Historia rotomouldingu: Od artyleryjskich pocisków po zbiorniki 34 000 litrów.

 

Od XIX-wiecznych patentów po współczesne, zrobotyzowane systemy produkcyjne – formowanie rotacyjne przeszło długą drogę rozwoju. Dziś to elastyczna i opłacalna technologia, szczególnie ceniona przy produkcji dużych, pustych wyrobów oraz krótkich i średnich seriach. W artykule przyglądamy się jej historii, możliwościom i kierunkom dalszego rozwoju.

Czym jest rotomoulding?

Rotomoulding, czyli formowanie rotacyjne, jest jedną z technologii przetwórstwa tworzyw sztucznych wykorzystywaną głównie do wytwarzania wyrobów pustych w środku. Choć pod względem skali produkcji ustępuje takim metodom jak wtrysk czy rozdmuch, posiada szereg unikalnych cech, które czynią go szczególnie atrakcyjnym w określonych zastosowaniach. W wielu przypadkach rotomoulding oferuje przewagi technologiczne, ekonomiczne i konstrukcyjne, trudne do osiągnięcia innymi metodami.

Początki formowania rotacyjnego

Historia rotomouldingu jest związana z rozwojem przemysłu w XIX wieku. W 1855 roku patent uzyskany przez R. Petersa w Wielkiej Brytanii udokumentował pierwsze użycie mechanizmu obrotowego wytwarzającego „dwa ruchy odśrodkowe pod kątem prostym do siebie” za pomocą przekładni zębatej stożkowej i ciepła. Ten proces formowania rotacyjnego był używany do tworzenia pocisków artyleryjskich i innych pustych naczyń, których głównym celem było uzyskanie spójności grubości ścianek i gęstości. W patencie amerykańskim z 1905 roku F.A. Voelke opisał metodę obejmującą polimer do produkcji artykułów z użyciem wosku parafinowego. Rozwój doprowadził do G.S. Bakera i G.W. Proces Perksa polegający na wytwarzaniu pustych czekoladowych jajek wielkanocnych w 1910 roku. Formowanie rotacyjne rozwinęło się, gdy R.J. Powell wspomniał o powszechnie stosowanym stosunku 4:1 między główną a małą osią obrotu przy niskich prędkościach obrotowych. Jego patent obejmował ten proces formowania pustych przedmiotów z gipsu modelarskiego w latach 20. XX wieku. Te wczesne metody wykorzystujące różne materiały ukierunkowały postęp w sposobie, w jaki formowanie rotacyjne jest obecnie stosowane w przypadku tworzyw sztucznych.

Tworzywa sztuczne w rotomouldingu

Tworzywa sztuczne wprowadzono do procesu formowania rotacyjnego na początku lat 50. XX wieku. Jednym z pierwszych zastosowań była produkcja głów lalek. Maszyny składały się z maszyny E Blue box-oven, zainspirowanej tylną osią General Motors, napędzanej zewnętrznym silnikiem elektrycznym i ogrzewanej przez montowane na podłodze palniki gazowe. Forma była wykonana z galwanizowanego niklu i miedzi, a tworzywem sztucznym był ciekły plastizol polichlorku winylu (PCW). Metoda chłodzenia polegała na umieszczeniu formy w zimnej wodzie. Ten proces formowania rotacyjnego doprowadził do powstania innych plastikowych zabawek.

Rozszerzenie zastosowań

Wraz ze wzrostem popytu i popularności tego procesu, zaczęto wykorzystywać go do tworzenia innych produktów, takich jak pachołki drogowe, boje morskie i podłokietniki samochodowe. Ta popularność doprowadziła do rozwoju większych maszyn. Stworzono również nowy system ogrzewania, przechodząc od pierwotnych bezpośrednich dysz gazowych do obecnego pośredniego systemu grzania powietrzem o dużej prędkości. W Europie w latach 60. XX wieku opracowano proces Engela, który umożliwił produkcję dużych, pustych pojemników z polietylenu o niskiej gęstości. Metoda chłodzenia polegała na wyłączeniu palników i umożliwieniu utwardzenia tworzywa sztucznego przy jednoczesnym kołysaniu go w formie. W 1976 roku w Chicago założono Association of Rotational Molders (ARM) jako światowe stowarzyszenie handlowe. Głównym celem tego stowarzyszenia jest zwiększenie świadomości na temat technologii i procesu formowania rotacyjnego. W latach 80. XX wieku do rotomouldingu wprowadzono nowe tworzywa sztuczne, takie jak poliwęglan, poliester i nylon. Doprowadziło to do nowych zastosowań tego procesu, takich jak tworzenie zbiorników paliwa i form przemysłowych.

Typy maszyn w rotomouldingu

Rozwój branży przyniósł coraz to nowsze rozwiązania techniczne w maszynach, gdzie powstawały konstrukcje, takie jak piece:

 

• Karuzelowe: maszyna, w której ramiona z formami krążą wokół centralnego pieca (jak karuzela), przechodząc przez kolejne stacje: Piec grzewczy / Chłodzenie (powietrze / mgła wodna) / Załadunek / rozładunek, gdzie każde ramię obraca się dwupłaszczyznowo (biaxial).

• Shuttle: to rodzaj urządzenia do rotacyjnego formowania tworzyw sztucznych, w którym forma przemieszcza się tam i z powrotem (jak wahadło) pomiędzy głównymi stacjami procesu: piec grzewczy, stacja chłodzenia i obsługa/załadunek. Maszyna ma zwykle dwa „ramiona” (carts) z uchwytami na formy, które poruszają się liniowo pomiędzy stacjami, nie obracając się w karuzelowym układzie , gdy jedna forma jest w piecu grzewczym, druga może być wyjmowana lub schładzana.

• Rock and roll: różni się od klasycznych systemów karuzelowych i shuttle tym, że forma nie tylko obraca się, ale jest też „kołysana” (rock) podczas procesu rotacji:

  • Rock – piec lub rama z formą wykonuje ruch kołysania (pochylania) wokół osi lub w górę/dół, co ułatwia równomierne rozprowadzenie materiału w formie.

  • Roll – jednoczesny obrót formy wokół osi poziomej lub pionowej zapewnia jeszcze lepsze pokrycie ścianek tworzywem.
     

SWIMER i rozwój parku maszynowego

W SWIMER od 18 lat produkujemy zbiorniki o zróżnicowanej pojemności.
Pierwszą maszyna był piec typu shuttle, który pracuje aż do dzisiaj. W trakcie rozwoju firmy park maszynowy rozwinął się o kolejne maszyny typu karuzela oraz rock and roll. Dzięki temu posiadamy szeroka ofertę zbiorników od 200L do 34 000L. Nie zatrzymujemy się i w tym roku uruchomimy kolejną inwestycję.

Robotyzacja i robomould

Rotomoulding, jak każda branża przemysłowa, rozwija się i stosuje nowoczesne technologie, takie jak roboty 6-osiowe. Wykorzystanie takich robotów w połączeniu z formami elektrycznymi daje możliwość kontroli procesu, precyzji i automatyzacji. Robomould to zrobotyzowana technologia rotomouldingu, która wykorzystuje roboty jako nowoczesną metodę automatycznego formowania rotacyjnego:

• To pełna automatyzacja procesu rotacyjnego

• System ma na celu zmniejszenie użycia energii, CO₂ i kosztów pracy, dzięki sterowaniu robotami i precyzyjnym procesom grzewczym/formowym.

• Robomould jest powiązany z inteligentnymi formami współpracującymi z systemem automatyki.

Robotyzacja wraz z formami elektrycznymi pozwala na precyzyjną kontrolę grubości ścianek.

- Skrócony czas cyklu w porównaniu do standardowych form aluminiowych lub stalowych bez podgrzewania

- Możliwość zintegrowanej automatyzacji (roboty + sterowanie formą)

- Lepsza powtarzalność detali

Technologia jest dedykowana do wysoko specjalistycznych produktów cechujących się precyzją wymiarów i jakością wykonania.

Ekonomia i przewagi rotomouldingu

Podsumowując, z ekonomicznego punktu widzenia rotomoulding jest szczególnie opłacalny przy produkcji małoseryjnej i średnioseryjnej. Niskie koszty oprzyrządowania oraz krótki czas przygotowania produkcji sprawiają, że technologia ta jest korzystna w przypadku częstych zmian projektowych lub produkcji wyrobów specjalistycznych. W porównaniu do wtrysku, gdzie koszty form mogą być bardzo wysokie, rotomoulding umożliwia elastyczne reagowanie na potrzeby rynku przy znacznie mniejszych nakładach inwestycyjnych.

Rotomoulding stanowi konkurencyjną alternatywę dla innych technologii przetwórstwa tworzyw sztucznych wszędzie tam, gdzie kluczowe znaczenie mają: możliwość wytwarzania dużych i złożonych wyrobów pustych, niskie koszty form, wysoka jakość strukturalna oraz elastyczność projektowa. Choć technologia ta nie jest rozwiązaniem uniwersalnym, w wielu zastosowaniach oferuje przewagi, które trudno osiągnąć przy użyciu innych metod.