想把生產(chǎn)遷移至低工資國家的努力導(dǎo)致注塑行業(yè)面臨著愈來愈緊迫的成本壓力，這迫使加工業(yè)者盡可能快地推行降低成本的措施，例如新的生產(chǎn)工藝、更高的集成和物資供應(yīng)上的變化。現(xiàn)在的生產(chǎn)也為節(jié)約提供了可觀的空間。
一種途徑是周期時間，它可能超出最短可能值的40%以上。這里的原因存在于差勁的模具熱學(xué)設(shè)計和過度的殘余冷卻時間，這通常是根據(jù)估算而主觀地預(yù)先設(shè)定的。機(jī)器操作者也常常加入一個安全余量，以彌補(bǔ)工藝及模具偏差，例如溫度和控制波動，并把生產(chǎn)放到一個穩(wěn)定狀態(tài)當(dāng)中。但這常常是以不理想的周期時間為代價，所以是高成本的。
根據(jù)模溫計算冷卻時間
冷卻不僅直接影響在工藝成本，而且對質(zhì)量也有著顯著的影響，這反過來又影響著生產(chǎn)效率。殘余冷卻時間現(xiàn)在是作為固定值被輸入，無法彌補(bǔ)生產(chǎn)過程中偶爾發(fā)生的干擾，例如工藝、機(jī)器控制和材料的波動。結(jié)果是批量生產(chǎn)過程中扭曲、尺寸準(zhǔn)確度、表面質(zhì)量和其它部件特性的變化。
為了解決這樣的問題，德國South-West-phalia理工大學(xué)、Kistler儀器公司和知名的加工企業(yè)聯(lián)合參與了一個研究項目，開發(fā)一種系統(tǒng)，脫模點不依賴于固定的周期時間，而是和塑件達(dá)到確定熱狀態(tài)的時候有關(guān)系。這個步驟不會再把冷卻時間保持穩(wěn)定，而是模具的熱學(xué)性能。通過測量塑件表面溫度和模腔壓力，在工藝中逐個周期地確定出塑件的熱學(xué)狀態(tài)。殘余冷卻時間被自動地計算出來，并被直接傳送給機(jī)器控制裝置。
此工藝具有重要的優(yōu)勢：
因為不再有必要估算和輸入殘余冷卻時間，所以試模和安裝時間縮短； 因為冷卻時間及周期時間被盡可能地保持短暫，所以經(jīng)濟(jì)性方面有了顯著的改進(jìn)； 因為脫模溫度穩(wěn)定，所以塑件質(zhì)量盡可能地維持穩(wěn)定。
用于綜合測量壓力和溫度的傳感器
理想的脫模溫度不僅是由所用塑料決定的，而且還由塑件形狀所決定。因為皺縮和扭曲過程的復(fù)雜性，以及模壁和熔體溫度不能預(yù)先被準(zhǔn)確地確定，所以不可能準(zhǔn)確計算出注塑件的脫模溫度。只能根據(jù)來自原料生產(chǎn)商的引導(dǎo)值和制模商的經(jīng)驗來進(jìn)行估算，因為在脫模時，以傳統(tǒng)壁厚，貫穿塑件截面的溫度不會完全相等，從塑件中間到外部總會有一個溫度梯度。
所以，為了確定理想的脫模點，要利用普通的冷卻時間公式。這實現(xiàn)了對殘余冷卻時間的理論計算。為了確定某一溫度下的脫模點，意味著模壁溫度和熔體溫度的塑料性能必須在冷卻過程開始時就已知了。然而，如前所述，最后提到的兩個參數(shù)是未知的。當(dāng)然，注塑周期中的熔體溫度可以在注塑周期中通過熱電偶被實驗性地獲取，熱電偶必須在每個周期被引入到模腔中。然而，這種溫度確定方法不適用于生產(chǎn)當(dāng)中，而主要被用于科學(xué)研究。
因此，為了自動計算出批量生產(chǎn)中的殘余冷卻時間，有必要開發(fā)一種方法來準(zhǔn)確確定模壁溫度分布情況和冷卻開始時也就是實際填模過程之后的熔體溫度。這需要應(yīng)用組合的溫度傳感器/壓力傳感器（圖1）。
圖1：模腔壓力和溫度綜合傳感器的剖面圖
依靠這種特殊設(shè)計的感應(yīng)器，溫度測量在傳感器表面進(jìn)行，當(dāng)熔體一到達(dá)傳感器時，和熔體的接觸溫度就被記錄下來。在此點之前，傳感器精確地記錄模具溫度，并提供有關(guān)模壁溫度分布情況的必要信息。綜合的模腔壓力傳感器探查冷卻開始時體積測定式填充的位置（圖2）。因此，所有的信息都可用于逐個周期地通過深入的算法來自動解答冷卻時間公式，把啟動脫模過程的實際冷卻時間提供給注塑機(jī)。
圖2：用模腔壓力和溫度綜合感應(yīng)器測得的工藝情況
在生產(chǎn)中證實的預(yù)期
在中間時期，上述的方法也在一個大型ABS材料的外殼件（塑件重量約1kg）上被測試。其表面被鏡面拋光，必須絕對地?zé)o缺陷。工藝的總周期時間為61秒，其中42秒被冷卻時間所占據(jù)。平均模溫為62℃.在徹底的手工優(yōu)化以后，塑件可以在穩(wěn)定的冷卻時間下被做得有足夠的品質(zhì)。冷卻時間縮短到40秒的固定值把工藝旋轉(zhuǎn)到了一個不確定的質(zhì)量狀態(tài)。在不定期間斷中，塑件表面出現(xiàn)裂紋（圖3）。這是由頂針?biāo)鸬模驗樗芗€沒有達(dá)到脫模點的正確溫度。冷卻時間縮短2秒鐘使百分之百用肉眼檢查塑件成為必要。
圖3：沒有自動冷卻時間計算，在塑件上會偶爾出現(xiàn)裂紋
在穩(wěn)定的72℃脫模溫度之下利用自動的冷卻時間計算，可以實現(xiàn)39.8-40.3秒之間的冷卻時間。在這種情況下，即使在較長的生產(chǎn)時間之內(nèi)也不會出現(xiàn)裂紋。以這種方式，與安全余量相比，冷卻時間被縮短5%。
為了檢查系統(tǒng)表現(xiàn)，平均模溫被升高至70℃.現(xiàn)在該系統(tǒng)自動地增加冷卻時間，在同樣72℃的溫度之下脫模。這個情況里的塑件表面也是完美無瑕的。除了表面性能以外，還有更多針對塑件的測試參數(shù)。如果脫模溫度保持穩(wěn)定，它們停留在所需的偏差范圍之內(nèi)。
這個例子表明，對于已被人工優(yōu)化至極限的工藝，冷卻時間的自動計算及可能最早的理想變形點可以獲得周期時間的進(jìn)一步縮短，同時保持最佳品質(zhì)的通常狀態(tài)。
集成于注塑機(jī)中
對于工業(yè)應(yīng)用，把這種方法集成以于注塑機(jī)中是重要的。以受控動作介入到過程中的方法必須以穩(wěn)定的方式被綜合到機(jī)器中。已獲認(rèn)可的解決方法被選來推行這種方法。計算法則被綜合到工業(yè)用載荷放大器中（圖4）。Kistler公司多年來在更換點的自動優(yōu)化上使用這種技術(shù)。智能載荷放大器被完全融入到了注塑機(jī)控制當(dāng)中。這確保了最大的工藝穩(wěn)定性。
圖4：帶組合自動冷卻時間計算的SmartAmp載荷放大器
