K2019參展心得分享之「工業4.0與加工製程整合」
序言
在上期內容中，與讀者分享了K2019展會中各國參展廠 商關於「射出成型加工技術」方面的一些創新發展與技 術應用，而這期內容我們將重心放在「工業4.0與加工 製程整合」這項近年持續發燒的議題，為各位帶來筆者 在這次K2019展會中看到的「工業4.0與加工製程整合」 的最新技術與應用。
工業4.0 ─射出成型的智能化控制
在K展展會上恩格爾(Engel)介紹了其「智能工廠」軟 體的新功能，恩格爾(Engel)的新型iQ熔體控制系統(iQ melt control)將控制熔膠塑化時間，在不延長生產週期 的情況下，利用所有可用的冷卻時間來進行塑化，以盡 可能地延長塑化時間，降低剪切升溫對塑料的影響。由 於較慢的塑化可改善熔膠品質和均勻性，並大幅減少螺 桿和料管的磨損；iQ熔體控制系統操作只需輸入螺桿類 型和處理的材料。除最佳塑化時間外，該軟體還顯示有 關優化熔膠溫度和背壓的加工條件建議。另外，Engel 也展示其iQ重量控制軟體(iQ weight control software)如何「即時」自動調整對應熔膠的變化，以保持穩定 的射料重量。在展場上，Engel 還展出 Engel victory 120 射出機，並用以加工分別來自 MGG Polymers 和 Bage-Plastics 兩家塑料供應商的完全回收 100％再 生ABS材料。成型過程將在兩個裝有來自兩個不同 供應商的回收材料的料斗之間做切換，一個料斗是 MFI=21 的 ABS 回收料，另一個則是 MFI=31 的 ABS 回收料，但可控制成型射出重量一致的射出部件。除 了 Engel 外，威猛巴頓菲爾 (Wittmann Battenfeld) 也展示類似的控制解決塑料黏度變異之方案，其使用 HiQ-Flow軟體來補償材料黏度的變化，當射出成型 塑料包含由新型Wittmann G-Max 9造粒機供應來自 豎澆道或部件的粉碎回收料，在射出機臺旁藉由真空 輸送控制送回進料筒進料。
加工製程整合技術
這次K展中，許多指標性的廠商所展示出的新製程 或新技術，大多是屬於整合型的製程技術。例如巴恩斯集團(Barnes Group)的成型解決方案戰略業務 部門在其K展展位上結合了模具、熱澆道、製程控 制等合作廠商來進行共同展出，其中包括Foboha、 Gammaflux、männer、Priamus、Synventive 和 Thermoplay 等廠家，現場利用阿博格 (Arburg) 射 出機搭配Foboha的可反向旋轉之立方模具系統 (Reversecube Mold)，演示可搭配更換多臺成型料管 和在一個自動化裝配單元系統進行取樣包裝的自動化 生產過程。
TactoTek 亦在 Arburg 的展臺進行射出結構電子 (injection molded structural electronics-IMSE ™ )零 件的現場生產演示，TactoTek透過其專有的IMSE™ 技術將印刷電子產品和電子組件集成到3D注射成型 結構中，以創建薄型無縫、電子活性和經濟的智能成 型結構。TactoTek 和 Arburg，以及 TactoTek 技術合 作夥伴杜邦 (DuPont)、科思創和賽普拉斯 (Cypress) 在Arburg展位現場演示射出結構電子(IMSE™)零件 「夜燈」的製造演示（圖5）。小夜燈使用杜邦導電 油墨用於印刷電子產品，科思創聚碳酸酯薄膜作為電 子基板和裝飾表面，再結合科思創聚碳酸酯樹脂和賽 普拉斯觸摸控制器（如圖 7）。在 K 2019 Arburg 展 位上，TactoTek 生產的 IMSE™零件，在產品設計上包括模內印刷電路(in-mold circuitry)、觸摸控制(touch controls)與照明用LED元件，所有這些機構均是透 過先進的薄膜嵌入(film insert)加工成型技術將其封 裝在 PC 樹脂中。在 Arburg 展位上演示的 IMSE™現 場自動化生產是利用Arburg的電動Allrounder 470A 射出機，並結合構建包括FPT多軸機器人、Kiki夾具 和對位工站、Motan塑料乾燥機、Dr.Eschrich薄膜清 潔站、成型部件的MFP輸送機和用於片材供應的托 盤服務器、Söhner 托盤和 Regloplast 模溫控制單元 等。
而恩格爾(Engel)也在其展位上展出塑件產品生命週 期的循環經濟思考議題，將回收材料循環加工成新零 件，並同時進行產品表面裝飾。結合庫爾茲(KURZ) 的 IMD Varioform® 技術，採用部分回收材料加入新 材料(PC/ABS)結合表面裝飾技術，可以得到與新料 相同的美學和複雜形體（圖8）。這種裝飾過程不僅 在汽車行業，還具有巨大的生態潛力。此外，IMD膜 片射出成型整合技術也在威猛巴頓菲爾(Wittmann Battenfeld) 展位上進行現場演示（圖 9），Kurz 新 的 IMD Varioform 裝飾工藝首次結合 Kurz 的子公司 PolyIC開發的感測器技術，生產了具有三維凹槽的塑 膠製成的技術組件。庫爾茲(KURZ)子公司PolyIC的傳感器也可以製造成適合3D幾何形狀並符合組件的 形狀。由於其超薄的金屬網膜支撐結構，這種射出件 表面嵌入加工製程技術整合的靈活性相對提高。威猛 巴頓展位上利用一臺SmartPower XL 240 射出機搭載 GK Tool公司提供的模具技術，現場演示了一既複雜 又高效的嵌入共射技術，加工製程包含熱壓成型一個 背稱模，背後射出，射出壓縮，模內裝飾，然後裝配 觸摸傳感器，所有製程動作，都在單一射出成型循環 週期中完成。
結語
三年前上屆K2016國際橡塑膠展中，許多歐系射出 機品牌大廠，在工業4.0射出成型智慧製造的火紅議 題下，各自發展並展出其各自的智能化射出機控制技 術。而今年K2019展場上各家歐系射出機領導品牌廠 家，針對射出成型智能化控制技術也都展出了新的功 能與技術的精進。藉由製程上的數據感測與回饋來及 時修正控制射出機的加工參數，並透過大數據建立與 運算處理來達到智能化加工生產與工廠管理。 另外，2019年K展射出成型加工技術的另一項展出重 點，則是加工製程的整合技術，除了傳統上多材質共 射技術外，在展場上也看到許多展商結合印刷電路薄膜、纖維補強預浸材、表面裝飾薄膜等，來增加射出 產品的功能性與特殊質感。所以可預見未來射出成型 加工技術，將會結合或搭配更廣泛的製程整合工藝， 包含各種不同材料、複合式模具設計、模具內熱澆道 設計、異型水路設計、生產製程自動化等，故對於這 些相關環節的技術能力進行更加全面且深入的提升， 成為各廠家的當務之急。■