基于超声波的注塑模具中流前缘检测

基于超声波的注塑模具中流前缘检测

在本文中,我们将介绍一种利用超声波传感器动态检测注塑模具中熔体前沿的新方法。
该 注塑成型是一种广泛用于制造塑料零件的工艺. 在该工艺中,将液态塑料注入模具(注塑模具)中,并通过冷却和凝固使其形成固体。

注塑工艺的质量在很大程度上取决于注塑过程,以及能否在模具 中形成均匀的塑料流动前沿。

流动前沿不均匀可能会导致材料出现薄弱点、产生不希望出现的焊缝以及废品,进而降低最终产品销售的利润。

带线MoldFront

流动前沿检测面临的挑战:

在注塑模具中检测流前是一项复杂的任务。

流动前沿的不均匀性可能由以下各种因素引起:

  • 材料性能的变化
  • 工具的设计
  • 注塑工艺中的变化

迄今为止,流前检测的方法多种多样,例如光学传感器、压力传感器或温度传感器。然而,这些方法存在某些缺点,例如对磨蚀性材料敏感,或者动态范围有限。

一种极具前景的替代方案是利用超声波传感器进行非接触式测量。

基于超声波的流前沿检测的工作原理:

基于超声波的流前检测原理是在注塑过程中持续向型腔方向发射超声波脉冲。

当型腔为空时,100%的声能会在钢/空气界面处被反射。当塑料接触到测量点时,部分超声能量会被耦合到塑料中,而MoldFront传感器系统随后正是通过检测这一差异来实现监测的。

Moldfront装配机-模具

安装在注塑机上的MoldFront电子单元

点击此处查看文中提到的传感器产品:

基于超声波的流前检测的优势

与其他方法相比,基于超声波的流锋检测具有以下几项优势:

  • Die Methode erfasst dynamisch und in Echtzeit Veränderungen der Fließfront, was eine schnelle Reaktionszeit im Bereich von < 5 Millisekunden ermöglicht.
  • 该方法对磨蚀性介质、高喷射压力或空气湿度等外部因素具有很强的抗干扰性。
  • 该方法不受材料和工具设计的限制,因此可应用于多种场合。
  • 该方法可在模具 的多个不同位置进行非接触式测量,从而提供了极大的设计自由度。

MoldFront熔体前沿检测与压力传感技术的对比

在工业领域,使用压力传感器是测量压力以及检测流前沿的一种常见方法。

同样地,也可采用MoldFront超声波传感器系统。压力传感器通过测量型腔内的压力上升来检测流前缘,而MoldFront超声波传感器则利用型腔内的密度变化。该传感器可精确检测测量点处是否存在钢/空气或钢/塑料的界面。该技术同样适用于铝或铜等其他金属。

MoldFront 压力传感器对比-模具
从所示图表的测量数据中可以清楚地看出,该 对流动前沿进行周期性、可靠且动态的检测 将。

因此,超声波流前沿检测的最大优势在于能够不受腔体内压力条件的影响来测量流前沿。也就是说,该方法无需响应压力,也不受预设最大压力的限制。

此外,由于超声波流前沿检测采用非侵入式或非接触式测量方式,因此即使在处理磨蚀性介质或真空应用中,也能轻松应用。

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结构噪声与直接测量式超声波传感技术的区别

结构噪声与直接测量式超声波传感技术的区别

通过本文,您将了解结构传声系统与直接测量型超声波传感技术之间的具体区别。

注塑模具是生产塑料零件不可或缺的。该工艺是将塑料颗粒注入模具 中,随后在高压和高温下进行成型。为了确保该工艺正常运行,需要使用传感器在注塑过程中测量关键的质量参数。

在注塑行业中,声学传感器主要分为两类:结构声传感器和直接测量式超声波传感器。尽管两者均用于监控注塑工艺,但在工作原理和应用方面却有所不同。

本文将详细阐述在注塑模具中,结构传声传感器与直接测量式超声波传感器之间的区别。 

结构声传感器

结构声传感器用于测量注塑模具中的振动。它们通常安装在模具框架或模具的其他结构部件上,用于检测注塑过程中产生的振动。这些振动是模具运行状况的指标,因此可用于例如

  • 基于状态的刀具维护
  • 刀具损坏的检测
  • 或模具认证

可使用。

也就是说,会根据工具振动情况而变化的结构噪声波会被分析解读,并归类到特定的损伤类别中。

结构声传感器的工作原理多种多样,包括压电传感器、加速度计和激光多普勒振动计。 压电传感器将振动转换为电信号,而加速度计则测量由工具振动引起的加速度。相比之下,激光多普勒振动计通过观察激光光来测量工具振动的速度,具体方法是将激光束照射到表面上,然后分析反射回来的光。

直接测量式超声波传感器(Moldsonics 传感器技术)

直接测量型超声波传感器用于直接在注塑件上——即直接在正在成形的产品上——测量质量参数。

它们通常安装在注塑模具的关键位置和与质量相关的部位,并记录注塑和保压过程的特征超声波响应曲线。

曲线走势-MoldUni-对比-结构噪声-de

使用直接测量型超声波传感器时的特征超声波响应曲线

曲线走势-MoldUni-比较-结构噪声-en

采用直接测量式超声波传感器技术时的典型超声波响应曲线

其工作原理基于持续发射超声波并分析回波。这些传感器利用压电效应:当施加电压时产生电信号;反之,当通电时则产生声波。

传感器发出的超声波会被腔体壁以及待测的塑料熔体反射,并返回至传感器。根据超声波返回所需的传播时间以及反射超声脉冲的强度,传感器可以测定各种与质量相关的参数。其中包括:

  • 熔体前沿检测,即熔体前沿何时到达传感器位置
  • 流过眼前的速度 熔体
  • 冷却中塑料的凝固速度
  • 塑料零件从型腔壁上脱模
  • 注塑模具的热平衡

在注塑行业中应用这种直接测量的超声波传感技术尚属首创。迄今为止,只有Moldsonics的传感技术能够测量特征性的超声波响应曲线,因此具有独一无二的优势。

该传感技术的应用并不局限于特定行业,目前已在包括医疗行业、汽车行业、食品行业和玩具行业在内的众多领域得到应用,这里仅举几例。

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Haidlmair 和 Moldsonics 的应用案例

Haidlmair 和 Moldsonics 的应用案例

Haidlmair模具 与 Moldsonics 传感器——完美配合。

本应用示例将向您展示如何在实际中使用MoldUni传感器系统。

Moldsonics的MoldUni亮相K2022展会的Haidlmair Mold展台

在今年的杜塞尔多夫K2022展会上,Haidlmair和Moldsonics展示了他们的最新创新成果:Sixpack-模具 ,该设备借助超声波传感器技术,可持续监测其零部件的质量。

该工具最重要的特点之一是采用了FDU(平模单元)作为热流道系统。这使得温度控制更加精准,并缩短了循环时间,从而生产出质量更高的零部件。

另一个亮点是集成了MoldUni传感器技术。 通过集成超声波传感器,用户无需接触熔体 即可实时监控和记录生产过程,从而彻底解决了传感器标记或泄漏等问题。这使制造商能够快速识别问题并采取纠正措施,以确保每个部件都符合最高质量标准。

“Moldsonics的超声波传感器技术为我们提供了全新的途径,可以分析注塑工艺中的各项过程,从而改进我们的模具。”

卢卡斯·瓦格纳

高级仿真负责人, HAIDLMAIR 有限公司

除了先进的传感器技术外,该模具还融合了传统部件和3D打印部件。这不仅为结构设计提供了更大的灵活性,还缩短了注塑工艺的周期时间,并提高了生产效率。

总体而言,这款六连装模具 是传感器技术与先进制造工艺相结合的创新典范,能够生产出高质量的零部件,同时提升监控水平并缩短生产时间。

我们非常期待这两项创新还能结合在哪些令人兴奋的项目中,并期待未来将出现的更多应用。

我们已在一篇文章中详细总结了所有内容:

还有问题吗?

这就是K2022!

这就是K2022!

作为塑料和橡胶行业旗舰展会,今年在杜塞尔多夫举办的K2022取得了巨大的行业成功。来自各大洲的超过17.6万名专业观众齐聚杜塞尔多夫展览中心参加了此次盛会。 专业观众来自157个不同国家,对于塑料和橡胶行业的企业而言,本次展会是一个展示其最新产品和创新成果的绝佳机会。

Moldsonics首次作为参展商亮相K展

我们Moldsonics作为K2022展会的众多参展商之一,很高兴能展示我们最新推出的 超声波传感器 系统MoldFront和MoldUni,这些系统专为提高塑料和橡胶行业生产过程的精度和效率而开发。该传感器系统能够检测生产过程中最微小的波动,从而实现更好的控制和更稳定的生产结果。 所有参数——远不止压力和温度传感器所能监测的范围——均可进行测量,且无需与熔体 发生接触。

为了展示我们传感器系统的多种功能,我们在展位上搭建了一个测量箱。展会参观者可以现场观看该系统的运行,其中许多人对它的分辨率精度和全新的测量功能印象深刻。除了我们自己的展位外,我们的传感器系统还在三个合作伙伴的展位上运行,因此有更多参观者得以亲眼目睹其运行情况。

K2022 原型机
IMG 5190 缩放版 Moldsonics K2022
IMG 5192 缩放版 Moldsonics K2022

K2022展会对我们而言是一个绝佳的机会,让我们得以在塑料和橡胶行业建立宝贵的联系。我们与众多潜在客户进行了许多富有成效的交流,不仅与其他企业建立了联系,还了解了行业内的最新动态。 我们坚信,在展会上建立的这些联系将来会对本公司大有裨益,并对即将展开的合作充满期待。

总体而言,K2022展会对我们公司来说是一次绝佳的体验。我们向规模庞大且多元化的观众展示了我们的新型传感器系统,并在塑料和橡胶行业建立了许多宝贵的联系。我们已开始期待下一届展会,并希望未来能继续参与这一重要且富有创新精神的行业盛会。

K2022 – 官方新闻稿

K2022 – 官方新闻稿

K2022——展会成果超出了最高预期

全球塑料和橡胶行业的创新驱动力

为向循环经济转型提供大量具体的解决方案、设备和产品

赋予塑料新的生命。因为我们心系环保。

在经历了三年的等待后,塑料和橡胶行业终于能够再次在全球范围内面对面交流,这种喜悦之情贯穿了杜塞尔多夫K2022展会,并让3,037家参展商都沉浸在极佳的氛围中。各企业表示,此次展会带来了极为可观的商机,专业观众展现出强烈的投资意愿,并提到了许多有前景的新客户关系,以及达成了大量(其中部分为即兴达成的)商业交易。

“杜塞尔多夫K展再次超出了最高预期。它依然是全球塑料和橡胶行业最具国际化、最全面且最具创新性的贸易展会,”杜塞尔多夫展览公司总经理埃尔哈德·维恩坎普(Erhard Wienkamp)对这一佳绩表示欣喜,并补充道:“本届展会生动地证明了面对面交流、偶然相遇以及亲身体验品牌和产品具有多么重要的价值。 我们非常欣慰地看到,K2022成功地作为行业创新驱动力发出了强有力的信号,我们的参展商与众多拥有强大决策权的国际客户达成了业务合作。”

来自各大洲的176,000名专业观众齐聚杜塞尔多夫,参加了这一行业内最具影响力的盛会。K2022展会国际观众比例超过70%,始终保持在较高水平。

K2022参展商顾问委员会主席乌尔里希·赖芬豪瑟(Ulrich Reifenhäuser)的评价同样非常积极:“过去三年间,全球乃至各国几乎都无法举办任何展会,正因如此,作为全球塑料和橡胶行业首屈一指的展会,K2022备受期待,并成功为我们行业的各个领域注入了新的动力。 展会上进行的众多、部分出乎意料的实质性合同谈判,本身就说明了一切!”  

当前事件的不可预测性和不确定性确实给整个行业带来了严峻的局面,但这并未影响参展商的参与热情和观众的兴趣,恰恰相反:“特别是在当前动荡时期,以及塑料行业正向循环经济转型之际,K2022展会正是大家共同积极规划未来发展方向的理想平台,”乌尔里希·赖芬豪瑟总结道。

尤其是原材料生产商、机械制造商和塑料加工企业为落实循环经济、资源节约和气候保护所展示的丰富新技术成果,令专业观众倍感振奋。对此,乌尔里希·赖芬豪瑟评论道:“可以明显感受到,所有企业都已认识到必须承担社会责任,并从生产链的起点开始以可持续的方式思考塑料问题。 K2022展会上展示的、旨在向循环经济转型的各种解决方案、机械和产品,其丰富程度令人惊叹。”

今年K展的专业观众来自157个国家,齐聚莱茵河畔。除德国外,在观众构成中占比显著的欧洲国家还包括荷兰、意大利、土耳其、法国、比利时、波兰和西班牙。 海外参观者占比达42%,K展在国际专业观众中的影响力一如既往地高。虽然受各国防疫规定影响,东亚地区的参观者数量较三年前的K展有所减少,但K2022展会上仍迎来了众多来自美国、巴西和印度的参观者。

在接受调查的所有参观者中,约三分之二将机械与设备制造列为最感兴趣的领域。57%的受访者表示对原材料和辅助材料感兴趣(比K 2019展会高出5%),其中再生材料和生物塑料尤其受欢迎。对于28%的受访者而言,塑料和橡胶制成的半成品及技术部件是他们前来参展的主要原因(可多选)。 超过70%的参观者来自企业的高层和中层管理层。

K2022的参观者对其产品线的全面性以及对整个供应链的覆盖给予了高度评价。98%的专业人士表示,他们已完全实现了此次参会的目标。

在为期八天的展会期间,很明显,今年K展在热点话题的选择上——循环经济、气候保护和数字化——完全切中了要害。就投资意向而言,加工和回收领域的机械设备以43%的比例脱颖而出。展会特别关注可持续发展,同时也聚焦于循环经济以及生产中的能源和资源效率。约40%的决策者表示,他们正在研究脱碳这一议题。

同样聚焦于这三大热门话题的“K展特别活动”也广受好评。官方特别展区“塑料塑造未来”通过高水平的讨论和讲座,重点探讨了围绕K展指导主题的经济、社会和生态挑战及潜在解决方案,该展区全程人头攒动。  在“循环经济论坛”上,德国机械设备制造业联合会(VDMA)及其13家会员企业通过现场演示、大量有据可依的专业知识以及关于该主题的详细信息,生动地展示了技术在塑料行业实施循环经济中的重要性,赢得了国际观众的广泛好评。

在今年杜塞尔多夫举办的K展上,关于全球生产语言OPC UA的讨论也十分热烈。该标准能够更精准、更有针对性地协调相关机械和设备的加工参数。而这被视为优化循环管理的重要前提。来自8个国家的40家企业参加了此次展会上的OPC UA示范项目。

在“科学园区”,K2022展会的参展商和参观者都获得了关于塑料和橡胶领域科研活动及成果的简明概览。众多大学、研究机构和资助机构在此提供了直接对话的机会。

许多中学生、实习生和大学生利用“塑料行业培训计划”(KAI)提供的机会,了解了塑料行业的岗位职责和职业发展机会。

下一届杜塞尔多夫K展将于2025年10月8日至15日举行。

Moldsonics 亮相 K2022 展会

Moldsonics 亮相 K2022 展会

Moldsonics GmbH 创始人合影,三位创始人一同入镜

杜塞尔多夫K展迎来70周年——值得庆祝!值此周年庆之际,我们首次以Moldsonics独立展位的形式参展。

K展被视为全球塑料和橡胶行业首屈一指的展会。展会上展示的发展成果与创新成果,为一个负责任的未来指明了方向——在这样的未来中,塑料将成为解决方案的重要组成部分。这也正是K 2022展会的三大核心主题:循环经济、气候保护和数字化。

我们Moldsonics将在周年庆展会上展示我们的新产品。届时,我们将展示包括刚刚发布的新产品MoldFront以及我们计划推出的下一代解决方案在内的多款产品。

点击此处查看我们当前提供的产品一览:

欢迎莅临我们的展位 12号展厅的12D36-05展位 ,与我们探讨超声波传感技术的最新进展!

我们期待您的光临!

杜塞尔多夫K2022展会

日期:2022年10月19日至26日

地址:D-40474 杜塞尔多夫,Am Staad(Stockumer Höfe)

展位:12号展厅 / D36-05

 

有关交通的通用信息,请参见此处:K2022交通指南

 

k2022 Moldsonics 方案