Kontrola jakości komponentów w formowaniu wtryskowym – przewodnik

Aktualizacja Grudzień 2024

Cechą charakterystyczną formowania wtryskowego jest bardzo wysoka jakość, jak i powtarzalność produkowanych detali. Niemniej jednak, jest to ściśle związane z bardzo restrykcyjnym procesem kontroli jakości, który pozwala na efektywne przeciwdziałanie stratom produkcyjnym. 

Zapraszamy do zapoznania się z poniższym artykułem, w celu dalszego zgłębienia ów tematu.

Wstęp – wady i zalety procesu kontroli jakości

Kontrola jakości w procesie formowania wtryskowego jest kluczowa dla zapewnienia wysokiej jakości i powtarzalności produkowanych detali. Poniżej przedstawiono główne zalety i wady tej kontroli:

Zalety:

Wczesne wykrywanie błędów: Możliwość identyfikowania i korygowania błędów projektowych oraz produkcyjnych na wczesnym etapie, co oszczędza czas i koszty.

Technologie wspomagające: Zastosowanie druku 3D do szybkiego tworzenia prototypów, co umożliwia identyfikowanie potencjalnych problemów przed rozpoczęciem masowej produkcji.

Analiza parametrów procesowych: Dokładna kontrola parametrów takich jak temperatura, ciśnienie i czas, co zapewnia stabilność rozmiaru i właściwości mechaniczne detali.

Końcowa inspekcja: Wizualna i mechaniczna kontrola każdego detalu przed opuszczeniem zakładu, co gwarantuje zgodność z wymogami jakościowymi.

Wady:

Czasochłonność i koszty: Proces kontroli jakości może być czasochłonny i kosztowny, zwłaszcza gdy konieczne są częste modyfikacje narzędzi i form wtryskowych.

Wysokie koszty początkowe: Wdrożenie zaawansowanych systemów kontrolnych i sprzętu może stanowić barierę dla mniejszych przedsiębiorstw.

Błędy ludzkie: Manualna inspekcja finalna jest podatna na błędy ludzkie, co może prowadzić do niepełnej eliminacji wad.

Etapy w kontroli jakości

Zapewnienie jakości w formowaniu wtryskowym składa się z czterech kluczowych etapów:

1. Kontrola na etapie projektowym.
2. Przedprodukcyjna inspekcja jakości.
3. Kontrola jakości podczas procesu formowania wtryskowego.
4. Końcowa kontrola jakości detali wtryskowych.

Każdy z etapów został szczegółowo opisany w artykule poniżej.

Proces projektowania

Projektowanie detalu z myślą inżynierską powinno opierać się na optymalizacji geometrii produktu, aby dostosować go do procesów formowania wtryskowego. Na tym etapie zwraca się przede wszystkim uwagę na dobór grubości ścianki.

Ponadto, kluczowym dla kontroli jakości jest optymalne zaprojektowanie formy wtryskowej przez dedykowaną narzędziownię, biorąc pod uwagę odpowiednie rozmieszczenie kanałów chłodzących, czy też ilość i położenie punktów wtrysku. Co więcej, należy pamiętać, że zapewnienie jakości tworzywa (granulatu) oraz dobra znajomość jego właściwości zawartych w karcie materiałowej będą miały późniejsze odbicie w jakości wytwarzanego detalu.

Kontrola przedprodukcyjna

Na ów etapie, bardzo przydatnym narzędziem jest zastosowanie technologii druku 3D, celem wykonania prototypu zaprojektowanego detalu. Umożliwia on wizualizację i typowo organoleptyczną ocenę produktu przed inwestycją w formę, a także w produkcję seryjną komponentów. Jednakże, należy pamiętać, że głównym ograniczeniem modelu 3D jest brak odzwierciedlenia realnych właściwości mechanicznych oraz fizykochemicznych ostatecznego detalu.

Więcej o druku 3D

Ponadto, takie prototypy pomagają zidentyfikować potencjalne problemy związane z geometrią, ergonomią czy estetyką produktu, co może prowadzić do wczesnych modyfikacji projektu i oszczędności czasu oraz kosztów w dalszych etapach produkcji. Mimo to, stanowią one nieocenione narzędzie w procesie optymalizacji projektu przed przystąpieniem do masowej produkcji owych komponentów.

Do najpopularniejszych technologii druku 3D należą FDM (Fused Deposition Modeling), SLA (Stereolithography) i SLS (Selective Laser Sintering). FDM polega na nanoszeniu warstw roztopionego materiału termoplastycznego, co czyni go idealnym do szybkiego i taniego prototypowania. 

SLA wykorzystuje światło UV do utwardzania płynnej żywicy warstwa po warstwie, co pozwala na uzyskanie bardzo wysokiej precyzji i gładkiej powierzchni. Z kolei SLS używa lasera do spiekania np. proszku poliamidowego, co daje mocne i trwałe prototypy o bardziej złożonej strukturze. Wybór odpowiedniej technologii druku 3D zależy od wymagań konkretnego projektu, takich jak precyzja, wytrzymałość mechaniczna i szybkość produkcji prototypu.

Kontrola jakości procesu produkcyjnego

Na tym etapie najważniejszy jest dobór i kontrola parametrów technologicznych procesu produkcyjnego. Należą do nich między innymi: temperatura uplastycznionego materiału, temperatura formy, ciśnienie wtrysku i docisku, a także czas. Obecnie, proces może być kontrolowany z bardzo dużą dokładnością dzięki zaawansowanym systemom sterowania, jak i wysokiemu poziomowi automatyzacji. Niemniej jednak, formowanie wtryskowe wymaga nie tylko rozwiniętego zaplecza technologicznego, ale i operatora o dużym doświadczeniu procesowym.

Co więcej, z punktu widzenia kontroli jakości, stabilność rozmiaru jest jedną z najważniejszych cech finalnego detalu, ponieważ nierzadko jest on częścią większego produktu. Z tego powodu, wymiary muszą mieścić się w granicach założonej tolerancji, biorąc pod uwagę oszacowany wcześniej skurcz materiału, zależny od wybranego rodzaju tworzywa. Jeśli skurcz jest zbyt duży, możliwe że należy wydłużyć czas chłodzenia w formie.

Ponadto, podczas kontroli jakości detalu zwraca się uwagę na obecność tak zwanych wciągów. Owe zapadnięcia mogą świadczyć między innymi o zbyt krótkim procesie chłodzenia, wynikającym ze zbyt szybkiego usunięcia detalu z formy. Należy również pamiętać o tym, że struktura zewnętrzna detalu z tworzyw sztucznych bezpośrednio odzwierciedla jego wewnętrzną budowę, więc można założyć że wadliwy detal charakteryzuje się znacznie gorszymi właściwościami mechanicznymi.

Kolejnym aspektem jest zapewnienie jakości struktury detalu. Wszelkie nierówności pozostawione wewnątrz formy wtryskowej, jako efekt niedoszlifowania powierzchni, zostaną unaocznione po otrzymaniu gotowego detalu. Istotnym więc jest naniesienie poprawek przez narzędziownię jak najszybciej, w momencie zaobserwowania powtarzalnych defektów na powierzchni produktów.

W przypadku widocznych przypaleń na powierzchni detalu, podłoże problemu może być wielorakie. Powodem może być niewłaściwe dobranie parametrów procesowych np. zbyt wysoka temperatura wtrysku, a także zawilgocony granulat lub materiał, który został zanieczyszczony. Tak zwany “efekt Diesla” spowodowany jest niewydajnym systemem odpowietrzającym formy wtryskowej, co prowadzi do miejscowej degradacji termicznej przetwarzanego tworzywa widocznej jako przypalenia gazowe.

W przypadku niezgodności ze specyfikacją następuje sporządzenie raportu niezgodności.

Końcowa kontrola jakości detali

Finalna inspekcja detali w odpowiedniej częstotliwości obejmuje przede wszystkim kontrolę każdego z detali indywidualnie, zanim opuszczą one zakład przetwórczy. Zazwyczaj odbywa się to manualnie, w celu wykrycia ewentualnych zarysowań, wciągów lub pęcherzyków powietrza zamkniętych w strukturze. Ponadto, detale muszą zostać odpowiednio zabezpieczone do transportu, w celu uniknięcia niepotrzebnych odkształceń i niezgodności oraz uszkodzeń struktury, prowadzących do strat produkcyjnych oraz reklamacji.

Jakie postępowanie może zostać wdrożone jeżeli detal nie spełnia wymogów jakościowych?

W ów przypadku pierwszym krokiem jest szybka analiza sytuacji, w celu identyfikacji źródła problemu. Doskonale obrazuje to schemat postępowania przedstawiony na infografice poniżej:

Uproszczony schemat postępowania w przypadku przypaleń na detalu

Podsumowanie

Kontrolę jakości uznaje się za nieodłączny element procesu produkcyjnego, nie ważne czy produkowane wyroby dedykowane są dla branży motoryzacyjnej czy przemysłu spożywczego. Gwarantem sprawnego procesu wdrożeniowego jest zadbanie, aby od wstępnego projektu do finalnego detalu proces technologiczny został dopracowany w najmniejszym nawet szczególe, szczególnie, że wdrożenie w formowaniu wtryskowym wiąże się z istotnym kosztem początkowym. Zapewnienie jakości oparte na czynnościach, takich jak kontrola wizualna, jak i testy mechaniczne pozwala na podniesienie wartości wyrobu oferowanego przez dostawcę.

Chcesz dowiedzieć się więcej o kontroli jakości? Jeśli interesuje cię skąd mogą wynikać wady wyprasek zapraszamy do przeczytania dedykowanego artykułu:

Wady wyprasek – rodzaje oraz sposoby zapobiegania.

Literatura

[1] https://www.plasticmoulds.net/4-stages-of-quality-control-in-plastic-injection-molding.html

[2] https://sealectplastics.com/news/what-is-quality-control-for-injection-molding/

[3] https://richfieldsplastics.com/blog/causes-burn-marks-plastic-injection-molding/

[4] https://www.e-plastics.eu/wady-wyprasek-wtryskowych

[5] https://www.mtf.stuba.sk/buxus/docs/doc/casopis_Vedecke_prace/33SN/4-Kosik.pdf

FAQ

Na czym polega kontrola jakości komponentów w formowaniu wtryskowym?

Kontrola jakości komponentów w formowaniu wtryskowym polega na systematycznym monitorowaniu i ocenianiu każdego etapu procesu produkcyjnego, od projektowania, przez produkcję, aż po inspekcję końcową. Jej celem jest zapewnienie, by wyroby spełniały określone standardy jakości, co minimalizuje straty produkcyjne.

Czym jest optymalizacja procesów produkcyjnych w kontekście formowania wtryskowego?

Optymalizacja procesów produkcyjnych oznacza wprowadzanie usprawnień, takich jak np. lepszy dobór parametrów produkcji (np. temperatura, czas chłodzenia) lub unikanie błędów projektowych. Dzięki optymalizacji procesów produkcyjnych cały projekt staje się bardziej wydajny, koszty produkcji maleją, a produkty są wysokiej jakości.

Jakie są podstawy kontroli jakości w formowaniu wtryskowym?

Podstawy kontroli jakości obejmują:

• monitorowanie parametrów procesowych (np. temperatury, ciśnienia).
• iinspekcję wizualną i mechaniczną wytwarzanych detali.
• dbałość o odpowiednie projektowanie detali i form.
• regularne testy materiałów, takich jak analiza skurczu czy struktury powierzchni.

Jakie jest znaczenie kontroli jakości w procesie produkcyjnym?

Kontrola jakości ma fundamentalne znaczenie, ponieważ wpływa na efektywność całego procesu produkcyjnego. Umożliwia identyfikację problemów na wczesnym etapie, co zmniejsza koszty i czas produkcji, jednocześnie zapewniając wysoką jakość i zgodność wyrobów z oczekiwaniami klientów.

Co oznacza ciągłe doskonalenie w kontekście formowania wtryskowego?

Ciągłe doskonalenie to podejście zakładające systematyczne wprowadzanie usprawnień w procesach produkcyjnych i kontrolnych. Może obejmować inwestycje w nowoczesne technologie, szkolenie pracowników, a także wdrażanie lepszych metod monitorowania jakości, takich jak analiza danych w czasie rzeczywistym.

Jak kontrola jakości wpływa na optymalizację procesów produkcyjnych?

Kontrola jakości dostarcza kluczowych danych, które pozwalają zidentyfikować obszary wymagające poprawy. Dzięki temu możliwe jest dostosowanie parametrów procesu, ograniczenie strat materiałowych oraz poprawa wydajności i spójności wyrobów. W efekcie proces produkcyjny staje się bardziej efektywny i ekonomiczny.