Formowanie wtryskowe: Czy istnieje najważniejszy parametr procesu?

Niedawno zadano mi pytanie, które wywołało u mnie poważną reakcję emocjonalną ze względu na całkowite lekceważenie naukowych zasad, które są podstawą procesu formowania. Dla mnie pytanie "Jaki jest najważniejszy parametr procesowy procesu formowania?" - jest podobne do pytania, które z moich dzieci bardziej kochałem. Moja pierwsza reakcja, na którą byłem (na szczęście) nie mogłem przestać werbalizować: "Żartujesz sobie ze mnie?"

Nieco tła: usiadłem z grupą dużego producenta medycznego, aby przedyskutować walidację procesu formowania wtryskowego i zasady Scientific Injection Moulding. Dlatego pytanie, który parametr jest najważniejszy, szczególnie przez kogoś z medycznej strony naszej branży, było co najmniej zaskakujące.

Biorąc pod uwagę, że na rynku medycznym sam proces formowania jest zasadniczo specyfikacją klienta, tak istotną dla produktu spedycyjnego jako wymiaru części, nie spodziewałem się tego typu pytań.

Jeśli nie możesz wypełnić części tak samo, nie możesz spakować części tak samo, a tym samym wartości Cpk mogą stać się bardzo niskie.

Niezależnie od tego, czy jest to produkt medyczny czy farmaceutyczny, klient zwykle wymaga przedstawienia dowodu, że produkt, który prowadziłeś, został uformowany w ramach limitów kontroli procesu ustalonych podczas walidacji. Twierdzę, że kwalifikacja OQ lub operacyjna jest etapem protokołu IQ / OQ / PQ, w którym proces formowania jest rozwijany, podczas gdy PQ (Performance Qualification) określa górną i dolną granicę kontroli, ale to jest inny artykuł.

Ta rozmowa była motywacją dla tej kolumny, w której doszedłem do przekonania, że punkty dla kilku parametrów procesu są "najważniejsze", a to może pomóc w zidentyfikowaniu, czy rzeczywiście jest "najważniejszym" parametrem procesu. Jakie było lepsze miejsce do rozpoczęcia niż odpowiedź, którą niechętnie podałem w tamtym czasie, po tym, jak jasno dałem do zrozumienia, że wszystkie wyniki procesu formowania wtryskowego są ważne.

• Fill Balance : Wyjaśniłem jasno, że sam bilans bilansowy nie jest technicznie parametrem, ale w rzeczywistości wynikiem wielu parametrów. Powiedział, że jeśli będę musiał coś wybrać, równowaga napełnienia będzie jednym z początkowych etapów rozwoju procesu.

Prawie straciłem panowanie nad sobą, gdy następne pytanie brzmiało: "Dobrze, więc jaki jest najważniejszy parametr w kontrolowaniu równowagi wypełnienia?" Moja odpowiedź: "Naprawdę?" Dosłownie setki zmiennych mogą wpływać na równowagę wypełnienia. Niezależnie od tego, czy chodzi o termodynamikę, procent przemiału, rozmiary formy czy ścinanie, nie można wybrać jednego z nich jako ważniejszego niż pozostałe.

To powiedziawszy, można debatować o tym, jak ważne jest zrównoważone wypełnienie i, co ważniejsze, skutki niezrównoważonego wypełnienia będą miały po części jakość i powtarzalność wymiarów, szczególnie w odniesieniu do wymagań medycznych, aby osiągnąć liczbę punktów Cpk i Ppk wynoszącą 1,33 i 1,67, odpowiednio. KPK specyfikacji wymiarowej w branży formowania medycznego to po prostu porównanie jednej wnęki z drugą. Pomaga więc określić wariację od jamy jamy ustnej do, powiedzmy, jamy 32 na formie z 32 wnękami i tak dalej. Balans napełniania jest absolutnie krytyczny z tej perspektywy. Jeśli nie możesz wypełnić części tak samo, nie możesz spakować części tak samo, a tym samym wartości Cpk mogą stać się bardzo niskie.

Ubytki, które wypełnią się na pierwszym etapie, będą pakowane mniej, ponieważ lepkość w tych wnękach stanie się wyjątkowo wysoka. Nie zapominaj o podstawowej zasadzie przepływu plastiku: plastik przepływa w kierunku najmniejszego oporu. Jeśli mamy formę z dwiema wgłębieniami i jedna wnęka jest pełna na pierwszym stopniu, a druga jest w 80% pełna, ścieżka najmniejszego oporu staje się wnęką, która nie jest całkowicie pełna.

Zrównoważone wypełnienie zapewnia, że każda wnęka wypełnia się i pakuje w tym samym momencie; zapewnia to, że każda wnęka doświadcza podobnych warunków procesu. Jest to podstawa, na której zbudowany jest proces, więc jego znaczenie jest oczywiste, ale nazwanie go "najważniejszym" parametrem jest nadal trudne.

• Czas wypełnienia : być może najważniejszym parametrem procesu jest czas wypełnienia. Pozwolę sobie znów wyjaśnić - to wynik nie jest wartością zadaną. Parametr słowo jest zdefiniowany jako "ilość, której wartość jest wybrana dla konkretnych okoliczności." Wybieramy czas wypełnienia, ale robimy to, dostosowując parametry maszyny. Podstawy formowania, które wielu z nas przyjęło, koncentrują się na wynikach procesu.

Cała przesłanka "tego, co jest najważniejszym parametrem" jest wątpliwa, biorąc pod uwagę, że wiele parametrów przyczynia się do wyników procesu. Istnieje wiele formatorów, którzy twierdzą, że czas wypełnienia jest podstawą twojego procesu i istnieje wiele eksperymentów, aby go ustalić.

Zwykle prowadzę badania nad reologią, liniowością lepkości, równowagą napełnienia i zmiennością maszyny przed identyfikacją czasu napełniania dla procesu. Czy powiedziałem, że należy zachować równowagę? Zrobiłem. Poziom napełnienia zależy w dużej mierze od stopnia wypełnienia i zmienia się w zależności od tego, jak szybko lub powoli wstrzykiwamy.

Proces formowania wtryskowego jest połączonym procesem, co oznacza, że wiele zmiennych i parametrów będzie miało bezpośredni lub pośredni wpływ na siebie nawzajem. Bardzo niewiele na temat procesu formowania wtryskowego jest izolowane i nie będzie miało wpływu na coś innego.

Z czasem wypełnienia niektóre procesory mogą wykonać mniej eksperymentów, a niektóre mogą nawet dodać do listy. Niezależnie od tego, jak określone są czasy wypełnienia, ważne jest, abyśmy zachowali ten sam czas napełniania przez cały okres użytkowania tej formy lub części. Jeśli utrzymamy czas wypełnienia, zapewniamy równoważność orientacji molekularnej, co powoduje, że wypełnianie jest konsekwentnie uruchamiane. Jeśli wypełnimy je konsekwentnie, aby uruchomić, przyczyni się to do stałego spadku kurczliwości, szybkości ścinania i bilansu napełnienia.

Ponownie, istnieje kilka zmiennych, które wpływają na to, jak część się kurczy, a ja wskazuję tylko na jedną. W naszej branży jest wielu ekspertów, którzy twierdzą, że czas napełniania jest fundamentem solidnego procesu, ale czy naprawdę jest najważniejszy?

Teraz, jeśli zapytamy: "Czego potrzebuję, aby zapewnić powtarzalny czas napełniania?", Odpowiedzią jest właściwe ciśnienie wtrysku. Więc. czy to oznacza, że ciśnienie wtryskowe jest najważniejszym parametrem?

• Ciśnienie wtrysku : Ciśnienie wtrysku ma kluczowe znaczenie dla powtarzalnego procesu i chociaż można spodziewać się pewnych zmian w tym wyjściu, jeśli ciśnienie jest niewystarczające, może to być katastrofalne dla jakości części.

Procesy z ograniczeniem ciśnienia nie mają zdolności do dostosowywania się w oparciu o zmienność lepkości materiału. Jeśli lepkość materiału wzrośnie powyżej dostępnego ciśnienia maszyny, nasza krzywa ciśnienia gwałtownie spłaszczy się, a nasz czas napełniania wzrośnie. Upłynie trochę czasu, zanim maszyna uderzy w punkt przekazania V-to-P, jeśli w ogóle. Istnieje kilka wad, które mogą powodować, w szczególności krótkie ujęcia lub niedopełnienia.

Cała przesłanka "tego, co jest najważniejszym parametrem" jest wątpliwa, biorąc pod uwagę, że wiele parametrów przyczynia się do wyników procesu.

Kiedy odnosimy się do formowania naukowego lub formowania dekompresowanego, tak naprawdę mamy na myśli pierwszy kontrolowany przez prędkość, ale nie jesteśmy w stanie kontrolować tej prędkości, jeśli mamy ograniczoną wielkość ciśnienia, którą musimy osiągnąć.

Znam kilka procesorów, które ignorują presję wtrysku, jeśli chodzi o monitorowanie procesu, twierdząc, że "dopóki nie jest ograniczony, to nie jest krytyczny wynik procesu" i że spodziewamy się zobaczyć wariację.

Zgadzam się, że oczekujemy zmiany, ale ile to za dużo i dlaczego jest to ważne? Powiedziałbym, że zbyt duża wariancja to coś poza ustaloną "normalną" zmiennością podczas testów walidacyjnych. W zależności od produktu i specyfikacji klienta ważne jest, aby zakwestionować proces podczas walidacji i naśladować zmiany lepkości. Na przykład, jeśli twoja specyfikacja pozwala na dodanie do produkcji ponownego przemiału, musisz uwzględnić przebieg z ponownym procesem podczas walidacji procesu.

Kiedy już uzyskasz linię podstawową i zidentyfikujesz normalną zmienność dla swojego procesu, gdy szczytowa różnica ciśnienia wtrysku przekroczy tę linię bazową, ważne jest, aby zrozumieć, dlaczego. Nie twierdzę, że powinieneś natychmiast odrzucić ten produkt, mówię, że ten produkt musi zostać przejrzany, a co ważniejsze, to producent musi określić, skąd pochodzi zmienna dodana.

• Ciśnienie w jamie ustnej : Biorąc pod uwagę fakt, że każdego roku pleśnie wydawane są przez miliony dolarów, dodając przetworniki ciśnienia i sprzęt do monitorowania i kontrolowania procesu, ciśnienie w komorze musi być krytyczne. Posiadanie możliwości pakowania każdej wnęki w zależności od ciśnienia wnęki, a nawet kontrolowania przenoszenia V-do-P przez ciśnienie wnęki, zapewnia stabilność wymiarową od części do części i od strzału do strzału. Chociaż inwestycja może być znacząca, korzyści są udowodnione. Powiedział, że moja pozycja nie jest taka, że każdy produkt potrzebuje tej technologii.

Jeśli zajmujesz się profilowaniem motoryzacyjnym i formujesz produkty powierzchniowe klasy "A", nawet części, które są uruchamiane w ramach limitów kontroli ciśnienia wnęki, mogą nie być akceptowalne z powodu wad wizualnych.

Zapewnienie wykwalifikowanej, zmotywowanej i odpowiednio przeszkolonej siły roboczej ostatecznie decyduje o jakości produktu wysyłanego do klienta.

Przetworniki ciśnienia jamy ustnej nie pozwolą na stwierdzenie, czy części mają rysę lub plamę rdzy na swojej fakturze. Jeśli są prawidłowo skonfigurowane, mogą monitorować szorty i lampę błyskową; ale przetworniki ciśnienia wnęki mogą nie wykryć wad wizualnych, które nie są związane z przepływem materiału.

Jeśli przetworniki ciśnienia wnęki są zainstalowane we właściwych miejscach, szczytowe ciśnienie wnęki może zapewnić wysoki poziom kontroli i monitorowania. Jednak powiedziałbym, że największą zaletą przetworników ciśnienia wnęki nie jest nawet ciśnienie wyjściowe wnęki. Wydajność szybkości chłodzenia z przetwornika ciśnienia wgłębień zapewnia szybkość, z jaką tworzywo sztuczne kurczy się od przetwornika. To może uspokoić pleśnie, że woda chłodzi się z tą samą szybkością przy każdym przebiegu. Więc może argument dotyczący ciśnienia w jamie jest rzeczywiście argumentem dla przetworników ciśnienia wnęki.

Byłoby to jednak trudnym podejściem, ponieważ istnieje tak wiele skutecznych twórców, którzy nie inwestują w tę technologię, ale nadal są naukowymi twórcami kierującymi się danymi.

• Ludzie jako parametr : próba określenia "najważniejszego parametru" dla połączonego procesu, takiego jak nasz, jest absolutnie niemożliwa. Nie ma najważniejszego parametru ani najważniejszego elementu wyposażenia. Jest jednak jeden krytyczny zasób, który jest "najważniejszy" i to są członkowie twojego zespołu.

Twoi ludzie, od techników, przez operatorów po wszystkich, są najważniejsi. Niezależnie od tego, czy mówimy o rozwoju procesów, kontrolach procesów czy technologiach, osoba, która je wykonuje, ma największy wpływ na jej sukces. Zapewnienie wykwalifikowanej, zmotywowanej i odpowiednio przeszkolonej siły roboczej ostatecznie decyduje o jakości produktu wysyłanego do klienta.

Inwestowanie w ludzi, jeśli nie więcej, niż zainwestowanie w sprzęt, ma kluczowe znaczenie dla bezpiecznego i skutecznego procesu formowania wtryskowego. Pomyśl o tym w ten sposób: Jeśli zdecydujesz się powiedzieć, że czas wypełnienia jest najważniejszym parametrem procesu i stosujesz restrykcyjne limity kontrolne, ktoś nadal musi włączyć te elementy sterujące.

Ktoś musi zrozumieć nie tylko, jak włączyć sterowanie, ale jak je rozwiązać, gdy sprzęt nie działa prawidłowo. Wiele szkoleń w naszej branży koncentruje się na inżynierii i umiejętnościach w zakresie rozwoju procesów, ale nadal nie zapewniamy staży zawodowych dla techników od formowania i ustawiania, a nawet operatorów.

Potrzebujemy standardów podobnych do innych wykwalifikowanych zawodów i jasnej ścieżki kariery dla członków naszego zespołu technicznego. Spędziłem wiele lat w formowaniu wtryskowym, pracując z wszystkimi rodzajami sprzętu i opracowując procesy i systemy do ich monitorowania. Mogę powiedzieć, że te systemy nigdy nie zastąpią dobrze wyszkolonego mechanika. Zamiast tego zapewniają narzędzia potrzebne do zapewnienia najlepszej w swojej klasie wydajności i jakości części dla naszych klientów. Jeden nie jest niezależny od drugiego. Podobnie jak proces formowania wtryskowego, nasze zasoby (sprzęt i członkowie zespołu) są połączonym procesem, a pleśnie nie mogą skutecznie je izolować.