Reduce production costs by analyzing the injection molding process

1. Úvod
Cena vst�ikovaného dílu je z nejv�tší �ásti dána sumou t�chto cen: cenou vst�ikovací formy, cenou plastu, hmotností výst�iku v�etn� vtok� a délkou vst�ikovacího cyklu. Výše t�chto cen je  zejména ovlivn�na ve fázi designu plastového dílce, konstrukcí vst�ikovací formy a technologické p�ípravy výroby, tj. nastavením technologických podmínek vst�ikovacího procesu. Ve vývoji je fixováno a� 70% celkových náklad� na výrobu, p�i�em� vývojová fáze p�edstavuje zhruba 5% výrobních náklad�. To je rozhodn� d�vod, pro� v�novat vývojové fázi velkou pozornost. Proto�e s �ástkou odpovídající 5% výrobních náklad� m��eme ušet�it desítky procent celkových výrobních náklad�.(Obr. 1) Tímto se dostáváme k po�adavku krizových rozpo�t�: Extrémnímu stla�ení výrobních náklad�, které ale nutn� nemusí vést ke sní�ení rentability. Cílem spole�nosti SMARTPLAST s.r.o. je pomoc p�i vývoji vst�ikovaných plastových díl�, nástroj� a nastavení vst�ikovacích parametr� tak, aby byla dosa�ena co nejvyšší úspora výrobních náklad�.
 

Obr. 1: Podíl náklad� na vývoj, výrobu a prodej nového výrobku, vliv na tyto náklady

2. Analýza designu dílu
Sní�ení výrobních náklad� ve fázi p�ípravy výroby m��eme ukázat na jednoduchém p�íkladu t�lesa filtru vst�ikovaného z PP pln�ného 20% sklen�ných vláken do �ty�násobné vst�ikovací formy. Pro analýzu vst�ikovacího procesu byl pou�it Autodesk Moldflow Adviser Design 2010. Analýza na obr. 2 ukazuje isochory pro �as chlazení na teplotu vyhození dílu z formy. Pro cca 90% objemu dílu je �as chlazení ni�ší ne� 20s. Tato skute�nost musí nutn� vést k úprav� designu dílu, abychom sní�ili �as chlazení.

Obr. 2: �as chlazení na teplotu vyhození dílu z formy 28,7s (p�vodní design dílu)

3. Úprava designu dílu

Obr. 3: Úprava designu t�lesa filtru

Úprava designu t�lesa filtru spo�ívá v redukci tloušt�k st�n �eber a p�íruby. Aby byla zachována tuhost t�lesa je masa materiálu p�íruby nahrazena výztu�nými �ebry a upravena výška radiálních �eber. (obr. 3)
 

Obr. 4: chlazení na teplotu vyhození dílu z formy 20s (po úprav� designu dílu) Po této úprav� designu se �as chlazení na vyhazovací teplotu sní�il o 30%.

3. Chlazení nástroje
 

Obr. 5: Pou�ití chladících v�í mezi �ebry sní�í �as chlazení na 16,5s Jestli�e ve form� pou�ijeme intenzívní chlazení pomocí chladících v�í v ka�dé kapse dílu tvo�ené radiálními �ebry, zredukujeme �as chlazení o dalších 15%

3. Mechanické vlastnosti dilu
T�leso filtru musí být pro svou funkci testováno na vnit�ní p�etlak 1bar. Tento test byl proveden pomocí sw Autodesk Algor Simulation 2010. T�leso bylo ukotveno p�írubou s otvorem (zelené šipky) a zatí�eno vnit�ním p�etlakem 1 bar (�ervené šipky a fialové plochy) viz obr.6. Výsledek strukturální analýzy ukázal, �e deformace t�lesa vlivem vnit�ního p�etlaku je o 50% ni�ší po úprav� designu oproti p�vodnímu stavu. Zárove� je d�le�ité poznamenat, �e po úprav� designu se sní�ila hmotnost dílu o 2%, co� se projeví na spot�eb� materiálu ve výrob�.

Obr. 6: Zatí�ení t�lesa vnit�ním p�etlakem 1bar

Obr. 7: Maximální deformace t�lesa filtru se sní�ila o z 0,16mm na 0,08mm, tj. o 50%.

6. Záv�r
Po úprav� designu t�lesa filtru bylo dosa�eno sní�ení �asu vst�ikovacího cyklu o více ne� 30%, sní�ení hmotnosti dílu o 2%. Jestli�e je hmotnost výst�iku 0,1 kg v�etn� vtok�, vst�ikovací forma je �ty�násobná a uva�ujeme výrobní sérii 500 000 ks, cenu za kg polymeru 2,50€ a cenu vst�ikovací formy 60 000,00€, pak dojdeme k úspo�e 0,03€ na jeden díl. Jestli�e úsporu vztáhneme na celou výrobní sérii 500 000 ks, pak dojdeme k uspo�ené �ástce 15 789,00€.

Petr Halaška, SMARTPLAST s.r.o., Zlín, �R
E-mail: halaska@smartplast.cz