Könnyebb fröccsöntő szerszám kialakítása szelektívhulladékgyűjtő konténerek gyártásához

Adelholzener, Flensburger, Gösser, Veltins – ezek a nevek egyet jelentenek a tiszta felfrissüléssel. De mi lenne az italokkal a megfelelő szállítóládák nélkül? Ha innovatív palacktárolók fröccsöntéséhez szükséges szerszámok kialakításáról van szó, senki nem ér a felső-ausztriai fröccsöntő szerszám-készítő Haidlmair GmbH nyomába.

A Steyr városától nem messze, Nußbachban található osztrák vállalkozás világelső ebben az ágazatban. A vállalatot 1979-ben Josef Haidlmair alapította, akitől mára fia, Mario vette át a vállalat vezetését. A vállalat öt országban összesen nyolc helyszínen van jelen, és termékpalettája az egyszerű italosdoboz-tálcáktól a könnyű tárolóktól keresztül a többfajta fémből készült többszínű palacktárolókig terjed. Szintén kiemelten fontos terület a raktározási és logisztikai ágazat számára fejlesztett hajtogatható, összecsukható és merev dobozok, valamint a műanyag raklapok és raklapdobozok gyártása. A vállalat termékkínálatában az autóalkatrészek és fogyasztási cikkek gyártására szolgáló fröccsöntő szerszám gyártás mellett egy viszonylag új ágazat, a szelektív hulladékgyűjtő konténerek szerszámainak gyártása is.

Közös nevező a termékfejlesztés és a szerszámkészítés között

A kész tervek alapján készülő szerszámok készítésén túl a Haidlmair szakemberei a termékfejlesztés során is az ügyfelek rendelkezésére állnak, és ahol kell, figyelembe veszik a szerszámgyártók egyedi szempontjait is. Ez a következő előnyöket biztosítja: „Már az ügyfelekkel folytatott kezdeti megbeszélések során is folyamatosan a szükséges szerszámot és annak képességeit tartjuk szem előtt – magyarázza Harald Kaller, a Haidlmair konstrukciós csoportjának vezetője és projekttervezője. – Így a kialakítás, a meglövési pontok és kilökők elhelyezése egyszerűen, a szokásos számtalan javítgatás nélkül hozható közös nevezőre a termékfejlesztés és a szerszámkészítés között.” Az ilyen tanácsadói tevékenységhez hatalmas tapasztalat szükséges. 2006 óta a szerszámtervezők az Autodesk Moldflow Adviser szoftvert használják a fröccsöntési folyamattal, az összecsapási helyekkel és a meglövési pozíciók elhelyezésével kapcsolatos információk kinyeréséhez és kiértékeléséhez.

„A folyamat részeként minden egyes szerszám kialakítását elemezzük a szoftverrel, mielőtt az gyártásba kerülne – folytatja Harald. – Így előre jelezhetők a fröccsöntési folyamat várható hibái, amelyek az analízisek eredményei alapján elkerülhetők, vagy kijavíthatók. Számunkra ez egy fontos megelőző intézkedés, mivel így elejét vehetjük a későbbi, legyártott szerszámokon végzendő költséges utólagos javításoknak és változtatásoknak. A Moldflow segítségével átlagosan egy változtatási cilklust tudunk megspórolni minden elkészült szerszámon, ami legalább egy héttel gyorsítja a termelést.” A Moldflow Adviser szoftvert Nußbachban a vállalat 20 tervezője használja. Harald különösen elégedett a szoftver egyszerű használatával: „A tervezők rendkívül könnyen tudják használni a szoftvert, még akkor is, ha azt két vagy három hét kihagyás után kell újra elővenniük.”

A szerszám belső oldala szabadon hozzáférhető, így a szállítórobot sokkal könnyebben tudja továbbítani a tartályt. A kép a Haidlmair GmbH tulajdona.
Az Autodesk Moldflow segítségével a Haidlmair 100 tonnáról 77 tonnára csökkentette a fröccsöntő szerszám tömegét.

Az összetettebb szerszámokhoz a tervezők 2012 óta az Autodesk Moldflow Insight szoftvert használják, amely a Moldflow Advisernél szélesebb körű funkcionalitást kínál. Különösen a bonyolultabb alkatrészek esetében a Moldflow Insight további elemzési képességeket biztosít a hűtés közben fellépő vetemedés és a kaszkád-fröccsöntés folyamatának vezérlése terén. Az új projektek, például az újrahasznosító tartályok gyártása során a Moldflow Insight rendkívül hasznos szimulációs eszköznek bizonyul a Haidlmair számára. Martin Pürstinger, a termék fejlesztésében részt vevő szerszámtervező szerint:

„Az Autodesk Moldflow segítségével rengeteg olyan információ áll rendelkezésünkre már a projekt korai szakaszában, amelyet korábban csak saccolni tudtunk. Például az, hogy mekkora fröccsnyomás és záróerő szükséges az alkatrészek legyártásához. Ezek alapján hasznos tanácsokat tudunk adni ügyfeleinknek, például meg tudjuk mondani, hogy milyen gépre lesz szükség a szerszámukhoz.”

Teljesítik a legnehezebb kihívásokat is

Mivel a hulladékgyűjtőkhöz készült szerszám térfogata eléri az 1100 litert, a Haidlmair immár a nagyméretű szerszámok területén is jelen van. Ez tehát a szó mindkét értelmében „súlyos” kihívás volt, amelyet a Haidlmair tervezői sikeresen leküzdöttek. Az akár 80 tonna súlyt is meghaladó szerszám, amelyet egy 5500 tonnás gépen használnak, a legnagyobb, amit a vállalatnál eddig fejlesztettek és gyártottak. Ebben az esetben Harald Kaller és csapata nem elégedett meg a szokványos eredménnyel, és gondos munkával sikerült jelentősen lecsökkenteniük a szerszám tömegét és méretét.

Új szerszámfejlesztési elv: kompakt, mégis stabil

A könnyű és kompakt szerszám kialakítása érdekében a Haidlmair egy új koncepciót vezetett be, amely végül sikeresnek bizonyult az új méretosztályba tartozó palacktárolók szerszámainak tervezéséhez. Ami ezt a koncepciót különlegessé teszi, az az erők a szerszámrendszeren belüli eloszlása, amelynek köszönhetően a szerszám képes ellenállni az 1000 bar körüli magas befröccsöntési nyomásnak. A nyomás nagyságát többek között a szerszám viszonylag vékony falvastagsága és mérete is befolyásolja, ami hosszabb folyási utakhoz vezet.

A konténer külsejének fröccsöntéséhez a Haidlmair tervezői a hagyományos felépítésű fröccsöntőgép helyett egy kombinált záróegységgel kétlapos (DUO) kivitelű gép használata mellett döntöttek. Az ilyen elven működő fröccsöntőgépeket tipikusan nagyméretű szerszámok és 5000 tonna feletti záróerő-szükséglet esetén alkalmazzák.

A hasonló méretű és kialakítású szerszámok átlag 100 tonnás tömegével szemben a Haidlmair megoldása mindössze 77 tonnát nyom. A kisebb tömegnek köszönhetően a szerszám sokkal könnyebben kezelhető szállítás vagy a gépből való kiszerelés során. A másik nagy előny, hogy jelentősen csökkenti a szerszám nyitásához és zárásához szükséges energiamennyiséget is. 

A fröccsöntő szerszám ellenőrzése szimulációval

A szerszámkoncepció kialakítása során Harald és csapata semmit nem bízott a véletlenre. Ezt a szerszámkoncepciót ilyen méretben még soha nem próbálták ki a gyakorlatban. A kritikus kérdés az volt, vajon a kisebb tömeg ellenére a szerszám elég masszív-e, hogy ellenálljon a befröccsöntésnél felépülő nyomásnak. A nyomásterheléshez szükséges adatokat a Moldflow Insight analízis eredményeiből exportálták. Kiszámíttatták a szerszám különböző pontjain a maximális nyomásértékeket, majd azokat egy text-fájlba mentették. Ezeket az adatokat azután a terv 3D modelladataival kiadták egy külső partnerüknek végeselemes (FEM) vizsgálatra.

Az eredmények

A vizsgálat célja annak meghatározása volt, hogy a kisebb tömeg ellenére a szerszám elég robusztus-e, hogy ellenálljon a befröccsöntési nyomásnak. Az eredmény: A tervek tökéletesnek bizonyultak – a szerszám megfelelt a végeselemes vizsgálaton, és igazolta a számításokat. Az új szerszámmal az ügyfél óránként 23-26 darab négykerekű hulladékgyűjtőt állíthat elő – 140–160-es ciklusidő mellett.

A kitöltési idő és a kitöltési folyamat szimulálása az Autodesk Moldflow Insight szoftverrel: A párhuzamosan futó színátmenetek jelzik az egyenletes töltési folyamatot, amely a konténer alján lévő nyolc befröccsöntési pontból ( sárga kúpok) indul. A teljes töltési idő a szimuláció alapján 12,6 másodperc.  A kép a Haidlmair GmbH tulajdona.

 

Moldflow Insight verziójának használatával olyan információkat kapnak, mint például a szerszám hőtérképe a teljes folyamat során, az ömledékfront hőmérsékletére, a várható vetemedés és a befröccsöntési pontok optimális pozíciói az egyenletes kitöltődés érdekében. Több változatot is kielemeztek, és kisebb módosításokat végeztek, amíg meg nem találták az optimális megoldást.

Az vetemedés Moldflow Insight szoftverrel való vizsgálata során több változatot is ki tudtak elemezni digitális formábban, mielőtt belemarnának a szerszámacélba. A képen a legkisebb lehetséges alakváltozást mutató analízis látható. A kép a Haidlmair GmbH tulajdona.

Ez a sikeres fejlesztés megerősítette a Haidlmairt abban, hogy érdemes továbbra is a nagyméretű szerszámok készítésére fókuszálnia. Ezen a területen ezt az első lépést az Autodesk Moldflow tette lehetővé.

Forrás: Autodesk

Az Autodesk Moldflow fröccsöntés szimulációs szoftver része az Autodesk Digitális Prototípus megoldásának. A szoftver segítségével ellenőrizheti, optimalizálhatja a műanyag alkatrészeket és a fröccsöntő szerszám kialakítását, valamint tanulmányozhatja a fröccsöntési folyamatot.

Amennyiben szakmai ismereteit bővítené és elsőként szeretne hozzáférni a legfrissebb újdonságokról szóló hírekhez vagy cikkekhez, elég egyetlen lépés. Legyen tagja Facebook közösségünknek vagy iratkozzon fel Hírlevelünkre!

Kapcsolattartó:

Sebők Róbert
CAD üzletág igazgató
+36 1 273 3413
+36 30 977 1824
sebok@varinex.hu