Để đáp ứng các yêu cầu chất lượng cao đối với nhiều phôi đúc phun cho công nghệ y tế và phòng thí nghiệm cũng như cho ngành công nghiệp ô tô, TPK-Kunststofftechnik đã đầu tư một máy đo tọa độ đa cảm biến từ Werth. Do đó, công ty đã tối ưu hóa hơn nữa toàn bộ chuỗi quy trình.
Mario Ternka, người chịu trách nhiệm phát triển sản phẩm, thiết kế và chế tạo khuôn mẫu tại TPK-Kunststofftechnik, nhấn mạnh rằng các yêu cầu về chất lượng đối với các bộ phận đúc phun đã tăng lên trong những năm gần đây: “Hiện tại, dữ liệu bản vẽ mà chúng tôi nhận được từ khách hàng có nhiều kích thước và dung sai mà thiết bị đo truyền thống và thủ công thông thường không thể đo được, ví dụ như dung sai biên dạng và vị trí, tức là độ vuông góc, độ song song và độ phẳng, cũng như dung sai biên dạng tự do. Để đo chính xác các tiêu chí này, chúng tôi không chỉ cần có phần cứng phù hợp, mà còn cần tới phương pháp để chuyển đổi các giá trị đo sang ngôn ngữ thiết kế của khuôn mẫu.Vì vậy, chúng tôi không thể phó mặc việc đo lường cho một nhà cung cấp dịch vụ công nghệ đo lường.”
Mario Ternka rất hào hứng với Scopecheck FB “Trước đây chúng tôi không nghĩ rằng độ chính xác và tốc độ của các cảm biến quang học lại có thể như vậy”
Do đó, TPK đã quyết định đầu tư vào thiết bị đo lường phù hợp. Dựa trên thang số kỹ thuật 60 điểm, một nhóm chuyên gia đã đánh giá các giải pháp từ các nhà sản xuất thiết bị đo lường nổi tiếng – và quyết định mua máy đo tọa độ đa cảm biến 3D Scopecheck FB từ Werth Messtechnik. Thiết kế của máy bao gồm một cầu cố định trên bệ đá granit và các thanh dẫn hướng cơ khí chính xác, mạnh mẽ để đảm bảo độ chính xác rất cao, ngay cả khi được sử dụng gần khu vực sản xuất. Thiết bị này bao gồm một cảm biến xử lý hình ảnh với bộ thu phóng Werth Zoom và bộ chiếu sáng Multi-ring để xác định cạnh nhanh chóng và chính xác. Ngoài ra, công nghệ quét raster được sử dụng để tạo ra các hình ảnh tổng thể có độ phân giải cao từ các hình ảnh riêng lẻ được chụp trong khi cảm biến đang di chuyển, thuận tiện cho việc đo kiểm sau đó. Để đo nhanh bề mặt bằng quang học, TPK cũng đầu tư vào cảm biến khoảng cách CFP, sử dụng quang sai màu của thấu kính đặc biệt cho các phép đo cực kỳ chính xác và độc lập với bề mặt.
Ternka giải thích: “Khả năng kết hợp giữa các tùy chọn đo quang học và tiếp xúc là ưu tiên hàng đầu trong danh sách các yêu cầu của chúng tôi. “Và cảm biến khoảng cách quang học phải mang lại kết quả đo đáng tin cậy đối với các bộ phận có độ bóng cao, trong suốt, đen hoặc trắng.” Ông và các đồng nghiệp của mình đặc biệt hào hứng với các cảm biến quang học của Scopecheck FB: “Trước đây chúng tôi không nghĩ rằng độ chính xác và tốc độ lại có thể đạt được như vậy. Đó là yếu tố quyết định cho việc kiểm tra phạm vi. Thiết bị cũng có thể được lập trình nhanh chóng và dễ dàng – sau đó chỉ cần đào tạo một chút. Quy trình đo lường và đánh giá sau đó sẽ chạy hoàn toàn tự động.”
ScopeCheck là một mắt xích quan trọng trong chuỗi quy trình tại TPK
Ép nhựa là một quy trình tạo hình trong đó các tiêu chí chất lượng như dung sai biên dạng và vị trí, v.v. khó tuân thủ hơn nhiều so với quy trình gia công. Nó đòi hỏi rất nhiều bí quyết sản xuất và một chuỗi quy trình mà TPK đã phát triển và liên tục tối ưu hóa trong nhiều năm qua.
Mở đầu chuỗi quy trình này là mô hình CAD 3D. Các nhà thiết kế sử dụng CAD để tạo ra mẫu khuôn ảo và mô phỏng quá trình ép nhựa. Nhờ phương pháp này, các kỹ kỹ sư sẽ cố gắng khắc phục những khó khăn gặp phải trong quá trình ép nhựa – trên hết là những biến dạng do co ngót gây ra. Ternka giải thích: “Ngay cả khi thiết kế công cụ ép nhựa, chúng tôi phải xem xét các đường dẫn của nhựa, cung cấp các kênh kiểm soát nhiệt độ và làm mát, cũng như lập kế hoạch tháo dỡ bộ phận. Mô phỏng lặp đi lặp lại cung cấp thông tin về hệ thống kênh dẫn nhiệt thích hợp, điểm phun tối ưu, vị trí của ống dẫn làm mát, dung sai cho phép và nhiều thông tin khác. Chỉ khi các kỹ sư chắc chắn rằng thiết kế công cụ nói chung là chính xác thì họ mới chuyển sang sản xuất khuôn thép. Tại TPK, điều này chủ yếu được thực hiện trên các máy công cụ hiện đại, ví dụ như phay 5 trục và bào mòn. ‘
Trong các trường hợp đơn giản, độ chính xác về kích thước của các công cụ tạo hình phức tạp được đo trực tiếp trên máy công cụ. Các nhà sản xuất công cụ có thể sử dụng Scopecheck FB với sự kết hợp giữa các cảm biến quang học và tiếp xúc để thực hiện các phép đo khó, ví dụ như vị trí của đường viền so với các cạnh bên ngoài và vị trí của các rãnh trong hốc hoặc của các lõi quay.
Sau khi công cụ được tạo ra, nó sẽ được thử nghiệm với một trong 15 máy ép nhựa có lực kẹp lên đến 2.200 kN và được tối ưu hóa thêm trong xưởng công cụ cho đến khi quá trình ép nhựa và tháo khuôn ổn định. Sau đó, kỹ sư thiết kế của TPK sẽ tạo một chương trình đo lường trên Scopecheck trên một bộ phận mẫu đúc khuôn đến ghi lại tất cả các tiêu chí quyết định. Dựa trên kết quả đó, những thay đổi tiếp theo sẽ được quyết định. Ternka: “Trong giai đoạn này, chúng ta thường nói về các hiệu chỉnh trong phạm vi từ vài phần mười đến một phần trăm milimét, việc này là cần thiết để đáp ứng dung sai chặt chẽ nhất. Nếu không có độ chính xác của thiết bị đa cảm biến, chúng tôi sẽ không thể có được những thông số như vậy, hoặc sẽ phải bỏ ra rất nhiều công sức để có chúng.”
Thiết kế ngược dành cho chế tạo khuôn
Để thực hiện việc gia công lại với độ chính xác cao như vậy, ông đưa ra ví dụ về bề mặt trên bộ phận y tế phải có độ đồng đều nhỏ hơn 0,1 mm. Nếu dung sai này không thể đảm bảo bằng cách điều chỉnh nhiệt độ hoặc các thông số ép phun khác, TPK sẽ sử dụng con đường hiệu chỉnh công cụ tối thiểu. Đầu tiên, nhân viên phụ trách sẽ đo vùng bị ảnh hưởng bằng cảm biến màu Werth CFP. Ternka cho biết: “Với cảm biến quang học này, chúng tôi có thể ghi lại sự đồng đều trên một đường đa tuyến, điều mà trước đây rất khó khăn và tốn thời gian. “Khi chúng tôi quét bề mặt bằng cảm biến, chúng tôi sẽ nhận được báo cáo có độ chính xác cao về độ phẳng của vật phẩm một cách nhanh chóng.”
Nếu có thể xác định được độ cong nhẹ do co ngót vật liệu, kỹ sư thiết kế có thể đưa dữ liệu đo trở lại hệ thống CAD và phản chiếu bề mặt cong trên khu vực tương ứng của khuôn. Từ dữ liệu CAD đã sửa, anh ấy sẽ tạo ra một chương trình CAM mà phần vồng lên này sẽ được phay vào khuôn. Sau khi ép phun lại sẽ đạt được độ phẳng mong muốn khi nhựa co lại.
Một dạng kỹ thuật đảo ngược như vậy được gọi là thiết kế ngược. “Bằng cách kết hợp các phương pháp đo quang học và tiếp xúc, chúng tôi cũng có thể sử dụng Scopecheck để quét toàn bộ phôi gia công dưới dạng đám mây điểm ở tốc độ đo cao và truy xuất chúng ở dữ liệu CAD. Đây là điều cần thiết đối với chúng tôi” Ternka giải thích.
Giám đốc điều hành muốn trình bày về lựa chọn các bộ phận đúc phun tinh vi do công ty ông ấy sản xuất, nhưng trách nhiệm bảo mật đang cản trở ông ấy. Do đó, anh ấy chứng minh khả năng của thiết bị đo Werth trên tấm nuôi cấy tế bào. Nó đến từ dòng sản phẩm của công ty con TPK Zell-Kontakt, chuyên phát triển và sản xuất các sản phẩm nuôi cấy tế bào và phòng thí nghiệm cho các quy trình chụp ảnh và kính hiển vi hiện đại. Ngoài ra, Cell Contact còn cung cấp các tấm sàng lọc cho quang phổ UV và các tấm phân tích vi mô khổ lớn.
Một tấm nuôi cấy tế bào, chẳng hạn như tấm hiện đang được sử dụng để đo PCR trong đại dịch Covid 19.
Các phép đo tính bằng phút thay vì hàng giờ
Đối với một, tấm UV như vậy, chẳng hạn như tấm hiện đang được sử dụng để đo PCR trong đại dịch Covid-19, có chứa 96 giếng với bề mặt quan sát bao gồm một màng mỏng, trong suốt có độ thấm cao trong dải UV. Các vòng ngưng tụ cũng được bao gồm trong nắp, các vòng này phải khớp chính xác với các đĩa đa giếng. Các vòng ngăn không cho dung dịch dinh dưỡng bay hơi trong quá trình ủ, do đó nồng độ của nó không đổi và các tế bào nuôi cấy được cung cấp tối ưu. Điều này có nghĩa là: yêu cầu cao nhất về vị trí, độ tròn và độ phẳng, cả về mặt đĩa và nắp. Ngoài ra, khi làm việc với kính hiển vi tự động hoặc các phương pháp đo lường, độ phẳng tổng thể của đĩa nuôi cấy tế bào đóng một vai trò quan trọng. Ternka vui vẻ nói: “Các cảm biến quang học có độ chính xác đo cần thiết và giảm thời gian cần thiết để đo các bộ phận này từ vài giờ xuống còn vài phút.
Đĩa Petri này chứa các lỗ nhỏ ở đáy để phân tích tế bào đơn, có thể được phát hiện quang học với độ chính xác micromet bằng Scopecheck.
Đây là kết quả đo của đĩa Petri. Mỗi trường đo chỉ có khoảng vài phần mười milimét.
Trong thời gian tới, TPK sẽ tiếp tục khám phá những lĩnh vực mới trong đó Scopecheck có thể được sử dụng một cách hợp lý để tạo ra chất lượng cao hơn và hiệu quả về chi phí. Ternka tổng kết: “Chúng tôi chắc chắn rằng sự kết hợp giữa cảm biến quang học nhanh và có độ chính xác cao với cảm biến tiếp xúc để đo lường mẫu gia công sẽ tiếp tục mở ra nhiều cánh cửa cho chúng tôi. Bởi vì với Scopecheck, chúng tôi có thể đạt được các tiêu chí mà những thiết bị khác không đáp ứng được.”
