Przemysł tworzyw sztucznych należy do grona najdynamiczniej rozwijających się branż produkcyjnych w Polsce. Rozwój globalnej gospodarki, a wraz z nim konieczność sprostania nowym wyzwaniom powodują, że branża tworzyw sztucznych musi szukać sposobów, by produkować taniej, szybciej i zgodnie z wyśrubowanymi normami środowiskowymi. Wychodząc naprzeciw tym potrzebom japońska firma FANUC poszerza swoją ofertę cenionych wtryskarek o dwa nowe modele. Maszyny serii: α-S130iA oraz α-S220iA już wkrótce będą dostępne dla polskich producentów.
Coraz większa moc tworzyw
Polimery syntetyczne i chemicznie modyfikowane polimery naturalne, nazywane tworzywami sztucznymi, zaczęto wytwarzać na początku XIX wieku. Jednym z pierwszych tworzyw, które zaczęto wówczas produkować na dużą skalę był Bakelit, oparty na żywicy fenolowo – formaldehydowej. Tworzywo to stosowano przede wszystkim w przemyśle elektrotechnicznym, jako materiał konstrukcyjny i izolacyjny, a także wszędzie tam, gdzie potrzebne było tworzywo odporne na szereg czynników, a jednocześnie możliwe do formowania w niemal dowolnych kształtach (poprzez odlewanie lub prasowanie proszku).
Dziś największym obszarem zastosowań tworzyw sztucznych w Europie jest sektor opakowań, który odpowiada za 39,4 proc. ogólnego zapotrzebowania na tworzywa sztuczne. Warto wiedzieć, że w Polsce spośród wszystkich rodzajów opakowań, najpopularniejsze są właśnie te z tworzyw sztucznych. Ich ogólny udział w rynku wyniósł w 2013 r. ok. 37,3 proc. a w 2020 r. wyniesie blisko 40 proc[1]. Według prognoz Polskiej Izby Opakowań, przy założeniu tempa wzrostu PKB na poziomie 5 proc. rocznie w latach 2014–2020, polski rynek opakowań powinien osiągnąć poziom porównywalny z poziomem rynków rozwiniętych krajów Europy Zachodniej (ok. 300 euro per capita). Drugim pod względem wielkości obszarem wykorzystania tworzyw sztucznych jest budownictwo, którego udział w ogólnym zapotrzebowaniu w Europie wynosi 20,3 proc. Na trzecim miejscu znajduje się branża motoryzacyjna z udziałem 8,2 proc. Przemysł elektryczny i elektroniczny odpowiada za 5,5 proc. zużycia tworzyw sztucznych, a następny w kolejności sektor rolniczy – za 4,2 proc. W innych obszarach zastosowań, obejmujących m.in. urządzenia i artykuły gospodarstwa domowego, meble czy wyroby medyczne łącznie zużywa się 22,4 proc. europejskiego zapotrzebowania na tworzywa sztuczne[2].
Produkcja tworzyw rośnie
Dynamiczny wzrost produkcji tworzyw sztucznych związany jest z ich atrakcyjną ceną, niską masą, wysoką wytrzymałością, nieprzepuszczalnością dla gazów i wody, przezroczystością oraz możliwością barwienia i nadrukowywania. Wszystkie te zalety czynią z tworzyw sztucznych materiał nie do zastąpienia, w bardzo wielu sferach naszego życia. Liderem w produkcji tworzyw sztucznych są Chiny (23,9 proc.), pozostała część Azji (włączając Japonię) odpowiada za 20,7 proc. światowej produkcji. Natomiast Europa jest trzecim w kolejności największym producentem tworzyw sztucznych. Udział Europy (UE 27+2) w światowej produkcji tworzyw wyniósł 20,4 proc[3] w 2012r.
Pojawiają się nowe wyzwania
Współcześni konsumenci bardzo chętnie wykorzystują tworzywa sztuczne w codziennym życiu, uzmysławiając tym samym producentom konieczność zaspokajania ich coraz bardziej indywidualnych potrzeb. W efekcie to właściwie konsumenci decydują o tym, co powinno zostać wyprodukowane
i w jakim terminie. Trzeba także pamiętać o tym, że wraz ze wzrostem świadomości klientów, rośnie presja na podnoszenie jakości produktów i obniżanie cen ich zakupu. Taka sytuacja sprawia, że dzisiejsza produkcja musi być znacznie bardziej elastyczna. Różnorodność potrzeb, a co za tym idzie szeroki wachlarz produktów, jaki muszą oferować poszczególni producenci, by sprostać wymogom klienta, powoduje, że firmy zmuszone są wyposażyć się w większą liczbę form, które stanowią najdroższy element w całym procesie produkcji i przetwarzania tworzyw sztucznych. Poszerzający się zakres zastosowania tworzyw sztucznych przynosi także większe wymagania w zakresie czystości produkcji. Niektóre produkty z tworzyw sztucznych np. te produkowane na potrzeby przemysłu medycznego czy optycznego muszą być produkowane w niemal sterylnych warunkach. Jeśli takie warunki nie zostaną zapewnione, produkty finalne nie znajdą zakładanego zastosowania.
Dodatkowo wyzwaniem, przed którym w szczególności stoi polska branża produkcji tworzyw sztucznych, jest zwiększenie świadomości ekologicznej, zwielokrotnienie nakładów na badania i rozwój oraz silniejsze zaangażowanie się producentów w inwestycje technologiczne. To właśnie nowoczesne technologie gwarantują dziś podniesienie jakości, możliwość sprostania coraz bardziej wyśrubowanym normom, spełnienie wymogów w zakresie energooszczędności i ograniczenie wszelkich strat, które mają wpływa na ostateczny kształt i wynik produkcji.
FANUC – ponad 30 lat doświadczenia w produkcji wtryskarek elektrycznych
Firma FANUC po raz pierwszy zaprezentowała swoją elektryczną wtryskarkę do tworzyw sztucznych – FANUC AUTOSHOT w 1984 r. Od tej pory przyczynia się do dynamicznego rozwoju tych maszyn i całego sektora produkcji tworzyw sztucznych. Wtryskarki elektryczne FANUC ROBOSHOT bazują na zaawansowanych technologicznie napędach i sterowaniach, stworzonych przez firmę FANUC, będącą światowym liderem i pionierem technologii CNC, dzięki czemu osiągają najwyższą dokładność, charakteryzują się wyjątkowo wysoką precyzją, stabilnością procesu niezależnie od warunków zewnętrznych, niezawodnością działania i możliwością prowadzenia produkcji przy zachowaniu wysokich i bardzo wysokich wymagań dotyczących czystości produkcji.
Energooszczędność i najniższe na rynku koszty eksploatacji
Wtryskarki elektryczne FANUC ROBOSHOT wykazują znaczne oszczędności energii i są dużo łatwiejsze w obsłudze w porównaniu do maszyn hydraulicznych. Realizują wysoko precyzyjną kontrolę ruchu jednostki wtrysku, jak i samego ślimaka, zamykania i otwierania formy oraz ruchów wypychacza. Wtryskarki FANUC ROBOSHOT są najbardziej przyjaznymi dla środowiska maszynami produkowanymi przez firmę FANUC. Pobór energii elektrycznej przez ROBOSHOT jest najniższy spośród wszystkich wtryskarek z napędem elektrycznym produkowanych na świecie. We wtryskarkach FANUC ROBOSHOT zastosowano szereg autorskich rozwiązań, które decydują o tym, że maszyna gwarantuje znacznie niższe zużycie energii, nawet na poziomie o 50 – 70 proc. niższym w porównaniu z wtryskarką hydrauliczną i o ok. 20 proc. w porównaniu z maszynami hybrydowymi (hydrauliczno – elektrycznymi) oraz konkurencyjnymi wtryskarkami elektrycznymi. W maszynach FANUC ROBOSHOT zastosowano technologię napędów elektrycznych, dzięki czemu za każdy „ruch” maszyny, np. zamknięci/otwarcie formy, nabieranie, itd. odpowiada odrębny napęd, który pracuje tylko w momencie wystąpienia takiej potrzeby. Zastosowane silniki zużywają znacznie mniej energii (np. w porównaniu do maszyn hydraulicznych) i są lepiej dobrane do obsługi pojedynczych ruchów maszyny. W tradycyjnych wtryskarkach hydraulicznych silnik pompy pracuje w trybie ciągłym, a to nie pozwala na generowanie oszczędności w trakcie procesu. Kolejną korzyścią jest brak konieczności chłodzenia oleju we wtryskarce, którego w tej wtryskarce po prostu nie ma. Możliwość takiego oszczędzania z pewnością docenią ci użytkownicy, którzy wcześniej korzystając z tradycyjnych rozwiązań, musieli przeznaczać na ten cel dodatkowe środki. Oszczędności z zastosowania ROBOSHOT-a będą wynikały także z tego, że ta nowoczesna wtryskarka nie zmusza użytkownika do wyposażenia się w infrastrukturę chłodniczą, obejmującą chillery czy instalacje chłodnicze oraz ponoszenia związanych z tym kosztów chłodzenia oleju hydraulicznego np. zużycia wody, zakupu medium chłodniczego, utrzymania i eksploatacji systemu. Inną kwestią, która świadczy o tańszej eksploatacji ROBOSHOT jest brak konieczności dodatkowego chłodzenia serwonapędów. Są one chłodzone powietrzem, dzięki czemu użytkownik nie musi ponosić dodatkowych kosztów, związanych z budową i eksploatacją systemu chłodzenia. Kolejna funkcjonalność, która w znacznym stopniu przekłada się na energooszczędność maszyn FANUC ROBOSHOT, wynika z zastosowania technologii odzyskiwania energii. Konstruktorzy maszyny przewidzieli możliwość ponownego wykorzystania energii powstałej w trakcie zwalniania pracy silnika podczas zamykania/otwierania formy oraz generowanej w stanie zamknięcia zamka kolanowego. Odzyskana energia jest efektywnie zużywana w systemie grzania cylindra oraz do pracy jednostki sterującej. Uzupełnieniem cech zapewniających wtryskarce ROBOSHOT wysoką energooszczędność są także specjalne funkcje, które zabezpieczają użytkownika przed niepotrzebnym zużywaniem energii. Przykładem jest funkcja Automatic Clamping Force Adjustment, która sprawia, że maszyna pracuje z optymalną siłą zamykania, co eliminuje ryzyko zawyżania parametrów procesu i niekorzystny wzrost zapotrzebowania na energię. Wtryskarka automatycznie dostosowuje siłę zamykania podczas pracy – ustalając ją na najniższej, niezbędnej dla wykonania poprawnej produkcji, wartości. Z kolei funkcja Periodic Inspection, która dzięki odpowiedniemu wykorzystaniu komunikatów diagnostycznych sygnalizuje potrzebę wykonywania w odpowiednim czasie zalecanych czynności konserwacyjnych, znacznie ogranicza liczbę wizyt serwisowych i napraw, przyczyniając się do optymalizacji całkowitych kosztów eksploatacji maszyny. Pod względem niezawodności, wtryskarki ROBOSHOT, podobnie jak pozostałe produkty firmy FANUC, są niekwestionowanym, światowym liderem. Innym aspektem oszczędzania jest dbałość o formę wtryskową, która jest kluczowym elementem procesu wtrysku. Trzeba podkreślić, że formy wtryskowe są równie delikatne, jak kosztowne. Niekiedy ich wartość przekracza nawet wartość całej wtryskarki, a ich znaczenie dla bezpieczeństwa całego procesu jest ogromne. We wtryskarkach FANUC ROBOSHOT zastosowano funkcję AI Mold Protection, która pozwala na monitorowanie i ochronę formy na przestrzeni całej drogi otwarcia/zamknięcia formy. W połączeniu z zastosowanym sterowaniem CNC, rozwiązanie to stanowi najbardziej precyzyjną i pewną ochronę formy dostępną na rynku. Dodatkowo jej uruchomienie nie wymaga od użytkownika wprowadzania żadnych danych lub ustawień – posiada tryb automatyczny, więc wszystko, co należy zrobić, to jedynie ją włączyć.
Precyzja, jakość i wydajność produkcji
Otrzymanie perfekcyjnie wykonanej partii produktu w możliwie najkrótszym czasie to marzenie każdego producenta. FANUC ROBOSHOT, wyposażony w niezawodne sterowanie CNC oferuje wszystkie możliwe kombinacje ruchów równoległych, które są realizowane z niezwykłą płynnością i dokładnością ze względu na ekstremalnie krótkie czasy reakcji sterowania. W efekcie, mamy możliwość skrócenia czasów cyklu produkcyjnego, co powoduje korzyści wynikające ze wzrostu wydajności danej produkcji. W procesie wytwarzania wysokiej jakości produktów z tworzyw sztucznych bardzo ważne jest zapewnienie stałej wartości ciśnienia podczas wtrysku. W związku
z tym FANUC implementuje w swoich wtryskarkach funkcję AI Pressure Trace Control. Jej zadaniem jest precyzyjne sterowanie prędkością wtrysku w celu zapewnienia stałej wartości ciśnienia wtryskiwania, na zadanym w danym procesie technologicznym poziomie. Na jakość wykonania produktu bezpośredni wpływ ma także funkcja Precise Meetering 2&3, która umożliwia dokładne, powtarzalne nabieranie i uplastycznianie tworzywa. Warto podkreślić, że to rozwiązanie wpływa dodatkowo korzystnie na jakość produkcji, eliminując m.in. problem pęcherzyków gazu uwięzionych wewnątrz tworzywa. Mówiąc o zaletach wtryskarek FANUC ROBOSHOT wpływających na jakość produktu warto podkreślić jeszcze fakt, że konstrukcja tych maszyn nie pozwala na samoczynny wypływ tworzywa do gniazda formującego. Jest to możliwe dzięki zastosowaniu funkcji Pre-Suck Back Function, która odpowiednio redukuje ciśnienie po fazie docisku. W przypadku wtrysku tworzywa do nie całkowicie zamkniętej formy doskonale sprawdza się funkcja Pre-Injection. Ten typ „ruchu równoległego” również ma kluczowe znaczenie w obszarze jakości wypraski. Pozwala doskonale wyprowadzić na zewnątrz formy gazy powstające podczas wtryskiwania, dzięki czemu użytkownik może uzyskać detale poprawne jakościowo. Pozwala wyeliminować problemy z niedostatecznym odgazowaniem formy, co jest częstą przyczyną defektów jakościowych (przypalenia, pęcherzyki uwięzione wewnątrz tworzywa, co jest szczególnie problematyczne w przypadku detali transparentnych). Zastosowanie w maszynie technologii napędów elektrycznych pozwala osiągnąć nieporównywalną z technologią hydrauliczną powtarzalność (np. otwieranie i zamykanie formy – za każdym razem forma otwiera się w tym samym punkcie, z dokładnością do setnych milimetra). Warto wiedzieć, że w przypadku napędów hydraulicznych działa siła bezwładności układu i istnieją pewne odchylenia od wartości zadanej.
Ponadprzeciętne bezpieczeństwo produkcji i wygoda eksploatacji
Bardzo stabilna konstrukcja maszyny FANUC ROBOSHOT w połączeniu z udoskonalaną od lat technologią serwonapędów sprawia, że wtryskarki ROBOSHOT są maszynami niezawodnymi. Na ponadprzeciętną żywotność wpływa także bardzo mała liczba części wymagających systematycznej konserwacji. To w połączeniu z innowacyjnymi funkcjami FANUC, które drobiazgowo monitorują cały proces realizowany w maszynie w celu wyeliminowania ryzyka ewentualnych błędów czy uszkodzeń elementów wtryskarki, decyduje o unikalnej na rynku funkcjonalności. Wśród najważniejszych funkcji, które decydują o przewadze konkurencyjnej wtryskarek ROBOSHOT warto wymienić: AI Ejector Protection – funkcja monitorująca na całej drodze pracę wypychacza i zabezpieczająca wyrzutnik, AI Mold Protection – funkcja zabezpieczająca formę wtryskową przed uszkodzeniem, Pre-Injection – dzięki usprawnionemu odprowadzeniu gazów poza gniazdo formujące zapewnia dłuższą żywotność narzędzia Back Flow Monitor – funkcja umożliwiająca szybką diagnozę zaworu na ślimaku w przypadku wystąpienia problemów z wtryskiem. Dzięki zastosowaniu tej funkcji użytkownik unika konieczności demontażu elementów maszyny w celu określenia stanu zaworu zwrotnego ślimaka. A to minimalizuje ryzyko kosztownych i zupełnie niepotrzebnych przestojów oraz gwarantuje wysoką wydajność produkcji.
Operatorzy współpracujący z maszyną, na co dzień doceniają także funkcjonalności stworzone z myślą o komforcie ich pracy. Wśród nich warto wymienić m.in. wygodny 15-calowy, dotykowy panel sterowania, który umożliwia wprowadzanie ustawień i monitorowanie pracy maszyny, Last Change Log/ Operation Log – funkcje umożliwiające szybkie prześledzenie ostatnio wprowadzanych zmian w ustawieniach wtryskarki lub wykonywanych na niej czynności (pamięć do 10 000 pozycji), Auto-Purge Function – funkcja pozwalająca na szybkie wyczyszczenie układu wtryskowego (ślimaka, dysz gorących kanałów w formie), szczególnie przydatna w przypadku zmiany tworzywa np. po ponownym uruchamianiu produkcji po przerwie (usunięcie z układu przegrzanego tworzywa), a także wiele innych funkcji, które informują operatora o parametrach prowadzonej produkcji.
Rozbudowa i automatyzacja
Japońscy inżynierowie niejednokrotnie zaskakiwali świat sposobem myślenia o integracji maszyn. Wtryskarka ROBOSHOT to urządzenie przeznaczone także do współpracy z innymi maszynami, a robotami przemysłowymi w szczególności. Właśnie z tego powodu FANUC ROBOSHOT w standardzie wyposażony został w złącze Euromap 67, które pozwala na współpracę z każdym robotem 3-osiowym. Technologia CNC, na której opierają się wszystkie produkty FANUC gwarantuje płynną komunikację i doskonałą współpracę z wszelkiego rodzaju robotami marki FANUC. W przypadku tej wtryskarki inżynierowie zagwarantowali możliwość budowy zautomatyzowanych gniazd roboczych. W dzisiejsze potrzeby, także polskich producentów, znakomicie wpisuje się oferowane z wtryskarką oprogramowanie Link-i, które daje możliwość zdalnego monitorowania i zarządzania produkcją. Dzięki niemu użytkownik może zdalnie monitorować stan wtryskarek i realizowaną przy ich pomocy produkcję. Ma przy tym jednocześnie możliwość wprowadzania zmian. System może obsługiwać do 100 wtryskarek.
Nowe modele FANUC ROBOSHOT wypełnią niezagospodarowaną przestrzeń, która istniała w ofercie wtryskarek FANUC, w zakresie oferowanej siły zwarcia. Dotychczas istniał duży przeskok pomiędzy kolejnymi modelami 150 ton – 250 ton. Nowa maszyna α-S220iA doskonale wypełni lukę (220 ton), oferując przy tym parametry na poziomie wyższym niż konkurencja. Oba nowe modele FANUC ROBOSHOT bazują na tych samych rozwiązaniach technicznych i funkcjonalnych, które są dostępne w pozostałych modelach wtryskarek ROBOSHOT. Będą różnić się jedynie wielkością. Warto podkreślić, że wprowadzając na rynek nowe modele, firma FANUC zaoferuje producentom możliwość montażu większych form wtryskowych, w porównaniu z konkurencyjnymi maszynami o zbliżonych rozmiarach, a także, że nowe maszyny marki FANUC wyróżnią się na tle innych maszyn w swoich klasach najmniejszymi rozmiarami gabarytowymi. Dzięki temu wzrosną możliwości zastosowań takiej maszyny. Pierwsze egzemplarze będą dostępne dla klientów w połowie 2015 roku.
[1] Szacunki Polskiej Izby Opakowań
