Beheizte Plattenpressen 101

Einführung

Beheizte Plattenpressen geben Herstellern die Möglichkeit, eine temperaturgesteuerte Prozessumgebung zu schaffen, während gleichzeitig Umformdruck zur Herstellung von Komponenten ausgeübt wird. Beheizte Platten sind dicke präzisionsbearbeitete flache Platten, die in einer Presse zusammengeführt werden, um Teile für den Einsatz in der Kunststoff-, Gummi-, Laminat- und Forstindustrie herzustellen. Temperiersysteme, die sowohl zum Heizen als auch zum Kühlen eingesetzt werden können, sind direkt in die Platten integriert, um die Wärme direkt auf das Material oder die Formwerkzeuge zu übertragen und können Strom, Dampf, heißes Öl oder heißes Wasser verwenden.

Beheizte Plattenpressen können in Größe, Umformtemperaturbereich und Presstonnage variieren und werden in der Regel an die jeweilige Anwendung und die zu produzierenden Teile angepasst. Die Leistungsfähigkeit dieser Pressen ist enorm, wodurch sie sich gut für den Einsatz in einer Labor- oder Testumgebung sowie für Produktionsanlagen eignen, die eine Großserienproduktion erfordern.

Materialien & Anwendungen

Die Komponenten einer Plattenpresse bestehen größtenteils aus Baustählen, um eine lange Lebensdauer zu gewährleisten und mehreren Produktionszyklen standzuhalten. Die Platten werden meistens entweder aus Werkzeugstahl oder Edelstahl hergestellt und können mehrere Tonnen wiegen, was sie zu einem wesentlichen Bestandteil der Presse macht. Platten sind in Standardformen und -größen erhältlich oder können mit spezifischen Details angepasst werden. Präzise bearbeitete Platten können mit Ausschnitten, Nuten, T-Nuten, Bohr- und Gewindelöchern und anderen Merkmalen versehen werden, die für die Montage von Formen und auch für die Aufnahme der Heiz- und Kühlkanäle erforderlich sind.

Abb. 1: Präzise bearbeitete Platten mit Schlitzen, Nuten und anderen Ausschnitten, um die Anwendungsanforderungen zu erfüllen

Obwohl sie auf Langlebigkeit ausgelegt sind, sollte darauf geachtet werden, dass Schäden wie Dellen oder Dellen an den Plattenoberflächen vermieden werden, da sich Unvollkommenheiten negativ auf die geformten Teile auswirken und zu Zeit- und Kostenverlusten für die Endbearbeitung führen können.

Beheizte Plattenpressen können verwendet werden, um Teile in einer Reihe von Anwendungen zu formen, wie z.

Gummiformen: Gummiformteile werden durch Pressen von Gummiplatten oder -blöcken in einen Formhohlraum geformt. Die Temperatur und der Druck der beheizten Plattenpresse können basierend auf Geometrie, Dicke und Gummieigenschaften konfiguriert werden.

Kompressionsvulkanisation: Dieses Verfahren ähnelt dem Gummiformen, jedoch wird der Gummi mit einem Beschleuniger bei hohen Temperaturen erhitzt, wodurch die Molekularstruktur des Gummis verändert wird. Dies trägt dazu bei, Teile mit verbesserter Elastizität, Elastizität, Zugfestigkeit, Härte und Wetterbeständigkeit zu erzielen.

UHMWPE und HDPE: UHMWPE (ultrahochmolekulares Polyethylen) und HDPE (hochdichtes Polyethylen) sind Kunststoffe, die in einer Vielzahl von Produkten verwendet werden. Beide können durch Anwendung intensiver Hitze auf ihre jeweiligen Grundbestandteile geformt werden, bis die Polymerisation stattfindet, was zu schlag- und chemikalienbeständigen, einfach herzustellenden und vielseitigen Kunststoffen führt.

Feige. 2: Platten unterschiedlicher Dicke aus UHMWPE und HDPE können mit beheizten Plattenpressen hergestellt werden

Dekorative Laminate: Möbeloberflächenmaterialien und Wandverkleidungen sind Beispiele für gängige dekorative Laminate. Durch Hitze und Druck werden Papier- und Harzschichten miteinander verbunden, sodass die Harze in das Papier fließen und die Härtungsbedingungen geändert werden können, was zu unterschiedlichen Oberflächenbeschaffenheiten führt.

Kleben: Dieses Verfahren wird verwendet, wenn eine glatte Verbindung zwischen zwei oder mehreren Oberflächen erforderlich ist. Eine beheizte Plattenpresse kann mit einer Klebstoffschicht zwischen den Oberflächen verwendet werden und das Schmelzen der Schicht gefolgt von einer kontrollierten Aushärtung ist erforderlich.

Industrielle Laminate: Industrielle Laminate können in verschiedenen Qualitäten hergestellt werden, indem Schichten aus duroplastischen Harzen in Kombination mit einem Basismaterial wie Papier, Baumwolle, Stoff oder Glas verschmolzen werden. Die Bildung dieser Schichten unter hoher Temperatur und hohem Druck führt zu einem Material mit einer vielseitigen Kombination von elektrischen, mechanischen und chemischen Eigenschaften.

Holzumformung: Beheizte Plattenpressen können zur Herstellung von Sperrholz verwendet werden, indem Holzfurniere zu flachen Platten und MDF-Platten (mitteldichte Faserplatten) kombiniert werden, indem hohe Temperatur und Druck auf sortierte Holzfasern in Kombination mit Bindemitteln ausgeübt werden.

Abb 3: MDF und Sperrholz sind gängige Holzprodukte, die aus beheizten Plattenpressen hergestellt werden

Fortschrittliche Verbundwerkstoffe: Materialien mit geringem Gewicht und hervorragender Festigkeit und Schlagzähigkeit werden häufig in der Flugzeug-, Automobil- und Sportgeräteindustrie verwendet. Beheizte Plattenpressen können bei der Herstellung fortschrittlicher Verbundwerkstoffe verwendet werden, indem verstärkte Verstärkungsfasern mit höherer Festigkeit in einem Harz kombiniert werden, in einer einzigen Presse, bei der Druck, Temperatur und Vakuum kontrolliert werden können.

Festlegen von Prozessparametern

Die Entwicklung des Verfahrens für den Einsatz einer beheizten Plattenpresse ist spezifisch für die zu erstellenden Einzelteile und das verwendete Material. Faktoren wie Wärmeverteilung, Temperaturkontrolle, Aushärtezeiten, Produktionsmengen und Produktionsraten sind nur einige der Variablen neben den typischen Prozessparametern, die oft berücksichtigt werden.

Bettgröße

Das Bett einer beheizten Plattenpresse kann in der Größe von relativ klein (unter 20 Zoll) bis zu groß (100 Zoll und mehr) reichen. Neben der Aufnahme des größten Werkzeugsatzes, der zum Formen der eigentlichen Teile verwendet wird, könnten Überlegungen zum Vakuum, dem Temperaturkontrollsystem und der Anzahl der Heiz-/Kühlzonen die Gesamtbettgröße erhöhen. Beheizte Plattenpressen können auch so angepasst werden, dass sie mehrere Betten verwenden, um die Gesamtbettoberfläche weiter zu erhöhen, und werden oft für die Flexibilität der Presse bei der Teileproduktion, die Verwendung von Werkzeugsätzen und die Temperaturkontrolle integriert. Letztendlich ist es wichtig, eine Gesamtbettgröße und -konfiguration zu wählen, die zu einem erfolgreichen und effizienten Produktionsprozess führen. Ein breiter Zugang zu den Betten von allen vier Seiten der Presse ist sowohl für die automatisierte als auch für die manuelle Handhabung von Materialien und Teilen von Vorteil.

Heated Platen Press
Feige. 4: Eine 225-Tonnen-Mehrrahmen-Heizplattenpresse

Wärmequelle

Beheizte Plattenpressen können mit unterschiedlichen Heiz-/Kühloptionen ausgestattet werden, die alle ihre individuellen Vor- und Nachteile haben.

Diese Optionen umfassen;

Dampfbeheizte Platten: Diese Pressen bieten ein kostengünstiges Heizsystem und sind in der Lage, genaue Temperaturen über die gesamte Platte bereitzustellen. Dampfbeheizte Platten können beim Gummiformen, Kleben und Laminieren von Spanplatten verwendet werden und können an die Anforderungen der Formgebung angepasst werden. Sie können auch zum Heizen und Kühlen von Warmwasser verwendet werden und werden oft mit hochfesten Materialien isoliert. Die Heizgenauigkeit und -gleichmäßigkeit kann zur Prozessoptimierung sowohl mit einer einzelnen als auch mit mehreren Zonen gesteuert werden.

Ölbeheizte Platten: Diese Platten eignen sich für eine Vielzahl von Gummiformanwendungen und können auch zum Kleben und Laminieren verwendet werden. Thermofluidtransfersysteme werden innerhalb der Platte verwendet, um die Hitze zu kontrollieren, die Temperaturen von 750 °F und mehr erreichen kann. Diese Platten werden normalerweise aus einem Stück massivem Stahl gefertigt, der Verbindungskanäle enthalten kann, gefräst und entlang der Kanten geschweißt. Die Systeme sollten in der Lage sein, eine leichte Inspektion zu ermöglichen, um einen guten Flüssigkeitstransferfluss zu gewährleisten. Größere Anwendungen mit ölbeheizten Platten können mit größeren Plattengrößen und einschließlich Multi-Flow-Zonen gehandhabt werden.

Elektrisch beheizte Platten: Diese Platten sind die ideale Wahl zum Laminieren, Formen und Kleben und können zum Formen einer Vielzahl von Materialien verwendet werden. Sie wurden entwickelt, um eine gleichmäßige Wärmeverteilung und Temperaturkontrolle zu gewährleisten. Temperaturbereiche von 500 °F bis 1000 °F sind typisch und können für bestimmte Umformanwendungen bis zu 1500 °F oder höher betragen. Die präzisionsgefertigten Platten können Funktionen bieten, die es ermöglichen, die Heizelemente (Kartuschen oder Streifen) direkt in die Platte zu installieren, damit die Wärmeübertragung gut kontrolliert wird. Heizgeräte mit hoher Wattzahl können für Anwendungen verwendet werden, bei denen schnelle Heizraten erforderlich sind. Wie bei den anderen Optionen kann eine Mehrzonen-Temperaturregelung mit elektrisch beheizten Platten für Vielseitigkeit erreicht werden, und Sensoren können integriert werden, um sicherzustellen, dass die richtige Temperatur die entsprechenden Zonen erreicht und Fehler in den Teilen minimiert werden.

Tonnagen und Geschwindigkeiten

Die erforderlichen Tonnagen und Geschwindigkeiten für eine beheizte Plattenpresse hängen vom Verfahren und der Anwendung ab. Gummiformteile, Laminate, Verbund- und Holzprodukte werden vielfältige Anforderungen stellen. Zum Beispiel kann ein typisches Formpresswerkzeug einen Formdruck von 20 Tonnen erfordern, um sein Teil bzw. seine Teile zu formen. Alternativ kann ein Laminierprozess, der Schichten von Verbundplatten für Außenwände verbindet, einen Formdruck von 250 Tonnen oder mehr erfordern. Die erforderliche Presskraft wird durch die projizierte Fläche der umzuformenden Teile und deren jeweiligen Materialien bestimmt. Es ist wichtig, eine Presse mit Tonnage auszuwählen, die den speziellen Umformanforderungen entspricht. Über das erforderliche Maß hinaus eingesetzte Tonnagen können zu übermäßigem Energieverbrauch und Werkzeugverschleiß führen.

Typischerweise haben Pressen mit beheizter Platte Umformkräfte, die von 15 bis 1000 Tonnen reichen können, und Geschwindigkeiten können so konfiguriert werden, dass die Schließzeiten schnell sind und bei einer geeigneten Geschwindigkeit geschlossen werden, so dass die Tonnage gesteuert wird. Wichtiger als die tatsächliche Pressengeschwindigkeit ist es sicherzustellen, dass die Zykluszeit minimiert wird und der Umformdruck und die Temperaturen kontrolliert, genau und wiederholbar sind.

Ausrichtung und Größe des Formteils können die Öffnungsgeschwindigkeit beeinflussen. Größere Teile benötigen mehr Platz zum Öffnen und daher sind größere Maschinen erforderlich, was zu längeren Öffnungszeiten führt.

Heated Platen Press
Feige. 5: Eine 1500 Tonnen, mit 4 Tageslicht, beheizte Plattenpresse mit automatischen Be-/Entladesystemen

Temperatur

Ähnlich wie bei der Pressentonnage hängt die erforderliche Plattentemperatur und die anschließende Wärmeübertragung auf Formen und/oder Materialien direkt für die Umformung von den Anforderungen ab, um das Teil erfolgreich zu produzieren. Es ist wichtig, das Heiz- und Kühlsystem, sei es elektrisch, beheiztes Öl oder Dampf, auszuwählen, das sowohl energie- als auch kosteneffizient für die Anwendung am besten geeignet ist. Beheizte Plattenpressen werden in einer Vielzahl von Branchen und Materialien eingesetzt, und die möglichen Temperaturen können von Raumtemperatur oder nahe bei bis zu 1500 °F oder höher reichen.

In vielen Fällen wird auch der Kühlbedarf ein Faktor sein, der in die Presse programmiert werden kann, um geeignete Aushärtungsbedingungen zu gewährleisten und sicherzustellen, dass Teile und Formen danach sicher gehandhabt werden können. Die Teilegeometrie, Größe und Materialeigenschaften haben den größten Einfluss auf die erforderlichen Kühlzeiten.

Schlaganfall und Tageslicht

Beheizte Plattenpressen können mit Einfach- oder Mehrfachöffnung (Tageslicht) konfiguriert werden. Dadurch kann der Umformprozess mehrere Teile während derselben Presszyklen herstellen, da mehrere Formen in einer einzigen Presse verwendet werden können. Bei Anwendungen, bei denen die Aushärtezeiten lang sein können, kann die Vielseitigkeit einer beheizten Plattenpresse die Gesamtzahl der Pressen reduzieren, die zum Erreichen der gewünschten Produktionsleistung erforderlich sind.

Zwischen den vollständig eingefahrenen Werkzeugstirnseiten muss genügend Tageslicht vorhanden sein, um das Fertigteil aus der Presse entnehmen zu können. In der Praxis bedeutet dies Tageslicht, das etwa dem Dreifachen des Pressenhubs entspricht. Wenn eine Presse verwendet wird, um mehr als ein Teil zu produzieren, sollten Hub und Durchgang das größte erwartete Werkzeug aufnehmen. Zusätzliche Abstände können erforderlich sein, um in der Werkzeugkühlung, in der Werkzeugheizung, in Schnellwechselwerkzeugen und in Be-/Entladesystemen Platz zu finden.

Macrodyne Heated Platen Press Machine
Feige. 6: A 7500 Tonnen, mit 10 Tageslicht, beheizte Plattenpresse mit Vakuumeinhausung und Be-/Entladesystemen

Hydraulische beheizte Plattenpressen

Hydraulisch beheizte Plattenpressen sind äußerst vielseitige Maschinen. Sie werden nicht nur in vielen Industriezweigen zum Umformen von Produktionsteilen verwendet, die sowohl eine kontrollierte Temperatur als auch einen kontrollierten Umformdruck erfordern, sondern sie können auch in Test- und Laborumgebungen verwendet werden. Plattenpressen können zum Beispiel für Schlag- und Druckprüfungen sowie für Prototypen von Heißsiegeln von Kunststoffverpackungen verwendet werden.

Mit richtig integrierten Hydrauliksystemen können beheizte Plattenpressen extreme Drücke erzeugen, die zum Formen, Verdichten und Verbinden verschiedener Materialien erforderlich sind. Größere Pressen können mit übergroßen Auflagen ausgestattet werden, um eine reibungslose Bewegung der Platten zu gewährleisten und die Durchbiegung zu minimieren, was zu genauen und präzisen Teilen führt. Für viele Umformanwendungen ist es äußerst wichtig, quadratische und flache Platten zu haben, die mit zuverlässigen und wiederholbaren Pressbewegungen zusammenfallen, um die Betriebseffizienz zu erhöhen. Dies ist oft eine Anforderung für Teile, die in der Automobilindustrie, der Luft- und Raumfahrt und anderen Anwendungen verwendet werden, die beheizte Plattenpressen verwenden, bei denen es auf hohe Präzision ankommt.

Maßgeschneiderte hydraulisch beheizte Plattenpressen können für den spezifischen Prozess konstruiert und hergestellt werden. Sie können eine einzelne Öffnung, mehrere Öffnungen, nach oben oder unten wirkende Platten und viele andere Optionen umfassen. Um erfolgreiche Teileergebnisse zu gewährleisten und sich weiter auf die Maximierung der Zeit- und Betriebskosteneffizienz zu konzentrieren, kann die Presse mit einer Vielzahl von Rahmenstilen ausgestattet werden und umfasst Funktionen wie:

  • Gas- oder Elektroheizungen
  • Plattenkühlsysteme
  • Vakuumgehäuse und -systeme
  • Isolierte Wärmegehäuse
  • Plattenreiniger
  • Temperatursensoren
  • LCD-Anzeigen
  • Hochgeschwindigkeits-Datenerfassungssysteme
Macrodyne Heated Platen Press
Feige. 7: Eine 1000 beheizte Plattenpresse

Vorteile

Einige der Vorteile und Fähigkeiten einer hydraulisch beheizten Plattenpresse sind hier zusammengefasst:

  • Stabile und gleichmäßige Verteilung des Umformdrucks
  • Kontrollierte Temperaturen – ermöglicht Flexibilität der Materialien, die auf derselben Presse verwendet werden
  • Sind für den Einsatz in Labor- und Testumgebungen geeignet
  • Möglichkeit, mehrere Teile zu formen, um die Produktionskapazitäten zu maximieren
  • Vollständig konfigurierbar, um die Formgebungsanforderungen zu erfüllen, mit Anpassungsmöglichkeit; Temperatur, Druck, Position, Aushärtezeiten und Pressgeschwindigkeit
  • Maßgeschneiderte Platten mit integrierten Montage- und Kühlfunktionen
  • Präzision und Genauigkeit der Teile

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Bildreferenzen

  1. Abb. 1: HPP-F1, präzisionsbearbeitete Platten, mit Schlitzen, Nuten und anderen Ausschnitten, Macrodyne
  2. Abb 2: HPP-F2, High Density Polyethylene (HDPE), Polymer Shapes, ( https://www.polymershapes.com/product/high-density-polyethylene-hdpe/ )
  1. Abb 3: HPP-F3, Rajput, K., MDF vs. Sperrholz | Was ist MDF | Was ist Sperrholz ( https://civiljungle.com/mdf-vs-plywood/ )
  1. Abb. 4: HPP-F4, eine 225-Tonnen-Mehrrahmen-Heizplattenpresse, Macrodyne
  2. Abb. 5: HPP-F5, A 1500 Tonnen, mit 4 Etagen, beheizte Plattenpresse mit automatischen Be-/Entladesystemen, Macrodyne
  3. Abb. 6: HPP-F6, A 7500 Tonnen, mit 10 Etagen, beheizte Plattenpresse mit Vakuumeinhausung und Be-/Entladesystemen, Macrodyne
  4. Abb. 7: HPP-F7, A 1000 beheizte Plattenpresse, Macrodyne