Spuitgieten - Hoe werkt het en wanneer te kiezen?

Wat is de mal?

Het spuitgietproces omvat vele fasen en vereist complexe apparatuur om uit te voeren. Het proces is echter gemakkelijk te begrijpen als u eenmaal bekend bent met het centrale onderdeel ervan:de mal.

Mal is een stuk gereedschap gemaakt van een hard metaal zoals staal of aluminium dat een holte bevat in de vorm van het onderdeel dat wordt gemaakt . De mal is daarom een ​​omgekeerd beeld van het onderdeel, waarbij de ruimte in de mal het eigenlijke object vertegenwoordigt, of dat nu een elektronicabehuizing, een voedselverpakking, een fles, een auto-onderdeel of misschien zelfs kinderspeelgoed is.

Deze mal, met zijn holte in de vorm van het gewenste onderdeel, geeft fabrikanten veel kracht en vrijheid. Want hoewel de metalen mal zelf lang kan duren om te fabriceren, zijn de plastic onderdelen die door . zijn gemaakt de mal kan heel, heel snel worden gemaakt.

Dit betekent dat fabrikanten in potentie één enkele mal kunnen gebruiken om in korte tijd honderdduizenden identieke onderdelen te maken. Dit doen ze door gesmolten plastic in de nauwkeurig gevormde vormholte te injecteren, het te laten afkoelen en stollen en vervolgens het gestolde plastic uit de mal te duwen. Het verwijderde stuk plastic heeft nu de exacte vorm van de vormholte.

Omdat mallen duurzaam zijn, kan het proces keer op keer worden herhaald, waardoor enorme hoeveelheden identieke plastic onderdelen kunnen worden gemaakt.

Hoe werkt spuitgieten?

In principe is spuitgieten simpelweg het proces van het in een mal persen van vloeibaar plastic en wachten tot het uithardt. In de praktijk is het echter iets ingewikkelder dan dat.

Er is een breed scala aan materiaalmogelijkheden met spuitgieten, dus de eerste fase van het proces omvat het selecteren van een geschikte thermohardende kunststof - een materiaal dat kan worden gesmolten, geïnjecteerd en vervolgens gekoeld om snel een plastic onderdeel te vormen. Voor dit proces kunnen veel materialen worden gebruikt, waaronder harde, flexibele en rubberachtige kunststoffen.

Voordat de spuitgietcyclus begint, wordt het materiaal meestal in korrelvorm verkregen. Maar voordat het in een onderdeel kan worden veranderd, moet het worden verwarmd en in zijn gesmolten vorm worden omgezet. Dit proces wordt uitgevoerd door een verwarmd vat. Het materiaal, opgeslagen in een hopper , wordt gedwongen door een ram in het verwarmde vat , waar het vloeibaar wordt. Het wordt dan naar de mal geduwd door een reciprocerende schroef .

De kracht van de schroef, die wordt geroteerd door een motor, verplaatst het gesmolten plastic naar waar het moet zijn. Wanneer het materiaal het einde van de verwarmde kamer bereikt, wordt het uit een mondstuk uitgeworpen via enkele dunne kanalen (bekend als lopers ) en in de vormholte. Dit is het injectieproces waaraan het proces zijn naam ontleent.

Omdat de metalen mal koud is, stolt het plastic vrijwel onmiddellijk en vormt het het laatste onderdeel. Dit vaste deel wordt vervolgens verwijderd door de mal te openen, zodat het volgende plastic shot kan worden voorbereid.

Het proces kan steeds opnieuw worden herhaald totdat de taak is voltooid of totdat de mal moet worden vervangen. In veel gevallen zal het vervangen van de mal niet nodig zijn, omdat mallen van zeer hard staal meer dan een miljoen keer kunnen worden gebruikt.

Voordelen van spuitgieten

Efficiëntie

Het spuitgietproces is extreem snel. Gesmolten thermoplasten koelen snel af in de metalen mal en de tijd tussen cycli kan slechts 20 seconden zijn, waardoor het proces zeer efficiënt en kosteneffectief is.

Machines kunnen ook de klok rond worden bediend, wat de totale productietijd verkort.

Materiaal- en kleuropties

Het spuitgietproces is compatibel met veel verschillende kunststoffen en kleurformules. Afhankelijk van het project kunnen kunststoffen worden geselecteerd op basis van verschillende factoren, waaronder trek- en slagvastheid, elasticiteit en hittebestendigheid.

Spuitgegoten onderdelen zijn ook gemakkelijk te kleuren, wat een van de redenen is waarom het proces veel wordt gebruikt voor consumptiegoederen. Kleuren kunnen in korrelvorm en in vloeibare vorm worden aangebracht, en sommige vormbare harsen zijn voorgekleurd.

Kracht

Gegoten onderdelen kunnen worden gemaakt van hoogwaardige thermoplasten en inzetstukken kunnen worden gebruikt om de sterkte verder te vergroten. In tegenstelling tot 3D-geprinte onderdelen hebben gegoten onderdelen geen laaglijnen en vertonen ze daarom geen zwakte over bepaalde vlakken.

Complexe en gedetailleerde onderdelen

Hoewel bepaalde ontwerpprincipes moeten worden gevolgd, kunnen matrijzen voor spuitgieten worden gemaakt in een verscheidenheid aan complexe vormen, waardoor complexe plastic onderdelen kunnen worden gemaakt.

Bovendien zorgen de hoge drukken die worden gebruikt om het plastic te injecteren ervoor dat onderdelen kunnen worden gemaakt met kleine en ingewikkelde details.

Oppervlakteafwerking

Een van de grootste voordelen van spuitgieten is de hoge oppervlaktekwaliteit van onderdelen, zelfs die rechtstreeks uit de matrijs komen. Hoewel onderdelen kunnen worden behandeld met afwerkingsprocedures, hebben as-molded onderdelen een glad oppervlak dat geschikt is voor vele doeleinden.

Consistentie

Aangezien een enkele matrijs honderdduizenden cycli kan worden gebruikt, zijn de onderdelen zeer consistent en voldoen ze aan de vereiste normen en certificeringen.

Nadelen van spuitgieten

Schimmelkosten

Hoewel de kosten per eenheid van een spuitgegoten onderdeel erg laag kunnen zijn, zijn de initiële gereedschapskosten hoog. Metalen mallen moeten worden gemaakt met behulp van een proces zoals CNC-bewerking of additieve fabricage van metaal, en dit vereist aanzienlijke materiaal- en arbeidskosten.

Desalniettemin heeft de opkomst van rapid tooling als prototypingtechniek het laagvolume spuitgieten betaalbaarder gemaakt. Met rapid tooling worden matrijzen snel en met lossere toleranties gefabriceerd, waardoor fabrikanten de doorlooptijden kunnen verkorten.

Ontwerpbeperkingen

Ingenieurs moeten binnen bepaalde ontwerpparameters werken bij het maken van metalen mallen. En hoewel het mogelijk is om een ​​enorme verscheidenheid aan spuitgegoten onderdelen te maken, kunnen sommige alternatieve productiemethoden een grotere ontwerpflexibiliteit bieden. 3D-printen maakt bijvoorbeeld complexere interne geometrieën mogelijk.

Doorlooptijden

Omdat spuitgieten een proces in twee fasen is - de fabricage van matrijzen wordt gevolgd door de fabricage van onderdelen - kan het langzamer zijn dan sommige alternatieve processen, in ieder geval in kleinere volumes.

Kosten van bestellingen met een laag volume

Aangezien metalen gereedschap aanzienlijk meer kost dan een enkel stuk plastic, hebben bestellingen met een hoog volume veel lagere kosten per eenheid.

Of spuitgieten de beste prijs-kwaliteitverhouding biedt, hangt af van verschillende factoren, zoals een aantal benodigde onderdelen, gereedschapskosten en beschikbaarheid van alternatieve technologieën.