Un’unica cella per stampaggio ed erogazione della guarnizione

Grazie all’introduzione del processo Mold’n Seal, sviluppato da Sonderhoff, l’azienda svizzera Weidplas, attiva nell’automotive, è stata in grado di incrementare l’efficienza produttiva riducendo l’ingombro delle attrezzature. In un’unica cella, infatti, e senza interrompere il processo, sono state integrate le fasi di stampaggio a iniezione
di un componente per l’abitacolo e la successiva applicazione della guarnizione in poliuretano espanso a basse emissioni FERMAPOR® K31.

di Sebastiano Mainarda

Per Weidplas, azienda specializzata nello stampaggio a iniezione in ambito automotive, era essenziale massimizzare l’efficienza del processo nell’intera produzione, riducendo gli scarti e, di conseguenza, i costi di fabbricazione. Tutto ciò poteva essere ottenuto solo integrando diverse fasi del processo: lo stampaggio a iniezione delle parti e la sigillatura in una cella di miscelazione e dosaggio.
La soluzione è stata trovata nel processo Mold’n Seal, sviluppato da Sonderhoff, parte del Gruppo Henkel, implementato nello stabilimento Weidplas di Rüti, in Svizzera.
La pressa a iniezione, l’unità di scarico e il robot a sei assi per lo stampaggio a iniezione sono, invece, stati realizzati da Engel.
Sonderhoff ha fornito il sistema di miscelazione e dosaggio DM 402 con la testa di miscelazione di precisione MK 625, nella versione di processo Mold’n Seal, che prevede una configurazione in grado di combinare i processi di stampaggio a iniezione con la successiva sigillatura dei componenti in linea.

Sistema flessibile di erogazione
I componenti in plastica e le loro guarnizioni non dovrebbero emettere sostanze inquinanti come composti organici volatili (COV), anche a temperature estreme, come quelle spesso dovute alla luce solare diretta durante l’estate, che, superata una certa soglia, possono provocare rischi per la salute. Nel caso preso in esame, il valore obiettivo per l’emissione di COV è stato fissato a 100 μg/g di poliuretano.
Il sistema Mold’n Seal sviluppato da Sonderhoff garantisce una soluzione di integrazione economica e rapida per lo stampaggio a iniezione e l’applicazione della guarnizione negli spazi più ristretti. Il sistema di erogazione DM 402 può essere adattato in modo flessibile alla specifica applicazione del cliente, al design del componente da trattare e al profilo della formulazione della tenuta.
Combinando il sistema di stampaggio a iniezione con quello di miscelazione e dosaggio, Weidplas risparmia spazio, tempo, energia e costi. Di conseguenza, è in grado di raggiungere volumi superiori di produzione con costi unitari inferiori.

Il ciclo di lavoro della cella Mold’n Seal
Più nel dettaglio, il modulo integrato Mold’n Seal si avvale di un impianto di stampaggio a iniezione, un robot di prelievo e un robot a sei assi forniti da Engel, nonché di un sistema di miscelazione e dosaggio
Sonderhoff DM 402 con testa di miscelazione MK 625 e unità elettrica per la movimentazione della testa di miscelazione. Questo assicura il vantaggio di avere posizioni di arresto liberamente programmabili sul percorso, anziché gestite da un sistema pneumatico con posizioni di arresto fisse.
La periferica dell’impianto è composta da una stazione di riempimento automatico che pompa il componente A della guarnizione in schiuma a basse emissioni
FERMAPOR® K31 e il componente B nei rispettivi recipienti a pressione del sistema di erogazione; da ugelli plasma per l’attivazione delle superfici dei componenti al fine di ottenere una migliore adesione della guarnizione; da una sezione di raffreddamento e indurimento e da un nastro trasportatore e un’unità di controllo della temperatura. A causa dell’alta reattività della guarnizione a reazione rapida, i condotti del materiale devono, infatti, essere raffreddati.
Weidplas realizza i componenti mediante stampaggio a iniezione, utilizzando uno stampo a due cavità. L’approvvigionamento di questi componenti alla cella Mold’n Seal è stato progettato in modo tale che la ricarica del buffer avvenga a intervalli di tempo ragionevoli.
Dopo lo stampaggio a iniezione mediante il sistema realizzato da Engel, l’utensile si apre, il robot rimuove due pezzi dalle cavità dello stampo (Figura 2) e li sposta sul nastro trasportatore.
Il componente rimanente è posizionato su un ugello plasma per l’attivazione della parte inferiore. Dopo questo pretrattamento, il robot predispone il componente per le lavorazioni successive (Figura 3), si dirige nuovamente verso l’unità di stampaggio a iniezione, attende lì finché l’utensile non si apre e preleva due ulteriori pezzi.
Nello stesso tempo, il robot a sei assi preleva il componente depositato nell’attrezzatura di stoccaggio/scambio con la parte inferiore attivata con il trattamento al plasma e si sposta verso la testa di miscelazione MK 625 del sistema di erogazione DM 402 di Sonderhoff. Lì il componente viene posizionato sotto l’ugello della testa di miscelazione per l’applicazione della guarnizione sul lato attivato al plasma (Figura 4).
La testa di miscelazione MK 625 applica con estrema precisione il sigillante a basse emissioni nella scanalatura del componente (Figura 5).

Tracciabilità e controllo assicurati
Il robot a sei assi, quindi, sposta il componente in modo che il lato su cui è stata applicata la guarnizione sia rivolto verso l’alto in prossimità dell’ugello plasma per attivare anche il lato non miscelato. Quindi torna alla testa di miscelazione per applicare anche al secondo lato la guarnizione a basse emissioni. Lo stesso robot posiziona il componente finito nella sezione di raffreddamento e indurimento e preleva un nuovo pezzo dall’unità di stoccaggio/scambio.
Il componente prevede, infatti, che la guarnizione sia applicata su entrambi i lati e la superficie deve essere attivata prima che questa operazione venga effettuata: qui, secondo i responsabili di Weidplas, risiede la principale sfida produttiva.
Grazie a un concetto operativo semplice e continuo, il sistema Mold’n Seal può essere utilizzato in modo sicuro ed ergonomico. Le funzioni e gli stati attivi sono segnalati dai pulsanti illuminati. Le funzioni e gli stati selezionabili sono segnalati da pulsanti lampeggianti. Tutti i malfunzionamenti, i parametri di processo e le loro modifiche sono documentati dal sistema stesso e possono quindi essere rintracciati in qualsiasi momento. Il controllo finale nello stabilimento Weidplas è comunque affidato all’operatore di macchina, che controlla la qualità della lavorazione dei componenti.

Il ruolo della guarnizione con formulazione poliuretanica
Il processo Mold’n Seal di Sonderhoff prevede la lavorazione in linea di componenti stampati a iniezione, seguita dall’applicazione diretta di una guarnizione in poliuretano attraverso la tecnologia FIPFG (Formed In-Place Foam Gasket). Le macchine per lo stampaggio e il dosaggio, così come i robot per la manipolazione, sono collocati in una cella produttiva particolarmente compatta.
Per Sonderhoff, in questo caso specifico, la sfida era progettare la formulazione per la guarnizione a basse emissioni in modo che il processo si adattasse perfettamente al ciclo di stampaggio a iniezione. Le formulazioni FERMAPOR® K31 consentono l’applicazione corretta della guarnizione sul componente nel contesto del ciclo di stampaggio. Dopo 2-3 minuti a temperatura ambiente, la superficie della guarnizione è infatti priva di aderenze e i componenti su cui è stata applicata la guarnizione possono essere processati rapidamente.
Integrando processi di stampaggio ed erogazione della guarnizione, Weidplas ha ottenuto un considerevole risparmio di tempo nell’intero processo produttivo.
Grazie all’elevata expertise nell’ingegneria dei processi e alla consolidata esperienza di tutte le aziende coinvolte nel progetto, alla compatibilità delle proprietà del materiale impegnativo, unite a un concetto di sistema modulare e compatto, è stato possibile implementare con successo il sistema anche in un paese, come la Svizzera, dove il costo della manodopera è piuttosto elevato.