星期四, 5月 19

    欧洲Fakuma 橡塑胶展回顾及2018展望

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    ■资料来源:ACMT

    FAKUMA2017橡塑胶展

    从 1981 年开办,Fakuma 橡塑胶展已历经 36 年,以每 三年展两年(逢K展当年不展)的型式,至2017年(10 月17-21日)为止已经举办25届。展会设立於德国南方 边境腓特烈港 (Friedrichshafen),就在与瑞士,奥地利 交界的波登湖(Bodensee)畔。不同于其他国际性的展 会将其展场设置于较大的城市,Fakuma当局当年将自 己定位为地方性的展会,选择将展场设置于腓特烈港, 以便聚焦於德,瑞,奥三国的德语市场。开办当年只有 60 家厂商参展,占地 4,000 平米 ( 相当於 63mx63m), 4,000名访客看展。之后,Fakuma展会从一个地方性 的小展,扩展为南欧区域展,全欧国际展,一路成长到 现在国际大展的规模。

    图 1:Fakuma 展会地理位置与规模成长历史轨迹

    2017年的展会规模来到历史的最高点,共有来自於38 个国家的1,889家厂商参展,占地85,000平米(相当於 292mx292m),48,375名访客进场观展。虽然参展厂商 以注塑成型领域居多,近年来Fakuma展会已经成为在欧洲规模仅次于K展,在全球与日本IPF,美国NPE, 中国Chinaplas齐名的橡塑胶加工技术与设备展。(参 阅图1)

    一、亮点回顾

    此届2017年展会,除了有各大主要机器设备厂商展示 注塑成型机及相关制程前沿技术的持续进展以外,也出 现了许多展示注塑工厂稼动率管理系统快速进展的制造 执 行 系 统 (MES,ManufacturingExecutionSystem) 厂 家,注塑机厂家或独立厂家,更加巩固了未来注塑成型 产业朝向工业4.0发展的趋势。

    动态模温控制技术:

    不同于传统全成型周期提供固定循环冷却液温度的模温 控制方式,动态模温控制是指在塑料充填阶段,先运行 较高温循环液(或借由其他媒介)使模具温度在注塑充 填阶段保持在高温状态,以利塑料充填;之后切换运行 低温循环液,使模具温度在注塑冷却阶段迅速降温,以 提高冷却速率。借由动态模温控制技术,可以带来降低注塑充填压力,降低充填阶段之剪切应力,提升注塑 件表面品质与光泽度,提升注塑件表面纹路转写性等 品质提升效益。(参阅图2~4)

     

    图 2:gwk Fakuma 2017 展会现场演示动态模温控制技术之模具温度实时变化(左)

    图 3:应用动态模温控制技术消除外观结合线 ( 资料来源 : gwk, Germany)(右)

    图 4:应用动态模温控制技术改善 MuCell 微细发泡成型表面品质 , 同时展现表面纹路之高转写性效果 ( 资料来源 : 注塑世界杂志 2017 年 10 月号 . 此样品生产实际展示于 Fakuma 2017 Milacron 注塑机展位 ) 

    异型水路技术:

    以往受限於传统模具加工技术,只能设计与制造直线 型模具水路,以致於冷却水路无法靠近注塑件内缘, 进一步缩短冷却时间;也无法随着注塑件曲面外型设 计制造水路,以实现注塑件整体均匀散热,稳定其外 型几何状态及尺寸,避免变形。如今,透过异型水路 技术,上述两项未竟之境,均可达成。(参阅图5~6)

     

    图 5:应用异型水路技术,实现随产品外型变化之 3D冷却水路设计与制造資料來源 : iQtemp, Germany)(左)

    图 6:应用异型水路技术 , 排除产品内缘积热 , 缩短冷却时间 ( 资料来源 : Texer Design s.r.l, Italy)(右)

    塑料含水率线上实时量测与监控技术:

    对于亲水性的塑胶材料而言,若在未完全干燥的情 况下即进行注塑成型生产,塑胶材料会产生水解劣 化情形,造成注塑成品外观变色黄化,机械强度变 弱,脆化等问题。因此,完善的塑胶材料干燥与控 制过程,是注塑成型工厂不可忽视的环节。传统的 塑胶含水率量测作业,均需由专人取样,线外以含 水率测试仪器量测完成,不但耗费人力,量测检视 频度不高,干燥系统异常时也不易及时发现。一旦 发生含水率过高的情形,则必须停止生产,找出原 因并排除故障,重新烘料,甚至报废前一次含水率 合格时间点至此次不合格时间点期间所生产出来的 产品,损失可说是不小。义大利厂家Moretto於Fakuma2017展示其塑料含水率线上实时量测与监控 系统 (MoistureMeterManager),不再需要由专人下 料取样,实现於注塑机下料口上方一秒钟侦测四次的 塑料含水率实时线上量测,并绘成生产阶段含水率历 史轨迹。更可将烘料桶设计成闭回路系统,智能化依 据实时测试结果自动调整烘料参数条件,除避免含水 率过高以外,也避免过度烘烤造成塑料热劣解而降 质。(参阅图7~8)

     

    图 7:塑料含水率线上实时量测与智能化烘料参数自动调整系统 ( 资料来源 : Moretto, Italy)(左1)

    图8:Moretto Fakuma 2017 展会现场展示塑料含水率线上实时量测与历史轨迹曲线(右2.3.4)

    模具/注塑机台稼动率管理系统:

    以往极少针对注塑成型产业现场特性开发的MES制 造执行系统,如今已开始关注这个区块。各大注塑机 制造厂家,也开始大力推广针对其注塑机群的稼动率 管理系统。而由独立厂家所开发的注塑机台稼动率管 理系统,以及模具稼动率管理系统,也已逐渐崭露头 角。以往注塑工厂的稼动率管理,均是透过经过训练 人员正确的表单填写,报工,生产后数据整理与分析, 才能得到前一日或前期的生产绩效,供管理人员审查 检讨与展开改善措施。
    本届Fakuma2017多家厂商展示的稼动率管理系统, 可以实现少人化无纸化且实时的注塑生产资讯登录, 使管理人员实时掌握当下每一座工厂,每一台注塑 机,每一套模具的稼动状态,产出状态,停机原因, 可及时调度资源因应。管理人员也可以随时审视每一座工厂,每一台注塑机,每一套模具的历史区段稼动 率,产出,停机原因统计,快速瞭解所有工厂,所有 机台,所有模具的历史记录,进行相关专案项目贡献 度检讨,模具开发有效性检讨,并展开中长期的改善 活动。此外,到达保养周期时,系统也会主动通知权 责单位与人员执行注塑机与模具的预防保养作业。(参 阅图9~11)

     

    图 9:CVe Monitor/ CVe Live, 模具稼动率管理系统( 资料来源 : Progressive Components, UK)(左)
    图 10:TimeView, 注塑机稼动率管理系统( 资料来源 : Form & Function, Germany)(右)

    图 11: PlantMaster, MES 制造执行系统 ( 资料来源 : BMSvision, Belgium)

    二、来年展望

    展望来年,预期现有开发成熟的注塑成型工艺技术将 持续扩展其应用领域,而注塑成型工厂管理型态因大 数据与工业4.0的观念逐渐成形,或许会开始跳脱传 统的模式,产生较明显的变化。 1.动态模温控制与异型水路等特殊工艺技术应用,因 打中传统注塑成型工艺冷却控制限制的痛点,仍将持 续於市场中扩展。

    2.塑料含水率线上实时量测与监控技术,既打中传统 塑料含水率测试无法线上实时实施,无法多频度检验 的痛点,又结合了工业4.0智能化自动调整烘料参数 条件的概念,理应很快地被市场接受而广泛应用。但 因相关技术仅少数厂家可以提供,普及程度将与拥有 此技术厂家之行销,价格与相关集成服务策略有关, 尚待观察。
    3.模具/注塑机台稼动率管理系统,因具备实时展示 生产现况的特点,大大提升了注塑工厂现场管理的时 效性与有效性。除了大型MES制造执行系统与注塑 机厂家针对其注塑机群自行开发的系统以外,其他独 立厂家所开发的系统,因为在相较於MES系统具有 更针对注塑成型产业特性的操作介面设计,绩效管理 功能组合,也因为在相较於注塑机厂家专属系统具有 可以较弹性地实现同时管理新旧及跨厂牌注塑机群等 特性,有望从中小型企业切入,逐步扩大市场占有率。
    4.与大数据趋势相关的注塑生产数据收集与分析技 术将持续进展,协助注塑工厂快速找到问题的根本原 因,提升管理效能,并朝向工业4.0智能注塑生产制 造的境界演进。■

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