Электрический, гидравлический или гибридный? Когда Вы покупали установку для литьевого формования 20 лет тому назад, Вы должны были сделать выбор между коленно-рычажным и полностью гидравлическим зажимным устройством, и этим, в основном, все и ограничивалось. В наши дни выбирать стало намного сложнее.

Практически каждый основной производитель оборудования для литьевого формования предлагает одну или несколько альтернатив “традиционным” прессам, которые работают исключительно от гидравлических приводов. Начиная с 1984 г., на рынок из Японии стали проникать полностью электрифицированные установки. Сначала они казались дорогими специальными установками, которым предстояло занять ниши для изготовления формованием продукции высокоточного, медицинского или электронного профиля на небольших прессах. Затем небольшой поток превратился в наводнение. Электрические машины теперь поставляются в широком диапазоне размеров, от микро до мега, и могут использоваться для любых целей, начиная от установок общего назначения, и кончая установками для многокомпонентного формования и формования вертикальной заливкой.

Пути вторжения для электрических установок
По данным Общества промышленности пластмасс, в США полностью электрифицированные установки литьевого формования составили в прошлом году примерно 47% от общего числа продаж (хотя и не совсем ясно, включались ли в это количество некоторые гибридные установки). Такое существенное проникновение на рынок произошло, невзирая на цены, которые сначала были примерно на 40% выше, чем на гидравлические машины, а в настоящее время примерно на 10-20% выше, по данным некоторых источников.

Такое электрическое нашествие было стимулировано большим количеством рекламируемых преимуществ:
• Энергосбережение от 30% до 70%.
• Повышенная точность и воспроизводимость, например, точность размещения ±0.0001 дюйма, которая уменьшает количество образующегося лома.
• Скорость впрыска до 800 мм/сек и более, плюс более быстрое движение зажимного устройства.
• Более быстрая реакция, например, время ускорения/замедления всего 0.2 миллисекунды.
• Способность совмещать возврат шнека с движением зажимного устройства, что снижает продолжительность циклов на 20%.
• Более быстрый пуск и меньший период достижения стабильного процесса, нет необходимости дожидаться нагревания масла.
• Более низкие затраты на материально-техническое обслуживание из-за отсутствия масла (не нужно очистки и МТО).
• Более тихая работа (<65дба).
• Большая чистота эксплуатации (отсутствие масла) при работе в чистой комнате по формованию медицинских и электронных деталей.

Согласно источникам в компании Milacron, которая сотрудничает с Fanuc из Японии в деле внедрения электрических установок на рынок США, энергосбережение является основанием номер один при таких приобретениях, а на втором месте точность и воспроизводимость. (В таблице 1 даны некоторые данные по сопоставлению эксплуатационных параметров электрических установок по сравнению с гидравлическими и гибридными).
В Японии, где, по имеющимся данным, электрические машины занимают, по крайней мере, 80% рынка, создатели установок называют высокую стоимость электроэнергии в качестве основной причины, а на втором месте стремление добиться высокой точности и меньших затрат на материально-техническое обслуживание. Тем не менее, в Западной Европе формовщики более стойко сопротивляются более высокой стоимости электрических установок, которые, как говорят, занимают не более 8% рынка. Очевидно, что большее число европейских формовщиков считает, что можно добиться небольших допусков и с гидравлическими прессами.
Хотя гидравлические машины по-прежнему доминируют в производственных линиях большинства производителей оборудования, некоторые компании-производители оборудования полностью отказались от гидравлических прессов. Компания Niigata перестала производить гидравлические прессы в 2005 году, и в настоящее время продает только электрические. Toshiba также прекратила продавать гидравлические машины менее 200 тонн в 2005 г., а в январе прошлого года Sumitomo перестала производить гидравлические прессы любого размера. “Девяносто девять процентов нашего производства полностью электрифицировано, и 1% составляют гибриды”, - говорит Джефф Хикс, вице-президент технических продаж компании Sumitomo. “Не было никакого смысла продолжать работать с гидравлической линией”, - говорит он.
Компания JSW в настоящее время реализует на рынке Северной Америки только электрические прессы. “Продажи полностью электрифицированных машин составляют до 95% от общего объема наших продаж за прошедший год”, - говорит Роберт Коламбус, коммерческий директор.

В настоящее время большинство производителей установок предлагает выбор гидравлических установок, а также либо гибридных, либо полностью электрифицированных альтернатив. В их число входят такие компании, как: Absolute Haitian, Battenfeld, Boy Machines, Chen Hsong, Dima, Engel, Fortune, Husky, Kawaguchi, Meiki, Negri Bossi, Netstal, Sandretto, и Toyo. В то же время, такие производители оборудования, как Arburg, Demag, Krauss-Maffei, MHI (Mitsubishi), Milacron, Nissei, Toshiba, и Ube предлагают все три типа, и они намерены продолжать придерживаться этой тактики.

Похоже, что достигнут своего рода консенсус, относительно того, что гидравлические установки остаются прессами, которые выбирают для производства деталей с толстыми стенками, для которых нужно большое время удержания, поскольку для многих электрических установок это оставалось проблемой. (Как отмечается далее, в некоторых более новых моделях эту проблему удалось решить). Предпочтение отдается гидравлическим приводам перед электрическими также при реализации приведения в действие выталкивания дорна, эжекторов и задвижек клапанов. Производители электрических прессов говорят, что многие покупатели добавляют гидравлические приводы для таких вспомогательных функций. С другой стороны, все большее и большее число поставщиков инструментария предлагает электроприводное функционирование пресс-форм, и, по словам источников в компании Milacron, многие формовщики герметичных одноразовых упаковок и медицинских продуктов перешли на эту форму.

Изменение целей
Одним из факторов, который затрудняет процесс сравнения различных типов установок, и, несомненно, является причиной некоторых различий во мнениях, является продолжающееся изменение технологических параметров гидравлических, электрических и гибридных установок. Как отмечает Джон Уорд, менеджер национальных продаж компании Arburg, первые поколения электрических прессов считались некоторыми людьми ограниченными в том, что касалось дозы впрыска на данное усилие зажимного устройства, а также скорости впрыска, усилия контакта с литьевым отверстием, мощности выталкивающей системы и времени удержания. Все эти недостатки были устранены в последних конструкциях полностью электрифицированных установок. (В Таблице 2 представлены некоторые основные спецификации современных электрических и гибридных установок в диапазоне 100 тонн).

Именно таким был опыт компании Tessy Plastics, $135-миллионной компании, занимающейся формованием медицинских и потребительских товаров в Элбридже, Нью-Йорк. У компании имеется 155 прессов от 30 до 500 тонн, по крайней мере, 100 из них это электрические установки. Президент компании Роналд Бек говорит: “Мы приобрели свои первые электрические установки от Sumitomo , когда они только появились на рынке примерно десять лет тому назад, изначально для того, чтобы добиться однородности впрыска. Первые модели были не такими скоростными, как гидравлические установки для литьевого формования. Они были дороги, и у них были ограничения в том, что касалось размеров дозы впрыска, усилия контакта с литьевым отверстием и инжекцией по сравнению с сопоставимыми гидравлическими установками. Но они совершенствовались, и компания Tessy получила хорошую прибыль на свое капиталовложение в двух отношениях: в том, что касается качества продукта, и в том, что касается энергосбережения. В настоящий момент наши электрические установки работают так же быстро, как и гидравлические аккумуляторные для выполнения некоторых видов работ”.
За последние пять лет, технология сервоприводных двигателей достигла больших успехов. Пределы эксплуатационной температуры раздвинулись со 1000 F до 1500 F, по данным некоторых источников. А производители оборудования разработали технологии управления для предотвращения перегрева во время циклов с длительным сохранением высокого давления за счет быстрой смены периодов наличия или отсутствия импульсов двигателя.
Такой подход также используется компанией  Niigata для ее устройства длительного сохранения давления (LP) на линии полностью электрифицированных установок MDW, что позволяет получать время пребывания в установке до 200 секунд при 19,575 фунтов на кв. дюйм при формовании деталей с толстыми стенками. Электромеханическое торможение не дает шнеку извлекаться во время закладывания и удержания без необходимости получения дополнительного усилия от сервоприводного двигателя.
В прошлом многие даже не рассматривали использование электрических установок для инжекционно-компрессионного формования. В наши дни электрические прессы от компаний  Ube, Mitsubishi, Milacron,  Niigata , и других используются для этих целей. Компания Niigata недавно представила функцию  “выдавливания пуансоном” для производства крупных, плоских деталей с тонкими стенками, таких как диффузорный лист для телевизионных экранов или же световодные платы для компьютеров. Как отмечают в компании Niigata, ранее такие продукты можно было производить только экструзионным формованием. Электрическая модель на 715 тонн MD650S-IV AP с новой функцией выдавливания пуансоном может давать зазор пресс-формы с точностью до ±0.02 микрон при использовании активного управления прессом (Active Press control) от компании Niigata.
Гидравлическая технология также не стояла на месте, она стала более эффективной и надежной. Конструкция с двумя плитами зажимного устройства приобрела большую популярность,  и используется для широкого диапазона размеров, что позволяет снизить потребление масла и время закрытия зажимного устройства, а также сэкономить на длине установки. Некоторые производители установок утверждают, что энергосбережение преувеличивается при сопоставлении последних электрических установок с гидравлическими прессами, произведенными 10 – 15 лет тому назад. Компания Boy Machines, например, утверждает, что ее небольшие гидравлические прессы с двумя плитами могут сохранять свою энергоэффективность по сравнению с полностью электрифицированными установками (см. далее).

Микелл Найтс, старший редактор
Источник: Plastics Technology