Smartphone frames
Powder injection moulding of smartphone frames with Regloplas variothermal temperature control
ARBURG เป็นหนึ่งในผู้ผลิตเครื่องฉีดพลาสติกชั้นนำของโลก และได้รักษาความร่วมมือที่ยาวนานและประสบความสำเร็จกับ Regloplas ในด้าน Powder Injection Moulding (PIM)ARBURG ยังได้พึ่งพาความเชี่ยวชาญของ Regloplas สำหรับ โครงการพัฒนาโครงสมาร์ตโฟน (smartphone frame) ด้วยโซลูชันเฉพาะลูกค้า ซึ่งอิงการ ควบคุมอุณหภูมิแบบ Variothermal ทำให้สามารถผลิตชิ้นงานคุณภาพสูงที่ ต้องการการปรับแต่งหลังการผลิตเพียงเล็กน้อย ระบบนี้ยังมอบ ระยะเวลาคืนทุนสั้น และสร้างความประทับใจด้วย การใช้งานที่ง่ายและสะดวก
Powder Injection Moulding (PIM) เป็นเทคโนโลยีการผลิตสำหรับการสร้างชิ้นส่วนโลหะขนาดเล็กและมีรูปทรงซับซ้อน ในช่วงหลายปีที่ผ่านมา แนวโน้มการผลิตได้เปลี่ยนไปสู่การสร้างชิ้นส่วนที่มีขนาดใหญ่ขึ้นและมี อัตราส่วนมิติสูงกว่า การพัฒนานี้สะท้อนถึงความต้องการของตลาดสำหรับการผลิต โครงสมาร์ตโฟน (smartphone frames)
จนถึงปัจจุบัน กระบวนการ PIM ยังพึ่งพาการใช้ อุณหภูมิแม่พิมพ์แบบ Isothermal ในการผลิตชิ้นงาน เนื่องจากอุณหภูมิแบบนี้ต่ำกว่าจุดหลอมเหลวของวัสดุฟีดที่มีการนำความร้อนสูง จึงจำเป็นต้องใช้ ความเร็วการฉีดสูง หากไม่ใช้ความเร็วสูงเพียงพอ การเติมเต็มช่องแม่พิมพ์จะไม่สมบูรณ์และวัสดุฟีดจะ แข็งตัวก่อนเวลาอันควร อย่างไรก็ตาม การเพิ่มความเร็วในการฉีดมักทำให้เกิด ความหนาแน่นไม่สม่ำเสมอ และชิ้นงานสีเขียว (green part) ที่ผลิตด้วยวิธีนี้มักมีการกระจายความหนาแน่นไม่สม่ำเสมอ ความไม่สม่ำเสมอนี้ยังทำให้เกิด การบิดงอแรงในขั้นตอนการ Sintering ขึ้นอยู่กับวัสดุฟีด อาจเกิด เส้นแบ่งสีเข้ม รอบจุดฉีดและตามเส้นทางการไหล
เพื่อหลีกเลี่ยงข้อบกพร่องเหล่านี้ อุณหภูมิแม่พิมพ์ จำเป็นต้องถูกปรับให้ถึง จุดหลอมเหลวของวัสดุ อย่างควบคุมได้ในระหว่างการฉีดการควบคุมอุณหภูมิแบบ Variothermal คือพื้นฐานของการควบคุมอุณหภูมิแม่พิมพ์แบบไดนามิก ด้วยการสลับระหว่างอุณหภูมิที่กำหนดไว้ ผู้ใช้งานสามารถ ควบคุมการขึ้นรูปผิวชิ้นงานและพฤติกรรมการแข็งตัวของวัสดุฟีดโดยตรงชุดควบคุมอุณหภูมิแบบ Variothermal ประกอบด้วย วงจรควบคุมอุณหภูมิสองวงจรที่มีระดับอุณหภูมิต่างกัน การสลับระหว่างวงจรเหล่านี้ช่วยให้สามารถ ทำความร้อนหรือระบายความร้อนได้ตามเป้าหมาย กระบวนการนี้สร้าง ความต่างอุณหภูมิเฉพาะตัวในแม่พิมพ์
ในกระบวนการ Powder Injection Moulding (PIM) สำหรับการผลิต โครงสมาร์ตโฟน (smartphone frames) จำเป็นต้องสร้าง เส้นทางการไหลยาว และ ความหนาผนังบาง พร้อมกัน นอกจากนี้ ต้องกำจัด เส้นแบ่งสี (segregation lines) ที่มักเกิดขึ้นในงานประเภทนี้ วัสดุฟีดที่ใช้สำหรับการผลิตคือ สแตนเลสสตีล Catamold 316 LG Plus
เพื่อตอบสนองข้อกำหนดของ ARBURG กระบวนการ Powder Injection Moulding (PIM) ซึ่งเป็นความเชี่ยวชาญหลักของ ARBURG ได้ถูกผสานกับความเชี่ยวชาญด้าน การควบคุมอุณหภูมิของ Regloplas เพื่อดำเนินโครงการ พัฒนาโครงสมาร์ตโฟน (smartphone frame) ร่วมกัน
ในช่วงเริ่มต้นของโครงการ พบว่ากุญแจสู่ความสำเร็จคือ การทำงานร่วมกันอย่างสมบูรณ์แบบระหว่างแม่พิมพ์และ Hot Runner รวมถึง การควบคุมอุณหภูมิแม่พิมพ์แบบไดนามิก ผ่านการใช้ Variothermal Temperature Control พร้อม Energy Battery
ทาง ARBURG และ BASF ได้ร่วมกันพัฒนาแม่พิมพ์ที่มี ช่องอุณหภูมิติดกับ cavity อย่างใกล้ชิด ซึ่งช่วยให้สามารถ ทำความร้อนและระบายความร้อนได้อย่างรวดเร็ว ซึ่งเป็นเงื่อนไขพื้นฐานของ Variothermal Temperature Control (Dynamic Mould Temperature Control)
เพื่อให้สามารถสร้าง เส้นทางการไหลยาว พร้อม ความหนาแน่นของ green part คงที่ และ ความหนาผนังบาง ได้พร้อมกัน การใช้ Variothermal Temperature Control จึงมีความสำคัญอย่างยิ่ง
Regloplas ได้คำนวณ ข้อมูลสำคัญของระดับอุณหภูมิที่ 120 °C และ 170 °C โดยอิงจาก รูปทรงของชิ้นงาน และ วัสดุฟีดที่ใช้ (Catamold 316 LG Plus) การทดลองครั้งแรกดำเนินการโดยใช้ Regloplas P180M/18/SM73H/SK-RT100 สำหรับทำความร้อน และ Regloplas P180M/8/SM73H/SK-RT100 สำหรับทำความเย็น พร้อม Vario Switching Unit และ Energy Battery (ดูรูปที่ 1)
Figure 1: One Regloplas P180M each for heating and cooling, the Vario switching unit plus Regloplas energyBattery.
อีกหนึ่งข้อได้เปรียบของ Variothermal Temperature Control ถูกพบระหว่างการใช้งานระบบเหล่านี้ ซึ่งแสดงให้เห็นใน รูปที่ 2ชิ้นงานด้านซ้ายถูกผลิตโดยใช้ Isothermal Mould Temperature Control เนื่องจาก ความหนาผนังบาง ความดันฉีดที่มีอยู่ของเครื่องฉีด (2500 bar) ไม่เพียงพอที่จะเติมเต็มชิ้นงานทั้งหมดนอกจากนี้ยังพบ เส้นแบ่งสี (segregation lines) อย่างชัดเจนชิ้นงานด้านขวา ผลิตโดยใช้ Variothermal Temperature Control ของ Regloplas
Figure 2: The green parts with isothermal tempering (left) and with variothermal tempering (right) by Regloplas show striking differences in quality. Photo: ARBURG
หลังจาก Sintering พื้นผิวของชิ้นงานมีความ เรียบสม่ำเส มอสูง และ ไม่พบข้อบกพร่องที่มองเห็นได้นี่ถือเป็น ข้อได้เปรียบสำคัญ สำหรับชิ้นงานที่เป็น ส่วนที่มองเห็นได้ของผลิตภัณฑ์สุดท้ายช่วยให้ ลดขั้นตอนการขัดเงา (polishing) ลง และประหยัดเวลาในการผลิต
การเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วระหว่างน้ำร้อนและน้ำเย็นที่ระดับอุณหภูมิ 120 °C และ 170 °C อาจทำให้เกิดปัญหาแรงดันกระแทกและแรงสั่นสะเทือนในเครื่องควบคุมอุณหภูมิ
ด้วยการใช้ Regloplas energyBattery ขนาดถัง 3.6 ลิตร Regloplas สามารถลดความเบี่ยงเบนของอุณหภูมิ ลดปัญหาแรงดันกระแทก และเพิ่มความเสถียรของกระบวนการ EnergyBattery ทำหน้าที่เป็นที่เก็บสื่อของเหลวที่ใช้ในกระบวนการที่อุณหภูมิที่กำหนด เมื่อมีการสลับระหว่างสองระดับอุณหภูมิใน Vario switching unit ของระบบ สื่อที่เก็บไว้สามารถกลับเข้าสู่วงจรกระบวนการได้อย่างรวดเร็วโดยไม่ต้องใช้พลังงานเพิ่มเติม
ระบบ Dynamic Mould Temperature Control ต้องใช้พลังงานรวม 32 kW ด้วยการใช้ Regloplas energyBattery การใช้งานนี้ช่วยประหยัดพลังงานประมาณ 2.3 kW ซึ่งส่งผลให้ประหยัดค่าไฟฟ้าได้ระหว่าง 2,700 – 5,400 ยูโรต่อปี (คำนวณโดยสมมติว่าเครื่องทำงาน 24 ชั่วโมง 7 วันต่อสัปดาห์ และอัตราค่าไฟฟ้า 15–30 เซ็นต์ต่อ kWh) ด้วยเหตุนี้ ROI (Return on Investment) สามารถทำได้ภายในปีแรกของการใช้งาน ขึ้นอยู่กับประเภทของ Energy Battery และราคาค่าไฟฟ้าในปัจจุบัน
Figure 3: Structure (schematic diagram) of the system with energy battery
Regloplas ได้พัฒนาและโปรแกรมอินเทอร์เฟซพิเศษระหว่าง Vario switching unit, energyBattery และระบบควบคุมเครื่องจักร เพื่อให้สามารถสื่อสารกับเครื่องฉีดพลาสติกได้อย่างมีประสิทธิภาพ ทำให้ผู้ปฏิบัติงานสามารถควบคุมระบบได้ง่ายและออกแบบกระบวนการทำงานได้อย่างยืดหยุ่น
ด้วยการผสานสัญญาณกระบวนการเข้ากับระบบควบคุมเครื่องจักร พารามิเตอร์ของกระบวนการที่ต้องการสามารถปรับใช้ง่าย และอุณหภูมิที่ตั้งไว้ล่วงหน้าจะถูกตรวจสอบอย่างต่อเนื่อง
นอกจากนี้ Regloplas ยังแนะนำให้ติดตั้งระบบเข้าถึงระยะไกลเพิ่มเติมสำหรับ Vario switching unit ทำให้สามารถเข้าถึงโดยตรงเพื่อวัดค่า เก็บข้อมูล และทำงานฟังก์ชันอื่น ๆ ผ่านแล็ปท็อปหรืออุปกรณ์เทียบเท่าภาพที่ 4 แสดงลำดับการสลับระดับอุณหภูมิอย่างเป็นระบบ พร้อมกระบวนการฉีดพาวเดอร์ที่ถูกทำให้เห็นเป็นภาพจำลอง
Figure 4: Visualised process sequence
ด้วยการควบคุมอุณหภูมิแบบ Variothermal Regloplas นำเสนอโซลูชันที่ใช้งานง่ายสำหรับการผลิตชิ้นส่วนที่ซับซ้อน ผนังบาง และมีรูปทรงซับซ้อนข้อดีของโครงการกรอบสมาร์ทโฟน ได้แก่
- การใช้การควบคุมอุณหภูมิแบบ Variothermal ช่วยขจัดปัญหาการแยกตัวของวัสดุ Catamold 316 LG Plus ส่งผลให้ผิวของชิ้นส่วนมีคุณภาพสม่ำเสมอ พร้อมกับทำให้แรงดันกระจายในชิ้นส่วนคงที่ และความหนาแน่นของ green density สม่ำเสมอ
- การใช้ Regloplas energyBattery ช่วยประหยัดพลังงาน พร้อมรักษาความคงที่ของกระบวนการ และลดค่าใช้จ่ายการเป็นเจ้าของในการผลิต
- การผสานสัญญาณกระบวนการเข้ากับระบบควบคุมเครื่องจักรช่วยให้ปรับพารามิเตอร์ของกระบวนการได้อย่างง่ายดายและสามารถตรวจสอบอุณหภูมิที่ตั้งไว้ล่วงหน้าได้โดยตรง
- แนวคิดที่พัฒนาโดย Regloplas สามารถสร้างผิวที่เรียบเนียนและสม่ำเสมอ โดยมีเวลาในการทำงานต่อรอบน้อยกว่า 1 นาที (ด้วยแม่พิมพ์ที่ออกแบบอย่างเหมาะสม)
- โครงสร้างที่พัฒนาขึ้นรองรับเส้นทางการไหลยาว พร้อมความหนาแน่นของ green density ที่คงที่เครื่องฉีดพลาสติกต้องการแรงกดล็อกน้อยลง สามารถออกแบบให้กะทัดรัดมากขึ้น ส่งผลให้ราคาซื้อและค่าใช้จ่ายในการดำเนินงานลดลง ลดต้นทุนการเป็นเจ้าของในการผลิต
[1] Arburg PIM Seminar Taiwan
Regloplas AGRegloplas AG
เป็นบริษัทในครอบครัวที่มีความเชี่ยวชาญด้านการพัฒนาและผลิตระบบควบคุมอุณหภูมิอัจฉริยะ ด้วยคุณภาพมาตรฐานสวิส มานานกว่า 55 ปี ระบบของ Regloplas ช่วยให้กระบวนการผลิตมีความเสถียรสูงสุด ด้วยความแม่นยำในการควบคุมอุณหภูมิในช่วงต่าง ๆบริษัทเสนอ โซลูชันการควบคุมอุณหภูมิครบวงจร ให้กับลูกค้าทั่วโลก สำหรับกระบวนการผลิตที่ซับซ้อนสูง และเป็นผู้นำในตลาดด้านนี้
ARBURG AGARBURG
เป็นหนึ่งในผู้ผลิตเครื่องฉีดพลาสติกคุณภาพสูงชั้นนำของโลก พอร์ตโฟลิโอผลิตภัณฑ์ประกอบด้วย เครื่องฉีดพลาสติก ALLROUNDER, ระบบ freeformer สำหรับการผลิตเพิ่มเนื้อวัสดุเชิงอุตสาหกรรม, ระบบหุ่นยนต์, โซลูชันครบวงจรเฉพาะลูกค้าและอุตสาหกรรม รวมถึงอุปกรณ์ต่อพ่วงอื่น ๆด้วยผลิตภัณฑ์และโซลูชันเหล่านี้ ARBURG จึงสามารถมอบ โซลูชันการผลิตที่ปรับได้อย่างเหมาะสม มีประสิทธิภาพ และตอบโจทย์ทุกความต้องการของลูกค้า