Дело робота: от выбора сырья до готового продукта
Недавно высокотехнологичное производство НПО СтарЛайн пополнилось прессом формования Desma GmbH (Германия) для серийного производства изделий из силиконов и резин, а также для создания прототипов изделий из реальных материалов, в том числе, из пластика. Пресс оборудован инжекционным узлом, что позволяет автоматизировать процесс дозирования и заполнения формующей полости, и, как следствие, снизить производственные издержки и повысить качество изделий.
Так, например, если необходимо изготовить 1000 – 2000 изделий, то с помощью пресса это сделать выгоднее. Стоимость формы для прессования в десятки раз меньше, чем формы для литья. С другой стороны, процесс прессования занимает больше времени, поэтому, для крупносерийных производств самый лучший вариант – литье.
На участке загрузки и подготовки сырья все материалы проходят предварительную подготовку и, в частности, обязательную сушку, необходимую для выпуска качественной продукции, – из плохопросушенной смеси на выходе, как следствие, получается бракованное изделие. Поэтому, важно просушить смесь перед использованием. А перед тем как попасть в сушильные силосы, на производстве НПО СтарЛайн материалы растариваются в контейнеры, оборудованные автоматическими замками.
На каждом контейнере – штрих-код. Как и на мешках с сырьем. Когда запускается серийное производство, и оператору нужно пополнить контейнер с сырьем, система сначала проверяет: действительно ли это тот самый материал, который нужен для данного изделия. Для этого она сверяет штрих-код мешка с сырьем и штрих-код с контейнера. Если маркировка сырья соответствует контейнеру, замок контейнера автоматически открывается и туда добавляется необходимый материал. При добавлении новых материалов штрих-коды меняются, машина перепрограммируется. Это помогает избежать ошибок при загрузке сырья.
Из контейнеров материал автоматически попадает в сушильные силосы. Здесь в течение необходимого количества времени, при заданной температуре, в соответствии с технологией производства из него испаряется лишняя влага, а дальше он автоматически попадает в гравиметрические дозаторы, где к основному материалу добавляются всевозможные добавки. Гравиметрические дозаторы позволяют смешивать до четырех различных компонентов с высокой точностью дозирования – 0,02% каждого из компонентов.
Компаудер с широкими возможностями
НПО СтарЛайн обладает широкими возможностями в области изготовления высококачественных смесей из различных полимеров и добавок благодаря двухшнековой экструзионной линии ZSE 27 MAXX. Ее задача – автоматическое компаудирование (ред. – перемешивание) смесей пластиков с особыми свойствами – светорассеивающих, антистатических, огнестойких и так далее.
Обычно такие смеси изготавливаются вручную, механически. Расчет «на глаз» может привести к таким последствиям, как неоднородность материала. У машины «глаз» точный, материалы получаются однородными и высококачественными. Автоматическое компаудирование дает возможность использовать в составе пластика сложные и уникальные «ингредиенты». К примеру, сложную добавку, которая позволяет наносить на изделия лазерную маркировку при их постобработке.
На пластиковом производстве НПО СтарЛайн установлена машина для лазерной маркировки, с помощью которой в ходе производственного цикла на изделие наносится различная информация: цифры, штрих-коды, QR-коды, даты производства и многое другое. Также лазерная маркировка применяется для нанесения на пластиковое изделие уникальных надписей (для стандартных маркировок используются пресс-формы).
Для того, чтобы пластик мог воспринять лазер, он должен быть к нему восприимчив. Не все полимеры «дружат» с лазером. Например, если нанести лазерную маркировку на полиэтилен или полипропилен, на них практически ничего не будет заметно. ABS-пластики, которые используются на производстве НПО СтарЛайн, тоже бывают в этом отношении капризны. Поэтому, в состав смесей добавляют специальный компонент, который делает изделие хорошо восприимчивым к воздействию лазера. Эта добавка вводится в смесь в очень маленьком количестве (0,1 – 0,2%). Из-за этого ее сложно однородно перемешать во всей сырьевой массе, используя обычные методы. Как следствие, приходится увеличивать ее количество, стоимость конечного продукта растет... Экструзионная линия ZSE 27 MAXX позволяет производить высококачественные смеси и экономить ресурсы, снижая себестоимость конечного продукта.
И, наоборот, компаудер может перемешивать очень большие проценты добавок. Например, чтобы повысить огнестойкость изделий, в пластиковую смесь нужно ввести порядка 30-40% добавки-антиперента.
Сегодня интерес к компаудированию очень велик и у контрактных заказчиков НПО СтарЛайн. Еще до поступления на производство новой экструзионной линии уже было зарезервировано 50% ее мощностей! Дело в том, что большинство производителей компаундов ориентированы на масштабные выпуски простых вещей. Например, просто покрасить пластик в черный цвет. Здесь же планируют уникальные сложные компаунды, которые требуются в объеме 100, 200, 500 кг. Например, рассказывают сотрудники Испытательного центра пластикового производства НПО СтарЛайн, недавно был заказ на компаунды для производства светорассеивающих светильников – в пластик вводится специальная добавка, которая должна быть распределена очень равномерно, чтобы свечение было одинаковым на каждом участке изделия.
«Чтобы использовать весь огромный потенциал двухшнековой экструзионной линии ZSE 27 MAXX, мы провели для сотрудников пластикового производства практический семинар, на который пригласили поставщиков оборудования и технических специалистов. Поскольку производственное оборудование стоит достаточно дорого, очень важно, чтобы каждый специалист максимально хорошо понимал принципы его работы и ответственно относился даже к малейшим техническим неполадкам, возникающим в процессе его эксплуатации. Поскольку именно человеческий фактор в виде небрежного, халатного обращения с оборудованием может поспособствовать тому, что оно надолго выйдет из строя. В ходе обучения наши специалисты из первых рук узнали об устройстве компаудера, какие элементы в него входят, какими он обладает возможностями, как правильно его эксплуатировать, настраивать режимы, калибровать. Такая работа проводится всегда, когда наша компания приобретает новое оборудование», – рассказывает ведущий инженер производства НПО СтарЛайн.
Тонкости постобработки готовых изделий
Мы уже говорили о том, что лазерные технологии используются на производстве НПО СтарЛайн для маркировки продукции. Но это не единственная сфера их применения. Также с помощью лазера обрабатываются готовые изделия. Например, когда необходимо крайне аккуратно срезать литник. Скажем, если он расположен на стекле брелока, которое является видовым изделием. Механическая постобработка в данном случае может повредить внешний вид стекла, а лазер позволяет все сделать без сколов, растрескиваний и прочих дефектов. Лазер позволяет сделать постобработку изделия быстро и в бережливом режиме, без вреда для изделия, что обеспечивает стабильно высокое качество конечного продукта.
А еще производство НПО СтарЛайн оснащено оборудованием Concentra С-90-4 компании Tampoprint (Италия) для тампопечати с высокой точностью и производительностью. В процессе тампопечати на пластиковое изделие наносятся различные рамки, надписи, изображения и так далее. Процесс это также максимально автоматизирован и позволяет нанести на изделие за короткий промежуток времени до четырех цветов одновременно.
В России такое же оборудование вряд ли найдется. Обычно используется одноцветная (95%), максимум – двухцветная тампопечать. В основном это делается для того, чтобы в одном цикле наносить два разных рядом находящихся изображения. Например, черная рамка и белая надпись. Многоцветные машины требуют больше операций по настройке, поэтому, выше и требования к квалификации персонала. Как правило, на производствах установлены несколько одноцветных машин, на которые вручную перекладывают изделия: сначала напечатали черное, переложили на другую машину – добавили белое. На производстве НПО СтарЛайн ручных операций не требуется. До четырех разных цветов наносятся в одном цикле. Так, если на обычном производстве стекло для брелоков StarLine (одну штуку) будут печатать порядка 40 секунд, то здесь это займет 15 секунд. При крупносерийном производстве такая разница будет весьма существенной.
Concentra С-90-4 работает полностью самостоятельно. Изделие проходит шесть станций: загрузку; специальную обработку, увеличивающую стойкость изображения; станцию нанесения изображения; сушку и разгрузку. Также есть техническая промежуточная стадия.
Сейчас группа автоматизации НПО СтарЛайн работает над тем, чтобы сделать процесс тампопечати еще более быстрым. Появится роботизированный конвейер, который будет подавать на машину для тампопечати полуфабрикаты и забирать готовые изделия. Таким образом, весь этот процесс станет полностью автоматическим. Сотрудникам останется только поднести к конвейеру контейнер с полуфабрикатами и забрать с него контейнер с готовыми изделиями. Скорость производства составит порядка 1000 изделий в час.
Высокие мощности – низкие энергозатраты
При столь высоком уровне автоматизации производственных процессов, разумеется, возникает вопрос: каковы энергозатраты всего этого высокотехнологичного оборудования? Все машины – полностью электрические, с низким энергопотреблением. Для сравнения – гидравлические машины потребляют энергии примерно на 30% больше.
Для эффективного охлаждения пресс-форм и получения качественной продукции на кровле производственного здания установлены фрикуллеры, обеспечивающие охлаждение рабочей среды за счет направленных потоков атмосферного воздуха. Традиционно на производствах используют чиллеры, что также является энергозатратным процессом. Большую часть года в наших климатических широтах прохладно, так что это – отличный вариант. А для жаркого периода времени на фрикуллерах предусмотрена дополнительная система орошения, которая позволяет поддерживать необходимую температуру охлаждения при повышении температуры на улице.
К каждому термопластавтомату подключены термочиллеры, которые позволяют поддерживать температуру пресс-формы от +10 до +110°C. При таком широком диапазоне температур можно переработать большой спектр полимерных материалов. От полиэтилена и полипропилена до конструкционных материалов, требующих температуры от +60 до +80°C.
За всеми автоматическими процессами стоит… человек
Казалось бы, установили автоматизированное и роботизированное оборудование, запустили его на производстве, посадили за пультами сотрудников – солдат спит, служба идет… На деле же автоматизация производственных процессов – дело достаточно сложное, требующее учитывать огромное количество самых различных факторов. Для того, чтобы все работало, как швейцарские часы, требуется постоянное участие человека.
«Мы производим высококачественную продукцию для самых различных сфер применения. И важно, чтобы наши сотрудники разделяли эти ценности, повышали уровень своих знаний и компетенций. Мы верим, что благодаря титаническому труду и ответственному отношению к своему делу – тем качествам, которые были воспитаны еще нашими дедами и прадедами – мы сможем развить российскую промышленность и воспитать новое поколение специалистов, которые продолжат начатое нами дело. Для этого сегодня мы обеспечиваем максимально благоприятные условия труда и проводим всестороннее обучение наших сотрудников», – говорит руководитель отдела качества НПО СтарЛайн.
Именно силами опытных, обученных людей все эти механизмы работают и функционируют, в соответствии с высокими стандартами качества.
Например, обеспечивает быстрый запуск нового производственного оборудования, устраняет непроизводственные ручные операции, а также изготавливает вспомогательное оборудование для конкретных производственных задач группа по автоматизации НПО СтарЛайн. Захваты для роботов, средства лазерной маркировки, автоматической обработки изделий, системы окрашивания изделий из пластмасс и многие другие вспомогательные элементы изготавливаются здесь же.
Группа по автоматизации разрабатывает конструкцию автоматизированных и роботизированных устройств, осуществляет их проектирование, изготовление на своих собственных станках, производит программирование контроллеров. В конструкциях устройств активно применяются детали, изготовленные на 3D-принтере. Все работы – от идеи до реализации – производятся в одном месте. Настоящая высокотехнологичная симфония, в которой в качестве инструментов выступают умные машины, а «дирижируют» ими опытные высококвалифицированные специалисты.
Да что рассказывать, если можно увидеть все эти процессы своими глазами? Еще одна уникальная особенность производства НПО СтарЛайн – его полная открытость. Побывать здесь, записавшись на экскурсию, может каждый желающий.
Материал подготовлен при участии НПО СтарЛайн