UN NUOVO METODO PER CONTROLLARE IL PROCESSO DI

UN NUOVO METODO PER CONTROLLARE IL PROCESSO DI STAMPAGGIO
L’iniezione termoplastica è ritenuta dai più una tecnologia matura, ben consolidata, che permette di
ottenere numerosi componenti ad alte prestazioni,con tolleranze strette e a basso costo. Da questo si
evince che difficilmente tale tecnica possa essere migliorata.
L’innovazione, tuttavia, nasce dalla ricerca del “miglioramento continuo”, sia esso del prodotto che del
processo.
Così avviene, ad esempio, nello stampaggio ad iniezione dove oggi non ci si accontenta più di
monitorare i parametri della pressa e controllarne gli stampati, ma si punta ad avere un quadro completo
anche su ciò che avviene all’interno dello stampo (dove nasce e prende forma il pezzo in polimero).
Il miglior modo per ottenere un pezzo “perfetto” (ossia conforme alle aspettative) è quello di conoscere a
fondo il materiale con cui viene realizzato e il processo fisico che consente di produrre il pezzo in
questione.
Se da una parte si possiede una buona conoscenza del polimero mediante analisi termochimica e
reologica (grazie a strumenti come DSC, reometri, viscosimetri, ecc.), dall’altra il processo non è
adeguatamente analizzato in tutte le sue variabili: si tende, infatti,ad accontentarsi dei segnali forniti dal
PC o PLC della pressa, ritenendoli sufficienti e perfettamente descrittivi di ciò che sta avvenendo nella
cavità dello stampo (e quindi nel pezzo che si sta formando).
A questo punto dobbiamo chiederci: i parametri forniti dalla pressa sono quelli che vengono realmente
trasferiti al polimero?
L’impossibilità, fino a poco tempo fa, di monitorare l’interno dello stampo ha generato la trasposizione
della conformità del prodotto in termoplastico ai parametri della pompa idraulica della pressa o delle
termocoppie del cilindro di plastificazione.
Ciò significa che, in realtà, questi parametri sono “percezioni filtrate” fornite da una scatola chiusa(la
pressa) da cui escono i pezzi stampati ritenuti, erroneamente, controllati.
I pezzi, infatti, risultano costanti solo apparentemente e questo avviene perché si dispone di tolleranze
sufficientemente ampie e quindi di una finestra di stampabilità altrettanto ampia.
Ecco allora che la innovativa possibilità di stringere questa finestra, e quindi di governare le tolleranze in
maniera direttamente controllata, consente di garantire una costanza produttiva scientificamente
provata.
La sensorizzazione diretta della cavità stampo
La tecnica per ottenere un controllo del processo più efficace ed efficiente è data dalla sensorizzazione
diretta della cavità stampo.
Prendendo dalla meccatronica le tecniche e gli strumenti di controllo e gestione dei segnali, si utilizzano
sensori e sistemi di controllo per realizzare avanzati sistemi o impianti elettro-meccanici controllati
elettronicamente.
Quali sono le misure impiegate nel mondo della plastica e della sua trasformazione?
pressione interna dello stampo
temperatura di contatto
misura della forza di estrazione
forza di chiusura stampo
monitoraggio in tempo reale del riempimento volumetrico cavità di stampaggio
deformazione dello stampo
Quali sono i sensori utilizzati?
trasduttori di pressione
termocoppie
estensimetri
sensori di posizione
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Trasduttori di pressione, termocoppie di cavità a rapida lettura e sensori di posizione sono strumenti che
raccolgono informazioni (segnali) e che descrivono, dettagliatamente, tutto il processo di iniezione
termoplastica.
In questo modo, si possono così conoscere le reali pressioni che subiscono i polimeri durante la fase di
iniezione e di compattamento, monitorare le oscillazioni termiche presenti nella camera di plastificazione
(e all’interno dello stampo) e controllare inoltre i movimenti della vite di plastificazione (per riscontrare
eventuali variazioni reologiche del polimero).
Conoscere il processo consente così di agire efficacemente per ottimizzarlo e poter affrontare
costruttivamente i problemi che inficiano la conformità del prodotto.
Vantaggi di un sistema sensorizzato
I segnali sono le variazioni di qualsiasi grandezza fisica in funzione del tempo e possono essere digitali
o analogici. Il segnale analogico varia in maniera continua nel tempo mentre quello digitale varia in
modo discreto.
Per elaborare il segnale è necessario prima convertirlo in un segnale di tipo elettrico: in tal modo è
possibile inviare il segnale ad una scheda di acquisizione che trasforma il segnale in una tabella di
numeri binari, che poi l’utente convertirà in numeri decimali.
Il trasduttore è un sensore che fornisce ai morsetti di uscita una differenza di potenziale proporzionale
alla grandezza che si intende misurare.
La misura della pressione della cavità stampo e i sistemi che usano la pressione di cavità per monitorare
e controllare il processo di iniezione offrono importanti benefici tecnici ed economici come:
riduzione degli scarti
ottimizzazione del tempo ciclo
accorciamento del tempo di set up
riduzione del costo del personale
minori costi energetici
riduzione del materiale plastico
protezione attiva dello stampo
I processi che avvengono nello stampo durante lo stampaggio ad iniezione sono decisivi per la qualità
del prodotto finito.
I tentativi di descrivere questi processi mediante i parametri macchina (come la pressione idraulica)
sono falliti perché gli effetti di solidificazione e l’effetto della comprimibilità del fuso non possono essere
registrati da tali parametri.
Solo la registrazione continua della pressione in cavità consente di raccogliere, in maniera dettagliata,
tutte le informazioni del processo di iniezione, compressione e mantenimento.
Da sola, la registrazione della pressione (curva di pressione) correla tutti i parametri significativi dello
stampaggio, come il peso, la forma, la formazione di bave, i risucchi, le cavitazioni, il ritiro e le
deformazioni.
La registrazione della pressione di cavità non solo consente di verificare la qualità dello stampato ma
anche di monitorare il mantenimento dei limiti di tolleranza e quindi di prevenire deviazioni del processo
che possono condurre alla non conformità.
Abbinando questo segnale con altri parametri di processo e della pressa, è possibile creare modelli che
consentono di controllare la qualità del processo e del prodotto (modelli statistici e/o reti neurali).
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