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Impostazione e controllo

della temperatura dello stampo

dai sistemi per la ricerca dell' uniformità a quelli per l’alternanza delle condizioni

Giorgio Bertacchi

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Impostazione e controllo della temperatura dello stampo

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Tempi tipici delle 3 fasi del ciclo

Riempimento Compattazione Raffreddamento

Ben noto ed evidente il peso del tempo di raffreddamento

che include anche la porzione della fase di compattazione

7%0%

93%

1 2 3

11%0%

89%

1 2 3

7%

52%

41%

1 2 3

11%

22%

67%

1 2 3

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Impostazione e controllo della temperatura dello stampo

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Distinguiamo tra

- uniformità di ripetizione del processo

- valori preferiti per ogni caratteristica richiesta

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Impostazione e controllo della temperatura dello stampo

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Influenza della temperatura stampo sul tempo di raffreddamento

TE temperature estrazione TM temperatura fuso tipiche del materiale

TW temperature superfici cavità impostate

TW PARAMETRO PRIMARIO DOPO LO SPESSORE (S 2)

Esempio POM ha parità distabilità dimensionale Tw con s 3.2 = 70°CTw con s 0,8 = 120°C

STIME ANCORA ANCORA INSUFFICIENTI SE NON SI CONSIDERA

«RIGIDITÀ» FORMA (ESTRAZIONE)

Con semi-cristallini

La temperatura

dello stampo deve

essere modulata in

funzione dello

spessore

POM

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Impostazione e controllo della temperatura dello stampo

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Insufficient part quality

Temperatura stampo (Spessore pezzo)Struttura del polimero / Additivi

Qualità insufficiente

Tutti i materiali

Problema qualità # 1

Semi cristallini

Sufficiente - cristallizzazione- stabilità dimensionale

Problema qualità # 2

Temperatura stampo (Spessore pezzo)Struttura del polimero / Additivi

Ciclo = produttività dello stampaggio

= Temperatura stampo (Velocità raffreddamento)

Non si può raffreddare a piacere! (Non sempre si usa un raffreddamento ottimale)

Non si può raffreddare a piacere! (Non sempre si usa un raffreddamento ottimale)

La temperatura stampo non può essere scelta solo su considerazioni di ciclo

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Impostazione e controllo della temperatura dello stampo

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guaina solidificata (T no-flow)

guaina solidificata (T no-flow)

Problema qualità # 3giunzione dei flussi difettosità visibili (intagli) / cattive saldature

PA 66Cristallizzazione fz. temperatura. stampo

Problema # 2

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Impostazione e controllo della temperatura dello stampo

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Problema # 4 : inclusione aria – gas alle giunzioni dei flussi

b) Vere inclusioni con esitazioni flussocon particolari geometri e

variazione di spessorea) Giunzioni semplici c) “Sacche” senza sfoghi

TradizionalmenteApplicando il vuoto a stampo e / o al gruppo di plastificazione

stampo caldo = possibile bassa velocità d’iniezione = poca /nulla formazione di guaina risolve, o comunque, semplifica il problema

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Problema qualità # 5Deformazioni = uniformità temperatura stampo

Talvolta si dimentica o non si può raffreddare con la dovuta uniformitàTalvolta si dimentica o non si può raffreddare con la dovuta uniformità

Linee guida perevitare problemi

SI i <= h (d= 4-12 + s h= 2 - 4 d)NO I > h

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Soluzioni tradizionaliper la ricerca dell’uniformità della temperatura

LaminaBaffleLamina

Fontana“Bubler”Fontana

c

Circuito

Parallelo

Basse

pressioni

Corrosione

Calcificazione

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Soluzioni “tradizionali” speciali per evitare punti caldi

Maschi di leghedi rame

Evaporative pin

Exairtubi Vortex

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Analisi del raffreddamento: quantità di calore da asportare

Calore da estrarre = (750 – 200) 550 kJ/ a) Trasformo in kcal 550 / 4.186 = 131 kcal /kg b) Scelgo ∆t in / out

c) Considero peso stampata, ciclo � trovo portata

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Portata per ottenere la turbolenza ACQUA OLIO

Da flusso laminare a flusso turbolento

Efficienza e qualità del raffreddamento

Mantenere basso incremento T in / out Un semplice

accessorio

per ogni circuito!

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100 % frazione solida: riduzione ciclo: da 47 a 37 s

Modellazione VISI-Flow

Concept Laser Hoffman

Inserto SLMBase Maraging

HRS - Flow

ServiceTexer Design

DMS technologyEoscircuito su due metà

unite poi per brasaturaBobina VHS anni 90 –simulazione faBest ®

Soluzione dei problemi di raffreddamento ravvicinato e uniformeda tecnologia tradizionali a SLM “Selective Laser Melting” e canali conformati )

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Soluzione integrale problema # 3

Sistemi integrali per ridurre/eliminare le linee di saldatura dei flussi

Temporary Heating the Mold Surface – “Temporary” Cooling the Mold SurfaceTecnologie note da tempo come “Variotherm” – “Pulse cooling”

Riempimento T stampo > Tg (Tc)

polimeri amorfi > Tg (transizione vetrosasemi cristallini > Tc (cristallizzazione)

(RISCALDAMENTO INTERNO – RISCALDAMENTO SUPERFICI)

II) fiamma gas – aria calda radiazione termica IR – IR con coatingII) – cartucce termiche – elementi ceramici conduttiv i

III) doppio inserto IV ) vapore – induzione

tempo

tem

pera

tura

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3

6

7

Quando scaldare

quando raffreddare

NO COOLING

Heat

COOL

1. Stampo chiuso2. Riempimento3. Compattazione4. Raffreddamento

Plastificazione5 Distacco gruppo6. Apertura stampo7. Estrazione

1. Mold closing2. Filling3. Holding4. Cooling 5. Plastication

“Sprue break”6. Mold opening7. Ejection

COOL = raffreddamento controllato

2

4

1

Ciclo

5

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Problemi da affrontare

Ridurre i tempi per raggiungimento delle 2 condizion i

Assicurare l’uniformità del risultato

a) usare circuiti raffreddamento / riscaldamento “conformali” ravvicinati

b) isolare dal resto dello stampo con sbarramenti(eventuali circuiti “freddi”)

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3D WELDLESS MANUFATURING SYSTEM

RHCM Rapid Heat Change MoldingIPF - International Plastic Fair – MAKUARI MESSE Giappone 2003

Riscaldamento con vapore

Basi del funzionamento1 generatore vapore 1 unità raffreddamento

1 centralina di regolazione con comandi integrati con regolazione pressa1 Circuito di controllo temperatura stampo

con accesso dei 2 fluidi

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Parti Piane: Riscaldamento IR – raffreddamento continuo

Stampaggio lenti alta qualità

grosso spessoreriscaldamento

IR con robot estrazione Iniezione – espansione –

compressioneKM - K 2001

Variomeltcon tavola index

Riscaldamento IR sull retro dell’impronta

Engel K2007

Dynamic Temperature Control (DTC)

---------------Ogni lato dello stampo contiene 2

circuiti- uno in prossimità della cavità

seguendo il profilo - rapido cambio di temperatura

- uno lontano con bassa temperatura che stabilizza lo

stampo HD-DVD / Blu-ray Discs

KM - K2004

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Esempi storici di alcuni produttori innovativi hanno affrontato il problema

SWTS Alternating Temperature TechnologyGermania

GIWW Rapid Temperature ChangeInghilterra

Piovan – Dynatemp Ecomolding (2009)Italia

HB-THERM – Vario-5 Switching Unit Svizzera

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KIMW “Indumold” induzione interna Schiuma strutturale ABS

Wittman Battenfeld Cina Plast / Fakuma 2008

Heat & CoolRocTool 3iTech

Cordless Siemens PC/ABS 2008

Cage system Induttori

esterni3iTech Induttori interni

«Piano black» PC/ABS

Stampaggio:Gruppo Plastivaloire

RocTool

3iTech: fusione 2 tecnologie, Indumold (KIMW )e InCage System (RocTool) basate sullo stesso principio

Riscaldamento ad induzione elettromagnetica

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Domande importanti

� Valore manufatto / costo stampo + stampaggio

� Applicabilità ai diversi polimeri

� Applicabilità alle varie geometrie

� Consumo energetico

� Problemi dilatazioni stampo – matrice / punzone

� Qualità acciai

� Sicurezza per gli operatori

� Assistenza / Know-how / licenze

� …….

Per Induzione 3iTech

Acciai con buon compromesso tra proprietà magnetiche e termiche

(e.g. H11/Wnr 1.2343 – AISI 420)

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Impostazione e controllo della temperatura dello stampo

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Qualche dato sperimentale

Convegno Heat and Cool – Proplast, 1/10/2015 Innotool case study - Andrea Romeo

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Qualche dato sperimentale

Convegno Heat and Cool – Proplast, 1/10/2015 Innotool case study - Andrea Romeo

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Impostazione e controllo della temperatura dello stampo

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Documentazione Roctool

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3iTech ®– Main phenomenoms

Inductor

Cavity

- With induction only the few millimeters of steel under the moulding surface

are heated up very quickly (5 to 10sec)

- Fast cooling thanks to water channels and fast heating

- Accurate temperature control during molding cycle

- Heating in a fully open configuration is possible- Heating is possible during

injection and packing step

Documentazione Roctool

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Qualità altrimenti impossibili

con incrementi di ciclo

più che giustificati

Per i micro pezzi, l’aumento di qualità è

contemporaneo alla riduzione del ciclo

No induzioneT stampo °C: 180C

a induzione

T stampo °C: 330CPEEK

CF 20 %

Soluzione problemi estremi

flusso – spessore

polimeri critici

Cruscotto ABS/PC – Piano Black

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Dati sperimentali Microcell progetto POR-FESR Asse I – Innovazione e transizione produttiva

Heat & Cool

MuCell +

Regione Piemonte. Maip, Mopla, Mista, Onni-Stamp e Cornaglia

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Conclusioni

Tutte le nuove tecnologie non sono disponibili solo a noi

Vinceranno i primi a farne il miglior us o

DA prova-e-correggi A analizza più a fondo - capitalizza le esperienze

.. e ricorreggi riduci le incertezze ed i conseguenti errori

Quelli che s’innamoran di pratica sanza scienzia son come l’nocchier ch’entra in naviliosanza timone o bussola, che mai ha certezza dove si vada (Leonardo da Vinci, 1500 circa)

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Plastix

Ottobre 2011 … Maggio 2012

I Edizione 2002 – II Edizione 2011

Approfondimenti