Maşini de frezat Roders pentru arta prelucrării matriţelor

Este dificil să găseşti categorii de produse cu cerinţe estetice mai ridicate decât cele din sectorul sănătate şi frumuseţe. Pretenţiile pe care astfel de produse trebuie să le satisfacă cuprind toate aspectele relevante cum ar fi design, culoare, calitatea suprafeţei sau senzația pe care o ai în contactul cu acestea. Nu mai trebuie menţionat faptul că matriţele utilizate la injecţia plasticului trebuie să respecte nişte cerinţe care să poată oferi produsului finit calităţile menţionate. Mai mult, un rol important îl joacă productivitatea şi fiabilitatea procesului de producţie. În ceea ce priveşte producţia unor astfel de matriţe, un fabricant de top din Germania se bazează pe precizia şi performanţa centrelor de frezare de la Röders.

Această perie de dinţi a fost realizată prin procedeul de injecţie secvenţială a diferitelor componente din plastic. (Foto: Klaus Vollrath)

Această perie de dinţi a fost realizată prin procedeul de injecţie secvenţială a diferitelor componente din plastic. (Foto: Klaus Vollrath)

„Producem de la matriţe pentru injecţia de mase plastice în vederea fabricării periilor de dinţi, pentru maşinile de ambalat în blistere şi a sistemelor înrudite, până la a oferi soluţii complete pentru obiecte din industria frumuseţii precum şi a unor produse medicale”, explică Volker Waizmann, director de producţie în cadrul Zahoransky Automation & Molds GmbH în Freiburg, Germania. Cu un personal format din 190 de angajaţi, compania, parte a grupului de dimensiuni medii Zahoransky Group, furnizează scule pentru procesele de injecţie pentru produse cum ar fi perii de dinţi, aplicatoare de rimel sau diferite dispozitive medicale. Aceste produse au un înalt grad de dificultate tehnolgică. De exemplu, periile de dinţi sunt cel mai adesea produse prin injecţia succesivă a mai multor componente din plastic. Matriţele multicomponent sunt frecvent de dimensiuni mari şi au în alcătuirea lor zeci de elemente de separaţie pentru aceeaşi cavitate. Provocarea vine nu doar din cerinţele exigente ale suprafeţei cavităţii dar şi din toleranţele strânse necesar a fi obţinute la montarea tuturor elementelor de separaţie. La acestea se adaugă corelarea cavităţilor în care se injectează componentele pentru a nu rezulta bavuri între acestea sau pentru a permite interschimbabilitatea, dacă modelul este de aşa natură.

 Zero toleranţă pentru orice defecte

„Sculele noastre sunt majoritatea unicat şi suntem în mod regulat împinşi la limita fezabilităţii” afirmă Waizmann. Sarcinile „simple” sunt de domeniul trecutului şi nu există loc pentru greşeli sau experimente. Matriţele complexe au până la 48 de cavităţi iar clientul se aşteaptă să poată utiliza aceste matriţe fără restricţii şi cu un maxim de productivitate posibil. În plus, în cazul unor probleme, înlocuirea elementelor de separaţie trebuie să se poată face fără alte modificări. Aceasta necesită o vastă experienţă nu doar legată de obţinerea matriţei cât şi de întreg procesul de fabricaţie. Astfel, de exemplu, în cazul produselor de tip multicomponent, comportamentul diferitelor tipuri de plastic trebuie cunoscut în totalitate. În caz contrar, componenta injectată anterior se va deforma când ajunge la următorul pas al procesului de producţie. Cerinţele de productivitate sunt atât de ridicate încât, în unele cazuri, extracţia produsului din matriţă trebuie să se facă în mai puţin de 1 secundă. În acelaşi timp, procesul de producţie trebuie controlat cu încredere iar produsele trebuie să îndeplinească cele mai exigente cerinţe estetice şi tactile. Aceasta implică angajaţi cu experienţă precum şi utilizarea unor softuri de ultimă oră, de exemplu, pentru simularea procesului de injecţie. Mulţumită experienţei propriului personal, compania poate concura cu rivalii din alte țări.

Scula de injecţie Z.TIM este formată din două părţi cu un cub central rotativ. Acesta permite fabricarea a două repere pe aceeaşi sculă. (Foto: Klaus Vollrath)

Scula de injecţie Z.TIM este formată din două părţi cu un cub central rotativ. Acesta permite fabricarea a două repere pe aceeaşi sculă. (Foto: Klaus Vollrath)

Software de ultimă generaţie este utilizat pentru proiectarea şi calcularea matriţelor (Foto: Klaus Vollrath)

Software de ultimă generaţie este utilizat pentru proiectarea şi calcularea matriţelor (Foto: Klaus Vollrath)

Aşchierea cu viteze mari a materialelor dure

”Având în vedere numărul mare de matriţe pe care-l producem, departamentele individuale sunt relativ clar delimitate”, explică Waizmann. Departamentul său primeşte semifabricatul al cărui contur este prelucrat în stare netratată. Piesa obţinută este apoi tratată termic iar la final este rectificată pentru a intra perfect în rama matriţei. Echipa sa preia apoi sarcina conturării zonelor limită cum ar fi planul de separaţie şi cavităţile într-un semifabricat tratat, având o duritate de 48-52 HRC. Aceasta se realizează parţial prin procesul de electroeroziune şi parte prin aşchierea pe o maşină de frezat în 5 axe de la Röders – RXP 601 DSH. „Recurgem la prelucrarea prin aşchiere a materialelor dure ori de câte ori putem deoarece reducem astfel timpii aferenţi prelucrării modelului” adaugă Waizmann. Aşchierea este realizată utilizând scule monobloc din carburi metalice, cu diametre cuprinse între 0,2 şi 10 mm, care, împreună cu sistemul de alimentare cu semifabricate, sunt manipulate de către un sistem Röders RCM. Avantajul acestei configuraţii este că totul – atât hardware cât şi software – provine din acelaşi loc. Departamentul CAM poate de asemenea accesa baza de date Röders RCM, poate lucra cu tipurile de scule disponibile în aceasta şi poate crea noi tipuri de scule direct din mediul CAM. Aceasta simplifică munca pentru operator prin crearea automată a traseelor tehnologice; de exemplu operatorul trebuie doar să coreleze semifabricatele cu traseul aferent. Un alt avantaj al soluţiei RCM este modularitatea în ceea ce priveşte extinderea. Sistemul poate încorpora o maşină de măsurat sau o maşină pentru spălare, crescând astfel într-un mod cvasi-organic cu necesităţile departamentului. Celula de fabricaţie a fost proiectată pentru o a doua hală de producţie. Departamentul este astfel pregătit pentru ce urmează, confirmă Waizmann. Un al doilea sistem mai vechi Röders – RXP 500DS cu o magazie de RC2 de tip carusel pentru alimentarea cu semifabricate – este în principal utilizat pentru producţia de electrozi pentru procesul de electro-eroziune, majoritatea din grafit sau din cupru.

Două celule flexibile de fabricaţie Röders. În prim plan este un RXP 500 DS dotat cu magazie tip carusel RC 2 şi un centru RXP 601 DSH cu o magazie lineară extensibilă RCM pentru semifabricate şi scule. (Foto: Klaus Vollrath)

Două celule flexibile de fabricaţie Röders. În prim plan este un RXP 500 DS dotat cu magazie tip carusel RC 2 şi un centru RXP 601 DSH cu o magazie lineară extensibilă RCM pentru semifabricate şi scule. (Foto: Klaus Vollrath)

Precizie ieşită din comun

„În cazul sculelor de mari dimensiuni, cu numeroase elemente de separaţie pentru injecţie de tip multi-component, cerinţele de precizie sunt aproape extreme”, afirmă Waizmann. Cu astlfe de scule, totul, începând de la poziţia în interiorul ramei până la traseul tridimensional al planului de separaţie, trebuie să fie corect. În caz contrar, cea mai mică deviaţie poate duce la dezavantaje majore. De exemplu cea mai mare abatere permisă este de 0,02 mm la componente individuale din plastic pentru care s-au utilizat matriţe cu dimensiuni de gabarit de 750 x 1000 mm. Datorită presiunilor mari care se utilizează în cadrul procesului de injecţie este nevoie de toleranţe de ordinul a 10 μm la poziţionarea planului de separaţie al matriţei ceea ce înseamnă o abatere individuală a componentelor de ± 5 μm. În plus, trebuie să se ţină cont şi de îndepărtarea materialului în cadrul operaţiei de lustruire. Procesul de prelucrare este astfel mereu tratat „la nivel de micron”. Nu este de mirare că hala de producţie este dotată cu aer condiţionat iar puntele de referiţă ale compoenntelor sunt direct determinate pe maşina unealtă cu ajutorul unui sensor de măsurare automată, pentru a compensa deviaţiile induse de sistemul de prindere al semifabricatului. Acurateţea formei obţinută pe maşina de frezat este măsurată şi monitorizată de softul de control. Periodic se realizează calibrarea cu ajutorul unei piese etalon care a fost măsurată într-o altă incintă, cu ajutorul unei maşini de măsurat în coordonate. Maşinile unelte Röders sunt proiectate să menţină un asemenea nivel de precizie pe parcursul mai multor ani, în condiţiile utilizării lor pe toate cele 5 axe. Un factor major care ajută la atingerea acestui obiectiv este utilizarea de motoare precise pentru fiecare axă. În plus, maşinile au un sistem intern de control al temperaturii care monitorizează şi menţine în parametri optimi componentele principale şi poate fi de asemenea utilizat pentru optimizare în vederea creşterii suplimentare a preciziei.

Zona de stocare a unui sistem automatizat RCM conţine freze (în partea dreaptă), semifabricate (centru şi jos) şi o zonă de prehensoare (sus) (Foto: Klaus Vollrath)

Zona de stocare a unui sistem automatizat RCM conţine freze (în partea dreaptă), semifabricate (centru şi jos) şi o zonă de prehensoare (sus) (Foto: Klaus Vollrath)

Spaţiul de lucru al unui RXP 601 DSH. În centru se observă o masă rotativă robustă susţinută la ambele capete. Contragreutatea pe partea dreaptă are o capacitate de încărcare de 7000 kg (Foto: Klaus Vollrath)

Spaţiul de lucru al unui RXP 601 DSH. În centru se observă o masă rotativă robustă susţinută la ambele capete. Contragreutatea pe partea dreaptă are o capacitate de încărcare de 7000 kg (Foto: Klaus Vollrath)

Sistem de control cu posibilitate de actualizare

„Una din caracteristicile remarcabile ale sistemelor Roders este controlul acestora prin îmbinarea performanţei ridicate cu uşurinţa în exploatare. ” afirmă Waizmann adăugând că „în cadrul rutinei zilnice beneficiem de exact aceeaşi versiune de software pentru sistemul de control, în toate unităţile noastre, chiar dacă difenrenţa între vârsta echipamentelor este de ordinul anilor”.

De exemplu la livrarea noului RXP 601 DSH, sistemul de control al mai vechiului RXP 500 DS a fost actualizat la ultima variantă. Datorită dezvoltării continue a sistemelor de control, se deschide posibilitatea optimizării strategiilor de prelucrare în vederea scurtării timpilor de prelucrare, îmbunătăţirea calităţii suprafeţelor prelucrate sau introducerii unor funcţionalităţi extinse, uşor de configurat şi utilizat. Conceptul de sistem de control pe platformă Windows oferă posibilitatea formării şi specializării fără prea mari eforturi a operatorilor. În mod similar, sistemul de monitorizare RMS Main şi conexiunea acestuia cu sistemul CAM şi sistemul de management al sculelor aşchietoare a fost uşor asimilat.

Sistemul de control Röders RMS6 este bazat pe sistemul de operare Windows şi poate fi utilizat uşor şi intuitiv. Partea de hardware şi software poate fi uşor actualizată. (Foto: Klaus Vollrath)

Sistemul de control Roders RMS6 este bazat pe sistemul de operare Windows şi poate fi utilizat uşor şi intuitiv. Partea de hardware şi software poate fi uşor actualizată. (Foto: Klaus Vollrath)

Promptitudinea şi seriozitatea pe partea de service

„Pentru noi, punctualitatea în ce priveşte livrarea de scule şi echipament de producţie este o cerinţă obligatorie” afirmă Waizmann. Datorită faptului că timpul de producţie al unei matriţe mari poate ajunge la 8-12 săptămâni, disponibilitatea maşinilor unelte şi timpul de reacţie respectiv eficienţa componentei de service/întreţinere sunt factori foarte importanţi. Firma a avut doar experienţe plăcute din acest punct de vedere, pe parcursul celor 11 ani de la instalarea primei maşini Roders. Roders se străduieşte să menţină costurile de service rezonabile, în interesul clientului. Există posibilitatea de service la distanţă prin intermediul specialiştilor de la firma Zahoransky. Dacă este nevoie de instalarea unui nou subsistem, configurarea acestuia este transmisă online. Mai mult, utilizarea acestui serviciu la distanţă este gratuită. Pe de altă parte, ori de câte ori este necesară prezenţa specialiştilor Röders la faţa locului, aceştia se prezintă rapid la datorie. Acesta este un avantaj strategic în ceea ce priveşte constrângerile legate de timp. „Cea mai rapidă şi mai precisă maşină unealtă nu mă poate ajuta atunci când există o problemă dacă nu pot obţine o planificare riguros respectată de reprezentanţii service. Producătorii care nu pot garanta aceast serviciu nu vor mai fi luaţi în considerare la noi achiziţii” confirmă Waizmann.

Roders RXP601DSH

Maşina de frezat în 5 axe RXP 601 DSH de la Röders a fost proiectată pentru a satisface cele mai exigente cerinţe legate de precizie şi rată de îndepărtare a materialului la prelucrarea aliajelor greu aşchiabile. Sistemele de acţionare pe axe şi sistemele de control pe 32 kHz asigură atât dinamism cât şi precizie ridicată. Suportul esenţial pentru precizie îl reprezintă sistemul de măsurare optic, montat pe fiecare axă, de la care producătorul nu face rabat. Datorită acestor dotări, maşina poate fi utilizată cu succes şi pentru prelucrări de rectificare. În plus, axa Z are un sistem patentat de poziţionare fără fricţiune, pe bază de vacuum pentru a evita orice urme ce ar putea rezulta pe suprafaţă în urma retragerii sculei.

Pentru a asigura stabilitatea termică necesară, sistemul are un control avansat al temperaturii. Temperatura mediului din interiorul maşinii, în care funcţionează componentele, este controlată în limitele a ± 0.1 K. La acestea se adaugă un control numeric a căror funcţii sunt precis conturate pentru prelucrări cu viteze mari respectiv pentru rectificări. Aceste echipamente beneficiază în permanenţă de actualizări de software pentru a nu se uza moral. Versiunea curentă RACECUT reduce semnificativ timpii de bază.

Röders automation

Roders oferă de asemenea şi soluţii de automatizare pentru diverse etape ale procesului de producţie, de la manipularea componentelor de mici dimensiuni până la obiecte cu o masă de 1500 kg. Aceste soluţii pot interacţiona nu numai cu echipamente proprii ci şi cu echipamente ale unor alţi producători. În plus, unelte de monitorizare sunt de asemenea disponibile pentru fiecare nivel de automatizare, respectiv, din cadrul procesului de producţie.

Compania Roders are sediul central în Germania și peste 200 de ani de activitate în producția de mașini-unelte. În România, Roders este reprezentat în exclusivitate de Allmetech Tools&Machines. Vizualizați aici produsele Roders sau contactați aici compania Allmetech.