Innowacje w formowaniu tworzyw spienionych: nowoczesne technologie i zrównoważone rozwiązania
Nowoczesne technologie formowania tworzyw spienionych, takich jak spieniony polipropylen (EPP) czy polistyren (EPS), otwierają przed producentami nowe możliwości. Pozwalają one tworzyć lżejsze, trwalsze i bardziej funkcjonalne komponenty, zwiększając jednocześnie efektywność produkcji i ograniczając wpływ na środowisko. Jako jeden ze światowych liderów w branży, wdrażamy szereg innowacyjnych rozwiązań, które przekładają się na wymierne korzyści dla różnych gałęzi przemysłu.
Modułowa koncepcja produktów i autorskie systemy łączenia
Projektowanie modułowe polega na tworzeniu produktów z mniejszych powtarzalnych segmentów, które można łatwo ze sobą łączyć w dowolne konfiguracje. Takie podejście zwiększa elastyczność i umożliwia szybkie dostosowanie wyrobu do różnych zastosowań i branż bez konieczności opracowywania każdego elementu od zera. Stawiamy na własne, przetestowane sposoby łączenia części z tworzyw spienionych, dzięki którym elementy można łączyć trwale i z zachowaniem szczelności. To oznacza szybszy montaż bez użycia klejów czy dodatkowych elementów złącznych oraz pewność, że cała konstrukcja będzie dobrze dopasowana.
Cezary Jeleniewski – Product Engineer Knauf Industries
Takie modułowe rozwiązania dają projektantom możliwość parametryzowania produktu pod różne wymagania klienta. Można np. łączyć ze sobą piankowe komponenty w formie „klocków”, tworząc większe struktury o zróżnicowanych kształtach. Jednocześnie zachowana jest możliwość łatwego rozłożenia produktu na czas transportu lub recyklingu, co wpisuje się w obecne trendy gospodarki obiegu zamkniętego.
Teksturowanie powierzchni – estetyka i funkcjonalność
Oferta Knauf Industries obejmuje autorską paletę 36 tekstur w 4 liniach, które odpowiadają najpopularniejszym trendom we wzornictwie przemysłowym
Aby poprawić wygląd i właściwości powierzchni elementów z EPP, stosujemy teksturowanie laserowe lub chemiczne form. Polega ono na wypaleniu laserem lub wytrawieniu chemicznym mikrowzorów w formie wtryskowej, które następnie są odwzorowane na powierzchni części. W efekcie uzyskujemy atrakcyjne wykończenie bez potrzeby dodatkowego malowania czy pokrywania tkaniną. Opracowaliśmy już około 40 unikatowych wzorów tekstur, inspirowanych m.in. strukturami występującymi w naturze. Dzięki tak szerokiej palecie możliwe jest nadanie produktom spersonalizowanej estetyki, zgodnej z oczekiwaniami klienta. Co więcej, teksturowana powierzchnia może pełnić funkcje praktyczne. Odpowiedni mikrowzór potrafi poprawić przyczepność elementu (co jest ważne np. w uchwytach), jego szczelność czy nawet właściwości aerodynamiczne.
Teksturowanie przekłada się na oszczędność czasu i kosztów. Eliminuje etap lakierowania, a jednocześnie nie zwiększa wagi wyrobu (w przeciwieństwie do farby). Co istotne, tak przygotowane komponenty pozostają monomateriałowe i w 100% poddają się recyklingowi, bez zanieczyszczeń w postaci farb czy klejów.
Symulacje numeryczne – analiza wytrzymałości
Kolejną innowacją wspierającą projektowanie części z tworzyw spienionych są symulacje numeryczne (komputerowe). Nasi inżynierowie już na etapie koncepcji przeprowadzają wirtualne testy wytrzymałości, zarówno statyczne (np. nacisk, obciążenie stałe), jak i dynamiczne (np. uderzenia, wibracje). Za pomocą zaawansowanych programów komputerowych można zasymulować nawet tak złożone zdarzenia jak crash test zderzaka samochodowego. Pozwala to zoptymalizować konstrukcję przed wykonaniem fizycznych prototypów, co znacząco redukuje liczbę prób i kosztów przedprodukcyjnych. Dzięki symulacjom łatwiej jest też zagwarantować niezawodność i bezpieczeństwo finalnego produktu. Słabe punkty konstrukcji wychwytywane są na wczesnym etapie projektu.
Mimo iż symulacje komputerowe potrafią odwzorować większość zjawisk, to wciąż nic nie zastąpi rzeczywistego prototypu przy sprawdzaniu, jak element będzie zachowywać się podczas montażu w docelowym urządzeniu czy pojeździe. Dlatego w praktyce obie metody się uzupełniają. Cyfrowa analiza pozwala dopracować wytrzymałość i funkcjonalność projektu, a końcowe testy fizyczne zapewniają pełne zaufanie do produktu przed wdrożeniem do produkcji.
Technologia overmoldingu w produkcji EPP
Overmolding to technologia, która umożliwia połączenie pianki EPP z innymi elementami (tzw. insertami) w trakcie formowania. Zamiast montować np. plastikowy uchwyt czy metalowe wzmocnienie dopiero po uformowaniu części piankowej, można zintegrować taki element już na etapie formowania umieszczając go w formie przed wtryskiem spienionego tworzywa. Rezultatem jest jedna, zespolona część o zwiększonej trwałości (łączenie jest bardzo mocne) i zintegrowanej funkcjonalności. Overmolding upraszcza również montaż finalnego wyrobu, ponieważ redukuje liczbę oddzielnych komponentów.
Jak wynika z doświadczeń naszych ekspertów, kluczowe jest odpowiednie zaprojektowanie i dobranie insertów. Najlepiej sprawdzają się elementy wykonane z materiałów o podobnych parametrach co pianka. W przypadku EPP idealne będą inserty z polipropylenu lub polistyrenu. Z kolei części metalowe powinny być zaprojektowane tak, aby dało się je precyzyjnie unieruchomić w formie (np. za pomocą magnesów), co zapewni ich właściwe pozycjonowanie podczas zalewania pianką. Mimo tych wymogów technicznych overmolding stwarza ogromne możliwości. Pozwala jednocześnie formować piankę i łączyć ją z elementami konstrukcyjnymi, co skraca czas produkcji i zwiększa niezawodność połączeń.
EPP o podwójnej gęstości – jedna część, różne właściwości
Tradycyjnie formowane elementy z EPP mają jednorodną gęstość w całej swojej objętości. Innowacyjne podejście polega na wytwarzaniu części o zróżnicowanej (podwójnej) gęstości, czyli takich, które w wybranych obszarach są twardsze (większa gęstość pianki), a w innych bardziej elastyczne (mniejsza gęstość). Dzięki temu jedna część może spełniać różne funkcje: np. pochłaniać energię uderzenia w miękkiej strefie, a jednocześnie zachować sztywność konstrukcyjną w innej. Rozwiązanie to pozwala zaoszczędzić masę (bo nie potrzeba wszędzie najwyższej gęstości, czyli większej ilości materiału) bez utraty funkcjonalności czy wytrzymałości. Jest to szczególnie cenne w branży motoryzacyjnej, gdzie dąży się do maksymalnego odchudzania pojazdów przy zachowaniu bezpieczeństwa.
Cezary Jeleniewski – Product Engineer Knauf Industries
Jak wyjaśnia ekspert, samochodowe bumpery (pochłaniacze energii umieszczone pod karoserią) stanowią przykład zastosowania EPP o dwóch gęstościach. W takich elementach strefa z pianki o niższej gęstości przejmuje siłę uderzenia, a warstwa o wyższej gęstości zapewnia, że część nie ulegnie całkowitemu zgnieceniu i może ochronić kluczowe komponenty pojazdu. Połączenie tych właściwości w jednym komponencie upraszcza budowę modułów bezpieczeństwa w autach i obniża koszty produkcji (jeden proces formowania zamiast montażu wielu części). Technologia ta ma potencjał także w innych obszarach – wszędzie tam, gdzie potrzebne jest tłumienie wstrząsów i jednocześnie sztywność konstrukcji (np. elementy ochronne maszyn, specjalistyczne opakowania itp.).
Zrównoważony rozwój – EPP z recyklingu i redukcja CO2
Innowacje w Knauf Industries wpisują się w trend zrównoważonego rozwoju. Coraz częściej wykorzystujemy w procesach produkcyjnych spienione tworzywa z dodatkiem recyklatu, czyli odzyskanych surowców wtórnych. Dostępne są już spienione polimery (EPP, EPS) zawierające określony procent materiału pochodzącego z recyklingu, dzięki czemu nowe wyroby zmniejszają zapotrzebowanie na surowce pierwotne.
Strategia naszej firmy jest zgodna z zasadami gospodarki obiegu zamkniętego, co oznacza, że produkty projektowane są z myślą o ich ponownym wykorzystaniu lub recyklingu po zakończeniu cyklu życia. Przykładowo, komponenty z czystego EPP można po zebraniu zmielić i ponownie wykorzystać, dając im „drugie życie” jako materiał do nowych wyrobów.`
Przeczytaj również: Wyroby i przetwarzanie innowacyjnych materiałów
Obudowa rekuperatora wyprodukowana z EPP
Wykorzystanie recyklatu ma wymierny wpływ na środowisko: pozwala ograniczyć ilość odpadów trafiających na składowiska oraz zmniejszyć emisję gazów cieplarnianych związaną z produkcją tworzyw sztucznych. Dzieje się tak, ponieważ recykling jest mniej energochłonny niż wytwarzanie tworzyw od zera. Ponadto lekkie elementy z pianki EPP przyczyniają się do obniżenia masy pojazdów czy urządzeń, co w dłuższej perspektywie przekłada się na mniejsze zużycie paliwa lub energii podczas eksploatacji.
Co więcej jesteśmy w stanie dokładnie wyliczyć ślad węglowy wszystkich komponentów produkowanych w naszych zakładach, dzięki czemu nasi klienci mają komplet informacji do podejmowania świadomych decyzji biznesowych.
Wszystkie te działania sprawiają, że nasze rozwiązania pomagają klientom redukować ślad węglowy ich produktów i osiągać cele klimatyczne.
Ekspert odpowiada:
Na pytania odpowiedział Cezary Jeleniewski – Product Engineer Knauf Industries
1. Czy możliwe jest wykonanie tekstury na indywidualne zamówienie klienta?
Tak, możemy wykonać praktycznie każdy wzór. Jesteśmy w stanie również skopiować go przez zeskanowanie wzoru istniejącego na fizycznej części – wzorcu.
2. Czy symulacje mogą zastąpić fizyczne testy prototypów w procesie rozwoju produktu?
Jak najbardziej. Obecne możliwości symulacji komputerowych pozwalają na testowanie niemal każdego zjawiska. Jesteśmy w stanie zasymulować obciążenia statyczne i dynamiczne działające na część, np. crash test. Istnieje jednak przewaga fizycznie wykonanych prototypów nad symulacjami w obszarze wszelakich testów montażowych.
3. Jakie są ograniczenia techniczne przy stosowaniu technologii overmoldingu z EPP?
Ograniczeniem są głównie parametry procesu formowania tworzyw spienionych. Są to wysokie ciśnienie oraz temperatura. Im część, która ma być zintegrowana w procesie overmoldingu, jest bardziej zbliżona właściwościami do tworzyw spienionych, tym lepiej. Tworzywa spienione to głównie polipropylen i polistyren, więc na inserty „plastikowe” najlepiej sprawdzają się części wykonane również z tych materiałów. Kształt insertów powinien przewidywać możliwość pozycjonowania ich w formie, np. poprzez dodatkowe otwory technologiczne. Części metalowe najlepiej, jeżeli są wykonane z materiałów wykazujących właściwości magnetyczne, co pozwala pozycjonować je w formie za pomocą magnesów.
Jeśli chcesz poznać możliwości, jakie oferuje EPP, i dowiedzieć się, w jaki sposób może wspierać rozwój Twojego biznesu, wypełnij poniższy formularz kontaktowy. Nasi eksperci chętnie odpowiedzą na Twoje pytania i przygotują ofertę dostosowaną do Twoich potrzeb.
