部品の品質を犠牲にすることなく SMC 成形サイクル時間を短縮する方法

1. SMC の成形サイクルタイムは実際にどのように決まるのでしょうか?

SMC 成形サイクル タイムは、単なる硬化時間であるかのように扱われることがよくあります。実際には、全体の生産サイクルにはいくつかの個別の段階が含まれています。

たとえば、プロセスの硬化時間は 120 秒ですが、オペレーターが手動でチャージを装填し、成形部品を取り外し、次のサイクルを準備するのにさらに 35 秒を費やした場合、硬化を 5 秒短縮しても、ハンドリング段階を自動化するよりも影響が少ない可能性があります。

2. 単に速度を上げるのではなく、プレス終了プロファイルを最適化する

サイクルタイムの改善を最初に検討すべき場所の 1 つは、プレスの動作です。ただし、SMC プレスは、開位置から最大圧力まで単に最大速度で閉じる必要はありません。

実際の圧縮成形サイクルでは、通常、複数のモーション ステージが使用されます。

スロークローズの開始が早すぎると、貴重なサイクル時間が無駄になります。開始が遅すぎたり、速すぎたりすると、エアの巻き込み、過剰なバリ、不安定な流れなどの欠陥が増加する可能性があります。

3. チャージ設計を改善して流動時間を短縮

充填パターンは、キャビティを充填する前に SMC がどのくらいの距離まで流れなければならないかに直接影響します。

非効率的な充填パターンでは過剰な材料の移動が必要になる可能性があり、これにより流動時間が増加し、次のような問題が発生する可能性があります。

• 繊維配向の変化。
• フローマーク。
• 樹脂が豊富な領域または樹脂が不足した領域。
• 空気の閉じ込め。
• 局所的な厚さの変化。
• 反り。

したがって、サイクルタイムの最適化には次の実験を含める必要があります。

• 充電範囲。
• シート寸法。
• 層の数。
• 充電位置。
• 方向性。
• 総チャージ重量。

4. 金型温度を慎重に最適化する

金型温度は、樹脂の流れと硬化速度の両方に大きな影響を与えます。

温度を上げると硬化が促進され、保持時間が短縮される可能性がありますが、それは検証された材料処理ウィンドウ内でのみです。

金型が熱くなりすぎると、SMC がキャビティを完全に充填する前に樹脂が硬化し始める可能性があります。考えられる影響は次のとおりです。

• ショートショット。
• リブの詰めが不十分。
• フローマーク。
• 表面欠陥。
• 過剰な内部ストレス。

温度が低すぎると、逆の問題が発生します。硬化に時間がかかり、プレスが不必要に占有されたままになります。

金型の最も冷たい領域が最小硬化時間を決定しなくなるため、熱均一性を改善すると、公称金型温度を上げずにサイクル タイムを短縮できる場合があります。

5. 実際の硬化挙動に基づいて硬化時間を短縮します

硬化時間は多くの場合、SMC 成形サイクルの最大の部分を表すため、明らかに最適化の目標となります。

ただし、開封直後に成形品が視覚的に許容できるように見えるという理由だけで硬化時間を短縮すべきではありません。

硬化が不十分だと次のような原因が考えられます。

• 成形後の反り。
• 水疱;
• 次元の漂流。
• 機械的性能の低下。
• 塗装時や二次加工時の表面トラブル。
• 熱安定性が悪い。

より良いアプローチは、プロセス試行と、必要に応じて DSC などの材料特性評価を使用して、許容可能な最小硬化時間を決定することです。

現在プロセスで非常に保守的な保持時間を使用している場合は、制御トライアルにより以下を確認しながら段階的に保持時間を短縮できます。

• 突き出し後の部品温度。
• 寸法安定性。
• 冷却後の反り。
• 表面状態。
• 機械的特性;
• 硬化後の挙動。

6. 金型の加熱と熱均一性の向上

金型温度が不均一であると、成形サイクル全体が成形品の最も冷たい領域が硬化するまで待機する必要が生じる可能性があります。

一般的な熱の問題には次のようなものがあります。

• ヒーターゾーンのバランスが悪い。
• 熱電対の位置が正しくありません。
• ヒーターの劣化。
• 厚い金型セクションと薄い金型セクションの大きな違い。
• 金型エッジ付近の熱損失。
• 金型コンポーネント間の熱接触が不十分です。

定期的な温度マッピングは、これらの違いを特定するのに役立ちます。

多くの場合、これは単にすべてのヒーターの設定値を増やすよりも安全です。

7. 圧力上昇と保持圧力を最適化する

圧力は材料の流れの適切な段階で発生するはずです。最大圧力を高めるのが早すぎると、流れが制限されたりバリが増加したりする可能性がありますが、圧力を高めるのが遅すぎると、機械の時間が無駄になり、不十分な圧縮が生じる可能性があります。

エンジニアは、プログラムされた値だけに依存するのではなく、実際のプレス曲線を確認する必要があります。

8. 型開き、取り出し、およびハンドリング時間の短縮

多くのメーカーは、硬化時間のみをほぼ重視しており、硬化が完了した後の数秒のロスは無視しています。

潜在的な機会には次のようなものがあります。

• より速く、しかし制御された減圧。
• 最適化された型開き速度。
• 不要な全開ストロークが短くなります。
• 自動エジェクタシーケンス。
• ロボットによる部品の取り外し。
• 自動離型剤スプレー。
• 印刷機の外で並行して装入準備。
• 次回充電位置の自動設定。

たとえば、プレスが各サイクルで必要以上に 300 mm 開くと、開閉時間の両方が無駄になります。

9. 現在のパーツが硬化している間に次の充電を準備します

最も簡単な生産性向上の 1 つは、材料準備作業をプレス サイクルの外に移動することです。

オペレータまたはオートメーションは、金型が開くまで待ってから次の充填を準備するのではなく、硬化段階で次の充填を準備できます。

これには次のものが含まれます。

• SMCシートの切断。
• 料金の重さを量る。
• 層を積み重ねる。
• 向きを確認する。
• チャージをローディングトレイに置きます。

印刷機は、手作業による準備を待つのではなく、価値を生み出す成形の実行にできるだけ多くの時間を費やす必要があります。

10. 繰り返しによってボトルネックが生じる場合は自動化を使用する

自動化によって硬化時間は自動的に短縮されるわけではありませんが、成形サイクル間の変動とデッドタイムを大幅に短縮できます。

11. サイクルタイムを不良率と交換しないでください

スクラップや手戻りが増えると、サイクルを速くしても意味がありません。

プロセスが 180 秒から 160 秒に短縮されたものの、不合格率が 1% から 7% に増加したとします。理論上の生産性向上は、次のような理由で大幅に失われる可能性があります。

• スクラップ材料。
• やり直し労働。
• 交換部品に使用される機械時間。
• 品質検査。
• 生産の中断。

12. 実際のサイクルタイム最適化ワークフロー

13. どのパラメータを監視する必要がありますか?

SMC成形システム全体の改善によるサイクルタイムの短縮

最速の SMC プロセスは、1 つのパラメーターを変更するだけでは作成されません。

持続可能なサイクルタイムの短縮は、以下の調整から生まれます。

多くの場合、最も安全な生産性の向上は、積極的な硬化時間の短縮を試みる前に、付加価値のない動きを排除し、装入位置を改善し、金型温度を安定させることによって得られます。

より迅速な生産には、高速アプローチ、制御された流れ、圧力上昇、保持、減圧、開放の間の反復可能な移行が必要であるため、適切に制御された油圧プレスも重要です。