Горизонтальные и вертикальные литьевые машины: какая ориентация зажима лучше подходит для вашей производственной линии?

Термопластавтомат (машина литья под давлением) — одно из самых универсальных видов оборудования в переработке пластмасс, но устроены такие машины по-разному. Зайдите на два разных завода — и на одном вы увидите пресс длиной с автобус, формующий автомобильные бамперы, а прямо рядом с ним компактную машину размером немногим больше картотечного шкафа, выпускающую разъёмы с уже отлитыми металлическими контактами. Обе — термопластавтоматы. Разница между ними сводится к одному конструктивному решению: ориентации узла смыкания и узла впрыска.

Именно этот выбор — горизонтальная или вертикальная компоновка — определяет, что машина способна производить, как организована автоматизация и сколько места на участке она занимает. Ошибётесь с выбором — и производителю придётся бороться либо с гравитацией, либо со временем цикла, а иногда и с тем, и с другим. В этом материале разбираемся, чем горизонтальное литьё реально отличается от вертикального, где каждый тип выигрывает и какие производители лидируют в каждой категории.

Главное отличие: ориентация узла смыкания и гравитация

Горизонтальный термопластавтомат открывает и закрывает форму вбок, параллельно полу, а узел впрыска подаёт материал вдоль той же горизонтальной оси. Именно такую машину представляет большинство людей, слыша словосочетание «литьё под давлением» — это универсальная рабочая лошадка отрасли.

Вертикальный термопластавтомат разворачивает эту схему на 90 градусов. Узел смыкания открывается и закрывается вертикально, вверх-вниз, а узел впрыска обычно расположен сверху и подаёт материал вниз, в форму, плоскость разъёма которой горизонтальна.

Эта разница кажется чисто внешней. На самом деле это не так. В горизонтальной машине гравитация действует против подвижной половины формы — это не проблема при высоком тоннаже и большом объёме выпуска, но во время впрыска сложно удержать на месте что-то ещё, например металлическую закладную деталь. В вертикальной машине нижняя половина формы направлена прямо вверх. Металлический контакт, электрический разъём или заранее установленный компонент просто лежит горизонтально в полости формы, пока верхняя половина не сомкнётся сверху. Гравитация бесплатно выполняет работу по фиксации детали.

Именно в этом заключается вся логика того, почему вертикальные машины доминируют в литье с закладными деталями и накатке (overmolding), а горизонтальные — во всём остальном. Стоит понять ориентацию узла смыкания и то, как гравитация действует на деталь внутри формы, и все остальные различия в спецификации — диапазон тоннажа, занимаемая площадь, тип автоматизации — становятся логичным следствием этого принципа.

В чём выигрывают горизонтальные машины

Пример горизонтального термопластавтомата (Chuan Lih Fa - CLF)

Горизонтальные машины стали стандартом отрасли не случайно: как только деталь выпадает из формы, гравитация тянет её прямо вниз и наружу, что значительно упрощает полную автоматизацию с роботами-съёмниками и конвейерными линиями. Именно поэтому горизонтальные прессы доминируют в крупносерийном производстве — автомобильные бамперы и приборные панели, корпуса бытовой техники, упаковка, крышки и укупорка, преформы ПЭТ и всё остальное, где приоритетом является эффективный выпуск больших объёмов продукции.

Горизонтальные машины также обладают самым широким диапазоном тоннажа в отрасли — от компактных 50-тонных прессов до двухплитных гигантов на 4000 тонн и выше, поэтому на одной и той же базовой архитектуре можно выпускать что угодно, от мелких прецизионных компонентов до автомобильных бамперов и промышленных поддонов.

В чём выигрывают вертикальные машины

Пример вертикального термопластавтомата (Taiwan Kinki - TKC)

Вертикальные машины — инструмент узкой специализации, и их специализация — литьё с закладными деталями и накатка (overmolding). Поскольку нижняя половина формы обращена вверх, оператор или робот может просто уложить металлический контакт, провод или предварительно сформованный компонент плашмя в полость формы, и гравитация удержит его на месте, пока машина смыкается. Попробуйте сделать то же самое на горизонтальной машине — и закладную деталь придётся удерживать вертикально, против гравитации: технически возможно, но далеко не так изящно.

Именно поэтому вертикальные прессы встречаются повсюду, где важно литьё с закладными деталями: электрические разъёмы и накатка проводов, автомобильные датчики, компоненты медицинских изделий, а также многоматериальные или многоцветные изделия, изготавливаемые на поворотных или челночных столах, позволяющих оператору устанавливать закладные детали на одной позиции, пока на другой идёт литьё. Вертикальные машины также остаются стандартным выбором для изделий из жидкого силиконового каучука (ЖСК) и твёрдого силикона, низконапорной герметизации электроники, а также для компактных производственных линий, где площадь помещения в дефиците: небольшой вертикальный пресс может стоить лишь долю от цены эквивалентной горизонтальной машины, что отчасти объясняет их широкое распространение в низкотоннажном специализированном производстве.

Верхний предел тоннажа у вертикальных машин обычно ниже, чем у горизонтальных — большинство стандартных моделей укладываются в диапазон 15–500 тонн, — хотя специализированные гибридные модели с вертикальным смыканием и горизонтальным впрыском способны существенно превзойти этот диапазон для более крупных деталей с закладными элементами.

Как выбрать подходящую машину для вашей производственной линии

Решение обычно сводится к трём вопросам:

• Требуется ли детали закладной элемент, накатка (overmolding) или многоматериальное литьё? Если да — начните с рассмотрения вертикальной машины.
• Речь идёт о крупносерийном производстве крупной однокомпонентной детали? Тогда практически всегда лучше подходит горизонтальная машина.
• Сколько реально свободного места есть на вашей площадке? На тонну усилия смыкания вертикальные машины занимают меньше площади, что критично для помещений с ограниченным пространством или в условиях чистых комнат.

Многие производители используют оба типа одновременно. Например, на линии по выпуску автокомпонентов горизонтальные прессы могут использоваться для крупных корпусных деталей, отливаемых за один впрыск, а вертикальные прессы — далее по линии для разъёмов и датчиков, устанавливаемых внутрь этих корпусов.

Топ-5 производителей горизонтальных термопластавтоматов

1. ARBURG(Арбург) — Германия

Основанная в 1923 году под Штутгартом и до сих пор полностью принадлежащая семьям Хель и Кайнат, компания Arburg построила свою репутацию на платформе ALLROUNDER — модульной линейке гидравлических, гибридных и электрических машин тоннажом примерно от 14 до 730 американских тонн, спроектированной так, чтобы одну и ту же базовую машину можно было перенастраивать под огромный диапазон изделий. Производство сосредоточено на единственном заводе в немецком Лоссбурге, что компания считает основой своего контроля качества, а её клиентская база в значительной мере смещена в сторону медицинского литья и прецизионной упаковки.

2. Fu Chun Shin (FCS) — Тайвань

Основанная в 1974 году, FCS — крупнейший производитель термопластавтоматов на Тайване и первая — и на сегодня единственная — публичная компания в тайваньской отрасли литья под давлением. Её горизонтальная линейка охватывает диапазон примерно от 30 до 4000 тонн, от мелких прецизионных компонентов до крупных двухплитных и многокомпонентных систем, с энергосберегающими гидравлическими и полностью электрическими вариантами по всей линейке.

3. Husky — Канада

Основанная в 1953 году в Болтоне, провинция Онтарио, Husky — горизонтальная машина, на которой работает значительная часть мировой индустрии розлива напитков: это крупнейший в мире производитель форм и машин для преформ ПЭТ, а её платформа HyPET использует высокогнёздную оснастку до 200 гнёзд для производства преформ бутылок. Помимо ПЭТ, платформы Hylectric и HyCAP охватывают тонкостенную пищевую упаковку, укупорку, а также медицинское и фармацевтическое литьё — всё на той же скоростной горизонтальной архитектуре, которая принесла Husky имя в упаковочной отрасли.

4. Chuan Lih Fa (CLF) — Тайвань

Основанная в 1966 году, CLF на протяжении почти 60 лет строила репутацию на крупно- и сверхкрупнотоннажных горизонтальных машинах — от 60-тонных моделей до двухплитных систем на 5000 тонн для автомобильных бамперов, приборных панелей, поддонов и крупной тары. Её платформы с шарнирно-рычажным и двухплитным механизмом спроектированы специально для крупнейших однокомпонентных деталей на рынке.

5. Haitian International (Хайтянь Интернэшнл) — Китай

Основанная в 1966 году в Нинбо, Haitian International — крупнейший в мире производитель термопластавтоматов по объёму выпуска, изготавливающий примерно 40 000–50 000 машин в год для клиентов более чем в 160 странах. Горизонтальная линейка начинается от 44 тонн и доходит до рекордных значений — в 2023 году компания изготовила и поставила французскому производителю двухплитную машину на 8800 тонн, считающуюся крупнейшим термопластавтоматом из когда-либо выпущенных, а сервогидравлические, гибридные и полностью электрические платформы покрывают весь диапазон между этими значениями.

Топ-5 производителей вертикальных термопластавтоматов

1. Taiwan Kinki (TKC) — Тайвань

Имея почти 40-летний опыт, Taiwan Kinki выпускает практически исключительно вертикальные термопластавтоматы и стала первым тайваньским производителем вертикальных машин, внедрившим стандарты ESG ООН. Её полностью электрическая серия KET, безколонная серия KC и высокопроизводительная серия KR охватывают диапазон от 15 тонн до заказных моделей на 800 тонн, включая литьё с закладными деталями, поворотные и сдвижные столы, а также прессы для резины и силикона.

2. NISSEI (Ниссеи) — Япония

Основанная в 1947 году Каташи Аоки в японском городе Сакаки, компания NISSEI поставила более 125 000 машин в свыше 80 стран мира и владеет базовым патентом на механизм впрыска с вращающимся плунжером и линейным шнеком, который до сих пор широко используется в отрасли. Её серия TNX и гибридная серия TWX-RIII специально разработаны для автоматизации литья с закладными деталями, с низкопрофильной конструкцией узла смыкания, снижающей высоту формы и упрощающей интеграцию роботов-съёмников и шарнирных манипуляторов в высокообъёмное производство с закладными элементами.

3. ENGEL (Энгель) — Австрия

Основанная в 1945 году в австрийском Швертберге и по сей день на 100% принадлежащая семье, ENGEL — один из крупнейших в мире производителей полной линейки термопластавтоматов, с горизонтальной линейкой до 5500 тонн и глубокими корнями в автомобильном, медицинском и упаковочном литье. Её вертикальные машины следуют тому же подходу с приоритетом автоматизации — ENGEL поставляла вертикальные прессы университетским исследовательским лабораториям специально для НИОКР в области литья с закладными деталями и композитных материалов, — что делает компанию распространённым выбором для производителей, желающих получать оба типа машин от одного поставщика.

4. Yuh Dak Machinery (Юй Да) — Тайвань

Основанная в 1986 году и входящая в группу Huarong, Yuh Dak специализируется на вертикальных машинах тоннажом примерно от 15 до 300 тонн, с четырёхколонной вертикальной системой смыкания для литья с закладными деталями и двухцветными поворотными столами на основе поворота на 180 градусов для многоматериальных изделий — конфигурация, распространённая при производстве автомобильных уплотнителей и компонентов проводных разъёмов.

5. King's Solution (Кингс Солюшн) — Тайвань

Работая с 1983 года, King's Solution выпускает вертикальные машины с четырьмя и двумя колоннами, а также специализированные системы низконапорного литья (LPM) для герметизации электроники, с энергосберегающей гидравликой на насосах переменной производительности, снижающей энергопотребление до половины. Её конфигурации с поворотными и двойными сдвижными столами разработаны специально для литья с закладными деталями и производства изделий из ЖСК.

Часто задаваемые вопросы

Что лучше — горизонтальный или вертикальный термопластавтомат?

Ни один из типов не лучше универсально — они решают разные задачи. Горизонтальные машины выигрывают по объёму выпуска, диапазону тоннажа и крупным однокомпонентным деталям. Вертикальные машины выигрывают в литье с закладными деталями, накатке (overmolding) и компактном производстве с ограниченной площадью.

Для чего применяется вертикальное литьё под давлением?

В первую очередь для литья с закладными деталями и накатки (overmolding), когда металлический или предварительно сформованный компонент должен горизонтально лежать в форме перед впрыском. Типичные области применения — электрические разъёмы, накатка проводов, компоненты медицинских изделий и изделия из жидкого силиконового каучука (ЖСК).

Какой типичный диапазон тоннажа у каждого типа?

Горизонтальные машины обычно находятся в диапазоне от 50 до 4000+ тонн. Вертикальные машины обычно — от 15 до 500 тонн, хотя специализированные гибридные модели с вертикальным смыканием и горизонтальным впрыском могут значительно превышать этот диапазон для более крупных деталей с закладными элементами.

Нужен ли вашей производственной линии объём горизонтального пресса или точность вертикальной системы литья с закладными деталями — PRM-Taiwan напрямую связывает покупателей с производителями обоих типов оборудования. Ознакомьтесь с нашими категориями «Горизонтальные термопластавтоматы» и «Вертикальные термопластавтоматы», чтобы напрямую сравнить поставщиков.