12 plastic fabricagemethoden en wanneer ze worden gebruikt

Kunststofproductie is essentieel voor de meeste industrieën. Van polystyreen voedselverpakkingen tot industriële componenten gemaakt van PEEK van technische kwaliteit, plastic fabricage draagt ​​enorm bij aan het leven zoals we dat kennen. Zonder de mogelijkheid om plastic onderdelen te maken, zouden we radicaal nieuwe productiesystemen moeten ontwikkelen.

Maar kunststoffabricage omvat veel verschillende methoden. Spuitgieten, plastic extrusie en FDM 3D-printen zijn allemaal plastic fabricagemethoden, en er zijn er nog veel meer. Deze verschillende plastic fabricagemethoden passen bij verschillende plastic onderdelen, en het kiezen tussen deze is niet altijd eenvoudig. Budget, onderdeelontwerp en materiaal zijn slechts enkele van de factoren die een rol spelen bij het kiezen van een plastic fabricagemethode.

Dit artikel gaat in op 12 verschillende fabricagemethoden voor kunststof, legt hun basisprocessen uit en legt uit waarom ze nuttig zijn. Voor elke kunststoffabricagemethode zullen we enkele voorbeelden geven van hoe deze kan worden gebruikt om onderdelen voor eindgebruik te maken.

1. Spuitgieten

Spuitgieten is het meest voorkomende kunststof fabricageproces. Het kan thermoplastische en thermohardende polymeren verwerken.

Deze snelle kunststoffabricagemethode werkt door plastic pellets te verhitten tot ze smelten en vervolgens het gesmolten plastic in een metalen mal te dwingen met behulp van een heen en weer bewegende schroef. Het gesmolten materiaal koelt af, stolt en neemt de vorm aan van de vormholte. Het vaste deel wordt dan uit de mal geworpen.

Spuitgieten is geschikt voor een grote verscheidenheid aan materialen en onderdelen. Onderdelen moeten dunne en consistente wanden hebben, maar kunnen anders verschillende vormen en maten aannemen.

Voorbeelden van spuitgegoten onderdelen:wegwerpvoedseltrays, autodashboards, LEGO-stenen

2. Blaasvormen

Blaasvormen is een kunststofvormproces dat minder vaak wordt toegepast dan spuitgieten. Het heeft drie verschillende varianten:extrusieblaasvormen, injectieblaasvormen en injectie-rekblaasvormen.

Dit plastic fabricageproces werkt met behulp van een mal en een gesmolten thermoplastische buis, een parison genaamd (in plaats van volledig gesmolten pellets). Lucht onder druk komt de parison binnen, waardoor het plastic uitzet en de binnenwanden van de mal raakt, en uiteindelijk de vorm aanneemt van de vormholte.

Blaasvormen is geschikt voor holle kunststof onderdelen zoals plastic waterflessen, waarbij HDPE het meest voorkomende materiaal is.

Voorbeeld van geblazen onderdelen:flessen, vaten, brandstoftanks

3. Rotatiegieten

Rotatievormen is een ander kunststofvormproces - een proces waarbij hoge temperaturen en lage druk worden gebruikt om plastic onderdelen te vormen. Het werkt door een mal te draaien om het plastic materiaal naar binnen te verplaatsen.

Tijdens het rotatiegietproces wordt kunststofpoeder in een mal geplaatst, die wordt verwarmd en rond twee (of meer) assen wordt geroteerd. Deze rotatie zorgt ervoor dat gesmolten plastic de hele binnenkant van de mal bedekt en de vorm van de holte aanneemt.

Voordelen van rotatiegieten zijn onder meer eenvoudiger gereedschap, consistente wanddikte en sterke externe hoeken. Maar het proces kan traag zijn, omdat de hele mal moet worden gekoeld voordat het onderdeel wordt uitgeworpen.

Voorbeeld van rotatiegegoten onderdelen:bakken, opslagtanks, speelgoed

4. Vacuümgieten

Vacuümgieten is een kunststoffabricageproces dat gewoonlijk wordt gebruikt voor kleine batches kleurrijke prototypes. Het maakt gebruik van siliconen mallen om urethaan plastic onderdelen te maken.

Tijdens dit plastic fabricageproces giet de operator urethaan giethars in een siliconen mal; een vacuüm verwijdert vervolgens luchtbellen en luchtbellen, wat resulteert in een uitzonderlijk glad afgewerkt onderdeel. De urethaandelen worden vervolgens uitgehard in een oven.

Vacuümgieten is een populair kunststoffabricageproces voor gedeeltelijk transparante onderdelen zoals prototypevitrines.

Voorbeelden van vacuümgegoten onderdelen:elektronicabehuizingen en deksels, verschillende display-prototypes

5. Kunststofbewerking

Kunststofbewerking is een zeer populair kunststoffabricageproces. Het omvat CNC-frezen, CNC-draaien en andere gerelateerde processen.

Hoewel verschillende machines op verschillende manieren werken, houdt het bewerken van kunststof over het algemeen in dat secties van een kunststof werkstuk worden weggesneden met behulp van handmatige of computergestuurde snijgereedschappen. Bewerking is zeer nauwkeurig, werkt met een reeks kunststoffen en is beter dan gieten voor het maken van dikwandige onderdelen.

Kunststofbewerking is ook handig voor het toevoegen van details voor onderdelen die met andere technieken zijn gemaakt, zoals extrusie.

Voorbeeld bewerkte onderdelen:diverse industriële onderdelen, mallen en armaturen, autoverlichting

6. Gefuseerde depositiemodellering

Fused Deposition Modeling (FDM) is het meest voorkomende 3D-printproces voor kunststoffabricage. Het werkt met gangbare thermoplasten zoals ABS en PLA, maar ook met geavanceerde materialen zoals PEEK.

FDM werkt door geëxtrudeerd thermoplastisch filament op te warmen en het vervolgens in precieze vormen af ​​te zetten vanuit een bewegend mondstuk (bevestigd aan een printkop) volgens computerinstructies. 2D-plakjes van het onderdeel worden laag voor laag afgedrukt totdat het volledige 3D-object is gebouwd.

In kleine hoeveelheden is FDM zeer snel en kosteneffectief en kan een breed scala aan vormen produceren, inclusief die met complexe interne geometrieën. Het produceert echter geen bijzonder sterke onderdelen.

Voorbeeld FDM-onderdelen:verschillende prototypes, reserveonderdelen en reparaties, composiet industriële onderdelen

7. Stereolithografie

Stereolithografie (SLA) is een andere vorm van plastic 3D-printen die werkt met fotopolymere harsen in plaats van thermoplastische polymeren.

Het werkt door fotopolymere harsen selectief uit te harden met behulp van een lichtbron zoals een laser. (Digitale lichtverwerking, een verwante technologie, gebruikte in plaats daarvan een projector.) Onderdelen worden laag voor laag geprint terwijl het printbed door het harsvat beweegt.

SLA produceert brosse maar bijzonder gladde onderdelen, die ook transparant kunnen zijn. Het wordt vaak gebruikt voor prototyping, maar heeft ook toepassingen in de tandheelkunde in sieraden.

Voorbeeld SLA-onderdelen:display-prototypes, tandheelkundige aligners, sieradenpatronen om te gieten

8. Selectief lasersinteren

Selective laser sintering (SLS) is een proces van kunststoffabricage en een andere vorm van 3D-printen. Het wordt voornamelijk gebruikt om nylon onderdelen te maken.

SLS is een poederbedfusieproces. Het werkt door een laser te gebruiken om selectief 2D-vormen in plastic poeder te sinteren, laag voor laag, waardoor een volledig plastic onderdeel wordt opgebouwd. Het is in grote lijnen vergelijkbaar met het metaaladditieve fabricageproces van selectief lasersmelten (SLM). Een voordeel ten opzichte van andere plastic 3D-printmethoden is dat er geen ondersteunende structuren voor nodig zijn.

Meer nog dan FDM of SLA wordt SLS beschouwd als een industrieel additief productieproces en is het populair in de auto-industrie.

Voorbeeld SLS-onderdelen:gereedschap, hardware voor auto's, elektrische connectoren

9. Kunststof extrusie

Niet te verwarren met extrusie 3D-printen, plastic extrusie is het proces waarbij plastic door een matrijs wordt gedwongen om een ​​langwerpig plastic onderdeel met een consistent profiel te maken.

Dit grootschalige fabricageproces van kunststof werkt door plastic in een vat te verwarmen en het vervolgens - met behulp van een heen en weer gaande schroef - in een matrijs te dwingen, waardoor het zijn uiteindelijke vorm krijgt met een doorlopend profiel. De resulterende plastic extrusie hardt uit als het afkoelt.

Gebruikelijke kunststof extrusiematerialen omvatten polyethyleen, polypropyleen, acetaal en nylon. Het proces kent ook varianten zoals blaasfilmextrusie en buisextrusie.

Voorbeeld geëxtrudeerde onderdelen:buizen, buizen, raamkozijnen

10. Kunststof pultrusie

Kunststof pultrusie is een variant van kunststof extrusie waarbij het materiaal door een matrijs wordt getrokken in plaats van geduwd.

De kunststofvervaardigingstechniek van pultrusie is geschikt voor vezelversterkte kunststoffen. Tijdens het proces wordt een rol versterkte vezels door een tank met kunststofhars getrokken, die de vezels impregneert, en vervolgens door een verwarmde matrijs, waardoor de vezelversterkte hars zijn aangepaste profiel krijgt.

Verschillende kunststofharsen zijn geschikt voor pultrusie, waaronder polyester, polyurethaan en epoxy. Glasvezels zijn het meest voorkomende versterkende materiaal.

Voorbeeld gepultrudeerde onderdelen:verstijvingsstaven, skistokken, verschillende versterkende structurele delen

11. Kunststof lassen

Lassen wordt meestal geassocieerd met metalen, maar kunststof lassen is een nuttig kunststof fabricageproces voor het verbinden van thermoplastische componenten die niet geschikt zijn voor lijmen of andere montagemethoden.

Het kunststoflasproces kent een groot aantal varianten, waaronder heetgaslassen, speedtip-lassen en contactlassen. De meeste varianten omvatten het voorbereiden van het oppervlak van het plastic, het toepassen van warmte en druk en vervolgens afkoelen.

De verschillende lasmethoden voor kunststof kunnen worden geclassificeerd als thermisch, mechanisch of elektromagnetisch.

Voorbeeld van gelaste onderdelen:behuizingen, onderdelen van mobiele telefoons, medische apparaten

12. Thermovormen

Thermovormen is een soort plastic fabricage die lijkt op gieten, maar waarbij zacht verwarmde plastic folie wordt gebruikt in plaats van volledig gesmolten plastic.

De techniek van de kunststoffabricagemethode vereist een oven en een mal. Tijdens het proces wordt het plastic vel verwarmd tot het buigzaam is; het wordt vervolgens over een mal uitgerekt - meestal met behulp van een vacuüm - voordat het wordt bijgesneden en afgekoeld.

Thermovormen is vrij veelzijdig, omdat het zowel op kleine schaal als voor massaproductie kan worden uitgevoerd.

Voorbeeld gethermovormde onderdelen:blisterverpakkingen, plastic bekers, deksels