"水產養殖"是印刷在今天超市貨架上許多魚產品包裝標簽上的名稱來源。飛越過拉丁美洲斯堪的納維亞或亞洲島嶼地區的旅行者們,或許會注意到漁業這一產業在過去幾年的巨大增長。他們可以看到這些漁場是如何以矩形或圓形集群延伸到沿海水域中的(如圖1所示)。其中,最知名的生產商之一是挪威Akva集團,其直徑范圍13~64m的圓形魚籠由懸掛于一種圓形浮漂上的網構成,它同時起到操作臺的作用。該浮漂由兩個被無縫焊接在一起的HDPE管的同心環組成,并由支架固定。這些支架是采用HDPE材料注塑成型的部件,重達50kg,由位于挪威Andalsnes的家族企業PLASTO公司制造。用于該部件生產的大型注塑機由威猛巴頓菲爾與PLASTO公司合作開發并制造。
圖1:自從天然魚種不再足以滿足日益增長的需求以來,水產養殖場得以在世界許多沿海區域開放
圖注: 用于漁場的核心部件:兩個被緊緊焊接在一起的塑料管環被用作浮漂,該浮漂擁有60m或更大的直徑(左圖),由支架支撐和定位(右圖)
當好奇的飛機乘客在飛越斯堪的納維亞海岸或者世界其他各海岸區域時,可能已經注意到了沿海岸的這些浮圈群,但大多數情況下,只有對這些浮圈群熟悉的人才能解釋得清這些浮圈群的重要性,這同樣適用于超市冷凍箱中出現在魚類包裝上的"產于水產養殖"的原產地的名稱。當需要面對來自挪威PLASTO公司的要求,為其制造一臺用于生產大型漁場部件的注塑機時,同樣的情況必然也使位于奧地利維也納南部Kottingbrunn的威猛巴頓菲爾負責銷售和技術的人們感同身受。他們對用在充當浮漂的管的同心環之間的支架進行了討論。這些部件的重量范圍目前是25~45kg,根據其大小,甚至更重的部件將被用于設置在遠海中的新的水產養殖網箱中。斯堪的納維亞的區域銷售經理Eng. Edmund Kirsch介紹說:"我們這些新手對異乎尋常的東西尤其興奮,至今未知的產品世界觸動著我們所有人的激情,從CEO到工程部負責人,到風險投資——當我們在威猛集團開始著手于我們新的項目起點后,我們回到該項目的大型部件的生產中。而自從PLASTO公司的任事股東Lars Stenerud帶著一份詳細的功能性說明文件來到我們這里,并與我們像真正的合作伙伴那樣展開合作,從而幫助我們滿足所有清單要求的時候,該公司向我們證明了在這項風險投資中的一個理想的合作伙伴(如圖3所示)。"
圖注: PLASTO公司依靠一臺柔性的標準大型注塑機來制造這一重達50kg的支架,以使其能分別將直徑200mm、350mm、400mm、450mm和500mm的管道支撐在一起,該注塑機的注射量可通過一個額外的模塊而得到提高。
訂制但盡可能的"標準化"
列在說明文件中的首要條件是,該設備必須基于一種標準機型。根據從以往項目中獲得的經驗,很清楚的是該機器不僅要為這一特殊項目而優化訂制,而且要適合于生產其他尺寸更小、重量更輕的支架成型件而無需任何重大改變,以確保一旦拿下訂單,即可投入生產。
列在訂單列表中的50kg HDPE注射量是一個固定參數。此外,該機器還必須為制造更重的部件提供額外的能力。為此,PLASTO公司提出了一個乍看起來并不尋常的設想,但作為多次頭腦風暴會議的結果,它卻顯然是成熟的提案。巴頓菲爾的項目負責人Edmund Kirsch再度評論說:"在對一定間隔的尺寸和重量進行詳細分析后,我們發現,1000t的注塑機在鎖模力方面是足夠的,但在注射量方面,則需要一種特殊的解決方案。基于這些認識,我們選擇了一臺MacroPower 1000/19000注塑機作為基礎機型,該機器配有已得到實踐檢驗的二板鎖模單元,它與裝有165mm直徑螺桿的最大的注射單元相匹配。PLASTO公司建議,通過采用一種活塞蓄流器的方式附加一個模塊,以將最大注射量從14433 cm³提高到所要求的大約85000cm³。不僅如此,PLASTO還積極參與實施這一方案,該公司將葡萄牙的設備制造商PLASDAN公司選作另一合作伙伴,PLASDAN公司為該項目貢獻了一種被稱作"射罐"的裝置,即理論注射量為66000 cm³、直徑為250mm的活塞式注射單元。該活塞注射單元在兩個液壓缸的作用下運行,它被安裝在機器的塑化單元上方(塑化單元位于固定的機械錨固點上),并通過一個歧管閥,與來自機器注射單元的熔體流連接起來。這對于我們的工程師而言是個起始點(如圖4、圖5所示)。"
圖注: 這款為大型注塑成型而開發的機器是一臺標準的MacroPower 1000/19000注塑機,它擁有1000t的二板鎖模單元,以及螺桿直徑165mm的塑化和注射單元,同時它還組合了一個250mm直徑的活塞注射單元,該活塞注射單元的最大注射量是66000cm³
圖注: 該活塞注射單元被安裝在一個處于標準注射單元上方的“脊背”位置上,以作為一個靈活的設備模塊。它通過一個歧管閥與主注射集料筒相連接
一個注射量10~68kg的系統
一臺標準注塑機,能擁有如此大的注射量的關鍵在于智能化設計的歧管閥,它引導熔體流從機器的注射單元流向活塞蓄流器,以將其充滿。為此,一個連續的工藝得到應用,即持續塑化的多股料流被引入"射罐"中。憑借更好的熔體質量,這種連續工藝優于傳統用于此目的的注入方式。對于重達47kg的HDPE部件,型腔專門通過活塞式注射集料筒而被填滿。對于更大的注射量,首先填滿的是活塞蓄流器,然后一股最大的料流從螺桿單元處被射入,它受到活塞式注射集料筒注射沖程的推動。如果需要,除了活塞注射外,螺桿單元可并行于該注射過程,提供額外的熔流量并隨之進行注射,其結果是獲得了最大94.8L或68kg 的HDPE注射量。需要補充的是,該機器也可作為一臺沒有組裝射罐的標準機進行運行,所有的操作模式都能夠通過威猛巴頓菲爾的UNILOG B6機器控制系統進行設定。
圖注: 通過該歧管閥,機器既可以只采用標準的注射單元運行,或者針對較大的注射量,也可以利用預先填滿的活塞蓄流器進行運行,或者針對最大的注射量,也可以通過兩個注射集料筒的相繼組合而運行
并行操作提高產率
決定該機器系統具有多樣化操作選項的原因在于塑化與注射同時進行的可行性,這對于充分利用所有的選項來縮短循環時間是必要的。PLASTO公司貢獻了自己的幾項創新技術并將它們用于模具中,包括:一個澆注系統,其注嘴被安排在一個流動得到優化的位置;一個高性能的冷卻系統;用于模內的特殊保壓裝置。之所以在模內增加這種特殊的保壓裝置,是因為較長的塑化時間導致機器的注射集料筒只能在一個相當短的時間內提供保壓力或者根本不能提供。因此,這項任務必須由裝于模內的特殊的保壓裝置來完成。材料通過這些裝置被壓入型腔中,不僅有利于改善部件的表面質量,而且可確保塑料部件與冷的型腔壁之間持續保持接觸。通過充分利用所有這些選項,可使生產具有特定壁厚的產品的循環時間縮短到低于20min。
圖注: 通過采用特殊裝備,該模具也得到調整以適應大型部件的生產。冷卻系統被鋪設以用于縮短循環時間。此外,集成的保壓集料筒獨立于機器的注射單元,可用于對收縮進行補償
成功投產
在最終優化階段,這臺乍看起來非常不同尋常的機器概念經歷了嚴峻的考驗。目前,該設備已在PLASTO公司位于挪威中部的工廠中投入生產。PLASTO公司的總經理Lars Stenerud總結說:"當我們向幾家設備制造商闡明了我們的希望和想法后,我們最終發現,正確的合作伙伴是有著革新開放思想的威猛巴頓菲爾團隊。這臺設備完全滿足了我們對性能的要求,從而使我們能夠更好地從這項業務中開發我們所期待的潛力。畢竟,這才是最重要的。"巴頓菲爾的項目負責人也總結說:"我們作為機器制造商,模塊化的機器概念為我們向每一個實際的鎖模力等級下的注射量提供相似的附加項創造了條件。因此,這對于需要長時間風險性開發周期的高成本特殊設計而言是一種切實可行的替代方案,這也毫無疑問地使我們的客戶從成熟的系列化技術中受益,從而提高了給定生產工藝的可靠性。