Injektionsstøbning: Er der en vigtig procesparameter

Jeg blev for nylig stillet et spørgsmål, der fremkaldte en alvorlig følelsesmæssig reaktion fra mig på grund af sin fuldstændige tilsidesættelse af de videnskabelige principper, der ligger til grund for en støbeproces. For mig er spørgsmålet "Hvad er den vigtigste procesparameter for en støbeproces?" - er beslægtet med at spørge, hvilken af mine børn jeg elskede mere. Min første reaktion, som jeg heldigvis kunne holde ud af verbalizing: "Skur du mig?"

En lille baggrund: Jeg sad sammen med en gruppe fra en stor medicinsk producent for at diskutere sprøjtestøbning medicinske proces valideringer og principperne for videnskabelig sprøjtestøbning. Så for at blive spurgt hvilken parameter er den vigtigste, især af en person fra den medicinske side af vores branche, var det overraskende at sige mildt.

I betragtning af at det på det medicinske marked er selve støbeprocessen i det væsentlige en kundespecifikation, som kritisk for forsendelsesproduktet som delmålene, forventede jeg ikke denne type spørgsmål.

Hvis du ikke kan fylde delene ens, kan du ikke pakke delene ens, og dermed kan Cpk-værdierne blive ekstremt lave.

Uanset om det er medicinsk eller pharma, kræver kunden typisk, at du viser bevis for, at det produkt, du løb, blev støbt inden for de processtyringsgrænser, der blev fastlagt under valideringen. Jeg vil hævde, at OQ eller Operation Qualification er scenen i IQ / OQ / PQ protokollen, hvor molderens proces er udviklet, mens PQ (Performance Qualification) angiver dine øvre og nedre kontrolgrænser, men det er en anden artikel.

Denne samtale var motivationen for denne kolonne, hvor jeg regnede med, at jeg ville argumentere for flere procesparametre som "vigtigst", og med det måske hjælpe med at identificere, om der faktisk er en "vigtigste" procesparameter. Hvilket bedre sted at starte end svaret, som jeg modvilligt gav på det tidspunkt, efter at det var meget klart, at alle udgange fra en sprøjtestøbningsproces er vigtige.

• Fyldningsbalance : Jeg gjorde det klart, at fyldebalance alene ikke er teknisk en parameter, men faktisk en udgang fra mange parametre. Når det er sagt, hvis jeg skulle vælge noget, ville udfylde balance være et af udgangspunktet for procesudvikling.

Jeg mistede næsten min kælle, da opfølgningsspørgsmålet var: "Okay, så hvad er den vigtigste parameter til at kontrollere påfyldningsbalancen?" Mit svar: "Virkelig?" Bogstaveligt talt hundredvis af variabler kan påvirke fyldebalancen. Uanset om det er termodynamik, procentdel af regrind, formmål eller skære, er det umuligt at vælge en af disse som vigtigere end de andre.

Når det er sagt, kan der diskuteres vigtigheden af at have en afbalanceret udfyldning, og vigtigere er de effekter, ubalanceret påfyldning vil have på delkvalitet og dimensionel repeterbarhed, specielt med hensyn til de medicinske krav til at ramme Cpk og Ppk-tal på 1,33 og Henholdsvis 1,67. Cpk af en dimensionsspecifikation i medicinsk støbeindustrien er simpelthen sammenligningen af et hulrum til et andet. Så det hjælper med at bestemme variationen fra Cavity One til, lad os sige Cavity 32 på en 32-hulrumsmuld og så videre. Fyldningsbalance er absolut kritisk ud fra dette perspektiv. Hvis du ikke kan fylde delene ens, kan du ikke pakke delene ens, og dermed kan Cpk-værdierne blive ekstremt lave.

Hulrum, der fylder på første etape, bliver pakket mindre, fordi viskositeten i disse hulrum bliver ekstremt høj. Glem ikke den grundlæggende regel af plastikstrømmen: Plast strømmer i retning af mindste modstand. Hvis vi har en tohule skimmel og et hulrum er fuld på første etape og den anden er 80% fuld, bliver den mindste modstands vej det hulrum, der ikke er helt fyldt.

En afbalanceret fyldning sikrer, at hvert hulrum fylder og pakker på samme tidspunkt. det sikrer, at hvert hulrum oplever tilsvarende procesbetingelser. Det er et fundament, som en proces er bygget på, så det er vigtigt, selvfølgelig, men det er stadig svært at kalde det "vigtigste" parameter.

• Fyldtid : Måske er den vigtigste procesparameter påfyldningstid. Lad mig være klar igen - dette er en udgang ikke et sætpunkt. Ordet parameter er defineret som "en mængde, hvis værdi er valgt til de særlige omstændigheder." Vi vælger en udfyldningstid, men det gør vi ved at justere maskinparametre. Grundlaget for støbning, som mange af os har vedtaget, er fokuserede på output fra processen.

Hele forudsætningen for "hvad er den vigtigste parameter" er tvivlsom, idet mange parametre bidrager til procesudgangene. Der er mange molders, der ville sige at fylde tid er grundlaget for din proces, og der er mange eksperimenter, der bruges til at etablere det.

Jeg kører typisk en undersøgelse af reologi, viskositetslinearitet, udfyldningsbalance og maskinvariation, før man identificerer en påfyldningstid for en proces. Sagde jeg at fylde balancen? Jeg gjorde. Fyldningsbalancen påvirkes stærkt af fyldningshastigheden og ændres afhængigt af hvor hurtigt eller langsomt vi injicerer.

En sprøjtestøbningsproces er en tilsluttet proces, hvilket betyder at flere variabler og parametre vil have en direkte eller indirekte virkning på hinanden. Meget lidt om en sprøjtestøbningsproces er isoleret og vil ikke påvirke noget andet.

Med udfyldningstid kan nogle processorer færdiggøre færre eksperimenter, og nogle kan endda tilføje til listen. Uanset hvordan fyldningstider er identificeret, er det afgørende at sikre, at vi opretholder den samme fyldningstid i hele den pågældende form eller del. Hvis vi opretholder en påfyldningstid, sikrer vi molekylær orienteringsækvivalens, hvilket resulterer i, at fyldningen konsekvent løber for at løbe. Hvis vi fylder konsekvent løber for at køre, vil dette bidrage til en ensartet krympning, forskydningshastighed og fyldebalance.

Igen er der flere variabler, der påvirker, hvordan en del krymper, og jeg peger kun på en. Der er mange eksperter i vores branche, der vil sige, at fyldetiden er grundlaget for en robust proces, men er det virkelig det vigtigste?

Nu, hvis vi spørger: "Hvad skal jeg sikre en gentagelig påfyldningstid?" Svaret er det rigtige indsprøjtningstryk. Så. betyder det at indsprøjtningstryk er den vigtigste parameter?

• Injektionstryk : Injektionstryk er afgørende for en gentagelig proces, og selv om du forventer en vis variation i denne udgang, kan det være katastrofalt for delkvalitet, hvis du ikke har tilstrækkeligt pres.

Trykbegrænsede processer mangler evnen til at justere sig selv på basis af variation i materialets viskositet. Hvis materialeviskositeten stiger ud over det tilgængelige maskintryk, vil vores trykkurve pludseligt blive fladt ud, og vores fyldetid vil stige. Det tager længere tid for maskinen at ramme V-til-P-overførslen, hvis overhovedet. Der er flere fejl, som dette kan forårsage, især korte skud eller underfyldninger.

Hele forudsætningen for "hvad er den vigtigste parameter" er tvivlsom, idet mange parametre bidrager til procesudgangene.

Når vi henviser til Videnskabelig Moulding eller Decoupled Molding, henviser vi virkelig til et hastighedsstyret første trin, men vi er helt ude af stand til at styre denne hastighed, hvis vi har en grænse for mængden af tryk, vi skal opnå.

Jeg kender til flere processorer, som ignorerer indsprøjtningstryk, når det kommer til procesovervågning, idet man redegør for, at "så længe det ikke er begrænset, er det ikke en kritisk procesudgang", og vi forventer at se variation.

Jeg er enig i, at vi forventer at se variation, men hvor meget er for meget, og hvorfor er det vigtigt? Jeg vil sige, at for meget variation er noget uden for etableret "normal" variation under valideringskørsler. Afhængig af produkt- og kundespecifikationerne er det vigtigt at udfordre processen under validering og efterligne viskositetsændringer. For eksempel, hvis din specifikation gør det muligt for regrind at blive tilføjet i produktionen, skal du inkludere et løb med regrind under din procesvalidering.

Når du har en basislinje og har identificeret normal variation for din proces, når toppen af indsprøjtningstrykket overstiger den baseline, er det vigtigt at forstå hvorfor. Jeg siger ikke, at du straks skal afvise dette produkt, jeg siger, at dette produkt skal revideres, og endnu vigtigere skal molderen identificere, hvor den tilføjede variation kommer fra.

• Hulrumstryk : I betragtning af de millioner af dollars, som støberne bruger hvert år, tilføjer hulrumstrykgivere og udstyr til overvågning og styring af deres proces, skal hulrumstryk være en kritisk effekt. At have evnen til at pakke ud hvert hulrum baseret på hulrumstrykket, eller endog kontrollere V-til-P-overførslen ved hulrumstryk, giver dimensionel stabilitet fra del til del og skudt til skud. Selv om investeringen kan være betydelig, er fordelene dokumenteret. Når det er sagt, er min holdning ikke, at hvert produkt har brug for denne teknologi.

Hvis du er en bilmølle, og du støber klasse "A" overfladeprodukter, kan lige dele, der kører inden for dine grænser for kavitetstryk, ikke være acceptable på grund af synsfejl.

At sikre, at du har en dygtig, motiveret og veluddannet arbejdsstyrke, er i sidste ende hvad der vil bestemme kvaliteten af produktet, der sendes til din kunde.

Holdepressetransducere vil ikke fortælle dig, om delene har en ridse eller en rustfrit på din tekstur. Hvis de er konfigureret korrekt, kan de overvåge for shorts og flash; men hulrums-transducere kan ikke fange visuelle defekter, der ikke er relateret til materialestrømmen.

Hvis hulrums-tryktransducerne er installeret på de rigtige steder, kan højtrykstrykket give et højt niveau af kontrol og overvågning. Men jeg vil sige, at den største fordel ved hulrumspressetransducere ikke engang er hulrumspressens udgang. Kølehastighedens udgang fra en hulrums-tryktransducer tilvejebringer den hastighed, hvormed plasten krymper væk fra transduceren. Dette kan berolige molders, at vandet køler i samme hastighed på hvert løb. Så måske er argumentet for hulrums-tryk faktisk et argument for hulrumspressetransducere.

Det ville være en vanskelig holdning til at tage, da der er så mange succesfulde molders derude, der ikke investerer i denne teknologi, men stadig er data-drevne videnskabelige molders.

• Personer som parameter : At forsøge at identificere en "vigtigste parameter" for en tilsluttet proces som vores er absolut umulig. Der er ikke en vigtig parameter, og der er heller ikke noget vigtigt udstyr. Der er dog en kritisk ressource, der er "den vigtigste", og det er dine holdmedlemmer.

Dit folk, fra teknikere til operatører til alle andre, er det vigtigste. Uanset om vi diskuterer procesudvikling, proceskontrol eller teknologier, har den person, der etablerer det job, størst indflydelse på dens succes. At sikre, at du har en dygtig, motiveret og veluddannet arbejdsstyrke, er i sidste ende hvad der vil bestemme kvaliteten af produktet, der sendes til din kunde.

Investering i mennesker så meget, hvis ikke mere end du investerer i udstyr er afgørende for en sikker og vellykket sprøjtestøbningsproces. Tænk på det på denne måde: Hvis du beslutter dig for at sige, at påfyldningstid er den vigtigste procesparameter, og du anvender stramme kontrolgrænser, skal en person stadig tænde for disse kontroller.

Nogen skal forstå, ikke kun hvordan man tænder kontrollerne, men hvordan man fejler dem, når udstyret ikke fungerer korrekt. Meget af vores branches træning er fokuseret på ingeniør- og procesudviklingsfærdigheder, men vi leverer stadig ikke uddannelseslærlinger til skimmel- og installations teknikere eller endda operatører.

Vi har brug for standarder svarende til andre faglige fag og en klar karrierevej for vores tekniske teammedlemmer. Jeg har brugt mange år i sprøjtestøbning, arbejder med alle typer udstyr og udvikler processer og systemer til overvågning af dem. Jeg kan fortælle dig, at disse systemer aldrig kan erstatte en veluddannet tekniker. I stedet giver de dem de værktøjer, der er nødvendige for at levere bedste effektivitet og delkvalitet til vores kunder. Den ene er ikke uafhængig af den anden. Som en sprøjtestøbeproces er vores ressourcer (udstyr og teammedlemmer) en sammenhængende proces, og molders kan ikke lykkes at isolere dem.