Termoformado de bandejas, empaques y tapas en máquinas automáticas

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lo que es ahora la tercera generación, los actuadores eléctricos de bajo consumo de energía permiten los tiempos de conversión más bajos basados en sistemas de cambio de herramientas automáticos. Gracias a los conjuntos de formato simple los costos de producción son bajos con gran disponibilidad al mismo tiempo.

La eficiencia de las máquinas de termoformado RDK y RDKP de la tercera generación fue presentada de manera clara en la ILLIG Open House al demostrar la línea completa de producción incluyendo la máquina automática de formado a presión RDK 90 trabajando con el método formado/perforación (Figura 1).

Siendo el último tamaño terminado, la RDK 90 es la versión más grande de estas máquinas automáticas de formado a presión que cuenta con hasta 900 mm de ancho de material procesable y 700 mm de longitud de índice. Las bandejas, de 190 x 144 mm2, como las vendidas millones de veces como oferta y usadas en empaque de carne, vegetales y frutas frescas, etc. son producidas en esta máquina con herramienta de 16 cavidades, usando APET de 0.4 mm a una velocidad de 55 ciclos/minuto.

Las velocidades de ciclo de hasta 55 ciclos/minuto logradas hoy con máquinas de termoformado – en corridas de producción de productos reales – son una característica consistente de la tercera generación de máquinas automáticas de termoformado RDK y RDKP (Tabla 1).

Reducción del tiempo de proceso por la superposición, en cambio de la secuenciación, de etapas secuenciales.
El uso consistente de servo motores en la tercera generación de máquinas de termoformado para todos los tipos de secuenciación es un prerrequisito esencial para alcanzar altas velocidades de ciclo.

Estos trabajan de forma que ahorran energía y al mismo tiempo rápidamente y de manera precisa. Por otro lado, y esto es especialmente importante para el aumento requerido en productividad, la máxima superposición de las etapas de trabajo se hace de tal forma que se ahorra en tiempo de trabajo gracias a la gran exactitud en posicionamiento y repetición. En la generación previa de máquinas las etapas de trabajo aplicadas eran etapas clásicas y secuenciales de termoformado.

Previamente, la estación de formado se cerraba luego de que la etapa de transporte había terminado. Subsecuentemente, el aire de formado se presurizaba para la formación de la pieza y la presión era reducida completamente luego de la fase de enfriamiento hasta que la herramienta se abría de nuevo y el proceso comenzaba de nuevo. Ahora, en la generación de máquinas optimizadas, el cerrado de la estación de formado comienza antes de que la etapa de transporte de material se haya acabado. La presurización comienza antes de la posición final de cierre de la herramienta y la reducción de la presión comienza antes del final del ciclo de enfriamiento y apertura de la estación. De esta forma el tiempo de ciclo se puede reducir sustancialmente y la entrega de las máquinas de termoformado operadas de esta forma mejora. Los parámetros relevantes de optimización son determinados automáticamente por el controlador de la máquina.

La Tabla 2 muestra, a manera de ejemplo, como esta ganancia en tiempo tiene efecto en la productividad de herramientas diseñadas para máquinas de la segunda generación. Se listan cuatro productos diferentes de diferentes materiales. Fue posible probar este aumento de la productividad consistentemente en varios casos distintos con herramientas existentes. En la mayoría de los casos el aumento fue de más del 30%. El uso continuado de herramientas sin modificar fue una de las condiciones básicas en el desarrollo de esta tecnología. El muy alto aumento en la velocidad de ciclo que se logró, de más del 80% y aún mayor del 90%, indica, sin embargo, que la segunda generación de máquinas podría haber presentado el potencial de optimización de las herramientas.
Aparte de la alta productividad, la reducción en tiempo de ciclo resulta en otros efectos positivos. El material calentado hasta la temperatura de formado es formado antes, es decir en una condición más plástica, y adicionalmente es formado por una presurización más dinámica. Como resultado los contornos son formados con mayor definición lo que implica una calidad de producto mejorada. Usando este efecto, sería posible reducir la temperatura del material cuando se trabaja con herramientas existentes y la calidad del producto sería la misma que la que se obtenía antes pero con un tiempo de ciclo reducido (mayor número de ciclos).

Mayor productividad y mejor calidad gracias a la tecnología de herramientas continuamente mejorada.
Para poder usar todas las opciones en el desarrollo de la tercera generación de máquinas de termoformado RDK y RDKP, aumentar la velocidad de ciclo y mejorar la calidad de las piezas al mismo tiempo, ILLIG ha optimizado la tecnología de las herramientas, en particular el enfriamiento de las herramientas. Existen ahora dos circuitos separados de enfriamiento, en la mesa superior y/o inferior de la estación de formado, equipadas con pantalla de muestra de la velocidad de flujo y de la temperatura de entrada y de salida. Hasta seis circuitos de enfriamiento individuales pueden conectarse a la herramienta por cada circuito de enfriamiento. La placa de perforado y el retenedor, por ejemplo, se enfrían por separado. Todos los circuitos de enfriamiento relevantes al proceso se pueden controlar separadamente e independientemente, por ejemplo la sección de formado con temperatura de agua de 12 oC y la placa de perforado con temperatura de 20 oC. Aunque la base del molde se puede controlar individualmente e independientemente del resto del área de formado, existe un riesgo de formación de protuberancias en la base durante el enfriamiento.

La nueva chaqueta de enfriamiento es una característica especial (Fig. 2). Comparada a métodos usados previamente, la nueva chaqueta de enfriamiento permite una mayor área de intercambio de calor para el contacto entre el producto y el agente de enfriamiento en la herramienta. Usando este enfriamiento simétrico y paralelo al contorno, el producto no se deformará y la calidad del producto y la velocidad de ciclo se pueden aumentar considerablemente. La chaqueta de enfriamiento es especialmente benéfica para el procesamiento de materiales semicristalinos como el PP.

Operación conveniente de la máquina, el concepto de control por ajuste de tendencia.
La operación de la máquina es muy conveniente usando un PC industrial con pantalla táctil de 15” (Fig. 3). El operario utiliza una variedad de opciones de apoyo comenzando por el ajuste básico de la máquina durante el arranque de un nuevo producto o herramienta. Luego de entrar el material, el espesor y la información del producto y la herramienta el programa calcula automáticamente un ajuste básico que incluye velocidad de ciclo y un programa de calentamiento. La máquina está lista para producción con respecto a una calidad óptima del producto. El operario puede ejecutar pasos adicionales de optimización a través de menús, por ejemplo, aumentar aún más la velocidad del ciclo.

Fuera del ajuste básico y optimización ayudados por computador del proceso de termoformado, el almacenamiento de datos de ajuste y parámetros de producción está incorporado en el rango de desempeño del controlador, además incluye una visualización fácil de entender de la secuenciación de la máquina (Fig. 4).

Al usar la nueva generación de máquinas de termoformado el registro problemático, una práctica común en termoformado, también es cosa del pasado. Todas las herramientas que se hayan usado alguna vez en la máquina y todos los productos fabricados ahora se graban por medio de un administrador de recetas innovador y pueden ser encontradas estas rápidamente gracias a funciones de búsqueda convenientes (Fig. 5).

Los datos de configuración de la máquina almacenados están disponibles inmediatamente para producción.
El nuevo controlador “ILLIG ThermoLine” especialmente diseñado para líneas de producción cuenta con características adicionales para una mayor entrega. Como se demostró en el Open House basado en la línea RDK 90, el controlador ThermoLine es apropiado para administrar, optimizar y controlar centralmente procesos de todas las máquinas individuales de la línea a través del controlador de la máquina de termoformado (Fig. 6). El equipamiento de todos los dispositivos adicionales requeridos para completar la línea de producción, desde estantes de rollos de material hasta sistemas de enfriamiento, viene con interfaz Profibus como estándar.

Además del mejoramiento de la conveniencia operacional que se obtiene por la optimización central del proceso, la administración de datos o la visualización del proceso, el nuevo controlador ThermoLine también crea el prerrequisito para la reducción considerable de tiempo requerida para los cambios de formato o herramienta. Estos tiempos improductivos pueden usarse ahora para aumentar el beneficio económico (Fig. 7). Más aún, el análisis de error y el manejo de problemas ahora es más fácil, rápido y, sobre todo, más detallado. Después de la integración de una línea de producción en el ILLIG NetService para control remoto, los técnicos en Heilbronn pueden mirar todos los componentes de la línea vía Internet. Pueden diagnosticar errores y hacer correcciones a corto plazo en caso de un mal funcionamiento relacionado con la configuración.

Varias opciones de configuración individual gracias al diseño modular – apropiado para operación en línea.

Como en todos los sistemas ILLIG para tecnología de empaque, la RDK 90 cuenta con un sistema modular variable para la configuración de una línea de termoformado que pueda ser apropiada para su aplicación, tal como un precalentador de rollo, prensa de perforador hueco, cortador de acero separado o diferentes estaciones de apilamiento a través de la integración de sistemas de manejo para el tratamiento posterior del producto. La estación de apilamiento con manejo doble de dos ejes es una característica especial que se demostró en Open House. Se pueden manejar alturas de apilamiento de hasta 600 mm al alternar el apilado y la descarga del transportador. A una velocidad de 55 ciclos/minuto las pilas se transfieren de manera confiable al transportador de descarga que solo es 900 mm de alto.
La RDK 90 es apropiada para operación fuera de línea con material alimentado desde un rollo, como se demostró en las presentaciones de Open House, y para operación en línea con una extrusora de lámina. El granulador disponible como elemento del sistema modular de RDK 90 fue optimizado de tal forma que productos no perforados de hasta 80 mm de alto y/o material de espesor de hasta 1 mm pueden ser remolidos. Esto es útil y requerido, por ejemplo, durante el arranque de producción de la línea extrusora-termoformado hasta que la estabilidad del proceso es alcanzada.

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