Изготовление пластиковых изделий и литье под давлением

Планирование экспериментов (DOE) является очень мощным и важным средством для улучшения характеристик технологического производства (изготовление пластиковых изделий). Это очень важно при разработке новых технологических процессов при литье под давлением. Целью DOis является разработка процесса, который был бы минимально зависим от внешних условий и изменении материала, а также определение параметров процесса литья пластика под давлением.

Согласно Монтгомери , существует несколько различных эксперименталь­ных стратегий DOE. Прежде всего, это подход «первого предположения», который осуществляет опытный персонал, имеющий хорошие технические знания в  области изготовления пластиковых изделий. Этот подход может приводить к приемлемым результатам, по велика веро­ятность, что они не будут оптимальными. Второй экспериментальной стратегией является подход «по одному параметру за раз». Этот подход включает изучение воз­действия одного фактора во всем диапазоне, сто изменения в процессе, когда осталь­ные факторы остаются неизменными при литье под давлением. Этот подход требует очень больших времен­ных затрат и не дает какой-либо информации о взаимодействии факторов. Наилуч­шим подходом является многофакторный эксперимент при изготовление пластиковых изделий. В этом подходе факторы изменяются совместно. Факторные эксперименты дают возможность эксперимен­татору оценить воздействия одних факторов на различные уровни других. Этот под­ход также дает информацию о взаимодействии различных технологических пара­метров.

Рис. Изготовление пластиковых изделий (литье под давлением)

Планирование экспериментов литья под давлением является важным шагом для работы по методике «Шесть Сигм», FDA. Аттестация технологического процесса по данной методике является обязательной при запуске производства пластиковых изделий для ме­дицинской промышленности.

Очень важным элементом планирования экспериментов являются независимые переменные (факторы) и зависимые переменные (функции). В процессах литья под давлением независимыми переменными могут быть время, температура и давление. К зависимым переменным могут быть отнесены те переменные, которые были вы­браны потребителем.

Поскольку в литье под давлением существует много переменных, то очень важно отсеять несущественные факторы, чтобы уменьшить число факторов и число циклов экспериментов. Например, 2 в шестой степени потребует 64 эксперимен­тальных цикла. Учет несущественных факторов делает DOE длительным, дорогим и трудозатратным процессом, который потенциально может и не приводить к получе­нию важной информации при изготовление пластиковых изделий.

Стандартной практикой в промышленности является учет таких параметров ма­шины, как температура материального цилиндра, время охлаждения при литье под давлением, гидравличе­ское давление и температура воды в качестве критических факторов. Эти парамет­ры, каждый в своей степени, влияют на качество пластиковых изделий и их характеристики. При наличии датчиков давления и температуры серийного производства разумно изме­рять давление в полости, температуру расплава и температуру стальной части литье­вой формы. Планирование экспериментов будет более значимым, если температура расплава и литьевой пресс-формы, а также давление в полости будут считаться начальны­ми значениями. Точки установки частоты вращения шнека, противодавления, тем­пературы материального цилиндра, температуры воды считаются базовыми (вто­ричная важность), которые влияют на ранее упомянутые параметры состояния по­лимера. Программное обеспечение DOE, которое в настоящее время применяется в промышленности при литье под давлением, дает возможность пользователю определить основные факторы качества пластикового изделия и его характеристики, а также взаимодействие между факторами. Также доступны программные продукты, специально разработанные для литья под давлением.

Перед планированием эксперимента очень важно предварительно посоветовать­ся с опытными специалистами. Следует быть готовым к проведению повторного планирования экспериментов за счет добавления новых факторов и зависимостей, если выбранные не дают какого-либо значимого эффекта при изготовление пластиковых изделий.

Необходимо при планировании эксперимента проделать предварительную ра­боту. Важную роль для повышения эффективности doe играет информация от про­изводителей материала и об аналогичных изделиях, которые были отлиты ранее.

Процесс литья под давлением современных прецизионных изделий стал очень сложной технологией. Тенденции здесь очевидны, а глобальная конкуренция будет двигать индустрию вперед. Национальные и рыночные требования будут расти и дальше. Проблема стандартизации становится общепринятой при изготовление пластиковых изделий. Количество дефект­ных изделий на миллион будет определяться более точно и снижаться, а введение методики «Шести сигм» и определение стоимости качества становятся общим ме­стом. Люди со знаниями в литье под давлением и практическими навыками должны рассматриваться как актив предприятия. Разработка и проведение эксперимента становится общеприня­той и повседневной практикой. Технические характеристики материалов станут оп­ределенными, а диапазон изменения многих свойств будет сокращен. Ключевые ха­рактеристики процесса изготовления пластиковых изделий будут идентифицированы, определены количественно, управляемы, и число их будет сокращено.