Possible savings in injection molding (Part 1)

Mnoho díl� pou�itých nebo vyvíjených do konstrukce automobil� lze efektivn� vyrobit pouze technologií vst�ikování a to ve všech díl�ích podskupinách z nich� je automobil zkonstruován: díly exteriérové, interiérové, karosá�ské, v technice zabezpe�ení, v palivových systémech, v systémech pohonu, osv�tlení, podvozku, technice zabezpe�ení a bezpe�nosti automobilu, v�etn� jeho obsluhy. Výroba výst�ik� pro automobilový pr�mysl je �ivotn� d�le�itá pro celou �adu jeho subdodavatel�, p�i�em� v dané oblasti existuje velmi konkuren�ní prost�edí. Po krizových letech 2008 a 2009 sice mar�e dodavatel� v automobilovém pr�myslu globáln� vzrostly na více ne� 6% z krizových 1,6%, ale prognózy hovo�í o tom, �e ziskovost dodavatel� se bude sni�ovat. Jedním z d�vod� je sní�ení r�stu automobilového trhu a to jak v �ín�, tak i v Evrop� a dalších sv�tových regionech. V Evrop� je to zejména v d�sledku nejistoty na finan�ních trzích a zvýšení finan�ní nejistoty firem i ob�an�.

Významným d�vodem je i mnohem vyšší tlak na cenu dodávek od výrobc� automobil�, který sni�uje ziskovou mar�i EBIT- zisk p�ed ode�tením úrok� a daní - provozní hospodá�ský výsledek - u dodavatel� bez vývojové základny, která m��e automobilkám nabízet inovativní �ešení s vyšší p�idanou hodnotou, na cca 3%. P�i tom, samoz�ejm�, platí, �e p�íslušný subdodavatel musí ve druhém,t�etím a �tvrtém roce výroby ceny díl� sní�it o stanovená procenta, nej�ast�ji o 3 nebo 5% ro�n�. Uvedené sní�ení svých nákupních cen automobilky od�vod�ují tím, �e po prvním roce výroby je mo�no výrobní proces optimalizovat a tím sní�it náklady na výrobu konkrétního výst�iku.

Nau�ný slovník definuje pojem optimalizace jako postup vedoucí k výb�ru nejlepší varianty p�i zachování vymezených podmínek. Ovšem naše podmínky jsou bu� p�edem dány –konstrukce výst�iku, konstrukce formy, vst�ikovaný materiál nebo se v pr�b�hu výroby m�ní –zvyšování cen vstup� –energie, vst�ikovací materiály, obalové materiály, náklady na pracovní sílu, atd. A to vše p�i po�adavku cílové ceny, p�ípadn� v�etn� po�adavku na výplatu bonusu odb�rateli, od kterého jsme zakázku získali, nemluv� o nákladech na jakost, v�etn� plateb za reklama�ní protokoly, o nákladech za pronájem obal�, softwarovém vybavení, o nutnosti komunikace po placených zabezpe�ených linkách, atd. Nutn� si tedy musíme polo�it otázku jaké máme mo�nosti, respektive ve kterých oblastech m��eme, samoz�ejm�, za n�jakých podmínek, ušet�it a tím zlepšit sv�j hospodá�ský výsledek. V dalším textu se pokusím nastínit n�které oblasti úspor. Bohu�el, u úspor existuje reálné nebezpe�í, �e zákazník jich vyu�ije k po�adavku na op�tovné sní�ení ceny.

Mo�nosti úspor

Do finální ceny výst�ik� z termoplast� pat�í jak fixní, tak i variabilní náklady rozpo�tené na provozní hodinu stroje a výst�ik. Do variabilních náklad� pat�í dv� základní polo�ky - náklady na elektrickou energii a náklady na chladící, respektive temperan�ní systém vst�ikovny. Do ceny elektrické energie je nutno zahrnout všechny elektrické spot�ebi�e ve vst�ikovn� - p�íkony vst�ikovacích stroj�, p�íkony topení plastika�ních jednotek vst�ikovacích stroj�, p�íkony periferních za�ízení - temperace forem, oh�ev horkých rozvod� forem, sušení granulát�, dávkování granulát� a aditiv, za�ízení pro aditivace, dopravníky výst�ik�, manipula�ní za�ízení, pohony robot�, za�ízení pro zpracování technologického vým�tu a zmetk�, za�ízení kontroly jakosti výst�ik�, atd., p�íkony ostatních za�ízení - zdroj tlakového vzduchu, p�íkony �erpadel a chladi�� chladícího okruhu vst�ikovny, osv�tlení, odsávání a klimatizace, vytáp�ní, ru�ní ná�adí, pohony je�áb� a zvedacích mechanism�, p�íkony kancelá�ských p�ístroj� a výpo�etní techniky, atd.

Do fixních náklad� rozpo�ítaných na p�íslušný vst�ikovací stroj se po�ítají - mzdové náklady, odvody, pojišt�ní, provize, úv�ry, leasing, p�j�ky, odpisy, úroky, dan�, ziskové mar�e, náklady na vybavení - kancelá�í, návšt�vních prostor, sociálních prostor, laborato�e jakosti, hardware a software, úklidové prost�edky, náklady na olejové hospodá�ství, telefony, propagace, školení, cestovní náklady, náklady na údr�bu stroj� a za�ízení v dobrém provozuschopném stavu (obvykle 3% z po�izovací ceny), náklady na umíst�ní stroj� a za�ízení, náklady na elektrickou p�ípojku, náklady na jakost, náklady na obaly a obalový materiál, balící za�ízení, pronájem obal�, ochranné prost�edky, prost�edky bezpe�nosti práce atd. Dále se nesmí zapomenout na náklady spojené s provozem vst�ikovacích forem - separa�ní, �istící, mazací a ochranné prost�edky, náklady na údr�bu forem, opravy forem atd.

Vst�ikovací stroje

Technologickým základem ka�dé vst�ikovny jsou vst�ikovací stroje a periferní za�ízení k nim, která vst�ikovací stroj dopl�ují a spolu s ním vytvá�ejí mo�nost automatizace vst�ikovacího procesu. Ekonomii vst�ikovacích stroj� vytvá�ejí jejich pohonné systémy. Podle nich je mo�no stroje rozd�lit na tyto základní skupiny:

• s pln� hydraulickým pohonem

• s pneumatickým pohonem

• s pln� elektrickým pohonem

• s hybridním pohonem, kombinujícím hydraulický a elektrický pohon, v�etn� hydraulických akumulátor�.

Nej�ast�ji jsou naše vst�ikovny vybaveny vst�ikovacími stroji s hydraulickými pohony. Podle energetické ú�innosti a tím i mo�nosti úspor je mo�no set�ídit stroje s hydraulickými pohony takto:

• �erpadlová skupina - jedno nebo více �erpadel s konstantní dodávkou, p�ípadn� dopln�ná hydraulickými akumulátory, kterých je mo�no vyu�ít i u dalších typ� pohon�, hydraulická �erpadla jsou pohán�na elektromotory, energetická ú�innost t�chto systém� na n� navazují další hydraulické prvky je v rozp�tí cca 50 a� 60%.

• n�které systémy mají pohon šneku pro plastikaci osazen elektromotorem, p�ípadn� s frekven�ním m�ni�em otá�ek, co� energetickou ú�innost zvyšuje,

• �erpadlová skupina tvo�ená elektrickým asynchronním motorem pohán�jícím elektronicky �ízené regula�ní �erpadlo typu DFE, co� jsou pístová axiální �erpadla s regulací nakláp�ní šikmé �ídící desky

• dalším vylepšením �erpadlové skupiny z pohledu úspory elektrické energie je pohon �erpadel - s vnit�ním ozubením nebo lamelových s konstantním objemem - asynchronním elektromotorem �ízeným frekven�ním m�ni�em otá�ek, oproti konven�ní �erpadlové skupin� popsané v prvním bod�,je u tohoto �ešení mo�ná úspora elektrické energie a� o 45%

• prozatím posledním vývojovým stupn�m hydraulických �erpadlových skupin je nasazení elektrických servopohon� pro pohon zubových �erpadel, porovnáním spot�eby elektrické energie s DFE �erpadly vychází úspora a� o 50% p�i sou�asném sní�ení hladiny hluku a� o 20%, zvýšení dynamiky pohonu o cca 10%, zjednodušení hydraulických systém� a tím sní�ení oh�evu hydraulického oleje jeho� zm�na viskozity v rozmezí teplot mezi cca 25 a� 45 °C nemá prakticky vliv na výslednou jakost vyráb�ných výst�ik�.

Na rozdíl od hydraulicky pohán�ných vst�ikovacích stroj� mají stroje s elektrickým pohonem (po�átek jejich sériové výroby je v roce 1984) pro ka�dou osu, tj. pro ka�dý pohyb, samostatný pohon, jeden pro elektricko-mechanickou (kloubovou) uzavírací a otevírací jednotku, jeden pro pohyby vyhazovacího systému, jeden pro p�ímo�arý pohyb šneku - vst�ikovací fáze a dekomprese, jeden pro rota�ní pohyb šneku - plastikace a dávkování polymerní taveniny p�ed �elo šneku.

Celkem tedy �ty�i elektrické servopohony, které jsou obvykle rota�ní a pro velmi rychlé pohyby mohou být nasazeny i lineární. Rota�ní servopohony musí být dopln�ny p�evodovými mechanismy realizujícími p�evod rota�ního pohybu na p�ímo�arý - nej�ast�ji šroub s kuli�kovou maticí. Elektrické servopohony vyu�ívají elektrickou energii velmi efektivn�, pracují na sob� nezávisle a to pouze tehdy, kdy� je p�íslušný pohyb ve funkci. Synergickým výsledkem je dosa�ení úspory ve spot�eb� elektrické energie o cca 25 a� 50% v porovnání s klasickými hydraulickými pohony a to v závislosti na velikosti daného stroje - maximální velikost pln� elektrických stroj� je cca 6 000 kN uzavírací síly - charakteru vyráb�ného výst�iku, vst�ikovaném materiálu atd.

Uvedené rozp�tí úspory elektrické energie se p�i prvním pohledu jeví jako velmi p�íznivé, ale p�i dalším rozboru není výsledek ji� tak markantní. Náklady na spot�ebovanou elektrickou energii se v kone�né cen� výst�iku pohybují, u b�né výroby, v pr�m�ru mezi 8 a� 12%, co� se p�i t�etinové úspo�e projeví sní�ením celkové výrobní ceny výst�iku o 2,7 a� 4%. Navíc, obecn� platí, �e �ím je úsporn�jší pohon, tím je dra�ší nákupní cena vst�ikovacího stroje. Hybridní pohony kombinují hydraulické a elektrické pohony do jednoho celku. Kombinují se jak pohon uzavírací jednotky

- hydraulický, elektrický, tak i vst�ikovací jednotky

- elektrický, hydraulický, p�ípadn� s hydraulickým akumulátorem.

P�i rozhodování o výb�ru typu pohonu - pln� elektrický vs. hydraulický, nap�íklad se servopohonem je v�dy nutno zvá�it otázku co chceme získat jejich nasazením do výroby – oba typy jsou, oproti standardním, výrazn� úsporné - zda úsporu elektrické energie nebo zkrácení výrobního cyklu. Zkrácení vst�ikovacího cyklu je ekonomicky siln�jším po�adavkem ne� úspora elektrické energie. Z tohoto pohledu mohou být výhodn�jší vst�ikovací stroje s pln� elektrickým pohonem. Tyto stroje díky svému osazení �ty�mi elektrickými servomotory mohou pracovat ve sdílených re�imech, tj. nap�íklad p�i plastikaci lze ji� otevírat formu a vyhazovat výst�ik, co� samoz�ejm� vede ke zkrácení výrobního cyklu. Pro sdílené pohyby je nutno stroj s elektrickým servomotorem a hydraulickým �erpadlem osadit více �erpadlovým pohonem nebo nasadit hydraulické akumulátory.

V p�ípad� výb�ru vst�ikovacího stroje s hydraulickým pohonem je �istota hydraulického oleje jednozna�n� nejd�le�it�jším faktorem zajiš�ujícím bezproblémový chod stroje. Dosa�ení nejvyšší mo�né hranice �istoty hydraulického oleje, respektive celého hydraulického systému vst�ikovacího stroje je d�le�ité nejen pro zajišt�ní po�adované jakosti výst�ik� - reprodukovatelnost nastavených technologických parametr�,ale i pro �ivotnost mechanism� stroj� a v neposlední �ad� má výrazný vliv na spot�ebu elektrické energie. Z m��ení firmy Kleentek, která na našem trhu dlouhodob� a úsp�šn� prodává elektrostatická za�ízení na �išt�ní olej�, nap�íklad vyplývá, �e u vst�ikovacích stroj� pohán�ných pístovým hydrogenerátorem, úspora elektrické energie p�evedená na finan�ní vyjád�ení je u zne�ist�ného a �istého hydraulického oleje a systému pohonu v �ádu n�kolika desetitisíc� korun pro jeden vst�ikovací stroj za rok, p�i�em�, samoz�ejm�, závisí i na velikosti vst�ikovacího stroje.

Mo�nosti úspor p�i vst�ikování termoplast� �.2»