwiedziło blisko 19 tys. specjalistów. Dane PlasticsEurope za rok 2017 mówią, że najwięcej inwestorów zagranicznych w branży przetwórstwa tworzyw pochodzi z Niemiec, Austrii i Włoch. Firmy z tych krajów stanowiły najliczniejszą grupę wystawców roku 2018. W kolejnej edycji targów PLASTPOL do tego grona dołącza również Turcja z ważnymi firmami branży. Pojawianie się kolejnych silnych graczy międzynarodowego rynku podczas wystawy w Targach Kielce, po raz kolejny daje dowód, że ranga wydarzenia wciąż rośnie. Międzynarodowe Targi Przetwórstwa Tworzyw Sztucznych i Gumy gromadzą na liście wystawców firmy z różnych kierunków: Austrii, Belgii, Chin, Czech, Danii, Egiptu, Francji, Hiszpanii, Holandii, Hong Kongu, Indii, Iranu, Irlandii, Izraela, Japonii, Kataru, Korei Płd., Litwy, Luxemburga, Malezji, Niemiec, Portugalii, Rosji, Serbii, Słowacji, Słowenia, Szwajcarii, Szwecji, Tajlandii, Tajwanu, Turcji, Uzbekistanu, Ukrainy, USA, Węgier, Wielkiej Brytanii, Wietnamu i Włoch oraz oczywiście z Polski. Zakres branżowy targów obejmuje: technologie, maszyny i urządzenia do przetwórstwa tworzyw sztucznych, opakowania, wzornictwo, tworzywa sztuczne, przetwórstwo gumy, recykling SPECJALIŚCI PRZETWÓRSTWA TWORZYW SZTUCZNYCH O PRZYSZŁOŚCI BRANŻY PLASTPOL 2019 nie zawiedzie tych, którzy przyzwyczaili się do hal kieleckiego ośrodka wstawienniczego wypełnionych pracującymi maszynami i prezentacją nowych technologii przetwórstwa tworzyw sztucznych. Jednak oprócz ciekawych ekspozycji zapraszających do zwiedzania i rozmów o biznesie, Międzynarodowe Targi Przetwórstwa Tworzyw Sztucznych i Gumy w Targach Kielce to miejsce, gdzie merytorycznie dyskutuje się o przyszłości branży. Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 2/2019

– PLASTPOL jest stałym punktem w kalendarzu działań promocyjno-marketingowych wielu znanych firm – mówi Agnieszka Dąbrowska, Dyrektor Projektu PLASTPOL – Podczas tegorocznych targów z pewnością nie zabraknie liderów branży z kraju i zagranicy, firm liczących się w branży europejskiej. Zapraszamy do współpracy także nowych producentów, bo PLASTPOL to doskonałe miejsce, by zadebiutować wśród najlepszych. Pierwszy targowy dzień bywalcom targów PLASTPOL nieodmiennie kojarzy się z konferencją Fundacji PlasticsEurope Polska, która ogłasza w Kielcach najświeższe dane branży dotyczące produkcji i zapotrzebowania na tworzywa w Polsce i w Europie. Spotkanie organizowane w scenerii 27-metrowej wieży Centrum Kongresowego Targów Kielce gromadzi wielu przedstawicieli prasy, zarówno branżowej, jak i lokalnej i ogólnopolskiej. JUBILEUSZOWY OMNIPLAST I PEŁEN WIEDZY PLASTECH INFO W TARGACH KIELCE Z targami branży przetwórstwa tworzyw sztucznych i gumy związany jest również finał znanego na polskim rynku konkursu Omniplast. Jego zadaniem jest popularyzacja wiedzy dotyczącej tworzyw sztucznych i technologii ich przetwórstwa. Odbywający się tradycyjnie w pierwszym targowym dniu konkurs w 2019 roku obchodzi swój jubileusz 10-lecia. Organizatorzy – Targi Kielce oraz Serwis Internetowy www.tworzywa.pl przygotowali dla wystawców targów PLASTPOL, spośród których rekrutują się zawodnicy, wiele niespodzianek. PLASTECH INFO to kolejny stały punkt programu targów PLASTPOL 2019. Dwudniowe seminarium techniczne towarzyszy targom w Kielcach i propaguje bieżącą wiedzę o branży. GALA PLATINUM – TYLKO DLA NAJLEPSZYCH PODCZAS TARGÓW PLASTPOL Najlepsze produkty targowe, najciekawsze sposoby ich prezentacji na stoiskach zawsze są w Kielcach mile widziane, a także nagradzane. Gala PLATINUM PLAST, towarzysząca targom PLASTPOL to uroczystość przyznawania wyróżnień i medali Targów Kielce gromadzi zawsze duże audytorium, a trofea targowe zdobią ściany i półki wielu firm polskich i zagranicznych. Kolejna, 23. edycja Międzynarodowych Targów Przetwórstwa Tworzyw Sztucznych i Gumy PLASTPOL przed nami! Zapraszamy do Targów Kielce 28–31 maja 2019! Źródło: Targi Kielce S.A. 41


technologie

Zastosowanie metod przyrostowych do prototypowych form rozdmuchowych Tomasz Jaruga, Michał Modławski, Dariusz Kwiatkowski

Proces wdrażania nowych wyrobów z tworzyw sztucznych do produkcji masowej wiąże się z koniecznością wytworzenia prototypów wyrobu na kilku etapach. Do wstępnej oceny kształtu wyrobu wystarczy często wykonanie modelu metodami przyrostowymi. W kolejnym etapie, gdy wymagane jest wykonanie małych serii do walidacji, zachodzi konieczność wykonania prototypowego narzędzia pracującego w technologii docelowej. Ze względu na szybkość wykonania takiego prototypowego narzędzia, mniejsze koszty i możliwość wprowadzania szybkich zmian, stosować można również metody przyrostowe, o ile narzędzie będzie wystarczająco trwałe do wykonania danej serii.

W

przetwórstwie tworzyw użycie narzędzi prototypowych wykonanych metodami przyrostowymi dotyczy w szczególności wtryskiwania [1, 2], ale nie tylko, gdyż można wykonywać również formy rozdmuchowe [3] czy też formy do termoformowania [4]. Przy wytwarzaniu takich form ważne są parametry drukowania, gdyż wpływają one na wytrzymałość wykonanego tą metodą obiektu, w szczególności w przypadku technologii FDM (Fused Deposition Modeling), polegającej na wytłaczaniu nitki uplastycznionego tworzywa [5,6]. Metoda FDM charakteryzuje się jednak mniejszą dokładnością odwzorowania szczegółów modelu formy w porównaniu z metodami PolyJet czy MultiJet, w których następuje drukowanie kropelek żelu fotopolimerowego, utwardzanego lampą UV [7, 8]. Możliwe jest zastosowanie form wykonanych technologiami przyrostowymi do różnych odmian procesów rozdmuchiwania, a mianowicie: wytłaczania z rozdmuchiwaniem (EBM – Extrusion Blow Moulding), wtryskiwania z rozdmuchiwaniem (IBM – Injection Blow Moulding) także rozdmuchiwania z rozciąganiem wstępnym preformy (Stretch Blow Moulding). Przykładową formę do wykonywania prototypów butelek w procesie wytłaczania z rozdmuchiwaniem pokazano na rys. 1. Jest to forma wykonana

Rys. 1. Forma prototypowa z tworzywa Digital ABS oraz wykonana w tej formie butelka [3] 42

za pomocą technologii PolyJet z materiału Digital ABS (produkowanego przez firmę Stratasys). Ze względu na specyfikę procesu wytwarzania w formie wykonane są: kieszeń odpadowa, rowki odpowietrzające oraz wybrane na stalowy kołnierz do współpracy z trzpieniem rozdmuchowym i tuleją odcinającą. Na rys. 2 przedstawiono formę do rozdmuchiwania butelki metodą wytłaczania z rozdmuchiwaniem. Obie części gniazda formującego wykonane zostały metodą FDM na drukarce golemD z filamentu ABS +1.75 black. Forma przystosowana jest do pracy na wytłaczarce W25 z jednostką rozdmuchującą UFP-05, produkcji Metalchem Toruń, z trzpieniem rozdmuchowym umiejscowionym od dołu formy. Ze względu na konieczność współpracy z trzpieniem rozdmuchującym w dolnej części gniazd umiejscowione są wkładki odcinające z hartowanej stali. Formę zamontowaną na maszynie pokazano na rys. 3a, natomiast wykonaną butelkę na rys. 3b. Ważnymi aspektami do uwzględnienia przy projektowaniu formy są [3, 9]: l zaprojektowanie odpowiednio dużej powierzchni podziału – ze względu na ograniczoną wytrzymałość na ściskanie materiału formy, siłę zwarcia formy należy rozkładać na możliwie dużej powierzchni, aby nie wytworzyć zbyt dużego naprężenia ściskającego w tym materiale;

Rys. 2. Forma prototypowa na butelkę - wydruk gniazd na drukarce FDM, Zakład Przetwórstwa Polimerów PCz [9] Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 2/2019


technologie objętość wytwarzanego pojemnika jest niezbyt duża (do 1 litra), gdyż w przeciwnym razie koszty wydruku gniazda rosną i wymagana jest duża drukarka; l wymagane jest wykonanie kilku opcjonalnych wersji wyrobu; l prototypy mają być wykonane z docelowego tworzywa; l przewiduje się zmiany konstrukcyjne wyrobu – wykonanie skorygowanej formy będzie prawdopodobne. l

PODSUMOWANIE W przypadku wdrażania wyrobów, które mają być produkowane masowo, potrzeba wyprodukowania serii kilkudziesięciu sztuk prototypów związana jest z koniecznością formowania za pomocą technologii docelowej. Pierwsza tego typu seria może być z powodzeniem wykonana z użyciem formy jednogniazdowej nie wykonanej techniką ubytkową w metalu, ale metodami przyrostowymi. Niesie to ze sobą pewne ograniczenia i różnice, jak mniejsza trwałość takiego narzędzia czy inna charakterystyka wymiany ciepła między tworzywem a formą. Jednak kształt wykonanych pojemników czy butelek jest poprawny, a wykonanie narzędzia nie wymaga skomplikowanej obróbki. Zastosowanie wymiennych wkładek formujących umożliwia korzystanie z tej samej obudowy formy przy wdrażaniu wyrobów prototypowych o podobnym kształcie i wymiarach.

Rys. 3. Forma wydrukowana z materiału ABS metodą FDM, a) forma zamontowana na maszynie, b) butelka wytworzona z tworzywa PE-HD [9]

zaprojektowanie odpowiednio szerokich krawędzi odcinających wypływkę. Krawędzie wykonane w metalu są zwykle ostre, ale przy odcinaniu wypływki przez takie ostre krawędzie w formie wykonanej z tworzywa może dojść do ich uszkodzenia; l korzystanie w miarę możliwości z obudowy metalowej (stalowej czy ze stopów aluminium); l zastosowanie elementów pozycjonujących obie części formy – wydrukowanych w formie (rys. 1) albo dodatkowych, stalowych; l wykorzystanie stalowego pierścienia odcinającego naddatek przy szyjce butelki – ze względu na współpracę z trzpieniem rozdmuchującym wyposażonym w tuleję odcinającą, nacisk tulei może spowodować uszkodzenie formy. Zaleca się także przeprowadzenie obróbki cieplnej wydrukowanej formy. Dla przykładu, materiał Digital ABS Plus obrobiony cieplnie wykazuje większą temperaturę ugięcia pod obciążeniem (HDT; 0,45 MPa): 92–95oC wobec 58–68oC bez obróbki cieplnej [10]. Przy eksploatacji form prototypowych do wytwarzania butelek i pojemników należy wziąć pod uwagę następujące kwestie [3, 9]: l chłodzenie zewnętrzne powierzchni gniazd formujących – za pomocą sprężonego powietrza – aby nie dopuścić do przegrzania gniazd; l odpowiednio długie przerwy pomiędzy kolejnymi cyklami formowania – aby umożliwić chłodzenie gniazd. Zalety wykorzystania drukowanych form [3, 11, 12]: l skrócenie czasu wdrożenia formy prototypowej w porównaniu do form wytwarzanych obróbką ubytkową; l obniżenie kosztów wykonania formy; l uniknięcie konieczności obróbki wykańczającej bądź zminimalizowanie tej obróbki. Zastosowanie form prototypowych wykonanych metodami przyrostowymi jest uzasadnione, gdy [3, 11, 12]: l seria produkcyjna jest odpowiednio mała (do 1000 sztuk) – ze względu na trwałość formy i dłuższy czas cyklu; l

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 2/2019

LITERATURA [1] M. Knights: Rapid Tooling – It’s Faster in Molding, Too, Plastics Technology 3/2/2005 – ptonline.com. [2] T. Jaruga: Wtryskiwanie prototypowe, Tworzywa Sztuczne w Przemyśle Nr 3/2017, s. 40–44. [3] PolyJet for Blow Molding. Application Brief. Stratasys 2014, 2015: stratasys.com. [4] M. Modławski, T. Jaruga: Computer simulation of thermoforming process and its verification using a Rapid Tooling mould, MATEC Web of Conferences 157, 01012 (2018), https://doi. org/10.1051/matecconf/201815701012. [5] T. Jaruga, M. Modławski: Wytrzymałość struktury sześciokątnej otrzymanej metodą drukowania FDM, Przetwórstwo Tworzyw 5 (wrzesień–październik) / 2016, 173, tom 22, s. 428–437. [6] A. Katunin, E. Wacławik, M. Bilewicz: Wpływ parametrów technologicznych na właściwości eksploatacyjne elementów wytwarzanych techniką przyrostową FDM, Przetwórstwo Tworzyw 6 (listopad–grudzień) 2016, 174, tom 2, s. 554–562. [7] A. Gebhardt: Understanding Additive Manufacturing, Hanser Publishers, Munich 2012. [8] A. Gebhardt, J.S. Hötter: Additive Manufacuring. 3D Printing for Prototyping and Manufacturing, Hanser Publishers, Munich 2016. [9] T. Jaruga, M. Modławski, D. Kwiatkowski: Zastosowanie kompozytowego filamentu do wytwarzania prototypowej formy rozdmuchowej / Application of a composite filament for manufacuring of a prototype blow mould, XVII Międzynarodowa Konferencja Naukowo-Techniczna „Polimery i kompozyty konstrukcyjne” Gliwice-Szczyrk 8-11 maja 2018, s. 30. [10] Digital ABS Plus. PolyJet simulated ABS plastic. Stratasys. com. [11] https://prototypingsolutions.com/blow-molding/. [12] https://proto3000.com/applications/blow-molding/. dr inż. Tomasz Jaruga mgr inż. Michał Modławski dr hab. inż. Dariusz Kwiatkowski, prof. PCz Zakład Przetwórstwa Polimerów, Politechnika Częstochowska Al. Armii Krajowej 19c, 42-201 Częstochowa 43


tworzywa w medycynie

Biomedyczne zastosowania polimerów – materiały opatrunkowe Robert Karpiński, Beata Górniak, Jacek Maksymiuk

Artykuł stanowi przegląd literatury dotyczącej możliwości wykorzystania biopolimerów do otrzymywania materiałów opatrunkowych. Opisano przebieg procesu gojenia się rany na poszczególnych etapach, od momentu jej powstania do fazy remodelingu. Wymieniono i omówiono rodzaje występujących na rynku medycznym opatrunków aktywnych i scharakteryzowano model idealnego opatrunku wyróżniającego się zapewnianiem odpowiednich warunków środowiskowych, a także bezpośrednim działaniem na ranę. Omówiono właściwości oraz metody otrzymywania hydrożeli, a także możliwości zastosowania ich jako materiałów opatrunkowych należących do nowej generacji. Scharakteryzowano wybrane produkty handlowe.

L

eczenie ran od początku istnienia ludzkości stanowi bardzo istotny problem. Pierwszymi środkami leczniczymi były substancje pochodzenia naturalnego takie jak miód, masło, żywica, preparaty roślinne. Z biegiem lat i rozwojem nauki powstawały coraz to nowe metody wspomagające odbudowę uszkodzonych tkanek. Przełomem w tej dziedzinie były badania prowadzone przez prof. Wintera w 1962 roku. Dowiódł on, że wilgotne środowisko dwukrotnie przyspiesza proces odnawiania się naskórka. W 1964 roku prof. Hinman i prof. Maibach potwierdzili jego badania w warunkach szpitalnych. Od tamtej pory zainteresowanie polimerowymi opatrunkami systematycznie wzrasta [1]. Celem pracy jest przegląd literatury dotyczącej procesu gojenia się rany oraz opatrunków nowej generacji stosowanych obecnie w medycynie. PROCES GOJENIA SIĘ RANY Rana jest to przerwanie ciągłości skóry, uszkodzenie błon śluzowych i tkanek głębiej położonych powstałe na skutek urazu (mechanicznego, termicznego, chemicznego) lub zamierzonych działań w wyniku zabiegów chirurgicznych, często połączone z krwotokiem. Uszkodzenie ciała inicjuje wiele złożonych zjawisk fizycznych i chemicznych składających się na proces gojenia rany, wykształcony w milionach lat rozwoju filogenetycznego człowieka [2]. Przebieg procesu gojenia jest skomplikowany i indywidualny u każdego człowieka. Ma na niego wpływ wiele czynników ogólnych, takich jak: wiek, odżywianie, odporność, zaburzenia hormonalne, przebyte lub obecne choroby, stosowana farmakologia, a także temperatura i stężenie tlenu. Szybkość gojenia rany zależy także od jej wielkości, umiejscowienia, ukrwienia, obecności ciał obcych, tkanki martwiczej lub infekcji oraz sposobu leczenia. Każdy z tych czynników może odpowiednio skracać lub wydłużać proces gojenia na poszczególnych jego etapach. To, czego nie można uniknąć, co jest jednakowe i niezmienne u każdego z nas to stadia gojenia się ran [3]. Wyróżniamy trzy następujące po sobie fazy: oczyszczania (faza zapalna, wysiękowa), proliferacyjna oraz remodelingu (odrost nabłonka, naczyń i nerwów, migracja komórek, uporządkowanie się kolagenu) (rys. 1). Z rany początkowo wydobywa się krew, a następnie (po zahamowaniu krwawienia) wydzielina surowiczo-włóknikowa, która ulega skrzepnięciu. Faza oczyszczania (24–48 h)

44

polega na usunięciu martwiczych tkanek, zanieczyszczeń oraz na zapewnieniu ranie odpowiednich warunków środowiskowych. W fazie tej główną rolę odgrywają płytki krwi uwalniające substancje powodujące krzepnięcie. Do skrzepniętej wydzieliny przedostają się leukocyty, które rozpuszczają się i pochłaniają martwe tkanki. Ważną rolę odgrywa także płytkowy czynnik wzrostu (PDGF). Przyciąga on do rany neutrofile i monocyty z krwi oraz fibroblasty z otoczenia rany, które inicjują krótki proces zapalny [2–6]. Faza proliferacyjna (4–42 dni) rozpoczyna się kilka dni po utworzeniu rany. Polega na wytworzeniu nowych naczyń krwionośnych. Jednocześnie od brzegów rany zaczyna rozrastać się tkanka ziarninowa, która stopniowo wypełnia ubytek. Przez cały czas rozrostu ziarnina jest pokryta warstewką płynu surowiczo-włóknikowego i leukocytów, co chroni ranę przed wtórnym zakażeniem. Przebieg tej fazy zależny jest także od zaopatrzenia rany w tlen i substancje odżywcze [2–6]. W trzeciej, ostatniej fazie (6 tyg.–9 miesięcy) dzięki uporządkowaniu włókien kolagenowych dochodzi do obkurczenia i zmniejszenia powierzchni rany, która w efekcie pokryta zostaje cienką

Rys. 1. Fazy gojenia rany [7] Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 2/2019


tworzywa w medycynie warstwą nabłonka. W końcu na bliznę narasta z sąsiedztwa naskórek i na tym kończy się proces gojenia. Tkanka bliznowata jest twardsza i bledsza od zwykłej tkanki łącznej, gdyż zawiera więcej włókien, które często ulegają zmianom szklistym, a mniej naczyń krwionośnych [2–6]. MODEL IDEALNEGO OPATRUNKU AKTYWNEGO Wieloletnie badania dotyczące wpływu wilgoci w złożonych procesach gojenia i rozwój technologii materiałów polimerowych pozwoliły na określenie cech i stworzenie opatrunku idealnie przyjaznego ranie. Zaawansowane wyroby, często nazywane opatrunkami nowej generacji, wyróżniają się spośród tradycyjnych materiałów opatrunkowych następującymi cechami: l utrzymują odpowiednie warunki środowiskowe dla gojenia się ran (wilgotność, temperatura, pH, odpowiednia wymiana gazowa między raną a otoczeniem); l mają bezpośredni wpływ na gojenie się ran (pochłanianie wysięku, oczyszczanie rany z tkanek martwiczych, stymulacja namnażania komórek znacznie przyspieszających proces leczenia, usuwanie toksycznych komponentów);

chronią ranę i nowo powstające tkanki przed zanieczyszczeniem, ponownym uszkodzeniem; l tworzą skuteczną barierę dla bakterii i drobnoustrojów; l wymagają znacznie mniejszej częstotliwości zmian; l nie zawierają substancji toksycznych dla organizmu; l są hipoalergiczne; l przezroczystość opatrunku pozwala na kontrolę stanu rany w dowolnym momencie. Idealne opatrunki aktywne oprócz zapewniania wilgotnego środowiska zawierają dodatkowo czynnik aktywny. Czynnikami aktywnymi są przede wszystkim związki antydrobnoustrojowe, czynniki wzrostu komórek oraz żywe komórki. Istnieją również przypadki, wykorzystywania, jako czynniki aktywne antybiotyków oraz substancji tamujących krwawienie [8, 9]. Jednak ze względu na różnorodność ran i zróżnicowane warunki gojenia odmienne u każdego pacjenta, stworzenie jednego opatrunku spełniającego wszystkie cechy i obejmującego spektrum swojego działania cały okres gojenia rany wydaje się trudny do osiągnięcia. l

Tabela 1. Rodzaje opatrunków aktywnych, przykłady produktów handlowych, skład i charakterystyka [11]

Opatrunki absorpcyjne Hydrożele

Produkt Actisorb Plus Kaltocarb Lyofoam C Aqua-gel, Curiosin, Granugel, Hydrosorb, Intrasite gel,

Skład Węgiel aktywowany, srebro lub alginian Polimery

Hydrowłókna

Aquacel, Versiva

Karboksy-metylo-celuloza

Granulaty

Acudex, Debrisan, Jodosorb

Ziarna polisacharydów

Opatrunki poliuretanowo –piankowe

Allevyn, Combiderm, Lyofoam, Mepilex, Tielle

Składniki hydrofilowe

Alginiany

Kaltogel, Kaltostat, Sorbalgon, Sorbsan

Sole sodowe i wapniowe kwasu alginowego

Hydrokoloidy

Comfeel, Granuflex, Hydrocoll, Tegasorb

Elastomery, karboksy-metylo-celuloza, polisacharydy, proteiny

Perforowane okłady okluzyjne

Comprigel, Melolin, Release

Polisacharydy

Opatrunki półprzepuszczalne

Bioclusive, Cutifilm, Hydrofilm, Opsite

Błona poliuretanowa

Opatrunki złożone

Combider, Fibracol, Tender Wet, Tielle, Versiva

Alginian sodowowapniowy i kolagen wołowy

Opatrunki oparte na inżynierii genetycznej

Unikatowe opatrunki lniane

Macierz pozakomórkowa, czynniki wzrostu, cytokiny, keratynocyty

Charakterystyka Występują w postaci miękkiej, elastycznej pianki, pochłaniają przykry zapach i wydzielinę, dają termiczną izolację, są przepuszczalne dla powietrza. Wchodzące w skład tych opatrunków nierozpuszczalne polimery oczyszczają ranę z tkanek martwiczych oraz utrzymują odpowiednią wilgotność. Karboksymetyloceluloza, która po wchłonięciu wysięku tworzy żel wypełniający dno rany, dzięki czemu hamuje dalszy wysięk. Ponadto zapewnia korzystne, wilgotne środowisko oraz kwaśne pH, co z kolei hamuje rozwój drobnoustrojów. Są pierwszymi opatrunkami aktywnymi wprowadzonymi do lecznictwa. Ziarna polisacharydów pochłaniają wysięk i wspomagają oczyszczanie się ran. Hydrofilowe składniki absorbują wysięk, jednocześnie zapewniając wilgotne środowisko rany, działają termoregulacyjnie. Zapewniają większy komfort pacjentowi poprzez rzadsze zmiany opatrunku. W kontakcie z raną powstaje substancja żelowa, która dzięki swoim właściwościom hydrofilowym zapobiega wysuszaniu rany oraz przyspiesza powstawanie ziarniny i epitelizację. W reakcji z wysiękiem wewnętrzna warstwa opatrunku złożonego z elastomerów, karboksymetylocelulozy, polisacharydów i protein zwiększa swoją objętość, tworząc miękki żel. W takim środowisku zachodzą procesy oczyszczania, ziarninowania i naskórkowania. Dzięki swej przestrzennej budowie skutecznie ochraniają ranę nie przywierając do niej, działanie kohezyjne, efekt chłodzenia, do ogólnego zaopatrywania ran różnego pochodzenia. Stanowią ochronę przed wtórnym zakażeniem i mechanicznymi podrażnieniami gojących się ran. Są przepuszczalne dla gazów i wody, a ich odpowiednia plastyczność zapewnia dobre dopasowanie takiego opatrunku do ciała. Zostały opracowane w celu połączenia korzystnych działań różnych rodzajów opatrunków aktywnych. Zatem ich działanie jest wielostronne na proces gojenia się ran. Do tej grupy opatrunków należą bezkomórkowe substytuty skóry oraz substytuty skóry jednoi dwuwarstwowe.

t

Opatrunki aktywne

Źródło: Opracowanie własne przy wykorzystaniu [11]

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 2/2019

45


tworzywa w medycynie RODZAJE OPATRUNKÓW AKTYWNYCH Rozpoznanie zjawisk zachodzących podczas procesu gojenia zaowocowało szybkim rozwojem grupy specjalistycznych opatrunków. Wywołało to pojawienie się na rynku dużej ilości produktów o zróżnicowanych cechach [10]. Aktywne wyroby opatrunkowe stanowią obecnie główny kierunek rozwoju w gałęzi rynku wyrobów medycznych. Z roku na rok obserwuje się coraz większą liczbę takich opatrunków, wprowadzanych do standardowych metod leczenia, a badania nad nowymi materiałami opatrunkowymi intensyfikuje dodatkowo brak pojedynczego produktu, idealnego dla każdego rodzaju rany, na wszystkich etapach jej leczenia [8]. W tabeli 1 przedstawiono poszczególne rodzaje opatrunków aktywnych, przykłady produktów handlowych, główne składniki oraz krótką charakterystykę. HYDROŻELE Hydrożelem nazywamy substancję, którą tworzy trójwymiarowa sieć polimerowa, a fazą rozproszoną wypełniającą wolne przestrzenie jest woda. W stanie suchym łańcuchy polimerowe występują w postaci szczelnie zwiniętych kłębków. Pod wpływem wody grupy funkcyjne ulegają dysocjacji, przez co następuje rozluźnienie kłębka i możliwości dalszej absorpcji wody aż do utworzenia żelu [12]. Do produkcji hydrożeli wykorzystywane są polimery naturalne, sztuczne, a także ich mieszaniny. Ich przykłady pokazane są w tabeli 2. Właściwości fizyczne polimerowych absorbentów zależą od wielu czynników takich jak: rodzaj matrycy polimerowej, charakter grup funkcyjnych, temperatury, w jakiej przebiega reakcja sieciowania, stosunku reagentów oraz stopnia rozdrobnienia produktu. Ważnymi czynnikami wpływającymi na właściwości końcowe substancji są skład chemiczny i temperatura roztworu wypełniającego przestrzenie w szkielecie polimerowym. Wykonanie hydrożelu o odpowiedniej konsystencji wymaga użycia polimerów o odpowiedniej lepkości i stężeniu; zbyt twarda konsystencja utrudnia rozprowadzenie, natomiast zbyt

Rys. 2. Przykładowy hydrożel [13]

miękka może przyczynić się do zbyt słabej adhezji substancji do skóry [14]. Obecnie wyróżniane są trzy metody otrzymywania hydrożeli, a mianowicie metoda chemiczna, metoda wykorzystująca promieniowanie mikrofalowe oraz metoda radiacyjna. Zastosowanie chemicznych metod otrzymywania pozwala uzyskać pożądane substancje w warunkach laboratoryjnych przy niewielkich kosztach. Zdecydowaną wadą jest brak sterylności i długi czas przebiegu reakcji dochodzący nawet do 24 godzin [15]. Substancje powstałe w procesach wykorzystujących promieniowanie mikrofalowe nie zawsze charakteryzują się właściwościami oczekiwanymi przed rozpoczęciem procesu. Ze względu na kierunek przebiegu ciepła (od wewnątrz substancji do zewnątrz) często dochodzi do miejscowych przegrzań, a w wyniku tego wzrostu porowatości i spadku ogólnych właściwości substancji wyjściowej [16–19]. W metodzie radiacyjnej proces sieciowania zachodzi pod wpływem promieniowania gamma lub strumienia elektronów z akceleratora. Jest on bezodpadowy i przyczynia się do eliminacji substancji szkodliwych dla zdrowia i środowiska. Superabsorbenty wytwarzane za pomocą metody radiacyjnej charakteryzują się najlepszymi właściwościami fizycznymi. Tylko substancje otrzymane za pomocą tej metody są sterylne i znajdują zastosowanie w medycynie [1]. OPATRUNKI HYDROŻELOWE Opatrunki hydrożelowe należą do najnowszej trzeciej generacji materiałów opatrunkowych. Posiadają lepsze właściwości mechaniczne, są bardziej elastyczne. Cechuje je bardzo dobra biokompatybilność. Zazwyczaj stosowane są w leczeniu ran trudno gojących, słabo lub średnio sączących, w zależności od posiadanych zdolności absorpcyjnych. Zdecydowanie rzadziej stosowane są do ran mocno sączących. Zbudowane są z trójwymiarowej sieci polimerów polisacharydowych poprzeplatanych cząsteczkami poliakryloamidu lub poliuretanu. Zawartość wody w hydrożelowym opatrunku waha się w granicach 60–90%. Dzięki tak dużej zawartości wody zapewniają suchej ranie odpowiednie nawilżenie i nawodnienie. Przenikanie wody z opatrunku powoduje rozpuszczenie strupa oraz tkanek martwiczych, jednocześnie wspomagając procesy gojenia [9]. Woda obecna w opatrunkach przyczynia się do pojawienia się efektu chłodzenia, który jest bardzo korzystny w przypadku bolesnych ran oparzeniowych. Opatrunki zmniejszają bolesność i zapobiegają powstawaniu blizn przerostowych. Materiały tego typu charakteryzują się doskonałą zdolnością absorpcji wody. Umożliwia to wiązanie wydzieliny wraz z zanieczyszczeniami we wnętrzu makrocząsteczek, zapewniając stałe oczyszczanie rany. Woda, która nieustannie paruje z powierzchni opatrunku, zastępowana jest przez pochłonięty wysięk, pozwala na zachowanie żelowej konsystencji. Trójwymiarowa struktura hydrożelu wspomaga tworzenie bariery ochronnej, zabezpieczając tym samym ranę przed wtórnym zakażeniem. Struktura opatrunku stanowi warstwę przepuszczalną dla tlenu, zapewniając odpowiednią wymianę gazową przez cały proces leczenia,

Tabela 2. Polimery wykorzystywane w procesach wytwarzania hydrożeli [12] Naturalne Polimery wykorzystywane do tworzenia hydrożeli

Sztuczne Kombinacje naturalnych i sztucznych

Kwas alginowy, pektyna, kwas hialuronowy, siarczan dekstranu, siarczan chondroityny, chitozan, polilizyna, chityna, fibryna, kolagen, żelatyna, dekstran, agaroza, pullulan PEG-PLA-PEG, PEG-PLGA-PEG, PEG-PCL-PEG, PLA-PEG-PLA PHB, polialkohol winylowy, polifosfazen, N-winylopirolidon P(PEG-co-peptyd), alginian-g-(PEO-PPO-PEO), P(PLGA-co-seryna), kolagen akrylan, alginian-akrylan

Źródło: Opracowanie własne na podstawie [12]

46

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 2/2019


tworzywa w medycynie tym samym przyspieszając regenerację uszkodzonych tkanek. Opatrunki hydrożelowe są nietoksyczne, niealergizujące, ich produkcja jest stosunkowo łatwa i nie wymaga dużych kosztów. Stosowanie hydrożelowych opatrunków zapewnia leczenie rany w środowisku wilgotnym. Opatrunek nie przywiera bezpośrednio do rany, dzięki temu jego zmiana jest bardzo łatwa. Zapobiega to pozostawaniu w ranie trudno usuwalnych fragmentów, często występujących w przypadku tradycyjnych opatrunków [1, 20]. Proces zmiany opatrunku pokazany jest na rysunku 3. Wewnętrzna część opatrunku pokryta jest wysiękiem wydobywającym się z rany oraz rozmiękczoną tkanką martwiczą. Opatrunki hydrożelowe występują obecnie w dwóch postaciach, a mianowicie miękkiego żelu w tubce lub jednorazowych aplikatorach, a także płytek żelowych. Produkty w postaci żelu aplikuje się do wnętrza rany lub na jej powierzchnię w zależności od głębokości. Na ranę wypełnioną hydrożelem w takim przypadku należy nałożyć opatrunek wtórny, który zabezpieczy hydrożel przed wysychaniem. Żel poprzez pochłanianie wysięku z rany zwiększa swoją lepkość. Opatrunek należy zmieniać co kilka dni, zazwyczaj od trzech do nawet tygodnia. Częstsze zmiany zalecane są w przypadku ran mocno sączących lub pojawienia się nieprzyjemnego zapachu. Zmiana opatrunku jest bardzo prosta, można to zrobić poprzez przepłukanie rany roztworem Ringera (roztwór zawierający chlorki sodu, potasu i wapnia) lub solą fizjologiczną (0, 9% roztwór chlorku sodu) [22]. Opatrunki w postaci żelowych płytek są zdecydowanie łatwiejsze w stosowaniu, a dzięki przezroczystości umożliwiają obserwację procesu gojenia bez zdejmowania opatrunku z rany. Ważne jest, aby opatrunek pokrywał dokładnie całą ranę oraz skórę otaczającą w promieniu 3-4 cm. Niektóre płytki są samoprzylepne jednak część wymaga umocowania za pomocą opatrunku

wtórnego. Opatrunków w postaci płytek okluzyjnych nie należy stosować na rany zakażone [22]. PRZYKŁADY PRODUKTÓW HANDLOWYCH Granuflex® to opatrunek absorpcyjny z karboksymetylocelulozy, żelatyny i pektyny, spełniający wymogi nowoczesnej koncepcji leczenia ran w środowisku wilgotnym. Karboksymetyloceluloza sodowa odpowiedzialna jest za pochłanianie wilgoci, żelatyna wspomaga utrzymanie wilgotnego środowiska, a pektyna obniża pH. Granuflex jest przeznaczony do leczenia różnych rodzajów ran z małym lub średnim wysiękiem. Można go stosować na różnych etapach gojenia rany [24]. Actisorb Plus® jest to opatrunek antybakteryjny, włóknisty, na bazie czystego węgla aktywnego impregnowanego srebrem. Opatrunek tworzy środowisko sprzyjające gojeniu rany przez wiązanie i inaktywowanie mikroorganizmów, które kontaminują i zakażają ranę. Srebro eliminuje mikroorganizmy podchodzące z rany, które zostaną wchłonięte do opatrunku, zmniejszając w ten sposób kolonizację bakterii i hamując rozwój zakażenia. Może być wykorzystany jako pierwszy etap leczenia wszystkich ran przewlekłych. Jest wskazany do stosowania na rany: nowotworowe powikłane grzybicą, wrzodziejące, urazowe, pooperacyjne, w których doszło do kontaminacji lub zakażenia. Niewątpliwą zaletą jest zdolność pochłaniania nieprzyjemnego zapachu pochodzącego z rany [26]. BIOCLUSIVE® to samoprzylepny, jałowy opatrunek z błony poliuretanowej stanowiący barierę ochronną dla rany. Dzięki przezroczystości pozwala na łatwą obserwację rany bez potrzeby usuwania opatrunku, przez co ulega zmniejszeniu ryzyko ewentualnej infekcji. Półprzepuszczalność umożliwia swobodne oddychanie rany oraz skóry wokół niej. Nadmiar płynnej wydzieliny jest usuwany w formie pary wodnej. Niewątpliwą zaletą jest wodoodporność. Opatrunek chroni ranę przed cieczami mogącymi powodować zanieczyszczenie i uszkodzenie rany, umożliwia pacjentowi swobodne mycie. Stanowi skuteczną ochronę przed bakteriami i drobnoustrojami mogącymi wywołać wtórne zakażenie rany. Dzięki swoim właściwościom plastycznym można go łatwo aplikować nawet w trudno dostępnych miejscach [27]. Medisorb G jest to amorficzny opatrunek hydrożelowy. Ma postać żelu, który tworzy i utrzymuje wilgotne środowisko w ranie. Opatrunek nie przylega do powierzchni rany minimalizuje to ryzyko uszkodzenia zdrowych tkanek i czyni jego zmianę bezbolesną. Przed nałożeniem opatrunku ranę należy przepłukać roztworem soli fizjologicznej, a następnie osuszyć otaczającą ją skórę. Ranę pokrywa się warstwą żelu o grubości około 5 mm. Żel jest obojętny dla tkanek zdrowych. Po nałożeniu ranę należy zakryć opatrunkiem wtórnym. Producent zaleca zmianę opatrunku w przypadku

Rys 3. Zmiana opatrunku hydrożelowego [21]

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 2/2019

Rys. 5. Opatrunek hydrokoloidowy Granuflex [25]

t

Rys. 4. Zakładanie opatrunku w postaci żelowej płytki na ranę [23]

47


tworzywa w medycynie

Rys. 6. Opatrunek z błony poliuretanowej [28]

ran martwiczych co 24 h, natomiast w przypadku ran czystych opatrunek powinien pozostawać na ranie maksymalnie 72 h [29]. TenderWet to jałowy opatrunek do stosowania na rany kliniczne, rany trudno gojące się (odleżyny, owrzodzenia podudzia, zgorzel cukrzycowa), a w szczególności na rany głębokie wymagające szczególnego oczyszczenia. Przed użyciem należy aktywować produkt roztworem Ringera lub roztworem TenderWet. Opatrunek nadaje się do oddzielania od powierzchni rany tkanki martwiczej, usuwana jest ona wraz z opatrunkiem podczas jego zmiany. Jest to szczególnie ważne w przypadkach, gdy niemożliwe jest chirurgiczne opracowanie rany. Dzięki doskonałej plastyczności zapewnia bezpośredni kontakt z dnem rany. Zalecany przez producenta czas przebywania produktu na ranie wynosi 12 h po jego upływie opatrunek należy wymienić [30]. PODSUMOWANIE W dzisiejszej medycynie często pojawia się problem w leczeniu różnego rodzaju ran, dlatego zapotrzebowanie na polimerowe opatrunki aktywne będące alternatywą dla opatrunków tradycyjnych systematycznie wzrasta. Umożliwia to lekarzowi bardziej indywidualne podejście do procesu leczenia u konkretnego pacjenta. Głównymi grupami tego typu opatrunków są opatrunki hydrożelowe, produkty opatrunkowe w postaci granulatów, hydrokoloidy oraz hydrowłókna. Zastosowanie produktów zapewniających przebieg procesu gojenia rany w środowisku wilgotnym przyczynia się do krótszego czasu hospitalizacji, a przez to zmniejszenia jej kosztów. Zmiana opatrunku jest bezbolesna dla pacjenta, a wysięk wydobywający się z rany jest pochłaniany, co pozwala na częściową neutralizację nieprzyjemnego zapachu i wpływa bezpośrednio na podniesienie komfortu procesu leczenia. Odpowiednie przygotowanie opatrunku daje pacjentowi możliwość samodzielnej jego zmiany bez potrzeby częstych wizyt ambulatoryjnych. Wszystkie te cechy przemawiają za jak najszerszym i jak najczęstszym stosowaniem tego typu opatrunków. Przeszkodą jednak mogą być wysokie ceny, ale biorąc pod uwagę dynamikę rozwoju i dużą różnorodność produktów, powinny one ulec zmianie. LITERATURA [1] K. Bialik-Wąs, K. Pielichowski: Polimerowe opatrunki hydrożelowe dla zastosowań biomedycznych; Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej; 2011. [2] S. Dąbrowiecki: Fizjologia i patofizjologia procesu gojenia ran. Polska Medycyna Paliatywna 2003; 2(4): 283. [3] W. Gomułka, W. Rewerski: Encyklopedia zdrowia, PWN,1996, 351. [4] L. Petkow, A. Górkiewicz-Petkow: Przegląd Flebologiczny, (2002), 10(4), 101-105. 48

[5] K. Skórkowska-Telichowska, A. Bugajska-Prusak, P. Pluciński, Z. Rybak, J. Szopa: Dermatologia Praktyczna, 2009, 5, 15-29. [6] M.T. Szewczyk: Klinika zakażeń, 2005, 1, 80-88. [7] www.biologyforums.com/index.php?action=gallery;sa=view;id=15063. [8] G. Gorczyca, R. Tylingo: Biopolimery w konstrukcji nowoczesnych materiałów medycznych o aktywności antydrobnoustrojowej, Polimery, 10/2011,710-712. [9] T. Mrozowski: Opatrunki nowej generacji, Ogólnopolski Przegląd Medyczny, 8/2008, 51-59. [10] http://matopat.pl/nasze-rozwiazania-widok/leczenie-ran-przewleklych-w-srodowisku-wilgotnym/. [11] www.nazdrowie.pl/artykul/nowoczesne-opatrunki-aktywne. [12] Pluta J., Karolewicz B., Hydrożele: właściwości i zastosowanie w technologii postaci leku. I. Charakterystyka hydrożeli, Zakład Farmacji Aptecznej Akademii Medycznej we Wrocławiu, 2004, 201,1-31. [13] https://lh5.googleusercontent.com/Nfh76T6fVOw/UTNJShzINII/AAAAAAAAAGs/ogk9yvMAlTQ/s223/hydrogel_heal_thyself_bioengineering-bioengineering-hero+rozmiar.jpg. [14] K. Sosnowska: Hydrożele jako nowoczesna postać leku, Gazeta Farmaceutyczna 2/2009, 34-36. [15] M. Uygun, M.U. Kahveci, D. Odaci, S. Timur, Y. Yagci: Macromolecular Chemistry and Physics, 2009, 210, 1867-1875. [16] S. Amin, S. Rajabnezhad, K. Kohli: Scienitific research and essay, 2009, 3, 1175-1183. [17] A. Sosnik, G. Gotelli, G.A. Abraham: Progress in Polymer Science, 2010. [18] B. Tyliszczak, I. Lorenc, J. Pielichowski, K. Pielichowski: Engineering of biomateriale, 2008, 51, 77-80. [19] B. Tyliszczak, J. Polaczek, J. Pielichowski, K. Pielichowski: Macromoll. Symp., 2009, 279, 236-242. [20] J. Pluta, B. Karolewicz: Hydrożele: właściwości i zastosowanie w technologii postaci leku. II. Możliwości zastosowania hydrożeli. jako nośników substancji leczniczych, Zakład Farmacji Aptecznej Akademii Medycznej we Wrocławiu, 2004, 304,1-41. [21] http://kikgel.webprom.pl/wpcontent/uploads/2009/06/przyschniety-aquagel.jpg. [22] www.biomedical.pl/zdrowie/opatrunki-hydrozelowe-1804.html. [23] http://www.skleprehabilitacyjny.com.pl/userdata/gfx/e8d32b4fbd9b8a1f10dc6272555017be.jpg. [24] www.dlapacjenta.pl/sklep/product_info.php/products_id/342. [25] http://dlapacjenta.pl/sklep/popup_image.php/pID/342. [26] http://diabetyk24.pl/systagenix-actisorb-plus-25-opatrunek-10,5x10,5cm-1szt.-o_l_913.html. [27] http://media-med.pl/bioclusive-1. [28] http://zarys.pl/zdjecia/301/bioclusive-301-d.jpg. [29] http://www.irmed.com.pl/index.php?option=com_content&view=article&id=130&Itemid=143&9e5436011ad1db867f045fa9e61a6ccc=01a4359a9d084301907f86ff58576e79. [30] https://www.hartmann24.pl/products.php?id=729. Artykuł był opublikowany w książce „Nowoczesna trendy w medycynie”, Wydawca: Fundacja na rzecz promocji nauki i rozwoju TYGIEL

mgr inż. Robert Karpiński Politechnika Lubelska, Wydział Mechaniczny Koło Naukowe Inżynierii Biomedycznej mgr inż. Beata Górniak Politechnika Lubelska, Wydział Mechaniczny lek. med. Jacek Maksymiuk Samodzielny Publiczny Zakład Opieki Zdrowotnej w Łęcznej Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 2/2019


tworzywa w medycynie

Wykorzystanie metod szybkiego prototypowania w nowoczesnej medycynie Anna Laska-Leśniewicz

Metody szybkiego prototypowania wykorzystuje się w wielu dziedzinach. Od kilku lat zauważa się zainteresowanie tymi technologiami również w medycynie, protetyce i inżynierii tkankowej oraz biomedycznej. Tak szerokie zastosowanie metod szybkiego prototypowania związane jest ze względnie niską ceną wytworzenia rzeczywistego modelu 3D oraz szybkością procesu. W medycynie rekonstrukcyjnej i implantacyjnej ceni się je głównie za możliwość dostosowania do indywidualnych potrzeb pacjenta. Do powszechnie stosowanych metod zalicza się stereolitografię, laserowe spiekanie proszków, osadzanie stopionego materiału i druk 3D. Artykuł zawiera przegląd metod szybkiego prototypowania w odniesieniu do zastosowań w nowoczesnej medycynie, implantologii i inżynierii tkankowej, której produkty (rusztowania tkankowe) umożliwiają regenerację uszkodzonej tkanki pacjenta lub całego narządu. Dodatkowo przedstawiono grupy materiałów, ze szczególnym uwzględnieniem polimerów i biomateriałów polimerowych, które stosuje się z sukcesem w wyżej wymienionych aplikacjach.

Rys. 1. Model żuchwy wykonany z ABS. Źródło: Materiały własne Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 2/2019

(stereolithography), spiekanie proszków SLS (selective laser sintering), osadzanie stopionego materiału FDM (fused deposition modelling) i druk 3D (3D printing). Zastosowań metod RP w medycynie i naukach z nią powiązanych jest coraz więcej. Powszechnie stosuje się już druk 3D do tworzenia modeli dla potrzeb chirurgii rekonstrukcyjnej i implantologii (rys. 1). Wytwarzanie rusztowań do zasiedlenia komórkami pacjenta i regeneracji danej tkanki (na przykład kostnej, chrzęstnej) to jeden z aktualnych trendów łączących zmagania inżynierii materiałowej i tkankowej. Co więcej, na podstawie danych z tomografii komputerowej drukuje się modele anatomiczne, co pozwala lekarzom przygotować się do skomplikowanych operacji. METODY SZYBKIEGO PROTOTYPOWANIA Stereolitografia Stereolitografia (SLA) jest jedną z pierwszych metod szybkiego prototypowania, a jej początki sięgają połowy lat osiemdziesiątych XX wieku [2]. Firma 3D Systems opracowała tę metodę i skomercjalizowała jako pierwszą spośród technik RP. Stereolitografia polega na wytwarzaniu warstwa po warstwie obiektu 3D na podstawie komputerowego modelu stworzonego za pomocą specjalnego programu lub na podstawie danych zebranych z tomografii komputerowej (CT) lub rezonansu magnetycznego (MRI) [5]. Tworzenie rusztowania trójwymiarowego opiera się na przestrzennie kontrolowanym utwardzaniu płynnej żywicy w procesie fotopolimeryzacji. Stosowane są dwa typy urządzeń stereolitograficznych, które różnią się między sobą metodą naświetlania i budową. Na rys. 2 zaprezentowano urządzenie typu bottomup ze skanującym laserem, drugi typ wykorzystuje cyfrowy projektor świetlny (digital light projector) i sterowaną komputerowo platformę roboczą [7]. W obu metodach wzór jest wyświetlany na powierzchni żywicy, co prowadzi do jego zesta49

t

O

becnie medycyna potrzebuje nowoczesnych rozwiązań, które pozwolą odpowiedzieć na rosnące wymagania pacjentów wysoko i średnio rozwiniętych krajów. Dotychczasowe metody leczenia są stale ulepszane dzięki postępowi odnotowywanemu nie tylko w zakresie medycyny, ale także technologii i techniki. W ostatnich latach zastosowanie szybkiego prototypowania, a w szczególności druku 3D, zyskało na popularności i stało się alternatywą w procesie tworzenia prototypów. Szybkość i niewielkie koszty spowodowały zainteresowanie tymi metodami nie tylko we wzornictwie przemysłowym, projektowaniu (designie), motoryzacji czy przemyśle, ale także w medycynie, inżynierii biomedycznej i tkankowej. Szybkie prototypowanie (rapid prototyping, RP), znane również pod pojęciem SFF (solid free-form fabrication), to grupa technologii przyrostowej wytwarzania AM (additive manufacturing) opierająca się na tworzeniu fizycznego obiektu trójwymiarowego metodą warstwa po warstwie [9]. Do technik szybkiego prototypowania zalicza się przede wszystkim stereolitografię SLA


tworzywa w medycynie

Rys. 2. Schemat urządzenia do wytwarzania rusztowań komórkowych metodą SLA. Źródło: Opracowanie własne

Rys. 3. Schemat urządzenia do selektywnego spiekania laserowego. Źródło: Opracowanie własne

model CAD

lenia i uzyskania warstwy przylegającej do platformy roboczej. Struktura o pożądanej geometrii i wysokości zostaje ponownie pokryta płynną żywicą, tak by wytworzyć kolejną warstwę rusztowania. Wśród zalet stereolitografii należy wymienić wysoką rozdzielczość szczegółów i dokładność wymiarową (20 μm) [1]. SLA pozwala wytworzyć struktury o bardziej skomplikowanej geometrii niż FDM i SLS. Najmniejsze obiekty mają 50–200 μm. Laserowe spiekanie proszków Spiekanie proszków metodą SLS (selective laser sintering) jest techniką stosującą wiązkę lasera do spiekania cząstek proszku w celu stworzenia trójwymiarowego modelu [4]. Obiekt tworzony jest warstwa po warstwie przez powtarzanie procesu nanoszenia cienkiej warstwy proszku i jego spiekania. Metoda SLS może być stosowana z wykorzystaniem polimerów, metali, ceramiki i proszków kompozytowych. Proces selektywnego spiekania laserowego przeprowadza się przy użyciu promieniowania laserowego z zakresu podczerwieni (długość fali od 780 nm do 1 mm). Źródłem promieniowania jest laser CO2 lub Nd:YAG. Pierwszym etapem procesu jest rozprowadzenie cienkiej warstwy proszku na stole o regulowanym położeniu w kierunku osi Z. Następnie proszek poddaje się działaniu wiązki laserowej, której położenie jest ściśle określone przy pomocy oprogramowania komputerowego. Sterując parametrami wiązki laserowej, zmienia się proces wytwarzania obiektu. Po spieczeniu proszku w wybranych obszarach stolik jest opuszczany o zadaną wysokość warstwy. Rozprowadzana jest kolejna warstwa proszku i następuje proces jej spiekania. Procedura powtarza się do momentu otrzymania całego modelu. Schemat urządzenia do selektywnego spiekania proszków został przedstawiony na rys. 3. Jego podstawowe elementy to: laser (CO2 lub Nd:YAG), system optyczny (lustra), ruchomy stolik, zgarniacz proszku i system dostarczający proszek do układu. Osadzanie stopionego materiału Osadzanie stopionego materiału (FDM) jest powszechnie stosowaną technologią prototypowania, zapewniającą szybkie i łatwe wytwarzanie skafoldów [9]. W tej metodzie obiekt trójwymiarowy jest tworzony na podstawie modelu komputerowego. Rzeczywiste obiekty są skanowane przy pomocy tomografu komputerowego lub rezonansu magnetycznego lub modele są bezpośrednio tworzone w odpowiednich programach komputerowych. Głównym elementem urządzenia do osadzania stopionego materiału jest wytłaczarka wyciskająca termoplastyczny wsad, 50

podzielenie modelu na warstwy

określenie „ścieżek” osadzania materiału przesyłanie danych

fizyczny model trójwymiarowy

urządzenie FDM

Rys. 4. Schemat procesu osadzania stopionego materiału. Źródło: Opracowanie własne

Rys. 5. Wyciskanie i osadzanie materiału w procesie FDM. Źródło: Opracowanie własne

który najpierw zostaje podgrzany do odpowiedniej temperatury w celu jego stopnienia. Następnie stopiony materiał, polimer lub kompozyt polimer-ceramika osadzany jest na stoliku warstwa po warstwie. Technika ta umożliwia kontrolę wewnętrznej struktury rusztowania pod tkanki, to znaczy jego porowatości, wielkości włókien i porów oraz ich ułożenia. Rys. 4 przedstawia uproszczoną ścieżkę powstawania rzeczywistego modelu z modelu CAD. Na rys. 5 zaprezentowano schematyczny model urządzenia wykorzystującego tę technikę szybkiego prototypowania. Na końcowy produkt, gotowy do zasiedlenia przez komórki, mają wpływ następujące parametry procesu: l prędkość przemieszczania się głowicy; l szybkość podawania stopionego materiału; l średnica dyszy; l temperatura procesu (temperatura topnienia materiału wsadowego). Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 2/2019


tworzywa w medycynie Druk 3D Trójwymiarowe drukowanie wykorzystuje koncept drukowania atramentowego, w którym materiał (tusz) jest wypuszczany przez głowicę [3]. Głowica porusza się nad powierzchnią materiału w postaci proszku na podstawie informacji o przekrojach poprzecznych skafoldu określonych przez operatora procesu. Jednocześnie głowica wypuszcza lepiszcze łączące cząsteczki proszku, co przypomina proces spiekania laserowego. Następnym etapem jest obniżenie się platformy z wytworzoną warstwą, ponowne rozprowadzenie proszku i łączenie go. Tak powstają kolejne warstwy drukowanego obiektu. Trójwymiarowe drukowanie znajduje potencjalnie szerokie zastosowanie w medycynie, na przykład modele narządów do przedoperacyjnych przygotowań, drukowanie skóry, naczyń krwionośnych, części zamiennych serca, protez gałki ocznej, nosa, stworzenie ażurowego gipsu oraz szereg aplikacji w ortodoncji. W inżynierii tkankowej można zauważyć rozwój w kierunku drukowania całych gotowych organów (rys. 6). MATERIAŁY STOSOWANE W METODACH SZYBKIEGO PROTOTYPOWANIA W metodach szybkiego prototypowania wykorzystuje się bardzo szeroką gamę materiałów. Ich dobór jest ściśle związany z aplikacją wytworzonego modelu/prototypu. W przypadku tworzenia poglądowego modelu do wizualizacji i planowania zabiegu można wykorzystać stosunkowo tanie materiały, na przykład polimery ABS czy PLA o czystości technicznej. Do wytwarzania zindywidualizowanych elementów implantowanych w organizm pacjenta potrzebne są biomateriały, które będą spełniać szereg wymogów – przede wszystkim muszą być biozgodne, biokompatybilne oraz nie mogą wywoływać reakcji alergicznych i toksycznych. Z dużym powodzeniem wykorzystuje się polimery biodegradowalne, takie jak polilaktyd (PLA), poliglikolid (PGA), kopolimer polilaktyd-glikolid (PLGA), polikaprolakton (PCL), oraz polimery naturalne, jak chityna, chitozan i kolagen, czy polimery z grupy siloksanów, na przykład polidimetylosiloksan (PDMS). W tab. 1 zostały przedstawione poszczególne grupy materiałów i możliwości ich zastosowania w omawianych technikach szybkiego prototypowania. PODSUMOWANIE Metody szybkiego prototypowania cechują się wytwarzaniem modelu trójwymiarowego warstwa po warstwie, formatem .STL oraz możliwością wykorzystania różnych materiałów w procesie wytwarzania. Szybkie prototypowanie znalazło szereg zastosowań w motoryzacji, przemyśle, wzornictwie przemysłowym, projektowaniu czy architekturze. Również w medycynie i inżynierii biomedycznej coraz chętniej wykorzystuje się te technologie. Przypuszcza się, że rozwój metod szybkiego prototypowania, a szczególnie druku 3D i biodruku, przyczyni się do odnalezienia skutecznych sposobów leczenia wielu schorzeń i chorób. LITERATURA [1] S. Dzionk: Modelowanie powierzchni elementów wykonywanych metodą stereolitografii, „Inżynieria Maszyn” 2013, No. 18, s. 7–19. [2] L. Fwu-Hsing: Selective Laser Sintering of a Hydroxyapatite-silica Scaffold on Cultured MG63 Osteoblasts in Vitro, „International Journal of Precision Engineering and Manu-facturing” 2012, No. 13, s. 439–444. [3] J. Inzana et al.: 3D Printing of Composite Calcium Phosphate and Collagen Scaffolds for Bone Regeneration, „Biomaterials” 2014, No. 35, s. 4026–4034. Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 2/2019

Rys. 6. Kierunek rozwoju drukowania 3D w medycynie. Źródło: Opracowanie własne.

Tabela 1. Podsumowanie technik szybkiego prototypowania i stosowanych materiałów Metody szybkiego prototypowania SLA

SLS

FDM

3DP

fotopolimeryzacja

spiekanie proszków

wyciskanie stopionego materiału

proszek + osadzanie spoiwa

polimery

+

+

+

+

hydrożele

+

-

+

+

ceramika

+

+

+

+

reguła tworzenia materiał

metale

-

+

+

+

kompozyty

+

+

+

+

komórki

+

-

+

+

Źródło: [7]

[4] J. Kundu et al.: Biomaterials for Biofabrication of 3D Tissue Scaffolds, [w:] Biofabrication. Micro- and Nano-fabrication, Printing, Patterning and Assemblies, William An-drew, USA 2013. [5] J.W. Lee et al.: 3D Scaffold Fabrication with PPF/DEF Using Micro-stereolithography, „Microelectronic Engineering” 2007, No. 84, s. 1702–1705. [6] S. Maleksaeddy et al.: Toward 3D Printed Bioactive Titanium Scaffolds with Bimodal Pore Size Distribution for Bone Ingrowth, „Procedia CIRP” 2013, No. 5, s. 158–163. [7] F.P. Melchels et al.: A Review on Stereolithography and Its Applications in Biomedical Engineering, “Biomaterials” 2010, No. 31, s. 6121–6130. [8] F.E. Wiria et al.: Improved Biocomposite Development of Poly(Vinyl Acohol) and Hy-droxyapatite for Tissue Engineering Scaffold Fabrication Using Selective Laser Sin-tering,”Journal of Materials Science. Materials in Medicine” 2008, No 19, s. 989–996. [9] I. Zein: Fused Deposition Modelling of Novel Scaffold Architectures for Tissue Engineer-ing Applications, “Biomaterials” 2002, No. 23, s. 1169–1185. Artykuł był opublikowany w Zeszytach Naukowych Towarzystwa Doktorantów UJ Nauki Ścisłe, nr 15 (2/2017), s. 39–48 E-ISSN 2082-3827 | P-ISSN 2084-977X.

mgr inż. Anna Laska-Leśniewicz Politechnika Łódzka, Wydział Mechaniczny Instytut Inżynierii Materiałowej 51


normy i przepisy

Tworzywa sztuczne, materiały polimerowe

Zestawienie nowych Polskich Norm Zestawienie Polskich Norm dotyczących tworzyw sztucznych, które ukazały się w okresie: lipiec - grudzień 2018 roku.

PN-EN 124-5:2015-07 – wersja polska – Zwieńczenia wpustów ściekowych i studzienek włazowych do nawierzchni dla ruchu pieszego i kołowego -- Część 5: Zwieńczenia wpustów ściekowych i studzienek włazowych wykonane z materiałów kompozytowych. Data publikacji: 07-12-2018. PN-EN 438-8:2018-12 – wersja angielska – Wysokociśnieniowe laminaty dekoracyjne (HPL) -- Płyty z żywic termoutwardzalnych (zwyczajowo nazywane laminatami) -- Część 8: Klasyfikacja i specyfikacje laminatów ze wzorem. Data publikacji: 12-122018. PN-EN 2796:2018-10 – wersja angielska – Lotnictwo i kosmonautyka -- Kauczuk fluorowy (FKM) -- Małe odkształcenie po ściskaniu -- Twardość 60 IRHD. Data publikacji: 08-10-2018. PN-EN 2799:2018-10 – wersja angielska – Lotnictwo i kosmonautyka -- Kauczuk fluorowy (FKM) -- Małe odkształcenie po ściskaniu -- Twardość 90 IRHD. Data publikacji: 05-10-2018. PN-EN 2899:2018-08 – wersja angielska – Lotnictwo i kosmonautyka -- Gumy wulkanizowane -- Badanie podatności metali na korozję w wilgotnej atmosferze, w kontakcie z gumami wulkanizowanymi. Data publikacji: 22-08-2018. PN-EN 6109:2018-11 – wersja angielska – Lotnictwo i kosmonautyka -- Elementy uszczelnień statycznych elastomerowe, kształtowane, odporne na działanie estrów fosforanowych -- Specyfikacja techniczna. Data publikacji: 07-11-2019. PN-EN 12012-1:2018-12 – wersja angielska – Maszyny do przetwórstwa tworzyw sztucznych i mieszanek gumowych -- Maszyny rozdrabniające -- Część 1: Wymagania bezpieczeństwa dotyczące granulatorów nożowych i rozdrabniaczy. Data publikacji: 20-12-2018. PN-EN 13765:2018-09 – wersja angielska – Węże i przewody wielowarstwowe z tworzyw termoplastycznych (niewulkanizowane) do przesyłania węglowodorów, rozpuszczalników i chemikaliów -- Wymagania. Data publikacji: 04-09-2018. PN-EN 15860:2018-08 – wersja angielska – Tworzywa sztuczne -- Półprodukty z tworzyw termoplastycznych do obróbki mechanicznej -- Wymagania i metody badań. Data publikacji: 2808-2018. PN-EN 16436-1+A2:2018-12 – wersja angielska – Węże gumowe i z tworzyw sztucznych, rury i zespoły do stosowania z propanem i butanem oraz ich mieszaninami w fazie gazowej -- Część 1: Węże i rury. Data publikacji: 05-12-2018. PN-EN 17129:2018-12 – wersja angielska – Kompozyty tworzyw sztucznych wzmacnianych włóknami ciągłymi -- Pręty przeciągane jednokierunkowo -- Badanie właściwości rozciągających równolegle do kierunku włókna. Data publikacji: 18-122018. PN-EN 61466-2:2002/A2:2018-11 – wersja angielska – Izolatory kompozytowe wiszące do linii napowietrznych o znamiono52

wym napięciu powyżej 1 000 V -- Część 2: Wymiary i właściwości elektryczne. Data publikacji: 21-11-2018. PN-EN ISO 877-3:2018-07 – wersja angielska – Tworzywa sztuczne -- Metody ekspozycji na promieniowanie słoneczne -- Część 3: Zintensyfikowanie działania czynników atmosferycznych za pomocą wzmocnionego promieniowania słonecznego. Data publikacji: 04-07-2018. PN-EN ISO 1856:2018-09 – wersja angielska – Elastyczne tworzywa sztuczne porowate -- Oznaczanie odkształcenia trwałego po ściskaniu. Data publikacji: 11-09-2018. PN-EN ISO 2555:2018-07 – wersja angielska – Tworzywa sztuczne -- Polimery w stanie ciekłym, w postaci emulsji lub dyspersji -- Oznaczanie lepkości pozornej metodą lepkościomierza obrotowego typu pojedynczy cylinder. Data publikacji: 04-072018. PN-EN ISO 3949:2018-09 – wersja angielska – Węże i przewody z tworzyw sztucznych -- Węże do zastosowań hydraulicznych ze wzmocnieniem tekstylnym -- Wymagania. Data publikacji: 04-09-2018. PN-EN ISO 8067:2018-09 – wersja angielska – Elastyczne tworzywa sztuczne porowate -- Oznaczanie wytrzymałości na rozdzieranie. Data publikacji: 11-09-2018. PN-EN ISO 8307:2018-09 – wersja angielska – Elastyczne tworzywa sztuczne porowate -- Oznaczanie sprężystości za pomocą odbicia piłki. Data publikacji: 13-09-2018. PN-EN ISO 10477:2018-09 – wersja angielska – Stomatologia -- Materiały polimerowe na korony i licówki. Data publikacji: 13-09-2018. PN-EN ISO 10650:2018-12 – wersja angielska – Stomatologia -- Aktywatory polimeryzacji zasilane elektrycznie. Data publikacji: 19-12-2018. PN-EN ISO 10927:2018-08 – wersja angielska – Tworzywa sztuczne -- Oznaczanie masy cząsteczkowej i rozkładu masy cząsteczkowej polimeru metodą spektrometrii masowej czasu przelotu z laserową desorpcją i jonizacją próbki wspomaganą matrycą (MALDI-TOF-MS). Data publikacji: 22-08-2018. PN-EN ISO 11296-3:2018-09 – wersja angielska – Systemy przewodów rurowych z tworzyw sztucznych do renowacji podziemnych bezciśnieniowych sieci kanalizacji deszczowej i sanitarnej -- Część 3: Wykładanie rurami ciasno pasowanymi. Data publikacji: 20-09-2018. PN-EN ISO 11297-3:2018-11 – wersja angielska – Systemy przewodów rurowych z tworzyw sztucznych do renowacji podziemnych ciśnieniowych sieci kanalizacji deszczowej i sanitarnej -- Część 3: Wykładanie rurami ciasno pasowanymi. Data publikacji: 08-11-2018. PN-EN ISO 11298-3:2018-11 – wersja angielska – Systemy przewodów rurowych z tworzyw sztucznych do renowacji podTworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 2/2019


ziemnych sieci wodociągowych -- Część 3: Wykładanie rurami ciasno pasowanymi. Data publikacji: 07-11-2018. PN-EN ISO 11299-1:2018-12 – wersja angielska – Systemy przewodów rurowych z tworzyw sztucznych do renowacji podziemnych sieci gazowych -- Część 1: Postanowienia ogólne. Data publikacji: 24-12-2018. PN-EN ISO 11299-2:2018-12 – wersja angielska – Systemy przewodów rurowych z tworzyw sztucznych do renowacji podziemnych sieci gazowych -- Część 2: Wykładanie rurami ciągłymi. Data publikacji: 24-12-2018. PN-EN ISO 11299-3:2018-12 – wersja angielska – Systemy przewodów rurowych z tworzyw sztucznych do renowacji podziemnych sieci gazowych -- Część 3: Wykładanie rurami ciasno pasowanymi. Data publikacji: 24-12-2018. PN-EN ISO 12058-1:2018-10 – wersja angielska – Tworzywa sztuczne -- Oznaczanie lepkości za pomocą lepkościomierza z opadającą kulką -- Część 1: Metoda z pochyłą rurką. Data publikacji: 12-10-2018. PN-EN ISO 12215-1:2018-12 – wersja angielska – Małe statki -- Konstrukcja i wymiary elementów konstrukcyjnych kadłuba -- Część 1: Materiały: żywice termoutwardzalne, zbrojenie z włókna szklanego, laminat wzorcowy. Data publikacji: 24-12-2018. PN-EN ISO 13056:2018-10 – wersja angielska – Systemy przewodów rurowych z tworzyw sztucznych -- Ciśnieniowe systemy do gorącej i zimnej wody -- Metoda badania szczelności w warunkach podciśnienia. Data publikacji: 12-10-2018. PN-EN ISO 13259:2018-08 – wersja angielska – Systemy przewodów rurowych z tworzyw termoplastycznych do bezciśnieniowych sieci układanych pod ziemią -- Metoda badania szczelności połączeń z elastomerowym pierścieniem uszczelniającym. Data publikacji: 06-08-2018. PN-EN ISO 13260:2012/A1:2017-11 – wersja polska – Systemy przewodów rurowych z tworzyw termoplastycznych do podziemnej bezciśnieniowej kanalizacji deszczowej i sanitarnej -- Metoda badania odporności na równoczesne działanie cyklicznych zmian temperatury i zewnętrznego obciążenia. Data publikacji: 13-08-2018. PN-EN ISO 13262:2017-11 – wersja polska – Systemy przewodów rurowych z tworzyw termoplastycznych do podziemnego bezciśnieniowego odwadniania i kanalizacji -- Rury z tworzyw termoplastycznych o ściankach strukturalnych formowane spiralnie – Oznaczanie wytrzymałości szwu łączącego na rozciąganie. Data publikacji: 04-09-2018. PN-EN ISO 13264:2017-12 – wersja polska – Systemy przewodów rurowych z tworzyw termoplastycznych do podziemnego bezciśnieniowego odwadniania i kanalizacji -- Kształtki z tworzyw termoplastycznych -- Metoda badania wytrzymałości mechanicznej lub elastyczności kształtek fabrykowanych. Data publikacji: 28-12-2018. PN-EN ISO 14852:2018-11 – wersja angielska – Oznaczanie całkowitej biodegradacji tlenowej materiałów polimerowych w środowisku wodnym -- Metoda analizy wydzielanego ditlenku węgla. Data publikacji: 15-11-2018. PN-EN ISO 14855-2:2018-10 – wersja angielska – Oznaczanie całkowitej biodegradacji tlenowej materiałów polimerowych w kontrolowanych warunkach kompostowania -- Metoda oznaczania wytworzonego ditlenku węgla -- Część 2: Pomiar grawimetryczny wytworzonego ditlenku węgla w skali laboratoryjnej. Data publikacji: 03-10-2018. PN-EN ISO 15493:2005/A1:2017-03 – wersja polska – Systemy przewodów rurowych z tworzyw sztucznych do zastosowań przemysłowych -- Akrylonitryl-butadien-styren (ABS), nieplastyTworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 2/2019

fikowany poli(chlorek winylu) (PVC-U) i chlorowany poli(chlorek winylu) (PVC-C) -- Specyfikacje elementów i systemu -- Szeregi metryczne. Data publikacji: 01-10-2018. PN-EN ISO 15494:2018-12 – wersja angielska – Systemy przewodów rurowych z tworzyw sztucznych do zastosowań przemysłowych -- Polibuten (PB), polietylen (PE), polietylen o podwyższonej odporności na temperaturę (PE-RT), polietylen usieciowany (PE-X), polipropylen (PP) -- Szeregi metryczne do specyfikacji elementów i systemu. Data publikacji: 05-12-2018. PN-EN ISO 15874-2:2013-06/A1:2018-08 – wersja angielska – Systemy przewodów rurowych z tworzyw sztucznych do instalacji wody ciepłej i zimnej -- Polipropylen(PP) -- Część 2: Rury. Data publikacji: 31-08-2018. PN-EN ISO 15874-3:2013-06/A1:2018-08 – wersja angielska – Systemy przewodów rurowych z tworzyw sztucznych do instalacji wody ciepłej i zimnej -- Polipropylen (PP) -- Część 3: Kształtki. Data publikacji: 31-08-2018. PN-EN ISO 15874-5:2013-06/A1:2018-08 – wersja angielska – Systemy przewodów rurowych z tworzyw sztucznych do instalacji wody ciepłej i zimnej -- Polipropylen (PP) -- Część 5: Przydatność systemu do stosowania. Data publikacji: 31-08-2018. PN-EN ISO 15876-1:2017-03 – wersja polska – Systemy przewodów rurowych z tworzyw sztucznych do instalacji wody ciepłej i zimnej -- Polibuten (PB) -- Część 1: Postanowienia ogólne. Data publikacji: 14-12-2018. PN-EN ISO 15876-2:2017-03 – wersja polska – Systemy przewodów rurowych z tworzyw sztucznych do instalacji wody ciepłej i zimnej -- Polibuten (PB) -- Część 2: Rury. Data publikacji: 10-12-2018. PN-EN ISO 15876-5:2017-03 – wersja polska – Systemy przewodów rurowych z tworzyw sztucznych do instalacji wody ciepłej i zimnej -- Polibuten (PB) -- Część 5: Przydatność systemu do stosowania. Data publikacji: 28-12-2018. PN-EN ISO 19892:2018-10 – wersja angielska – Systemy przewodów rurowych z tworzyw sztucznych -- Rury i kształtki z tworzyw termoplastycznych do gorącej i zimnej wody -- Metoda badania odporności połączeń na cykliczne zmiany ciśnienia. Data publikacji: 24-10-2018. PN-EN ISO 19893:2018-10 – wersja angielska – Systemy przewodów rurowych z tworzyw sztucznych -- Rury i kształtki z tworzyw termoplastycznych do gorącej i zimnej wody -- Metoda badania odporności zestawu rur i kształtek na cykliczne zmiany temperatury. Data publikacji: 24-10-2018. PN-EN ISO 20557-1:2018-08 – wersja angielska – Tworzywa sztuczne -- Poli(eter fenylenu) (PPE) do różnych technik formowania -- Część 1: System oznaczenia i podstawa specyfikacji. Data publikacji: 30-08-2018. PN-EN ISO 20557-2:2018-08 – wersja angielska – Tworzywa sztuczne -- Poli(eter fenylenu) (PPE) do różnych technik formowania -- Część 2: Przygotowanie kształtek do badań i oznaczanie właściwości. Data publikacji: 30-08-2018. PN-EN ISO 21225-1:2018-07 – wersja angielska – Systemy przewodów rurowych z tworzyw sztucznych do bezwykopowej wymiany podziemnych sieci rurociągów -- Część 1: Wymiana rurociągu za pomocą rozkruszania i wyciągania rur. Data publikacji: 12-07-2018. PN-EN ISO 21970-1:2018-10 – wersja angielska – Tworzywa sztuczne -- Poliketony (PK) do różnych technik formowania -- Część 1: System oznaczenia i podstawa specyfikacji. Data publikacji: 31-10-2018. PN-EN ISO 21970-2:2018-11 – wersja angielska – Tworzywa sztuczne -- Poliketony (PK) do różnych technik formowania 53

t

normy i przepisy


normy i przepisy -- Część 2: Przygotowanie kształtek do badań i oznaczanie właściwości. Data publikacji: 15-11-2018. PN-EN ISO 23900-4:2018-10 – wersja angielska – Pigmenty i wypełniacze -- Metody dyspergowania i ocena dyspergowalności w tworzywach -- Część 4: Oznaczenie właściwości barwnych i łatwości dyspergowania białych pigmentów w polietylenie za pomocą dwuwalcówki. Data publikacji: 10-10-2018. PN-EN ISO 23900-5:2018-10 – wersja angielska – Pigmenty i wypełniacze -- metody dyspergowania i ocena dyspergowalności w tworzywach -- Część 5: Oznaczenie przez badanie wartości ciśnienia na filtrze. Data publikacji: 10-10-2018. PN-EN ISO 23900-6:2018-10 – wersja angielska – Pigmenty i wypełniacze -- Metody dyspergowania i ocena dyspergowalności w tworzywach -- Część 6: Oznaczenie przez badanie powłoki. Data publikacji: 10-10-2018. PN-EN ISO 29988-1:2018-07 – wersja angielska – Tworzywa sztuczne -- Polioksymetylen (POM) do różnych technik formowania -- Część 1: System oznaczenia i podstawa specyfikacji. Data publikacji: 04-07-2018.

PN-EN ISO 29988-2:2018-07 – wersja angielska – Tworzywa sztuczne -- Polioksymetylen (POM) do różnych technik formowania -- Część 2: Przygotowanie kształtek do badań i oznaczanie właściwości. Data publikacji: 04-07-2018. PN-ISO 6072:2018-12 – wersja polska – Guma -- Kompatybilność pomiędzy cieczami hydraulicznymi i wzorcowymi materiałami elastomerowymi. Data publikacji: 27-12-2018. PN-EN IEC 60384-26:2018-10 – wersja angielska – Kondensatory stałe stosowane w urządzeniach elektronicznych -- Część 26: Specyfikacja grupowa -- Kondensatory stałe elektrolityczne aluminiowe z przewodzącym polimerowym elektrolitem stałym. Data publikacji: 08-10-2018.

dr inż. Tomasz Jaruga Zakład Przetwórstwa Polimerów, Politechnika Częstochowska Al. Armii Krajowej 19c, 42-201 Częstochowa

REKLAMA

REKLAMA

54

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle . Nr 2/2019


dodatek nr 6

marzec/kwiecień

Czym kierować się przy zakupie wtryskarki? – wypowiedzi przedstawicieli firm Wtryskarki – przegląd rozwiązań firm Wirtualna wtryskarka tworzyw sztucznych Opracowanie sposobu prowadzenia analizy awaryjności wtryskarek w oparciu o metodę FMEA foto: www.noex.com.pl


Spis treści Czym kierować się przy zakupie wtryskarki?

str. III

Wtryskarki – przegląd rozwiązań firm

str. VI

Dr. BOY – z innowacjami w przyszłość

str. VIII

Wirtualna wtryskarka tworzyw sztucznych

str. X

Olej do wtryskarki – z jego wykorzystaniem wydajność sprzętów będzie wyższa, a koszty użytkowania niższe str. XIII Granulaty czyszczące Dyna-Purge

str. XIV

Analiza czasu pracy maszyny jako jeden z elementów oceny działania systemu produkcyjnego

str. XVI

Odpowietrzanie form przy stosowaniu tworzywa

str. XX

Wysokie koszty tanich zakupów

str. XXII

Konkurs Targowy rozstrzygnięty

str. XXIII

WITTMANN BATTENFELD POWER FOR FUTURE

str. XXIV

BESTON – technologie kształtujące przyszłość; Wtryskarki do optyki

str. XXVI

Dodatek specjalny nr 6 dwumiesięcznika „Tworzywa Sztuczne w Przemyśle”

Redaktor wydania: Katarzyna Mazur tel./fax 32 733 18 01 e-mail: katarzyna.mazur@tworzywasztuczne.biz katarzyna.kajstura@tworzywasztuczne.biz

Skład i layout: Lucyna Franczyk Korekta: Barbara Sput

Redakcja nie odpowiada za treść ogłoszeń i nie zwraca materiałów niezamówionych. Zastrzegamy sobie prawo skracania i adiustacji tekstów. Przedrukowywanie materiałów lub ich części tylko za zgodą pisemną redakcji.

Opracowanie sposobu prowadzenia analizy awaryjności wtryskarek w oparciu o metodę FMEA str. XXVIII Tworzenie form od podstaw – darmowy poradnik

str. XXXII

ZAMAK MERCATOR – dealer elektrycznych japońskich wtryskarek TOYO! str. XXXIV Poradnik ExxonMobil dla branży tworzyw sztucznych

str. XXXIV

XXIII Międzynarodowe Targi Przetwórstwa Tworzyw Sztucznych i Gumy PLASTPOL

str. XXXV

W każdym wydaniu dwumiesięcznika dodatek tematyczny!

www.tworzywasztuczne.biz

W następnym numerze:

ZAPRASZAMY


Czym kierować się przy zakupie wtryskarki?

Przy tak szerokiej ofercie wtryskarek różnych producentów wybór odpowiedniej maszyny dla własnych potrzeb nie jest prostym zadaniem. Są czynniki, które powinny być szczególnie wzięte pod uwagę przy zakupie wtryskarki. Tak, jak przy zakupie samochodu, ważącymi mogą być parametry szybkości i precyzji pracy, oszczędności energii albo wieloletnich kosztów eksploatacji i zakresu wsparcia serwisowego. Kolejność ich kategoryzowania zależy od naszych oczekiwań i charakterystyki produkcji. Wielu producentów wtryskarek ściga się we wdrażaniu kolejnych nowinek technicznych, podczas gdy jest ogromna grupa odbiorców, którym zależy głównie na tym, aby maszyna „zarobiła” na swoją cenę i utrzymanie. Z drugiej strony, w Polsce istnieje duży rynek produkcji technicznej, ultraprecyzyjnej oraz opakowaniowej, w których nawet 0,01 po przecinku ma ogromne znaczenie. Kupując wtryskarkę, każdy z nas musi odpowiedzieć sobie na pytanie, czego oczekujemy od maszyny i które parametry są mniej lub bardziej istotne. Należy zwrócić uwagę na to, że maszyna, która pracuje przy granicznych obciążeniach będzie bardziej eksploatowana, a jej serwis częstszy. Z kolei nawet najprostsza wtryskarka pracująca w optymalnym zakresie i tolerancji parametrów może spełnić nasze oczekiwania.

Na pytanie odpowiedział: Michał Domarańczyk 29PRO Michał Domarańczyk Autoryzowany przedstawiciel wtryskarek BESTON

W wyborze dostawcy wtryskarek należy kierować się przede wszystkim doświadczeniem i fachową wiedzą producenta, taki z pewnością pomoże wybrać najbardziej optymalne rozwiązania dla naszej produkcji. Fachowy, dysponujący specjalistyczną wiedzą dostawca maszyn będzie miał także w swoim portfolio wiele technologii, które usprawnią produkcję każdego przedsiębiorcy. Należy też zwrócić uwagę na organizację serwisu producenta i szybkość jego działania. Profesjonalna obsługa serwisowa daje pewność, iż naprawa przebiegnie szybko, sprawnie i rzetelnie. Oczywiście ważna jest też obsługa klienta, a także elastyczność w podejściu do jego potrzeb. Przy wyborze dostawcy wtryskarek należy zwrócić uwagę na szereg różnych aspektów, cena produktu nie jest tutaj najważniejsza. Pamiętajmy, że wtryskarkę kupujemy na lata, a dobrze dobrana maszyna będzie generować zysk cały czas.

Na pytanie odpowiedział: Michał Ciążyński Inżynier Sprzedaży Polska Centralna & Północna Sumitomo Demag (SHI) Machionery Polska Sp. z o.o. Dodatek „Wtryskarki i wtryskownie” . Nr 6/2019

III

t

Czym kierować się przy zakupie wtryskarki?


Czym kierować się przy zakupie wtryskarki?

Na pytanie: „Czym kierować się przy zakupie wtryskarki?” jest pewnie tyle odpowiedzi, ilu klientów zainteresowanych ich zakupem. Każdy z klientów samodzielnie określa bowiem priorytetowe dla niego warunki. Niestety odpowiedź na to pytanie zależy bardzo często od indywidualnych uwarunkowań danej firmy i nie ma ona zbyt wiele wspolnego z teorią, jaką mogę zaproponować jako dostawca wyposażenia. Dla osoby dobierającej maszyny do aplikacji naszych klientów powinienem wymieniać takie czynniki, jak: optymalne doposażenie maszyny do przyszłych zadań produkcyjnych, zapewnienie najwyższej jakości i powtarzalności produkcji, niskie zużycie energii etc. Ale 20 lat pracy nauczyło mnie, że większość tych czynników ma charakter teoretyczny, a oczekiwania klientów są niestety trochę inne. Pomijam cenę, która czasami jest najważniejszym kryterium. Osobiście cieszę się, że na zakup wtryskarki często mają wpływ czynniki, które nie są związane bezpośrednio z maszyną. Jakość serwisu, poziom oferowanych szkoleń, a przede wszystkim partnerska współpraca z dostawcą wyposażenia mogą decydować bardziej niż tylko konstrukcja samej wtryskarki. Na pytanie odpowiedział: Bogdan Zabrzewski Wittmann Battenfeld Sp. z o.o.

Czym kierować się przy zakupie wtryskarki?

Oczywiście truizmem jest twierdzenie, że decyzję o zakupie wtryskarki należy poprzedzić rzetelną analizą ekonomiczną oraz planowanych na to urządzenie procesów. Z jednej strony cena wtryskarki to nie wszystko, z drugiej zaś zakup maszyny oferującej niebotyczne osiągi nie musi przekładać się na nasze potrzeby. Zdecydowanie polecam zatem, kierując się zdrowym rozsądkiem i analizą własnych potrzeb, dokonać wyboru maszyny o adekwatnym stosunku jakości do ceny. Niezależnie od wyboru marki, maszyny nowej lub używanej, zdecydowanie należy brać pod uwagę energochłonność urządzenia. W obecnej sytuacji na rynku energii elektrycznej, wybór nowej maszyny hydraulicznej wyposażonej w serwomotor pozwoli na oszczędność nawet do 70% energii w porównaniu z używaną maszyną wyposażoną w pompę stałego wydatku. W przypadku wyboru maszyny Hurmak, można liczyć na zwrot różnicy w cenie zakupu już nawet po roku użytkowania.

Na pytanie odpowiedział: Jakub Mączka Hurmak Polska Sp. z o.o.

Czym kierować się przy zakupie wtryskarki?

Zakładam, że przed decyzją o zakupie wtryskarki inwestor dokładnie wie, jakie parametry techniczne maszyny będą przez niego wymagane. Czyli: odpowiednia siła docisku czy zamknięcia formy, rozstaw między kolumnami, odpowiednia gramatura wtrysku. Wybierając markę i odpowiedni model wtryskarki zwracałbym uwagę na podany przez producenta czas cyklu suchego, maksymalne ciśnienie wtrysku oraz średnie zużycie energii elektrycznej przeliczając na przetworzenie 1 kg polimeru. Biorąc pod uwagę, że dostępne obecnie na rynku marki są do siebie zbliżone jakością, ja jako inwestor przede wszystkim wybrałbym producenta i dostawcę mającego dobrą opinię wśród użytkowników. Jego jakość obsługi posprzedażowej i serwisowej, dostępność części zamiennych i szybkość reakcji na potrzeby użytkownika maszyny. Uważam, że cena nie powinna być podstawowym elementem wyboru.

Na pytanie odpowiedział: Jerzy Dądela Dyrektor Zarządzający Plastigo IV

Dodatek „Wtryskarki i wtryskownie” . Nr 6/2019


Dodatek „Wtryskarki i wtryskownie” . Nr 6/2019

V


Wtryskarki – przegląd rozwiązań firm

1.PLASTCOMPANY POLSKA Sp. z o.o. ul. Czarnkowska 3a 60-415 Poznań tel. 61 424 23 11 biuro@1plastcompany.pl www.1plastcompany.pl

29PRO Michał Domarańczyk ul. Ptasia 3 41-200 Sosnowiec tel. 662 078 033 tel. 505 865 188 biuro@29pro.pl firma29pro@gmail.com www.29pro.pl

Wittmann Battenfeld Polska Sp. z o.o. ul. Radziejowicka 108 Adamowizna 05-825 Grodzisk Mazowiecki tel. 22 724 38 07 info@wittmann-group.pl www.wittmann-group.pl

ESATTO Tomasz Szmigielski skr. poczt. 4150 54-120 Wrocław 41 tel. 512 360 340 esatto@esatto.pl www.esatto.pl

VI

1.PLASTCOMPANY POLSKA Sp. z o.o. działa jako część grupy 1.PLASTCOMPANY oraz VALPLAST CZ, w zakresie dostawy maszyn i urządzeń oraz surowców do przetwórstwa tworzyw sztucznych. Nawiązuje do bogatej, ponad 25-letniej tradycji działań w obszarze ekskluzywnej reprezentacji zagranicznych producentów i urządzeń do przetwórstwa tworzyw sztucznych i surowców chemicznych. Głównym naszym celem jest oferowanie i dostarczanie klientom wysokiej jakości rozwiązań technologicznych, surowców do poszczególnych procesów przetwórstwa tworzyw sztucznych oraz wiedzy i wsparcia technicznego naszych przedstawicieli.

29PRO – SPECJALIŚCI OD KOMPLEKSOWYCH ROZWIĄZAŃ Bazując na dużym doświadczeniu i wiedzy, projektujemy, wdrażamy i optymalizujemy produkcję naszych klientów. Dostarczamy: l wtryskarki ultraprecyzyjne elektryczne, hydrauliczne, dwupłytowe marki BESTON z 3-letnią gwarancją l wtryskarki pionowe do obtrysku z formami i peryferiami l maszyny do rozdmuchu wraz z pełnym gniazdem produkcyjnym lformy wtryskowe dla branży AGD, automotive, opakowaniowej oraz produkcji detali precyzyjnych. Zapewniamy: l indywidualne podejście do każdego problemu klienta l montaż i uruchomienie pełnych gniazd produkcyjnych oraz optymalizację produkcji l szkolenie pracowników l doradztwo technologiczne oraz wsparcie techniczne l dostępność maszyn, peryferii oraz części zamiennych na magazynie 29PRO. Dysponujemy własną wtryskownią oraz stacją prób do testów form i tworzyw. Poszukujesz pełnego rozwiązania w ograniczonym budżecie? Oto nasza specjalność.

WITTMANN BATTENFELD, z siedzibą w Kottingbrunn Austria, jest jednym z wiodących producentów wtryskarek i urządzeń do przetwórstwa tworzyw sztucznych. W naszej ofercie znajdą Państwo pełną gamę wtryskarek elektrycznych, hydraulicznych, pionowych oraz do wtrysku wielokomponentowego. Budujemy wtryskarki o siłach zamykania 15–2000 t. Firma oferuje swym klientom pomoc, doradztwo w zakresie technologii wtrysku i innowacyjnych rozwiązań wymagających najwyższej precyzji. Jako WITTMANN Group oferujemy kompleksowe dostawy obejmujące: technologie, wtryskarki, automatyzację i urządzenia peryferyjne. Jesteśmy jedyną firmą mogącą zaoferować obsługę w oparciu ozasadę „Wszystko z jednej ręki”. W Polsce WITTMANN Group reprezentowana jest przez Wittmann Battenfeld Polska.

Wrocławska firma ESATTO jest od wielu lat polskim przedstawicielem holenderskiego producenta wtryskarek szybkobieżnych STORK. Maszyny wtryskowe STORK zapewniają najbardziej wydajną, niezawodną i energooszczędną produkcję opakowań, do czego zostały specjalnie zaprojektowane i wyposażone. Producenci szerokiego zakresu wyrobów cienkościennych, takich jak: doniczki, opakowania do żywności, wiadra i pojemniki czy skrzynki, znajdują wsparcie w szerokiej gamie produktowej maszyn STORK o sile zwarcia od 200 do 2000 ton, w zakresie czterech głównych linii produktowych: POT line, FOOD line, PAIL line czy CRATE line. Ważną zaletą naszej firmy są również realizowane w znacznej ilości „projekty pod klucz” zapewniające dostawę gotowych gniazd produkcyjnych (wtryskarka, forma i automatyzacja).

Dodatek „Wtryskarki i wtryskownie” . Nr 6/2019


FANUC Polska Sp. z o.o. ul. Tadeusza Wendy 2 52-407 Wrocław tel. 71 776 61 60 fax 71 776 61 69 www.fanuc.pl

Wadim Plast ul. Graniczna 10 05-816 Reguły tel. 22 723 38 12 info@wadim.com.pl www.wadim.com.pl

Zamak Mercator Sp. z o.o. ul. J. Piłsudskiego 63 32-050 Skawina tel. 12 276 07 20 fax. 12 276 84 69 handlowy@zamakmercator.pl www.zamakmercator.pl

HÜRMAK Plastik Otomotiv Makine İmalat Sanayi A.Ş. to jeden z liderów tureckiego przemysłu tworzyw sztucznych od czasu założenia firmy w roku 1969. Wtryskarki wyprodukowane przez Hürmak sprawdziły się już wielokrotnie i umocniły swoją pozycję na rynku jako maszyny solidne i wytrzymałe. Na przestrzeni ostatniego półwiecza firma Hürmak stała się jedną z najbardziej uznanych na tureckim rynku tworzyw sztucznych ze względu na nacisk na zadowolenie i zaufanie użytkowników. Na terenie Polski firmę reprezentuje Polski oddział Hurmak Polska Sp. z.o.o Oferujemy: wtryskarki hydrauliczne l wtryskarki dwupłytowe l wtryskarki niskociśnieniowe l narzędzia do eksploatacji form wtryskowych l szybkozłącza do from wtryskowych l chillery l manipulatory.

Jesteśmy wyłącznym przedstawicielem japońskiej firmy JSW – producenta energooszczędnych i precyzyjnych wtryskarek elektrycznych o sile zwarcia do 3000 ton. Precyzja – Gwarancja stabilnego procesu i doskonałej powtarzalności dzięki sterowaniu wszystkich ruchów w zamkniętych obwodach, regulacji i ekstremalnie krótkim czasom reakcji. Niezawodność – Stabilna konstrukcja maszyn JSW, powiązana ze sprawdzoną przez wiele lat technologią elektrycznych napędów, czynią te maszyny bardzo niezawodnymi. Mała ilość części wymagających systematycznej konserwacji. Czystość – Dzięki elektrycznej koncepcji wtryskarki JSW są z natury czystsze i bardziej ciche niż maszyny hydrauliczne. Z tego powodu są przeznaczone do produkcji w czystej przestrzeni. Rentowność – To podstawowa przewaga względem hydraulicznych maszyn. Wtryskarki JSW zapewniają oszczędność energii nawet do 60%, dzięki bardzo niskiemu zapotrzebowaniu na medium chłodzące, brak potrzeby usuwania zużytego oleju z układu hydraulicznego oraz niskim kosztom konserwacji.

Wtryskarki – przegląd rozwiązań firm

Hurmak ul. Kościuszki 5 78-320 Połczyn Zdrój tel. 503 147 024 tel. 531 979 626 hurmak@ hurmak.pl www.hurmak.pl

FANUC (Fuji Automatic Numerical Control) to światowy lider technologii CNC oraz robotyki, który od 60 lat oferuje producentom na całym świecie niezawodne sterowania CNC, roboty przemysłowe oraz wysokowydajne obrabiarki: Robodrill, Robocut oraz Roboshot. Japońska fabryka FANUC, znajdująca się u podnóża góry Fuji, wykorzystuje ponad 3 tys. własnych robotów, by produkować niezawodne maszyny w nominale ok. 245 tys. jednostek miesięcznie, co znacznie przewyższa branżowe standardy. W światowym sektorze przemysłu pracuje blisko 25 mln produktów marki FANUC. Firma FANUC Polska istnieje od 2007 r. Od momentu powstania oferuje krajowym przedsiębiorcom dostęp do najnowocześniejszych technologii produkcji, szkoleń i szerokiego wsparcia technicznego w zakresie serwisu oraz przeglądów okresowych.

ZAMAK MERCATOR zasłynął jako znakomity producent wytłaczarek i różnego rodzaju linii produkcyjnych, jednak w ostatnim czasie poszerzył swoją ofertę o elektryczne wtryskarki marki TOYO. Japońska precyzja i siła, zminimalizowane koszty eksploatacji oraz higieniczna praca bez oleju sprawiają, że wtryskarki TOYO są najlepszym wyborem dla Klientów ceniących sobie jakość produktów, wygodę pracy i ekologię. Maszyny są przyjazne w obsłudze, a instalacja przebiega bardzo sprawnie, co jest kluczowe przy planowaniu produkcji. Elektryczne napędy działają równolegle, zużywając przy tym 60% mniej energii, większa wydajność oraz 10-krotnie większa powtarzalność, w porównaniu do wtryskarek hydraulicznych, powodują, że elektryczne wtryskarki TOYO stanowią aż 80% udział w rynku producentów wtryskarek na Dalekim Wschodzie. Bogate doświadczenie handlowe sprawiło, że jesteśmy solidnym partnerem w biznesie.

Dodatek „Wtryskarki i wtryskownie” . Nr 6/2019

■ VII


Dr. BOY – z innowacjami w przyszłość Dr. BOY to niemiecki producent najbardziej kompaktowych na rynku wtryskarek. W 2018 r. obchodził jubileusz pięćdziesięciolecia swojej działalności. Przez szereg lat wtryskarki BOY dawały poznać się swoim użytkownikom, jako sprzęt niezawodny i innowacyjny. Dziś w swojej ofercie, oprócz wtryskarek poziomych o siłach zwarcia do 125 ton i pionowch do 55 ton, producent posiada także jednostki do wtrysku wielokomponentowego.

WTRYSK WIELOKOMPONENTOWY NA TWOJEJ WTRYSKARCE Agregaty do wtrysku wielokomponentowgo BOY 2C to urządzenia, które zostały zaprojektowane w taki sposób, by mogły współpracować zarówno z wtryskarkami BOY, jak i z konwencjonalnymi, jednokomponentowymi maszynami innych producentów. Projektantom tych urządzeń przyświecała idea, by każdą, standardową wtryskarkę można było łatwo i elastycznie zaadaptować do wtrysku dwukomponentowego. Dodatkowe jednostki BOY 2C są dostępne w 4 podstawowych rozmiarach: XS, S, M oraz L i mogą być wyposażone w szereg różnych jednostek wtryskowych z objętościami wtrysku aż do 280 cm3. Umożliwiają wtrysk zarówno tworzyw termoplastycznych, jak i termoutwardzalnych, gumy, ciekłego silikonu LSR oraz wtrysku proszków metali (MIM) i ceramiki (CIM). Jednostki 2C posiadają własny, niezależny napęd oraz własne sterowanie. Długi przewód sterownika pozwala umieścić ekran jednostki BOY bezpośrednio przy panelu wtryskarki. Jednostka napędowa agregatu ustawiana jest z boku wtryskarki bazowej i w razie potrzeby może być przetransportowana i wykorzystana do współpracy z inną wtryskarką w zakładzie. Komunikacja odbywa się np. poprzez standardowe złącze robota EUROMAP 67 lub inne. Pozycjonowanie jednostki wtryskowej możliwe jest w różnych położeniach w zależności od konstrukcji formy. BOY 125 E Na targach Fakuma 2018 swoją premierę miała najnowsza i jednocześnie największa wtryskarka BOY: model BOY 125 E o sile zwarcia 125 ton. Producent zdecydował się na poszerzenie swojego portfolio z uwagi na coraz większe zapotrzebowanie rynku na wielokomponentowe formy, charakteryzujące się coraz to większymi rozmiarami. W odpowiedzi na oczekiwania klientów zaprojektowano nową wtryskarkę z rozstawem kolumn 470 mm (zamiast poprzednich 430 mm). Prześwit pomiędzy płytami został powiększony aż do 825 mm tak, aby ułatwić stosowanie stołów obrotowych. To wszystko przy długości wtryskarki JEDYNE 3,85 METRA. Wtryskarka ta oczywiście, tak samo jak większość modeli BOY, przystosowana jest do współpracy z robotem kartezjańskim BOY LR5, który dzięki unikatowej konstrukcji pozwala jeszcze bardziej zredukować powierzchnię instalacji i zajmowanego miejsca na hali produkcyjnej. We wtryskarce BOY 125 E zastosowano również inne, charakteryzujące markę BOY rozwiązania, jak np.: napęd serwohydrauliczny, zawór utrzymujący siłę zwarcia nawet przy wyłączonej pompie (małe zużycie energii, niska emisja hałasu), dwupłytowy system zamykania, sterowania Procan ALPHA®4, wychylny zespół wtryskowy, itd. VIII

3,85 m

MIKROWTRYSKIWANIE BOY XXS to najnowsze rozwiązanie marki BOY dla mikrowtrysku – miniaturowa konstrukcja łączy w sobie możliwość umiejscowienia na stole (tzw. Table-Top) oraz technologie stosowane w większych wtryskarkach. W BOY XXS nie zastosowano, zwyczajowo używanej do mikrowtrysku, tłokowej jednostki wtryskowej, ale wykorzystano układy ślimakowe ze ślimakami o średnicach od 8 do 18 mm. Dzięki temu maszyny charakteryzują się dobrą homogenizacją tworzywa, a także dystrybucją uplastycznionego materiału na zasadzie „first in-first out”. BOY XXS oferuje układy plastyfikujące również do trudno przetwarzalnych materiałów, np. tworzyw z dużą zawartością włókna szklanego, a wtrysk proszków ceramiki i proszków metali. Wtryskarka umożliwia również przetwórstwo gumy oraz ciekłego silikonu LSR. Pozycjonowanie agregatu wtryskowego jest regulowane w dwóch osiach, co umożliwia stosowanie zdecentralizowanego wtrysku i stosowanie form dedykowanych do pracy z wtryskarkami tłokowymi innych producentów. Wtryskarka BOY została stworzona do pracy ciągłej w przemyśle i pozwala na osiąganie maksymalnej wydajności na minimalnej przestrzeni. Sterownik Procan ALPHA®4 przystosowany do integracji z Przemysł 4.0. Przedstawicielem marki Dr. BOY na Polskę jest firma 1.Plastcompany Polska Sp. z o. o. z siedzibą w Poznaniu, która oprócz sprzedaży maszyn oferuje wsparcie serwisowe oraz sprzedaż części zamiennych. 1.PLASTCOMPANY POLSKA Sp. z o.o. ul. Czarnkowska 3a, 60-415 Poznań tel. 61 424 23 11 biuro@1plastcompany.pl, www.1plastcompany.pl Dodatek „Wtryskarki i wtryskownie” . Nr 6/2019


Dodatek „Wtryskarki i wtryskownie” . Nr 6/2019

IX


Wirtualna wtryskarka tworzyw sztucznych Leszek A. Dobrzański, Rafał Honysz

Wirtualna symulacja wtryskarki tworzyw sztucznych przybliża użytkownikowi budowę urządzenia i wprowadza w proces wtryskiwania tworzyw sztucznych. W poglądowy sposób symulacja pozwala zapoznać się z ogólną budową rzeczywistej wtryskarki tworzyw sztucznych oraz sposobem jej działania. Dzięki niej użytkownik może poznać podstawowe parametry wtryskiwania, a także najczęściej występujące wady wyprasek spowodowane nieprawidłowym ustawieniem parametrów ich produkcji, bez fizycznego dostępu do rzeczywistej maszyny.

W

irtualne laboratorium inżynierii materiałowej [1] to idea służąca dopełnieniu pracy studenta nad zdobyciem wykształcenia z dziedziny inżynierii materiałowej. W skład laboratorium wejdą programy komputerowe stworzone w różnych językach i technologiach (Flash, Java, Delphi, C++). Są one wirtualnym odwzorowaniem rzeczywistego sprzętu zainstalowanego w rzeczywistym laboratorium. Student na ekranie swojego komputera ma możliwość wykonania tych samych ćwiczeń, które pod okiem prowadzącego zajęcia można wykonać wyłącznie w laboratorium na uczelni. Programy komputerowe symulujące pracę rzeczywistych urządzeń są ich wiernym odwzorowaniem. Jest oczywiste, że symulacja nigdy nie osiągnie pełnej funkcjonalności rzeczywistego sprzętu, należy dążyć do tego, by program opisywał możliwie dużo funkcji i możliwości oryginału, w szczególności tych, które są wykorzystywane np. podczas szkolenia. W tym przypadku oddanie wierności działania jest szczególnie ważne, gdyż dla osób nieobeznanych z urządzeniem ma ona charakter poznawczy [2–4]. Studenci kształcący się przez sieć komputerową, na tzw. e-studiach lub nieposiadający możliwości skorzystania z rzeczywistych urządzeń badawczych, np. z powodu ich braku w danej placówce badawczej lub awarii, otrzymują dzięki wirtualnym laboratoriom możliwość nabycia umiejętności praktycznych będących naturalnym następstwem zdobywania wiedzy z podręczników, skryptów itp. [5–7]. Jednym z symulowanych urządzeń zainstalowanych w wirtualnym laboratorium inżynierii materiałowej jest wirtualna wtryskarka tworzyw sztucznych. PROCES FORMOWANIA WTRYSKOWEGO TWORZYW SZTUCZNYCH Formowanie wtryskowe tworzyw sztucznych jest procesem cyklicznym, podczas którego materiał w postaci granulatu lub proszku zostaje uplastyczniony w cylindrze wtryskarki pod wpływem ciepła, a następnie wtryśnięty przez ślimak lub tłok do gniazd formujących. Tam tworzywo zestala się w obniżonej lub podwyższonej temperaturze, zachowując kształt gotowego wyrobu – wypraski. Po otwarciu formy następuje jej wyjęcie i proces może być prowadzony ponownie. Proces ten przeznaczony jest głównie do przetwórstwa tworzyw termoplastycznych, lecz stosowany również do przetwórstwa tworzyw termo– i chemoutwardzalnych. Wtryskiwanie jest podstawowym procesem wytwarza-

X

nia z tworzyw sztucznych gotowych wyrobów o masie od 0,01g do 70 kg. Został on wprowadzony po raz pierwszy na początku XX wieku, do przetwórstwa pierwszych termoplastycznych tworzyw sztucznych. Współczesne wtryskarki są skomplikowanymi, wielofunkcyjnymi maszynami do przetwórstwa tworzyw sztucznych. Ogólna budowa wszystkich ich typów jest podobna, ponieważ składają się one z pełniących tę samą rolę zespołów funkcjonalnych. W zależności od rodzaju przetwarzanego tworzywa, sposobu pracy, rodzaju formy itp., są dostosowywane do wymogów poszczególnych wariantów technologii w sposób konstrukcyjny bądź przez zastosowanie specjalnego wyposażenia technologicznego [8–12]. WIRTUALNA SYMULACJA PROCESU WTRYSKU TWORZYWA SZTUCZNEGO Aby uruchomić wirtualną symulację, potrzebny jest komputer osobisty klasy PC z dostępem do sieci internetowej. Po jej uruchomieniu na ekranie pojawi się okno główne podzielone na trzy zakładki: l budowa wtryskarki; l prezentacja 3D; l proces technologiczny. Kliknięcie każdej z zakładek powoduje udostępnienie innego elementu symulacji. Poniżej zostały opisane jej poszczególne obszary. Budowa wtryskarki Po kliknięciu w zakładkę budowy wtryskarki można zobaczyć jej wirtualny model. Po przesunięciu kursora myszki nad poszczególne części wtryskarki pojawiają się opisy elementów. Przykład został przedstawiony na rysunku 1. Prezentacja 3D Po wybraniu zakładki prezentacji 3D użytkownik ma możliwość dokładnego obejrzenia modelu wtryskarki. Pod modelem umieszczono panel służący do manipulacji położeniem wirtualnej wtryskarki w przestrzeni trójwymiarowej. Symulacja procesu wytwarzania Po uaktywnieniu zakładki procesu technologicznego użytkownik ma możliwość uruchomienia wirtualnego procesu wtryskiwania. Pierwszym krokiem jest wybór tworzywa sztucznego, z którego będą wykonywane wirtualne produkty. Do wyboru są: l polietylen (PE), l polipropylen (PP), Dodatek „Wtryskarki i wtryskownie” . Nr 6/2019


Rys. 1. Okno symulacji przedstawiające budowę wtryskarki

polistyren (PS), l polichlorek winylu (PVC). W rzeczywistej wtryskarce wybrane tworzywo sztuczne wsypuje się do leja zasypowego. Po wybraniu materiału, który od tej chwili będzie podświetlony w oknie symulacji, należy podać parametry jego przetwórstwa. Symulacja uwzględnia następujące parametry: l T1 – temperatura pierwszej strefy ślimaka; l T2 – temperatura drugiej strefy ślimaka; l T3 – temperatura trzeciej strefy ślimaka; l Tz – temperatura zasypu; l Tf – temperatura formy; l Td – temperatura dyszy; l Pw – ciśnienie wtrysku; l Pd – ciśnienie docisku; l Pc – przeciwciśnienie; l Oś – obroty ślimaka; l Vs – szybkość wtrysku. W rzeczywistej wtryskarce powyższe parametry wprowadza się ręcznie za pomocą panelu sterowania zlokalizowanego bezpośrednio przy maszynie. W symulacji wartości parametrów określa się za pomocą odpowiednich pól (rys. 2). Wartości można wprowadzać za pomocą myszy lub klawiatury. Symulacja jest zal

bezpieczona przed wprowadzeniem danych innych niż liczbowe. Również przejście do panelu parametrów bez wybranego materiału sygnalizowane jest błędem (rys. 3). Ze względu na swoją prostotę symulowana maszyna pracuje wyłącznie w trybie ręcznym. Po wybraniu rodzaju materiału i wprowadzeniu do symulacji wartości wszystkich parametrów można przystąpić do symulacji procesu. W tym celu należy nacisnąć przycisk startu na rzeczywistej maszynie. W symulacji wybieramy przycisk z napisem rozpoczęcie symulacji znajdującym się w oknie symulacji procesu. Po zakończeniu wirtualnego procesu produkcji, jeżeli parametry zostały ustawione prawidłowo, pojawi się produkt prawidłowy (rys. 4a). Jeśli wprowadzono nieprawidłowe parametry wyświetlony zostanie produkt wadliwy (rys. 4 b, c, d, e, f). W zależności od rodzaju nieprawidłowości prezentacja uwzględnia kilkanaście rodzajów błędów wyprasek. Trzeba tutaj wyraźnie zaznaczyć, że symulacja wtryskarki pracuje w dużym uproszczeniu i może być stosowana na zajęciach niespecjalizacyjnych jako pomoc dydaktyczna dla studentów zaczynających dopiero poznawanie tego typu technologii. Prace o charakterze badawczym nie są możliwe. W świecie rzeczywistym podczas rzeczywistej produkcji, jednoznaczne określenie wady najczęściej nie jest możliwe. W wielu

Rys.2. Okno symulacji służące do wyboru materiału i wprowadzanie parametrów wytwarzania

t

Rys.3. Komunikaty błędów

Dodatek „Wtryskarki i wtryskownie” . Nr 6/2019

XI


Rys. 4. Wyniki przeprowadzonej symulacji produkcji: poprawny i błędne

przypadkach wzrokowa identyfikacja wady jest niemożliwa (na przykład występowanie pęcherzy wewnętrznych). W związku z tym należy niejednokrotnie prześledzić całą drogę przetwórstwa tworzywa, począwszy od leja zasypowego – a czasem nawet od gospodarki tworzywem – aż do odpowietrzenia formy, eliminując kolejno możliwości powstania danej wady. W fachowej literaturze diagnostyka błędów zajmuje kilkanaście, a nawet kilkadziesiąt stron [8–12]. PODSUMOWANIE Opracowanie wirtualnego stanowiska laboratoryjnego miało na celu odzwierciedlenie budowy i zasady działania rzeczywistej wtryskarki tworzyw sztucznych i cel ten został osiągnięty. Stanowisko zostało uruchomione, daje możliwość dostępu do niego nieograniczonej liczbie osób jednocześnie i jest dostępne na każdym stanowisku komputerowym podłączonym do sieci internetowej. LITERATURA [1] http://www.vlab.imiib.polsl.pl/ - Wirtualne laboratorium inżynierii materiałowej. [2] L.A. Dobrzański, R. Honysz: Journal Of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering 24/2 (2007) 219-222. [3] L.A. Dobrzański, R. Honysz: On the Implementation of Virtual Machines in Computer Aided Education, International Conference on Electronic Materials IUMRS-ICEM 2008, Sidney, Australia 2008. XII

[4] K. Stec: Symulacja komputerowa jako narzędzie wspomagające w laboratorium elektrotechniki teoretycznej, Materiały konferencyjne Zastosowania Komputerów w elektrotechnice, Poznań/ Kiekrz 1996, s. 397-398. [5] L.A. Dobrzański, R. Honysz: Materials Science Virtual Laboratory - Innovatory Didactic Tool in the Teaching of Material Engineering Performed by Traditional and e-learning Methods, Acta Mechanica Et Automatica 2/4 (2008) 5-10. [6] L.A. Dobrzański, R. Honysz: Archives of Materials Science and Engineering , 32/2 (2008) 117-120. [7] B. Bidziński, W. Gryga, J. Nalepa: Wirtualne stanowiska w laboratorium podstaw metrologii, Materiały konferencyjne XXXVI Międzyuczelnianej Konferencji Metrologów MKM, Kraków, 2004. [8] H. Zawistowski, S. Zięba: Ustawianie procesu wtrysku, Plastech, Warszawa, 2003. [9] A. Smorawiński: Technologia wtrysku, WNT, Warszawa, 1984. [10] A. Smorawiński: Wtrysk elastomerów, Plastech, Warszawa, 2001. [11] F. Johannaber: Wtryskarki: poradnik użytkownika, Plastech, Warszawa, 2000. [12] http://www.tworzywa.info/ – Tworzywa sztuczne. Artykuł był opublikowany w książce pt. „Polimery i kompozyty konstrukcyjne”. Praca zbiorowa, pod red. Gabriela Wróbla 2011, ISBN 978-83-60917-05-3.

prof. dr hab. inż. Leszek A. Dobrzański dr inż. Rafał Honysz Politechnika Śląska Instytut Materiałów Inżynierskich i Biomedycznych Dodatek „Wtryskarki i wtryskownie” . Nr 6/2019


INFORMACJA

P R A S O WA

Olej do wtryskarki – z jego wykorzystaniem wydajność sprzętów będzie wyższa, a koszty użytkowania niższe

On z całą pewnością będzie miał dużą wiedzę na ten temat i poradzi nam, jaki artykuł najlepiej sprawdzi się w naszej firmie. Renomowani producenci nagminnie oferują zwrot kosztów, jeśli towar się nie sprawdzi. Warto korzystać z takich udogodnień, jeśli tylko jest ewentualność. Już teraz wybierz się na zakupy po odpowiedni olej, który pomoże Ci podtrzymać wysoką wydajność sprzętów, a także ograniczyć sumaryczne koszty wykorzystywania. Nie warto się zastanawiać dłużej, gdyż z każdym kolejnym dniem sprzęt coraz bardziej się niszczy! Źródło: jjcar.pl Dodatek „Wtryskarki i wtryskownie” . Nr 6/2019

REKLAMA

P

rowadzisz gigantyczne przedsiębiorstwo i myślisz, w jaki sposób konserwować swoje maszyny? Przeczytaj ten artykuł, a na bank dowiesz się wielu fascynujących kwestii, które usprawnią działanie Twojej spółki! W obecnych czasach coraz kłopotliwiej jest kupić sprzęty, które wytrzymają wiele lat funkcjonowania. W związku z tym, będziemy musieli za każdym razie rzetelnie wybierać towary i decydować się tylko na zakup od sprawdzonych i renomowanych fabrykantów. Nie warto łakomić się na to, że możemy zaoszczędzić pieniądze, ponieważ w przyszłości będziemy musieli je wydać na naprawę i kupno nowych części. Winniśmy dbać o to, by wszelkie sprzęty w naszym zakładzie pracy byłby obsługiwane przez doświadczonych specjalistów, znających się na tym, co robią. To właśnie oni winni się orientować, jaki olej do wtryskarki jest najlepszy i zakup takiego powinni nam zlecić. Przeważnie należy wybierać towar z wyższej półki, ponieważ może on zwiększyć wydajność pracy sprzętu. Jest to w szczególności ważkie, jeżeli w hali wytwórczej panują wysokie albo niskie temperatury, ponieważ najtańsze oleje nie spełniają swoich funkcji. O ile nabywamy olej do wtryskarki wyższej jakości, to mamy gwarancję wydłużonej żywotności, czasem nawet kilkukrotnie. Banalnie policzyć, że taki zakup jest o wiele korzystniejszy, aniżeli kupno czegoś taniego. Poza tym olej do wtryskarki powoduje, że sprzęt ma większą wydajność i opłacalność. Jeśli sami lub ze wsparciem naszych partnerów nie możemy się zdecydować, jaki olej hydrauliczny jest perfekcyjny, to wówczas warto porozmawiać z ekspertem w markecie z takimi artykułami.


ARTYKUŁ

S P O N S O R O WA N Y

Granulaty czyszczące Dyna-Purge Paweł Klonowski

Amerykańska firma Shuman Plastics Inc. już od blisko 40 lat zajmuje się produkcją granulatów czyszczących do układów plastyfikujących wtryskarek i wytłaczarek. Produkty marki Dyna-Purge były jednymi z pierwszych komercyjnych środków czyszczących dostępnych na rynku tworzyw i na przestrzeni lat zyskiwały kolejne udoskonalenia. Obecnie oferta produktowa obejmuje 7 typów granulatów dla różnych zastosowań. W poniższym artykule zostaną przedstawione środki najbardziej uniwersalne.

DZIAŁANIE MECHANICZNE – NIEŚCIERNE Od początków produkcji granulaty Dyna-Purge są oparte na działaniu mechanicznym, nieściernym. Większość z dostępnych typów Dyna-Purge zawiera drobiny czyszczące, które nie ulegają całkowitej plastyfikacji, skutecznie usuwając resztki zdegradowanego tworzywa oraz pozostałości pigmentów. Nośnik oparty na tworzywie o wysokiej lepkości i dużej wytrzymałości na ścinanie pozwala na wypchnięcie z układu poprzedniego tworzywa produkcyjnego, natomiast dodatek ekspandujący umożliwia dotarcie do martwych stref układu i usunięcie zalegającego tworzywa. Warto w tym momencie zaznaczyć, że zdecydowana większość granulatów Dyna-Purge może być stosowana do czyszczenia układów gorącokanałowych i głowic. W przeciwieństwie do wielu dostępnych na rynku preparatów, granulaty Dyna-Purge nie zawierają wypełniaczy mineralnych oraz włókna szklanego, co korzystnie wpływa na żywotność części polerowanych maszyny. NAJBARDZIEJ UNIWERSALNY Dyna-Purge D2 jest najczęściej stosowany przez klientów poszukujących uniwersalnych i skutecznych rozwiązań. Produkt posiada szeroki zakres temperaturowy (160–329oC), co sprawia, że może być stosowany przy przetwórstwie większości podstawowych tworzyw sztucznych, zarówno metodą wtrysku jak i wytłaczania. Z uwagi na zawartość drobin czyszczących, przy czyszczeniu układów gorącokanałowych lub głowic sugerowany jest minimalny prześwit o wielkości 0,65 mm. Granulat ten jest zalecany szczególnie przy problemach z czarnymi kropkami w detalach lub trudnych przejściach między materiałami. SZYBKA ZMIANA KOLORÓW Granulat Dyna-Purge F2 jest przeznaczony do częstych zmian kolorów tworzyw przetwarzanych w temperaturach od 160 do 329 stopni. Zawartość specjalnych dodatków ekspandujących zapewnia dotarcie do martwych stref układu, natomiast brak drobin czyszczących umożliwia stosowanie przy niewielkich prześwitach układów gorącokanałowych wtryskarek lub głowic wytłaczarek. Zmniejszona lepkość z kolei pozwala na łatwiejsze usunięcie środka po czyszczeniu i szybsze wznowienie produkcji. Środek ten będzie optymalnym wyborem w zastosowaniach, gdzie nagary nie stanowią głównego problemu przy przejściach. TWORZYWA TRANSPARENTNE W przypadku przejść na tworzywa transparentne najlepszym rozwiązaniem jest zastosowanie granulatu Dyna-Purge C. Odpowiednio dobrany nośnik sprawia, że nie pozostawia on mlecznych smug w detalach, co może być problemem przy użyciu granulatów uniwersalnych. Materiał może być przetwarzany w temperaturach XIV

od 193 do 310 stopni i nie posiada ograniczeń w zakresie minimalnego prześwitu. Brak zawartych wypełniaczy mineralnych umożliwia zastosowanie produktu przy najbardziej wymagających zastosowaniach i zapewnia pełną przejrzystość gotowego wyrobu. ŁATWOŚĆ UŻYCIA I BEZPIECZEŃSTWO OBSŁUGI Z uwagi na brak szkodliwych dodatków chemicznych, wszystkie granulaty Dyna-Purge są bezpieczne dla operatorów maszyn. Środki nie wchodzą w reakcję chemiczną z tworzywem produkcyjnym, a w trakcie stosowania nie wydzielają się toksyczne gazy. Granulaty są dostarczane w formie gotowej do natychmiastowego użycia, bez konieczności przygotowywania mieszanki. Standardowa procedura wymaga zastosowanie od 1 do 2 objętości cylindra. Nie jest wymagana zmiana nastawień maszyny oraz przetrzymywanie środka w cylindrze, co wyraźnie skraca czas przejścia i zmniejsza jego koszt. Z uwagi na stabilność termiczną, granulaty Dyna-Purge mogą być także z powodzeniem stosowane jako materiał do zasypania na koniec produkcji, przed przerwami weekendowymi lub świątecznymi. STAŁA DOSTĘPNOŚĆ I NATYCHMIASTOWA WYSYŁKA Wyłącznym dystrybutorem produktów marki Dyna-Purge w Polsce, Czechach i na Słowacji jest firma Marinus. Wszystkie typy granulatów są dostępne w naszym magazynie w Gdańsku z możliwością dostarczenia do Państwa zakładu w ciągu 24 godzin. W celu doboru optymalnego produktu zachęcamy do kontaktu z naszym przedstawicielem. Zapewniamy bezpłatną próbkę dowolnego granulatu wraz z niezbędnym wsparciem technicznym podczas prób materiałowych w Państwa zakładzie. Marinus ul. Sucha 25, 80-531 Gdańsk, tel. 58 728 22 85 marinus@marinus.com.pl, www.marinus.com.pl Dodatek „Wtryskarki i wtryskownie” . Nr 6/2019


Dodatek „Wtryskarki i wtryskownie” . Nr 6/2019

XIII


Analiza czasu pracy maszyny jako jeden z elementów oceny działania systemu produkcyjnego Edyta Kardas, Jolanta Zagórska

W artykule dokonano analizy efektywności pracy wtryskarki PLASTAK HL30R, która jest wykorzystywana do produkcji elementów obuwia, wytwarzanych z tworzyw sztucznych. Wykorzystano dwie metody analityczne: analizę PAMCO oraz analizę OEE. Analizą objęto miesięczne wyniki pracy tej wtryskarki z 5 kolejnych miesięcy kalendarzowych.

W

spółczesne przedsiębiorstwa obecnie borykają się z kryzysem gospodarczym oraz walczą z bardzo dużą konkurencją na rynku, na którym mają do czynienia z coraz bardziej wymagającym konsumentem. W celu sprostania potrzebom rynku przedsiębiorstwo musi posiadać w pełni sprawny system produkcyjny oraz działające łańcuchy logistyczne. Niezwykle ważnym jego elementem jest optymalnie działający system informacyjny, który wspomaga proces zarządzania. Dzięki temu wprowadzanie zmian w procesie wytwarzania odbywa się bez jego zakłócenia. Jednym z najważniejszych elementów każdego systemu produkcyjnego są maszyny i urządzenia wykorzystywane do produkcji wyrobów gotowych. W różnorodnych procesach produkcyjnych stosuje się maszyny o różnym stopniu automatyzacji: od prostych urządzeń sterowanych ręcznie aż do zautomatyzowanych linii produkcyjnych, w zależności od rodzaju procesu produkcyjnego oraz typu organizacji produkcji. Dzięki rozbudowanym i technologicznie zaawansowanym maszynom wytworzenie produktów zajmuje mniej czasu niż jeszcze kilkanaście lat temu. Skrócenie czasu wytwarzania ogranicza koszty produkcyjne, a co za tym idzie zwiększa efektywność przedsiębiorstwa. Optymalna organizacja pracy i odpowiednie wykorzystanie maszyn i urządzeń w procesach produkcyjnych mają istotne znaczenie dla działania systemu produkcyjnego. Regularne przeprowadzanie analizy wykorzystania maszyn i urządzeń eksploatowanych w systemie produkcyjnym jest niezwykle ważne dla przedsiębiorstwa, choć często niedoceniane. Dzięki poznaniu poziomu pracy maszyny można poprawiać działanie systemu produkcyjnego tak, aby możliwości wykorzystania maszyn w procesach były zoptymalizowane. Celem artykułu jest ocena jednego z podstawowych elementów systemu produkcyjnego, tj. maszyn i urządzeń wykorzystywanych w wybranym przedsiębiorstwie. Badania zostały przeprowadzone w przedsiębiorstwie X zajmującym się produkcją komponentów dla przemysłu obuwniczego. Ze względu na bardzo rozbudowane zaplecze maszynowe przedsiębiorstwa wykorzystano wyniki dotyczące jednej maszyny, mianowicie wtryskarki firmy PLASTAK HL30R. Dane obejmują okres pięciu kolejnych miesięcy kalendarzowych. XVI

WYBRANE METODY ANALIZY EFEKTYWNOŚCI WYKORZYSTANIA PRACY MASZYN Jednym z czynników mających szczególne znaczenie na optymalną pracę systemu produkcyjnego jest ocena efektywności wykorzystania poszczególnych jego elementów, w tym maszyn i urządzeń pracujących w takim systemie. W literaturze można znaleźć wiele różnych metod analizy efektywności ich pracy. Do najpopularniejszych należą m.in. analiza PAMCO i OEE. Metoda PAMCO, zwana metodą oceny wykorzystania zasobów maszynowych, polega na wskaźnikowej analizie czasu pracy maszyny; dzieli te czasy na rodzaje związane z jej czynnym działaniem oraz przerwami wynikającymi z różnych grup czynników. Analiza obejmuje 8 głównych wskaźników wyrażających stosunek trwania różnych rodzajów czynności do czasu całkowitego (związanego z długością analizowanego okresu), dostępnego (skróconego o przerwy wynikające z kalendarza pracy maszyny) lub produkcyjnego (pomniejszonego o przerwy związane z czasem niewykorzystanym lub nieoperacyjnym). Ze względu na specyfikę analizowanego urządzenia w pracy wykorzystano cztery wskaźniki tej analizy: wskaźnik wykorzystania czasu całkowitego, wskaźnik sprawności czasu całkowitego, wskaźnik produkcyjnego czasu całkowitego oraz wskaźnik faktycznego wykorzystania czasu całkowitego. Metoda OEE, zwana metodą oceny całkowitej efektywności urządzenia, jest miarą efektywności pracy danej maszyny. Jest to również metoda wskaźnikowa polegająca na ocenie jej podstawowych parametrów: l Dostępności – czasu pracy maszyny, możliwego do wykorzystania; l Wykorzystania – procentowego obciążenia jej maksymalnych możliwości; l Jakości – poziomu jakości produkowanych przez nią wyrobów. Na podstawie wyżej wymienionych parametrów wyznacza się wskaźniki poboczne oraz wskaźnik OEE, za pomocą których można ocenić poziom efektywności pracy danej maszyny. Szczegółowe opisy wskaźników użytych w analizie można znaleźć w wielu pracach badawczych związanych z zarządzaniem produkcją oraz analizą pracy maszyn i urządzeń. CHARAKTERYSTYKA BADANEGO OBIEKTU Do analizy wybrano jedno z przedsiębiorstw działających na rynku powiatu częstochowskiego. Przedsiębiorstwo specjalizaje Dodatek „Wtryskarki i wtryskownie” . Nr 6/2019


ANALIZA WYKORZYSTANIA CZASU PRACY MASZYNY PAMCO DLA BADANEJ WTRYSKARKI Dokonano analizy PAMCO dla badanej maszyny. Wyznaczono 4 najważniejsze wskaźniki z punktu widzenia analizowanej maszyny. Do analizowanych wskaźników zaliczono: • wskaźnik wykorzystania czasu całkowitego (AUt); • wskaźnik sprawności czasu całkowitego (OU); • wskaźnik produkcyjnego czasu całkowitego (PU); • wskaźnik faktycznego wykorzystania czasu całkowitego (EU). Wyniki analizy przedstawiono na rysunkach 3–6. Wartość wskaźnika wykorzystania czasu pracy maszyny (AUt) wahała się w granicach 73%–78%. Optymalna wartość tego wskaźnika powinna wynosić ok. 65%, wobec tego wskaźnik ten dla badanej maszyny znacznie przekracza optymalną wartość. Nie jest to jednak sytuacja niekorzystna, oznacza bowiem, że dla badanej maszyny odnotowano małą liczbę przerw wynikających z niedostępności czasu (praca w dni wolne z powodu dużych zamówień) oraz czasu niewykorzystanego (brak postojów związanych z brakiem zamówień, jedynie przerwy związane z autonomicznym utrzymaniem ruchu). Wartość wskaźnika sprawności czasu całkowitego pracy maszyny (OU) wahała się w granicach 69%–77% przy optymalnej jego wartości na poziomie ok. 62%, co oznacza, że wskaźnik ten dla badanej maszyny znacznie przekracza optymalną wartość. W porównaniu do poprzedniego wskaźnika wskaźnik OU osiąga wartości nieco niższe, gdyż uwzględnia dodatkowo przerwy związane ze zmianami planów, próbami technologicznymi czy Dodatek „Wtryskarki i wtryskownie” . Nr 6/2019

Rys.1. Wtryskarka PLASTAK HL30R. Źródło: Przedsiębiorstwo X

a)

b)

Rys.2. Podstawowe wymiary analizowanej maszyny: a) szerokość, b) wysokość i długość. Źródło: Przedsiębiorstwo X

Rys. 3. Wskaźnik wykorzystania czasu całkowitego AUt badanej wtryskarki w poszczególnych miesiącach. Źródło: Opracowanie własne na podstawie danych z Przedsiębiorstwa X

remontami. Wartość tego wskaźnika jest dla przedsiębiorstwa korzystna, co jest spowodowane brakiem przerw związanych z remontami (stosowana maszyna jest stosunkowo nowa, objęta gwarancją producenta, nie wymaga remontów), bardzo krótkimi przerwami związanymi z przezbrajaniem (maszyna automatyczna, sterowana komputerowo, nie wymagająca długiego czasu przezbrajania) oraz stałym asortymentem produkcji (nie wprowadza się nowych wyrobów, jedynie niewielkie modyfikacje). XVII

t

się w produkcji komponentów dla przemysłu obuwniczego. Firma posiada jeden z najnowocześniejszych i zaawansowanych technologicznie parków maszynowych. W skład tegoż zaplecza wchodzą między innymi: automatyczne wtryskarki, tampodruki zwykły i obrotowy, obrabiarki CNC. W skład asortymentu przedsiębiorstwa wchodzą: obcasy, kliny i podsuwki, wykonywane zgodnie z potrzebami klienta z różnych tworzyw oraz w różnych rodzajach wykończenia, wierzchniki (fleki), kopyta produkcyjne, podeszwy, podpodeszwy, monobloki uraz spody TR. Ze względu na rozbudowane zaplecze technologiczne przedsiębiorstwa analizą wydajności maszyn i urządzeń eksploatowanych w systemie produkcyjnym została objęta jedna z maszyn. Maszyną tą jest wtryskarka Firmy Plastak Engineering. Wygląd maszyny oraz jej podstawowe wymiary przedstawiono na rys. 1–2. Podstawowe parametry techniczne analizowanej maszyny: • śruba wtrysku: Ø mm 42-60; • gramatura: gr. 180–300; • wymiary formy: Ø mm 127/H 140; • wymiary maszyny: mm 3380 x 925 x 1650. W skład wyposażenia analizowanej maszyny wchodzą: • wtrysk bezpośredni z 2 samoregulujący dysze głowicy; • hydrauliczny wyrzutnik; • elektroniczna kontrola, zarządzanie przez PLC; • „CE” urządzenia bezpieczeństwa dla pracownika; • chłodzony zbiornik na obcasy; • wzmocnienia na piętach z ruchomymi szczękami dwie obudowy wnęk Ø mm 127 każda. Zdolności produkcyjne analizowanej maszyny są następujące: • obcasy (w pełni automatyczny cykl) 150–180 par/h; • obcasy z metalowych rur wstawianych ręcznie (półautomatyczny cykl) 120–150 par/h; • obcasy z prawdziwej skóry wstawionego arkusza ręcznie (półautomatyczny cykl) 60–80 par/h.


Rys. 4. Wskaźnik sprawności czasu całkowitego OU badanej wtryskarki w poszczególnych miesiącach. Źródło: Opracowanie własne na podstawie danych z Przedsiębiorstwa X

Rys. 5. Wskaźnik produkcyjnego czasu całkowitego PU dla badanej wtryskarki w poszczególnych miesiącach. Źródło: Opracowanie własne na podstawie danych z Przedsiębiorstwa X

Rys. 6. Wskaźnik faktycznego wykorzystania czasu całkowitego EU badanej wtryskarki w poszczególnych miesiącach. Źródło: Opracowanie własne na podstawie danych z Przedsiębiorstwa X

Rys. 7. Współczynnik eksploatacji badanej (WE) wtryskarki w poszczególnych miesiącach. Źródło: Opracowanie własne na podstawie danych z Przedsiębiorstwa X

Dla wskaźnika całkowitego czasu produkcyjnego (PU) optymalna wartość powinna wynieść 60%, natomiast otrzymane wyniki dla badanej maszyny wynosiły 66%-76%. Wskaźnik ten jest dodatkowo związany z rutynowymi przerwami produkcji (czyszczenie maszyny, zmiany asortymentu itp.). Optymalna wartość wskaźnika wykorzystania czasu całkowitego (EU) powinna kształtować się na poziomie 50%. Podobnie jak w poprzednich przypadkach również wartość tego wskaźnika przekracza tę wartość i kształtuje się na poziomie ok. 66%-44%. Oznacza to, że w przedsiębiorstwie czas związany z nieplanowanymi postojami (awarie, regulacje, błędy, zmniejszona wydajność maszyny, problemy technologiczne, zakłócenia logistyczne) był niewielki. Z przeprowadzonej analizy PAMCO wynika, że w przypadku badanej maszyny uzyskano wysokie wartości wykorzystania czasu jej pracy. Występują tylko krótkotrwałe przerwy związane z przezbrajaniem czy pracami konserwacyjnymi. Taka sytuacja jest związana z tym, że badana maszyna jest nowa, nie ulega awariom, jej dostępny czas pracy jest wykorzystywany w sposób zadowalający, pracuje często w dni wolne od pracy, a czas potrzebny na zmianę produkowanego asortymentu jest bardzo krótki. ANALIZA EFEKTYWNOŚCI WYKORZYSTANIA PRACY MASZYNY OEE DLA BADANEJ WTRYSKARKI Przeprowadzono analizę OEE. Wyznaczono podstawowe wskaźniki analizy: l Współczynnik eksploatacji (WE); l Współczynnik prędkości działania (WPD); l Użyteczny czas działania (UCD); l Współczynnik wykorzystania (WW); l Ogólna efektywność urządzenia (OEE). Wyniki analizy zaprezentowano na rysunkach 7–12. XVIII

Wartość współczynnika eksploatacji WE osiągała poziom ok. 84%–92%. Wynik ten oznacza, iż czas związany z przerwami pracy maszyny (awarie, zmiany oprzyrządowania, regulacje czy wymiany form) był bardzo krótki. Wpływ na tak niewielki czas tych operacji mogą mieć dwie przyczyny: l maszyna jest stosunkowo nowa, ma dopiero 3 lata, wobec czego nie ulega awariom, jedynie rutynowym pracom konserwacyjnym; l maszyna jest w pełni zautomatyzowana, zmiany asortymentu wykonywane są w bardzo krótkim czasie. Współczynnik prędkości działania WPD dla badanej wtryskarki osiągnął wartość w granicach 87%–95%. Tak wysoki wskaźnik oznacza, iż wykonanie jednego elementu jest bliskie idealnej wartości czasu, w jakim dany element powinien zostać wykonany. Wartość współczynnika użytecznego czasu działania UCD badanej maszyny wyniósł ok. 90%-98%. Oznacza to, że czas, w jakim maszyna jest użytkowana, jest wykorzystany prawie w całości do produkcji wyrobów. Pozostały czas to przerwy

Rys. 8. Współczynnik prędkości działania maszyny (WPD) w poszczególnych miesiącach. Źródło: Opracowanie własne na podstawie danych z Przedsiębiorstwa X Dodatek „Wtryskarki i wtryskownie” . Nr 6/2019


Rys. 10. Współczynnik wydajności (WW) dla badanej wtryskarki w poszczególnych miesiącach. Źródło: Opracowanie własne na podstawie danych z Przedsiębiorstwa X

Rys. 11. Współczynnik jakości produkcji (WJ) w badanym okresie. Źródło: Opracowanie własne na podstawie danych z Przedsiębiorstwa X

Rys. 12 Całkowita efektywność urządzenia (OEE) dla wybranej wtryskarki w poszczególnych miesiącach. Źródło: Opracowanie własne na podstawie danych z Przedsiębiorstwa X

związane z przezbrajaniem, konserwacją itp. Niska wartość wskaźnika w miesiącu 3 była spowodowana wydłużonym jednostkowym czasem wytwarzania, co było wynikiem problemów wynikających z zastosowanego materiału oraz skomplikowanego wzoru produktu. Współczynnik wydajności (WW) dla badanej wtryskarki osiągnął wartość ok. 80%-90%. Oznacza to, że zdolność produkcyjna maszyny jest wykorzystywana w dużym stopniu. Na fakt, iż możliwości produkcyjne maszyny nie zawsze są w pełni wykorzystywane, może wpływać to, że: l pracownik obsługujący badaną wtryskarkę jest niedoświadczonym pracownikiem i nie umie w pełni wykorzystać jej możliwości, l wskaźnik zmienia się w zależności od elementów takich, jak: rodzaj produktu, rzeczywisty czas jego wykonania czy wielkość wytworzonej produkcji. Współczynnik jakości produkcji (WJ) osiągał wartość na poziomie ok. 99,5%–99,7%. Tak wysoki poziom jakości można zawdzięczać zaawansowaniu technologicznemu maszyny, który wyklucza błędy związane z czynnikiem ludzkim, oraz wysokiej jakości materiałom wykorzystywanym do produkcji. Ważnym czynnikiem jest też nowoczesność stosowanej maszyny i jej wysoki poziom technologiczny. Wartość współczynnika całkowitej efektywności urządzenia OEE dla badanej maszyny wynosiła ok. 70%–82%. Na osiągnięcie tak wysokiego wyniku całkowitej efektywności urządzenia miały wpływ wysokie współczynniki eksploatacji i wykorzystania maszyny oraz poziom jakości wyrobów. Najniższą wartość osiągnięto w pierwszym badanym miesiącu, a najwyższą – w czwartym. Najniższa wartość w pierwszym miesiącu była spowodowana najniższym stopniem wykorzystania czasu pracy maszyny oraz niższą wydajnością. Dodatek „Wtryskarki i wtryskownie” . Nr 6/2019

PODSUMOWANIE Jednym z najważniejszych elementów systemu produkcyjnego, mającymi wpływ na wielkość i jakość produkcji, są maszyny i urządzenia stosowane w procesie wytwarzania. W praktyce stosuje się maszyny i urządzenia o różnym stopniu zaawansowania, od prostych urządzeń obsługiwanych ręcznie, po skomplikowane maszyny automatyczne nie wymagające obsługi człowieka. Należy jednak zaznaczyć, że bardzo ważna jest analiza pracy tych maszyn, gdyż umożliwia ocenę ich wykorzystania, wykrycie problemów i błędów oraz wpływa na ich pracę. Dokonano analizy wtryskarki firmy PLASTAK HL30R, wykorzystywanej do produkcji obcasów w Przedsiębiorstwie X. Analizą objęto pięć kolejnych miesięcy kalendarzowych. Na podstawie analizy PAMCO i OEE można stwierdzić, że: wszystkie wskaźniki PAMCO przekraczały wartości graniczne lub optymalne. Oznacza to bardzo wysokie wykorzystanie jej czasu całkowitego. Jest to spowodowane takimi czynnikami, jak: l mała liczba przerw wynikających z niedostępności czasu (praca w dni wolne z powodu dużych zamówień, często również praca w nocy); l bardzo krótki czas niewykorzystany maszyny (brak postojów związanych z brakiem zamówień, jedynie przerwy związane z autonomicznym utrzymaniem ruchu); l brak przerw związanych z remontami (stosowana maszyna jest stosunkowo nowa, objęta gwarancją producenta, nie wymaga remontów); l bardzo krótkie przerwy związane z przezbrajaniem (maszyna automatyczna, sterowana komputerowo, nie wymagająca długiego czasu przezbrajania); l stały asortyment produkcji (nie wprowadza się nowych wyrobów, jedynie niewielkie modyfikacje); XIX

t

Rys. 9. Użyteczny czas działania maszyny (UCD) w poszczególnych miesiącach. Źródło: Opracowanie własne na podstawie danych z Przedsiębiorstwa X


bardzo krótkie rutynowe przerwy produkcji (czyszczenie maszyny, zmiany asortymentu itp.); l bardzo krótki czas związany z nieplanowanymi postojami (awarie, regulacje, błędy, zmniejszona wydajność maszyny, problemy technologiczne, zakłócenia logistyczne). Najważniejszym wskaźnikiem oceny OEE jest wskaźnik całkowitej efektywności urządzenia. W badanym okresie wynosił ponad 70%, osiągając okresowo nawet 82%. Wartość tego wskaźnika wskazuje na bardzo wysokie i efektywne wykorzystanie maszyny. Należy zaznaczyć, że na jego poziom wpływają 3 podstawowe czynniki: l wykorzystanie czasu dostępnego (mała liczba przerw); l wydajność maszyny (tylko okresowo niższa); l jakość (wykluczenie błędów ludzkich poprzez stosowanie maszyn automatycznych oraz stosowanie wysokiej jakości materiałów). Wysoki poziom efektywności jest związany między innymi z inwestowaniem Przedsiębiorstwa X w nowoczesne technologie. Analizowana wtryskarka jest maszyną nowoczesną, nie jest nadmiernie wyeksploatowana ze względu na wiek (3 lata), przystosowaną do potrzeb przedsiębiorstwa i rynku. Wykorzystanie metod PAMCO i OEE pozwoliło na niezależną i obiektywną ocenę wykorzystania wtryskarki eksploatowanej w systemie produkcyjnym Przedsiębiorstwa X, co pozwoliło ocenić poziom jej efektywności. l

INFORMACJA

LITERATURA [1] S. Borkowski, M. Konstanciak, W. Rutkowski: Chapter 8. Exploitation of Machines Used in Production of Vibrating Plate. TPM and PAMCO Coefficient as Basis of Estimation of Machines Exploitation Efficiency. Ed.and Sci.Elabor. Stanisław Borkowski, Vladimir Krocko. Publish. PSPSPU 2008 pp. 53–58. [2] S. Borkowski, R. Ulewicz: Zarządzanie produkcją. Systemy produkcyjne. Oficyna Wydawnicza „Humanitas”, Sosnowiec 2009. [3] Materiały z firmy X. [4] J. Selejdak, M. Konstanciak, K. Mielczarek: Chapter 3. Evaluation of technological efficiency and up-to-dateness of machines used in building industry. W: Operating efficiency and machines modernity. Ed. and Scientific Elaboration Borkowski S., Selejdak J. Publisher Endi Miletić, Sisak 2010 pp. 33–46. [5] J. Zagórska: Analiza wykorzystania maszyn i urządzeń jako elementu systemu produkcyjnego w wybranym przedsiębiorstwie przemysłowym, Praca dyplomowa Inżynierska pod kierunkiem dr inż. E. Kardas, Politechnika Częstochowska 2013. Artykuł był opublikowany w czasopiśmie „Logistyka” 6/2013, s. 602-606.

dr inż. Edyta Kardas Politechnika Częstochowska, Wydział Inżynierii Produkcji i Technologii Materiałów, Instytut Zarządzania Produkcją Jolanta Zagórska Politechnika Częstochowska, Wydział Zarządzania

P R A S O WA

Odpowietrzanie form przy stosowaniu tworzywa

O

dpowietrzanie form przy stosowaniu tworzywa jest szczególnie istotne, w związku z czym temu zagadnieniu należy poświęcić specjalną uwagę i to zarówno przy projektowaniu formy, jak również przy jej rozruchu. Zachowanie takiej specjalnej czujności jest konieczne, ponieważ przypalanie detali spowodowane niewłaściwym odpowietrzaniem jest w przypadku tworzyw trudne do zaobserwowania. W przypadku innych żywic nieodpowiednie odpowietrzanie powoduje natomiast zaczernianie i przypalanie detali. Tworzywo krystaliczne daje natomiast niewidoczne skazy lub niezauważalne białe ślady na formie. Problemy z odpowietrzaniem w przypadku zastosowania tworzywa acetalowego staną się bardziej widoczne po spryskaniu formy rozpylaczem opartym na węglowodorze lub nafcie tuż przed wtryskiem. Jeżeli odpowietrzanie jest nieodpowiednie, wówczas węglowodór spowoduje czarne plamki wszędzie tam, gdzie zostanie uwięzione powietrze. Ta technika jest szczególnie użyteczna przy wykrywaniu słabej wentylacji w formach wielogniazdowych. Wygodnym źródłem węglowodoru jest spryskiwacz antykorozyjny. Kanały odpowietrzające powinny być ulokowane w końcu każdego kanału doprowadzającego oraz w każdym skrzyżowaniu przepływu, gdzie może być uwięzione powietrze i w związku z tym powstają linie zgrzewu. Umiejscowienie linii zgrzewu można określić przez niepełny wtrysk. Tylko brak odpowietrzania w połączeniu z nadmiernie szybkim wtryskiem powodują korozję formy na liniach zgrzewu przy przetwarzaniu tworzywa (efekt diesla). Niewłaściwe odpowietrzanie formy z tworzywem może być przyczyną stopniowego gromadzenia się osadu tam, gdzie powinny być umiejscowione otwory wentylacyjne oraz w szczelinach forXX

my, przez które zachodzi ograniczone odpowietrzanie. Powstający osad składa się z białego materiału utworzonego ze śladów gazu wydobywającego się przy normalnym wtrysku. Właściwe odpowietrzanie formy umożliwia ucieczkę tego gazu wraz z powietrzem z gniazd formy. Słabe odpowietrzanie może być też przyczyną redukcji właściwości fizycznych na liniach zgrzewu. Problemy z odpowietrzaniem są jeszcze bardziej widoczne za sprawą wysokiej temperatury topnienia długi okres przebywania lub w miejscach zalegania w cylindrze wtryskowym. To wszystko generuje zaś większe niż zwykle ilości gazu. Szybki wtrysk również przyczynia się do przyspieszenia wyżej wymienionych problemów. Odpowietrzanie zwykle odbywa się na linii podziału formy i jest zapewnione przez wykonanie kanałów w płycie gniazdowej oraz we wkładkach. W niektórych przypadkach odpowietrzanie może być zapewnione wokół wypychacza. Wypychacze, które nie poruszają się z systemem wypychania mają tendencję do zapychania się i w związku z tym po krótkim czasie nie mogą zapewnić odpowiedniego odpowietrzenia. Odpowietrzenie systemu kanałów doprowadzających jest bardzo pomocne w zredukowaniu ilości powietrza, które musi być usunięte przez gniazda formy. Ponieważ przetryski w kanałach doprowadzających nie mają wpływu na jakość gotowej wypraski, odpowietrzenia te mogą być nieznacznie głębsze niż odpowietrzenia gniazd, np. 0,06 mm.

Wykorzystano m.in materiały firmy DuPont Źródło: www.plastech.pl Dodatek „Wtryskarki i wtryskownie” . Nr 6/2019


Dodatek „Wtryskarki i wtryskownie” . Nr 6/2019

XIX


ARTYKUŁ

S P O N S O R O WA N Y

Wysokie koszty tanich zakupów Ile razy zdarzyło się nam kupić „okazyjnie” lub bardzo tanio coś, co miało nam służyć wiele lat, a okazało się, że produkt nie spełnił naszych oczekiwań, zarówno pod kątem jakości, jak i długości funkcjonowania i konieczne było kupno nowego? Ile kosztów: czasu, nerwów i pieniędzy ponownego zakupu ponieśliśmy? Przy zakupie warto spojrzeć na proces całościowo, z dużo szerszej perspektywy. W wielu przypadkach bardzo pomocne okazuje się obliczenie całkowitych kosztów posiadania (TCO – Total Cost of Ownership).

W

przypadku środków smarnych, olej musimy traktować jako inwestycję. Jeśli mądrze zainwestujemy, będziemy dbać o przedsięwzięcie, przyniesie nam bardzo duży i pewny zysk. Łatwo wpaść w pułapkę taniego zakupu, ale analiza TCO szybko pokaże, że tani zakup generuje wysokie koszty eksploatacji. TCO pozwala na obliczenie rzeczywistych kosztów pozyskania, instalowania, użytkowania, utrzymania oraz pozbycia się aktywów w firmie na przestrzeni czasu. Dzięki TCO można łatwo wykazać, jak niskie koszty zakupów elementów maszyn, surowców, w tym środków smarnych, przekładają się na zwiększone koszty użytkowania i utrzymania. PRZEMYSŁ PRZETWÓRSTWA TWORZYW SZTUCZNYCH Przemysł przetwórstwa tworzyw sztucznych dostarcza obecnie niezwykle różnorodne produkty. Komponenty z tworzyw

sztucznych produkowane są w reżimie produkcji masowej, dużej dokładności produktów finalnych przy relatywnie niskich kosztach. Rosnąca konkurencja, rosnące koszty energii i pracy sprawiają, że niezakłócona i ciągła produkcja staje się kluczem do sukcesu i przetrwania w biznesie. Zdecydowana większość produkcji odbywa się na wtryskarkach, gdzie podstawowym elementem wykonującym pracę jest układ hydrauliczny. Układy hydrauliczne można porównać do układu krwionośnego człowieka. Sercem jest pompa, żyły to przewody, nerki to filtry. Funkcjonowanie całego organizmu i jego wydajność zależy od tego, co w tym układzie płynie – krwi, a w naszym przypadku oleju hydraulicznego. To właśnie krew odżywia cały organizm i pozwala mu funkcjonować, to dzięki niej możliwa jest cała praca układu. Tak samo jest z olejem. Jeśli będzie on dobrej jakości, to pomoże zwiększyć wydajność całego układu i wydłużyć mu życie.

Tabela 1. Wymagania, które powinien spełniać odpowiednio dobrany środek smarny Sprawdź, czy twój olej posiada cechy takie jak: Utrzymanie czystości układu Zapobiega powstawaniu osadów w serwozaworach, zwiększa niezawodność układu i pozwala uniknąć niezaplanowanych przestojów. Dzięki temu trwałość maszyn poprawia się. Ich dłuższy czas pracy przekłada się z kolei na niższe koszty operacyjne. l

l Doskonała kontrola zanieczyszczeń Utrzymanie znakomitej filtrowalności nawet w obecności niewielkiej ilości zanieczyszczeń umożliwia dłuższą pracę układu i dłuższy czas pracy elementów maszyn.

l Kontrola odporności na emulgowanie Kontrolowana demulgacja gwarantuje wysoką skuteczność olejów w układach zanieczyszczonych niewielką ilością wody.

l Nadzwyczajna ochrona przed zużyciem Zapobieganie zużywaniu najważniejszych elementów układu zwiększa ich wydajność i wydłuża czas pracy oraz pomaga uniknąć kosztów konserwacji i przerw w produkcji.

l Długa praca oleju Nie ma znaczenia, jaką stabilnością oksydacyjną charakteryzuje się olej, jeśli kontrola zanieczyszczeń jest niemożliwa i nie można utrzymać układu w czystości, okres eksploatacji oleju ulega skróceniu.

l Doskonała ochrona przed rdzewieniem Oleje muszą zachować skuteczność nawet w obecności wody i zanieczyszczeń oraz zagwarantować ochronę przeciwzużyciową i przeciwkorozyjną, jednocześnie zachowując dobrą filtrowalność.

l Wysoki wskaźnik lepkości i wysoka stabilność na ścinanie W układach hydraulicznych środki smarne są poddawane sprężaniu i ścinaniu. W przezwyciężaniu tego problemu bardzo ważne jest stosowanie środka smarnego o wysokiej stabilności na ścinanie oraz wysokim wskaźniku lepkości.

XXII

Dodatek „Wtryskarki i wtryskownie” . Nr 6/2019


ARTYKUŁ

S P O N S O R O WA N Y

Tabela 2. Skrócona analiza TCO dla oleju hydraulicznego dla 1 wtryskarki Analiza TCO

Olej A

Cena zakupu

3 zł

Olej B – wyższej jakości 10 zł

Ilość

500 litrów

500 litrów

Wymiana co

1 rok

3 lata

Wymiana filtra co

3 miesiące

12 miesięcy

Koszt 1 filtra

200 zł

Wartość produkcji na 1 wtryskarce /h

1000 zł

Czas potrzebny za zmianę oleju

2h

Skrócony TCO po 3 latach

12 900

7600

Oszczędności po 3 latach

0

- 5300 zł

TO NIE TEORIA, TO DOŚWIADCZENIE Mimo że cena wyjściowa jest wyższa, zakup oleju wyższej jakości należy traktować jako inwestycję. Inwestycję z pewnym zyskiem, co potwierdza TCO, tabela 2. W przykładzie tym nie zawarto dodatkowych korzyści, które osiąga zakład stosujący oleje wysokiej jakości, takich jak np. wzrost bezpieczeństwa pracy, ochrona środowiska, wydajność, niezawodność, zmniejszenie ilości przestojów itp. MOBIPOL jako autoryzowany dystrybutor marki ExxonMobil posiada narzędzia i doświadczenie, które przyniosą wymierne korzyści Twojej firmie. Nasze doświadczenie przy stosowaniu środków smarnych i technikach utrzymania ruchu wykorzystało wielu klientów. Rekomendacje i rozwiązania przyniosły im wymierne korzyści. Inżynier ds. środków smarnych dystrybutora (DLE) lub zespół techniczny inżynierów (FES) mogą sporządzić dokładną analizę użytkowania oleju w zakładzie i przekazać odpowiednie zalecenia bezpłatnie. Całość programu zapewnienia wartościowych rozwiązań w tych trzech newralgicznych obszarach nazywamy Advancing Productivity™. INFORMACJA

BEZPIECZEŃSTWO – mniejsza ilość wymian oleju oraz filtrów to zmniejszone ryzyko wypadków podczas kontaktu z maszyną. OCHRONA ŚRODOWISKA – poprzez potencjał zwiększonej efektywności pomaga zmniejszyć zużycie energii. Mniej wymian to także mniej odpadów. PRODUKTYWNOŚĆ – bezproblemowe funkcjonowanie sprzętu to większa produkcja.

Zwróć się do ekspertów MOBIPOL, aby dokonać analizy TCO w Twojej firmie: www.mobipol.pl, biuro@mobipol.pl

P R A S O WA

Konkurs targowy rozstrzygnięty

Z

namy już laureatów konkursu towarzyszącego Targom Innoform na najlepsze produkty, wyroby, technologie i innowacje targowe. Eksperci oceniali nowoczesność rozwiązań konstrukcyjnych i technologicznych, wysoki poziom parametrów eksploatacyjnych, estetykę wykonania, funkcjonalność i korzystne cechy ergonomiczne oraz brak zagrożeń dla środowiska pracy i środowiska naturalnego. Komisja Konkursowa pod przewodnictwem prof. dra hab. inż. Tomasza Sterzyńskiego przyznała nagrody w kategorii maszyny, narzędzia i urządzenia obróbcze: l główną nagrodę -– statuetkę Łuczniczki – w konkursie targowym otrzymała firma Multi-Instal Robert Tłuczewicz za Stację laserową ToolRoom FSS Producent: Vision Lasertechnik GmbH; l wyróżnienie w konkursie targowym dla Tenaco Sp. z o.o. za System wydająco-pomiarowy Producent: Toolcloud; l wyróżnienie w konkursie targowym dla Instytutu Zaawansowanych Technologii Wytwarzania za Narzędzia ścierne supertwarde o osnowie polimerowej przeznaczone do obróbki powierzchni kamiennych i betonowych; l wyróżnienie w konkursie targowym dla CNCArt Marek Fiołka za system wierteł modułowych KenTIP FS Producent: Kennametal Inc. Oprócz tego przyznano wyróżnienie w kategorii techniki pomiarowej i przyrostowej oraz oprogramowanie CAE w konkursie Dodatek „Wtryskarki i wtryskownie” . Nr 6/2019

targowym dla Core 3Di Sp. z o.o. za Freeform Injection Moulding (FIM). – Jestem bardzo zaskoczony, to duże wyróżnienie. Na południu Polski 90% firm, które kupiły spawarki laserowe, pracuje na naszych spawarkach marki Vision. Mam nadzieję, że zdobycie nagrody w konkursie Targów Innoform przełoży się na nowe kontakty biznesowe w Bydgoszczy i okolicy. Jestem przekonany, że bardzo zadowolony z nagrody będzie również producent zwycięskiego produktu – Vision Lasertechnik GmbH – mówi Robert Tłuczewicz, właściciel firmy Multi-Instal, zdobywca nagrody głównej. Konkurs towarzyszył 3. edycji Targów Innoform, które zakończyły się 14 marca br. Źródło: www.plastech.pl XXIII


ARTYKUŁ

S P O N S O R O WA N Y

WITTMANN BATTENFELD POWER FOR FUTURE Za nami dekada intensywnej pracy łączącej doświadczenia firm Wittmann i Battenfeld w tworzeniu nowych standardów wyposażenia dla przetwórstwa tworzyw. Nasze wtryskarki i dedykowane do nich peryferia oferują niespotykane u innych producentów możliwości integracji i współpracy. Opracowana przez nas platforma WITTMANN 4.0 jeszcze przez długi czas będzie symbolem inteligentnej produkcji. Rozwijając nowoczesne techniki komunikacji między urządzeniami, nie zapominamy też o samych wtryskarkach. W ofercie posiadamy maszyny o siłach zamykania od 5 do 2000 t i gramaturze wtrysku od 1,2 do 22 300 cm3.

MICROPOWER 5–15T Od początku lat 80. ubiegłego wieku konsekwentnie rozwijamy technologię wtrysku mikro. Wtryskarki MicroPower to jedyne w swym rodzaju konstrukcje, zaś Wittmann Battenfeld był prekursorem i pozostaje wiodącym dostawcą wyposażenia dla tego segmentu produkcji. MicroPower oferowane są z siłami zamykania 5 i 15 t oraz z układami wtrysku o objętości 1,2–4 cm3. Wtryskarki MicroPower oferujemy także w wykonaniu do wtrysku dwukomponentowego, do przetwórstwa proszków PIM CIM, lub płynnych silikonów LIM. ECOPOWER 55–300 Energooszczędne, czyste i kompaktowe to cechy maszyn elektrycznych EcoPower. Wtryskarki elektryczne to połączenie precyzji działania z najniższymi kosztami eksploatacji. Dzięki nowoczesnej konstrukcji, a także odpowiedniej organizacji produkcji Wittmann Battenfeld stworzył maszyny, których cena jest konkurencyjna w stosunku do ceny wtryskarek hydraulicznych. Wtryskarki EcoPower posiadają bezpośrednie przeniesienie na-

pędów i są pozbawione przekładni pasowych, co gwarantuje ich najwyższą dokładność i powtarzalność działania, bez potrzeby kalibracji. Wtryskarki EcoPower oferowane są w dwóch wariantach budowy. Wersja EcoPower SE to maszyny w pełni elektryczne. Wersja podstawowa EcoPower posiada w standardowym wyposażeniu maszyny układ hydrauliczny umożliwiający obsługę form wtryskowych wyposażonych w rdzenie hydrauliczne. Rozwiązanie to pozwala naszym klientom na bezproblemowe przenoszenie produkcji z maszyn hydraulicznych na elektryczne, bez potrzeby dokonywania adaptacji form wtryskowych. SMARTPOWER 25–400T Wtryskarki hydrauliczne WITTMANN BATTENFELD dzięki nowoczesnym rozwiązaniom w zakresie napędów zapewniają nie tylko powtarzalność i dokładność procesu, ale pozwalają na ograniczenie kosztów produkcji, przez zmniejszenie zużycia energii. Wprowadzona do oferty w roku 2015 seria maszyn SmartPower to pierwsza wtryskarka hydrauliczna wyposażona w energooszczędny napęd wspomagany systemem odzysku energii z ruchów hamowania KERS. W roku 2018 seria maszyn SmartPower uzupełniona została o maszynę o sile zamykania 400 t. MACROPOWER 400–2000T Kompaktowe, modułowe i precyzyjne maszyny MacroPower o siłach zamykania 400-2000t to nowy wymiar konstrukcji wśród dużych wtryskarek. W roku 2018 w naszym zakładzie produkcyjnym w Kottingbrunn w Austrii oddaliśmy do użytku nową linię produkcyjną. Pozwoliło nam to na skrócenie czasu realizacji dostaw maszyn MacroPower i szybsze reagowanie na potrzeby naszych klientów.

XXIV

Dodatek „Wtryskarki i wtryskownie” . Nr 6/2019


ARTYKUŁ

S P O N S O R O WA N Y

Wtrysk wspomagany gazem AIRMOULD®

Zdobienie wyprasek w technologii IMLi IMD®

Wtrysk detali spienionych CELLMOULD®

Wtrysk wielokomponentowy

Wtrysk proszków metali, ceramiki PIM (MIM, CIM)

Technologia termostatowania form VARIOMOLD

MACROPOWER E HYBRID 400-–100T Wtryskarki MacroPower E budowane są w oparciu o wtryskarki MacroPower, ale jednak wyposażone w energooszczędny napęd SerwoPower, a także w pełni elektryczną jednostkę wtryskową. Cechą szczególną jest właśnie jednostka wtryskowa pozwalająca na realizację etapu wtrysku z szybkością do 450 mm/ sec. Precyzja działania, wysoka szybkość wtrysku połączona z niewielkim zużyciem energii to idealne rozwiązanie w produkcji opakowań i cienkościennych detali. ECOPOWER XPRESS 160–550T Produkcja opakowań wymaga coraz częściej stosowania specjalnych wtryskarek określanych mianem „szybkobieżne”. W ofercie Wittmann Battenfeld znajdują się takie maszyny oznaczone jako Xpress. Wtryskarki szybkobieżne to specjalna konstrukcja łącząca duże przyspieszenie i wysoką szybkość wtrysku z dużą wydajnością plastyfikacji i krótkimi czasami ruchów maszyn. Od roku 2017 oferujemy nową konstrukcję w tej kategorii maszyn. W pełni elektryczna wtryskarka EcoPower Xpress łączy cechy maszyn szybkobieżnych z bardzo niewielkim poborem energii. WTRYSKARKI PIONOWE VPOWER, VERTIKAL CM, VM, VM-R Grupa wtryskarek pionowych obejmuje maszyny o różnych konstrukcjach, ze stołami stałymi, przesuwnymi i obrotowymi; z jedną lub kilkoma jednostkami wtryskowymi, ustawionymi poziomo lub pionowo. Wtryskarki Vertikal to rozwiązania optymalnie dostosowane do wymagań naszych klientów. Często maszyny te powstają pod konkretne projekty realizowane przez naszych klientów. Szeroki wybór oferowanych maszyn pionowych pozwala na optymalne spełnienie oczekiwań projektu. W roku 2018 do oferty wprowadziliśmy nową wtryskarkę ze stołem obrotowym VPower. Polska premiera tej maszyny zaplanowana została na czas targów PLASTPOL 2019. Wszystkie wtryskarki Wittmann Battenfeld wyposażone są w układ sterowania UNILOG B8. Wykorzystanie jednego układu sterowania dla różnych maszyn stanowi znaczące ułatwienie dla użytkowników naszych wtryskarek. Nowoczesna wizualizacja procesu i rozbudowany system pomocy ułatwiają obsługę. UNIILOG Dodatek „Wtryskarki i wtryskownie” . Nr 6/2019

B8 to kolejna generacja układów sterowań pomyślana o dalszym poszerzeniu możliwości integracji wtryskarki z urządzeniami peryferyjnymi oraz otwierająca możliwości tworzenia inteligentnych wtryskarek. Przyszłość rozwoju przetwórstwa tworzyw zmierza bowiem w kierunku inteligentnej wtryskarki, wspomagającej pracę technologa i presera. Założenia te są realizowane już dziś poprzez tzw. pakiety technologiczne. Dzięki tym pakietom maszyna samoczynnie reaguje na zmiany w warunkach prowadzenia procesu na etapie dozowania i wtrysku i automatycznie wprowadza korektę parametrów procesu. Inteligenta wtryskarka to także maszyna potrafiąca samodzielnie ocenić swój stan techniczny i z odpowiednim wyprzedzeniem informować o potrzebach ewentualnej ingerencji obsługi. Także ten obszar jest przez nas już dziś realizowany dzięki systemowi CMS Central Monitoring System. Wittmann Battenfeld to jednak nie tylko wtryskarki, to również wieloletnie doświadczenie pozwalające na zaoferowanie naszym klientom także różnorodnych technologii wtrysku.

Wittmann Battenfeld Polska ul. Radziejowicka 108, Adamowizna 05-825 Grodzisk Mazowiecki tel. 22 724 38 07 info@wittmann-group.pl, www.wittmann-group.pl XXV


ARTYKUŁ

S P O N S O R O WA N Y

Wtryskarki do optyki

BESTON – technologie kształtujące przyszłość

B

eston jest producentem wtryskarek o bardzo szerokim spektrum zastosowań. Przy projektowaniu maszyn, firma kładzie ogromny nacisk na wysoką precyzję realizacji parametrów i stabilność procesową. Seria maszyn S-TECH OPTIC to wtryskarki zaprojektowane od podstaw do produkcji detali o grubości ścianki nawet do 70 mm z tworzyw takich jak PMMA, PC, ABS oraz detali wymagających nienagannej gładkości powierzchni. Precyzyjna kontrola wtrysku jest niezwykle istotna przy produkcji takich detali, jak np. soczewki samochodowe. Detale grubościenne wymagają bardzo wysokiego ciśnienia wtrysku oraz dużego zakresu jego regulacji. Wtryskarki BESTON serii S-TECH OPTIC oferują ciśnienie wtrysku do 4000 bar przy wahaniach jedynie o 1 bar oraz skrajnie niskiej prędkości wtrysku sięgającej 0,1 mm/s. Maksymalny czas docisku tych wtryskarek to 500 sekund. Umożliwia to uniknięcie defektów wyprasek takich jak: efekt płyty gramofonowej, linie płynięcia, zapadnięcia itp. Projekt: soczewka do lampy samochodowej Wymiary: 75 x 73 mm, grubość: 24 mm Waga detalu: 72,73g. Materiał: EVONIK 8N PMMA

Detal o takiej budowie wymaga długiego czasu docisku rzędu kilkuset sekund oraz długiego czasu chłodzenia rzędu również kilkuset sekund. Po wykonaniu symulacji Mold Flow oraz dokonaniu analizy wydajności, zastosowano wtrysk 3-krotny z trzema niezależnymi agregatami wtryskowymi. Forma wtryskowa zaprojektowana została przez inżynierów firmy BESTON w ten sposób, aby umożliwić pracę wszystkich agregatów wtryskowych niezależnie. Wypełnienia gniazd następują w sposób progresywny tak, aby stopniowo uzupełniać poszczególne gniazda aż do pełnego uformowania detalu. XXVI

Rozwiązanie to umożliwiło skrócenie czasu cyklu aż o 80% w stosunku do tradycyjnego procesu, uzyskanie większej kontroli nad procesem oraz wyeliminowanie problemu występowania naprężeń wewnętrznych w detalu (detal górny na zdjęciu) w porównaniu z soczewkami produkowanymi metodą 1-krotnego wtrysku (detal środkowy i dolny).

Do produkcji tych soczewek użyto ultraprecyzyjnej wtryskarki 3-komponentowej BESTON STECH6500 OP z systemem obrotowego stołu oraz opatentowanym systemem próżniowego odwilżania tworzywa marki BESTON. Czas cyklu po optymalizacji procesu wyniósł 327 sekund, co dało wydajność 33 sztuk detalu na godzinę. Jako oficjalny przedstawiciel firmy BESTON oferujemy projektowanie i wykonywanie pełnych gniazd produkcyjnych na najwyższym poziomie z pełną obsługą serwisową. Służymy poradą oraz wsparciem technicznym, oferując szybką i profesjonalną pomoc przy wdrażaniu oraz modernizacji rozwiązań produkcyjnych. Zapraszamy do naszego magazynu 29PRO na próby wtryskarek oraz innych urządzeń dla PTS.

29PRO Michał Domarańczyk ul. Ptasia 3, 41-200 Sosnowiec tel. 662 078 033, 505 865 188 firma29pro@gmail.com, biuro@29pro.pl www.29pro.pl Dodatek „Wtryskarki i wtryskownie” . Nr 6/2019


Dodatek „Wtryskarki i wtryskownie” . Nr 6/2019

XXV


Opracowanie sposobu prowadzenia analizy awaryjności wtryskarek w oparciu o metodę FMEA Krzysztof Michalski, Dawid Kunat

Współczesne wtryskarki są skomplikowanymi, wielofunkcyjnymi maszynami do przetwórstwa tworzyw sztucznych. Najczęstszą przyczyną nieoczekiwanych przerw w produkcji jest awaryjność maszyn. W artykule zaprezentowano sposób prowadzenia analizy awaryjności wtryskarek na etapie użytkowania maszyny. Zidentyfikowane zostały występujące awarie, następnie zostały one zhierarchizowane w oparciu o kryterium częstotliwości występowania, ustalono przyczyny ich powstawania.

W

spółczesne wtryskarki są wielofunkcyjnymi maszynami służącymi do przetwarzania tworzyw sztucznych. Ogólna budowa wszystkich ich typów jest podobna, ponieważ składają się z podzespołów funkcjonalnych, które pełnią te same funkcje, natomiast w zależności od rodzaju przetwarzanego tworzywa, rodzaju formy, sposobu pracy są one dostosowywane do wymogów poszczególnych wariantów technologii w sposób konstrukcyjny, bądź przez zastosowanie specjalnego wyposażenia technicznego [1, 2]. Najczęstszą przyczyną nieoczekiwanych przerw w produkcji jest awaryjność maszyn. W artykule zaprezentowano sposób prowadzenia analizy awaryjności wtryskarek na etapie użytkowania maszyny. ANALIZA WYSTĘPUJĄCYCH AWARII Badania „Analiza awaryjności wtryskarek” przeprowadzone zostały w oparciu o metodę FMEA. Analizie poddane zostały wtryskarki hydrauliczne „szereg typu NETSTAL SYNERGY” (rys. 1). Na podstawie przeglądu dokumentacji serwisowej z lat 2012– 2015 obejmującej 15 wtryskarek NETSTAL SYNERGY dokonano wyodrębnienia z ustandaryzowanej wtryskarki występujących podsystemów. Do zidentyfikowanych podsystemów wtryskarki należą [1]: 1. Jednostka zamykania, 2. Pulpit obsługi z wskaźnikami,

3. Jednostka plastyfikacji, 4. Agregat wtryskowy, 5. Łoże maszyny. W dalszej kolejności przypisane zostały tym elementom charakterystyczne, najczęściej występujące usterki. Poniżej zestawiono podsystemy i związane z nimi awarie: Jednostka zamykania – w tym elemencie najczęstszą występującą awarią jest: l niezamykająca się forma wtryskarki. Pulpit obsługi z wskaźnikami – w tym elemencie nie stwierdzono żadnych usterek, które mogłyby pojawić się w dokumentacji serwisowej. Jednostka plastyfikacji – w tym podsystemie wykryto następujące wady: l pękająca tuleja zaworu zwrotnego ślimaka, l utrata temperatury plastyfikacji materiału, l oklejanie ślimaka materiałem. Agregat wtryskowy – przy nim wykryto następujące wady: l zwiększająca się temperatura pracy układu, l przecieki wewnętrzne pomiędzy cylindrem, a tłokiem, l przepuszczający elektrozawór sterowania – przegrzewanie systemu. Łoże maszyny – najczęściej pojawiająca się wada to: l pękanie ramy.

Rys. 1. Poglądowe zdjęcie wtryskarki Netstal Synergy [5]

XXVIII

Dodatek „Wtryskarki i wtryskownie” . Nr 6/2019


RODZAJE I ILOŚĆ WAD Awarie wtryskarek, ze względu na miejsce ich występowania, można podzielić na: 1. awarie jednostki zamykania; 2. awarie pulpitu obsługi z wskaźnikami; 3. awarie jednostki plastyfikacji; 4. awarie agregatu wtryskowego; 5. awarie łoża maszyny. Podsystem pulpitu obsługi z wskaźnikami, mimo że nie odnotowano w nim żadnej awarii, również został włączony w powyższy podział jako potencjalne miejsce wystąpienia awarii w przyszłości. Podczas trwania badanego okresu zarejestrowano 184 awarie łącznie. Poszczególną ilość wad na przestrzeni trzech lat prezentuje rysunek 2. Na rysunku 2 wyraźnie widać, iż awarie jednostki plastyfikacji stanowią większość awarii, jakie zostały zarejestrowane w dokumentacji serwisowej i wynoszą 95 uszkodzeń. Agregat wtryskowy miał 60 awarii, co stanowi drugi co do wielkości pod względem awaryjności podsystem. Jednostka zamykania z ilością 14 wad klasyfikuje się na podobnym poziomie awaryjności co łoże maszyny, czyli 15 wykrytych awarii, natomiast pulpit obsługi z wskaźnikami nie zawiódł ani razu. DIAGRAM PARETO-LORENZA Pierwszym etapem analizy awaryjności jest analiza Pareto – Lorenza dokonana w celu zidentyfikowania najważniejszych wad z punktu widzenia ilości ich występowania. Ta technika pozwala na zarejestrowanie danych dotyczących problemów oraz ich analizowanie. Pozwala na wyróżnienie najważniejszych obszarów i czynników oddziałujących. Za pomocą diagramu Pareto-Lorenza można określić częstotliwość występowania przyczyn zaistniałego problemu [3]. Tabela 1, zawierająca dane

wejściowe do analizy Pareto-Lorenza, przedstawia rodzaje wad oraz ilość wszystkich wad, które wystąpiły w okresie trzech lat badanego okresu. Dane uszeregowano w porządku malejącym. Obliczony został także procentowy udział oraz skumulowane udziały procentowe. Na podstawie danych z tabeli 1 został wykonany diagram Pareto – Lorenza. Przedstawiony jest na rysunku 3. Z rysunku 3 wynika, iż za 84,24% awarii występujących w badanym okresie odpowiadają następujące wady: l utrata temperatury plastyfikacji materiału, l oklejanie ślimaka materiałem, l pękająca tuleja zaworu zwrotnego ślimaka, l przepuszczający elektrozawór sterowania, l zwiększająca się temperatura pracy układu, l przecieki wewnętrzne pomiedzy cylinder-tłok. Stanowią one większość zidentyfikowanych awarii, które znajdowały się w dokumentacji serwisowej badanych maszyn. ANALIZA PRZYCZYN WAD ZA POMOCĄ DIAGRAMU ISHIKAWY Na rysunku 4 przedstawiono czynniki wpływające na usterki wtryskarki. Po prawej stronie został umieszczony analizowany problem (awarie wtryskarki), natomiast po lewej, na osi (kręgosłupie) strzałki z głównymi przyczynami jego powstawania, do których zaliczono takie grupy jak: materiał, maszyna, zarządzanie, metoda, człowiek. Powstały w ten sposób zbiór informacji na temat potencjalnych przyczyn awaryjności wtryskarki pomocny będzie przy dalszej analizie problemu przy pomocy metody FMEA. METODA FMEA Metodę FMEA, czyli analizę przyczyn i skutków wad, można zidentyfikować jako systemowy zestaw działań mających na

Rys. 2. Ilość awarii wtryskarki w zależności od miejsca wystąpienia

Numer wady

Ilość wad

Udział procentowy

Wartość skumulowana

Opis awarii

1

40

21,74%

21,74%

Utrata temperatury plastyfikacji materiału

2

31

16,85%

38,59%

Oklejanie ślimaka materiałem

3

24

13,04%

51,63%

Pękająca tuleja zaworu zwrotnego ślimaka

4

22

11,96%

63,59%

Przepuszczający elektrozawór sterowania

5

20

10,87%

74,46%

Zwiększająca się temperatura pracy układu

6

18

9,78%

84,24%

Przecieki wewnętrzne pomiędzy cylinder - tłok

7

15

8,15%

92,39%

Niezamykanie się formy

14

7,61%

100,00%

Pękanie ramy

8 Suma:

t

Tabela 1. Dane wejściowe do analizy Pareto-Lorenza

184

Dodatek „Wtryskarki i wtryskownie” . Nr 6/2019

XXIX


Rys. 3. Diagram Pareto Lorenza dla występujących awarii

Rys. 4. Diagram Ishikawy

Rys. 5. Zestawienie wartości wskaźnika WPR

celu rozpoznanie, ocenę rodzaju uszkodzenia oraz jego przyczyn związanych z konstrukcją, następnie ustalenie postępowania, dzięki któremu możliwe jest wyeliminowanie lub zmniejszenie prawdopodobieństwa wystąpienia awarii [4]. Użycie tej metody pozwoliło zidentyfikować czynniki wpływające na powstawanie uszkodzeń. Tabela 2 przedstawia wykonaną analizę awaryjności wtryskarki przy pomocy metody FMEA. XXX

Podsumowaniem analizy FMEA jest tabela 3, która przedstawia wyniki analizy w postaci współczynnika WPR „przed” i „po” działaniach zapobiegawczych/naprawczych. Na podstawie danych zawartych w tabeli 3 wykonany został wykres (rys. 5). Zidentyfikowane uszkodzenia zostały uszeregowane w porządku malejącym według wartości wskaźnika WPR przed działaniami zapobiegawczymi/naprawczymi. Pozwala to wyodrębnić awarie, na które należy zwrócić uwagę w pierwszej kolejności. Dodatek „Wtryskarki i wtryskownie” . Nr 6/2019


Tabela 2. Analiza przyczyn i skutków awaryjności wtryskarki

1

2

3

4

5

6

7

8

Awaria

Utrata temperatury plastyfikacji materiału

Oklejanie ślimaka materiałem

Pękająca tuleja zaworu zwrotnego ślimaka

Przepuszczający elektrozawór sterowania.

Zwiększająca się temperatura pracy układu.

Przecieki wewnętrzne pomiędzy cylinder–tłok

Niezamykająca się forma.

Pękanie ramy

Skutki awarii

Przyczyny awarii

Działania zapobiegawcze /naprawcze

W

Niedrożność kanałów chłodzenia.

Użycie uzdatnionego chłodziwa. Okresowa kontrola jakości chłodziwa.

4

2

7

Uszkodzony termopar.

Systematyczne sprawdzanie, czy temperatura gardzieli wsypowej jest zgodna z instrukcją.

3

7

Uszkodzona grzałka.

Systematyczne sprawdzanie parametrów grzałki, czy są zgodne z instrukcją.

3

Uszkodzony elektrozawór chłodziwa (przepuszcza chłodziwo).

Systematyczne sprawdzanie poziomu chłodziwa.

Złe parametry plastyfikacji.

P

R

WPR

Wynik po działaniach zapobiegawczych W

P

R

WPR

56

4

2

5

40

4

84

3

4

3

36

7

4

84

3

5

4

60

5

5

4

100

5

4

2

40

Systematyczne sprawdzenie parametrów plastyfikacji czy są zgodne z instrukcją.

4

7

4

112

4

3

3

36

Stosowanie nieodpowiedniego materiału.

Kontrola doboru materiału do parametrów produkcji.

4

3

3

36

4

2

1

8

Błędnie ustawiona procedura oczyszczania ślimaka.

Systematyczne sprawdzenie poprawności działania procedury oczyszczania.

4

8

6

192

4

3

4

48

Brak utrzymania prawidłowych parametrów wtrysku. Wytworzenie niezgodnego produktu, skutkujące reklamacjami. Przerwanie produkcji. Zużycie zbyt dużej ilości materiału.

Zużycie materiału, z którego wykonana jest tuleja.

Okresowa wymiana kompletu: tuleja, grot, podkładka.

7

5

7

245

7

3

5

105

Źle ustawione parametry procesu.

Systematyczne sprawdzenie parametrów procesu, czy są zgodne z instrukcją.

6

8

2

96

6

3

2

36

Użycie nieodpowiedniego materiału.

Systematyczna kontrola doboru materiału.

6

5

2

60

6

4

2

48

Zwiększona temperatura pracy układu. Przegrzany system. Przerwy w produkcji.

Naturalne zużycie uszczelnień.

Systematyczne przeglądy. Systematyczne wymiany uszczelnień.

3

5

7

105

3

3

5

45

Uszkodzenie elektrozaworu.

Systematyczny przegląd maszyny.

4

3

3

36

4

3

2

24

Użycie oleju, niezgodnego ze specyfikacją maszyny.

Kontrola doboru oleju wraz ze specyfikacją przed jego wymianą.

6

3

3

54

6

3

2

36

Niewymieniony olej, po czasie zdatności oleju.

Systematyczne przeglądy maszyny. Kontrola zdatności oleju. Okresowe wymiany oleju.

6

4

3

72

6

3

2

36

Wyciek oleju, zbyt mała ilość w układzie.

Systematyczne przeglądy maszyny. Systematyczna kontrola poziomu oleju.

5

5

4

100

5

4

3

60

Niestabilność systemu.

Naturalne zużycie uszczelnień.

Systematyczna wymiana uszczelnień. Systematyczne przeglądy maszyny.

4

5

4

80

4

4

4

64

Przerywana produkcja.

Uszkodzony elektrozawór – naturalne zużycie.

Systematyczne przeglądy maszyny. Okresowa wymiana czujnika.

5

5

5

125

5

4

3

60

Uszkodzony czujnik ciśnienia.

Okresowa wymiana elektrozaworu. Systematyczne przeglądy maszyny.

Okresowa wymiana czujnika. Systematyczne przeglądy maszyny.

5

4

5

100

5

3

3

45

Uszkodzony czujnik pomiaru położenia.

Systematyczne sprawdzenie poziomowania maszyny.

Systematyczne sprawdzenie poziomowania maszyny.

5

3

5

75

5

2

3

30

Źle wypoziomowana maszyna.

Zmiana metody poziomowania maszyny. Użycie odpowiednich narzędzi wspomagających poziomowanie.

7

5

3

105

7

2

3

42

Możliwe uszkodzenie formy.

Wymiana wibroizolatorów. Systematyczny przegląd maszyny.

7

3

4

84

7

2

3

42

Źle przyspawane łapy maszyny.

Kontrola spawów łap, przed montażem. Wzmocnienie spawów.

9

2

7

126

9

1

3

27

Zatrzymanie produkcji, wyłączenie maszyny. Wytworzenie niezgodnego produktu, skutkujące reklamacjami. Wymiana uszkodzonej części. Podawana nieprawidłowa ilość materiału. Wytworzenie niezgodnego produktu, skutkujące reklamacjami. Wytworzenie niezgodnego produktu, skutkujące reklamacjami. Wymiana ślimaka.

Zwiększona temperatura oleju. Przerwy w pracy maszyny na czas stygnięcia.

Złe poziomowanie maszyny. Przerwanie produkcji. Możliwe uszkodzenie formy.

Dodatek „Wtryskarki i wtryskownie” . Nr 6/2019

t

Nr awarii

XXXI


Tabela 3. Analiza przyczyn i skutków awaryjności wtryskarki Numer awarii

Nazwa awarii

Suma WPR „przed”

Suma WPR „po”

1.

Utrata temperatury plastyfikacji materiału

324

176

2.

Oklejanie ślimaka materiałem

340

92

3.

Pękająca tuleja zaworu zwrotnego ślimaka

401

189

4.

Przepuszczający elektrozawór sterowania

141

69

5.

Zwiększająca się temperatura pracy układu

226

132

6.

Przecieki wewnętrzne pomiędzy cylinder – tłok

80

64

7.

Niezamykająca się forma

300

165

8.

Pękanie ramy

315

127

Z rysunku 5 wynika, że awarie, które mają największe znaczenie to: l pękająca tuleja zaworu ślimaka zwrotnego; l oklejanie ślimaka materiałem; l utrata temperatury plastyfikacji materiału; l pękanie ramy oraz niezamykająca się forma. PODSUMOWANIE Wymienione wyżej awarie uniemożliwiają funkcjonowanie maszyny bądź w znaczący sposób utrudniają jej pracę. Powstają głównie na skutek zużycia materiału, przez niedbałość lub niestosowanie się do instrukcji przez pracowników użytkujących wtryskarki. W przypadku pierwszej awarii, wartość współczynnika WPR wynoszącą 401, poprzez działania zapobiegawcze/naprawcze udało się zredukować do 189. W drugiej z kolei usterce (oklejanie INFORMACJA

ślimaka materiałem) wartość WPR = 340 została zredukowana do 92. Kolejno: awaria – utraty temperatury plastyfikacji materiału z współczynnikiem WPR równym 324 (awaria o największej wartości współczynnika), po zastosowaniu zaleceń wynikających z analiz FMEA został zmniejszony do wartości 176. Pękanie ramy mające współczynnik 315, został zredukowany do 127. Z kolei współczynnik niezamykającej się formy został zmniejszony z 300 do 165. LITERATURA [1] Budowa wtryskarki, http://www.tworzywa.pwr.wroc.pl/pl/ dydaktyka/budowa-wtryskarki. [2] T. Jachowicz, M. Iwanicki: Charakterystyka wtryskarek elektrycznych, Teka Kom. Bud. Ekspl. Masz. Elektrotech. Bud. – OL PAN, 2008, http://www.pan-ol.lublin.pl/wydawnictwa/TBud2/ Jachowicz.pdf. [3] S. Smith: Techniki pokonywania problemów, Gliwice: Grupa Wydawnicza HELION S.A., 2004. [4] R. Wolniak R., B. Skotnicka: Metody i narzędzia zarządzania jakością. Teoria i praktyka. Gliwice: Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, 2007. [5] http://www.muehsam.com.pl/img/towary/3/2015_04/ synergy5000.jpg. Artykuł był opublikowany w czasopiśmie „Systemy Wspomagania w Inżynierii Produkcji” Jakość, Bezpieczeństwo, Środowisko, 2017, Volume 6, Issue 7.

dr inż. Krzysztof Michalski Politechnika Śląska Wydział Organizacji i Zarządzania ul. Roosevelta 26-28, 41-800 Zabrze mgr inż. Dawid Kunat

P R A S O WA

Tworzenie form od podstaw – darmowy poradnik

V

isi to system CAD/CAM dla projektowania oraz wytwarzania form wtryskowych i tłoczników. Zaawansowane modelowanie bryłowe, powierzchniowe i hybrydowe pozwalają sprawnie obrabiać powierzchnie nawet najbardziej złożonych detali. W konstrukcji form użytkownika oprogramowania VISI wspiera symulacja wtrysku, pozwalając na analizę wszystkich faz procesu, od wypełnienia, przez docisk, aż do fazy odkształceń. W celu ułatwienia projektowania form z oprogramowaniem Visi dla wszystkich użytkowników systemu, przygotowaliśmy wzbogacony o filmy instruktażowe poradnik „Tworzenie form od podstaw”, przedstawiający 15 funkcji Visi usprawniających codzienną pracę. Funkcje, które można znaleźć w poradniku „Tworzenie form od podstaw” to: l Diagnoza użycia pamięci. l Ustawianie dokładności krawędzi. l Analiza geometrii modelu. l Pochylenia technologiczne ścian. l Tworzenie podziału detalu. l Automatyczne projektowanie wkładek formujących. l Wkładki formujące. XXXII

Projektowanie z elementami standardowymi. Układ chłodzenia formy wtryskowej. l Projektowanie układu wtryskowego formy. l Kontrola przenikania elementów formy. l Dynamiczne modyfikowanie modelu. l Analiza kinematyczna pracy formy. l Symulacja wtrysku. l Tworzenie ramki rysunkowej. l l

Źródło: www.plastech.pl Dodatek „Wtryskarki i wtryskownie” . Nr 6/2019


REKLAMA

Dodatek „Wtryskarki i wtryskownie” . Nr 6/2019

XXXIIII


ZAMAK MERCATOR dealerem elektrycznych japońskich wtryskarek TOYO

Z

wielką przyjemnością możemy się Państwu przedstawić jako jedyny, autoryzowany dealer nowoczesnych japońskich wtryskarek elektrycznych marki TOYO w Polsce. Bogate doświadczenie handlowe oraz znajomość branży przetwórstwa tworzyw sztucznych, pozwoliło nam na poszerzenie naszej oferty o najnowszej generacji wtryskarki elektryczne. Japońska precyzja i siła, zminimalizowane koszty eksploatacji oraz higieniczna praca bez oleju sprawiają, że wtryskarki TOYO są najlepszym wyborem dla Klientów ceniących sobie jakość produktów, wygodę pracy i ekologię. Maszyny są niezwykle przyjazne w obsłudze, a instalacja przebiega bardzo sprawnie, co jest kluczowe przy planowaniu produkcji. Elektryczne napędy działają równolegle, zużywając przy tym o 60% mniej energii, a większa wydajność oraz także 10-krotnie większa powtarzalność, w porównaniu do wtryskarek hydraulicznych, powodują, że elektryczne wtryskarki TOYO stanowią aż 80% udziału w rynku producentów wtryskarek na Dalekim Wschodzie. Czas aby i Polska doceniła harmonię marki TOYO – siłę i zgodę z naturą. Ponad 20 lat doświadczenia handlowego sprawiło, że jesteśmy silnym, solidnym i godnym zaufania partnerem na rynku polskim, a także europejskim. Jesteśmy przekonani, że nasza oferta poszerzona o nowoczesne wtryskarki elektryczne marki TOYO spotka się z Państwa zainteresowaniem. Zapraszamy do kontaktu z działem

handlowym drogą e-mailową: handlowy@zamakmercator.pl lub drogą telefoniczną: 12 276 07 20. ZAMAK MERCATOR Sp. z o. o. ul.Piłsudskiego 63, 32-050 Skawina tel. 12 276 07 20, fax 12 276 84 69 www.zamakmercator.pl

Poradnik ExxonMobil dla branży tworzyw sztucznych

E

xxonMobil udostępnił bezpłatny poradnik „Przemysł 4.0 i oleje hydrauliczne w branży tworzyw sztucznych”, opracowany we współpracy z dr. Robinem Kentem, uznanym ekspertem w dziedzinie zarządzania energią w firmach z branży tworzyw sztucznych. W publikacji wyjaśniono, w jaki sposób odpowiedni dobór wysokiej jakości oleju nie tylko chroni układy hydrauliczne, ale również pomaga ograniczać zużycie energii i poprawić wydajność całego zakładu produkcyjnego. Bezpłatny poradnik ExxonMobil jest dostępny po uprzedniej rejestracji. Inteligentne technologie w przemyśle rewolucjonizują produkcję tworzyw sztucznych. Jednak aby w pełni wykorzystać mocne strony Przemysłu 4.0, wtryskarki muszą być odpowiednio chronione i działać w sposób maksymalnie wydajny. Kluczowym krokiem dla osiągnięcia tego celu jest wybór wysokiej jakości olejów hydraulicznych. Zastosowanie wysokiej jakości oleju hydraulicznego może pomóc w skutecznej ochronie wtryskarek, dzięki czemu produkcja wpisze się w koncepcję Przemysłu 4.0. Inne korzyści z właściwego doboru środków smarnych obejmują: l krótszy czas rozruchu; l mniejsze zużycie energii; l skrócenie czasu cyklu. – Sektor przetwórstwa tworzyw sztucznych przechodzi zmiany, które są nieuniknione. Nowe technologie przyspieszają tempo automatyzacji, wprowadzając branżę w Przemysł 4.0, nowy XXXIV

rozdział produkcji – mówi Inken Reuser, EAME Officer Advisor z ExxonMobil. – Wysokiej jakości oleje hydrauliczne, takie jak Mobil DTE 10 Excel, odgrywają ważną rolę w tej rewolucji, ponieważ zapewniają optymalną pracę sprzętu, gdziekolwiek tego potrzebujemy – dodaje.

ExxonMobil Dodatek „Wtryskarki i wtryskownie” . Nr 6/2019


Dodatek „Wtryskarki i wtryskownie” . Nr 6/2019

XXXV


Profile for Tworzywa

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle 2/2019  

Tworzywa Sztuczne w Przemyśle 2/2019  

Advertisement