Wat u moet weten over materiaalcompatibiliteit voor spuitgieten met meerdere materialen

Multi-materiaal spuitgieten is een overkoepelende term die verwijst naar elk spuitgietproces waarbij twee of meer verschillende materialen worden verbonden om een ​​enkel kunststof onderdeel te vormen. De meest voorkomende vormen van multi-materiaal spuitgieten zijn overmolding en two-shot spuitgieten.

Overmolding is een proces dat een verenigd product vormt uit twee of meer verschillende thermoplasten. Tijdens dit proces vormt een ingenieur een substraat uit het stijve overmold-materiaal en plaatst het substraat vervolgens in een overmold-holte in een afzonderlijk gereedschap. Vervolgens wordt het gesmolten overgoten materiaal in, op of rond het substraat uitgeworpen. Naarmate de thermoplasten afkoelen, worden de materialen chemisch of mechanisch gebonden - wat het eindproduct een hoge mate van sterkte en duurzaamheid geeft. Hoewel dit de overheadkosten van een gereedschap verhoogt, kan het u later een fortuin besparen door de noodzaak voor een assemblageproces te elimineren, waardoor de arbeids- en resourcekosten worden verlaagd.

Veel van dezelfde eigenschappen kun je bereiken met two-shot spuitgieten, ook wel double-shot spuitgieten genoemd. Het verschil tussen overmolding en two-shot molding is dat de eerste met twee gereedschappen wordt gedaan, terwijl de laatste met één gereedschap wordt gedaan. Tijdens two-shot spuitgieten wordt het eerste materiaal in een mal geïnjecteerd om het substraat te creëren, dat vervolgens wordt overgebracht naar de andere kamer van de mal door een uiteinde van de arm nadat het stolt en afkoelt. Daarna gaat de matrijs open en draait de zijde met het substraat 180° om de andere matrijskamer te ontmoeten. Zodra het substraat op zijn plaats is, injecteert het spuitgietmondstuk het tweede materiaal in de holte en hecht het aan het substraat.

Vanuit een overheadperspectief is spuitgieten met twee schoten duurder om te ontwerpen en te bouwen, maar het is sneller en beter geschikt voor grote productieruns dan overmolding. Overmolding vereist handarbeid, omdat iemand het eerste deel van de mal fysiek moet verwijderen en in de tweede mal moet plaatsen, wat alleen economisch is voor kleinere productiegroottes.

Omdat de materialen voor overmolding en two-shot spuitgieten aan elkaar moeten worden gehecht, moeten de kunststoffen onderling compatibel zijn. Materiaalcompatibiliteit, die zijn oorsprong vindt in chemische compatibiliteit, is een maatstaf voor hoe stabiel een materiaal is wanneer het in contact komt met een ander materiaal. Als twee materialen met elkaar in contact komen en een chemische reactie veroorzaken, zijn ze incompatibel en kunnen ze niet samen worden gebruikt bij spuitgieten van meerdere materialen.

Voor materialen die chemisch niet compatibel zijn, wordt meestal een positieve bevestigingsfunctie of mechanische binding aanbevolen. Dit verbindt de twee materialen met elkaar zonder een chemische binding.

Dit is wat u moet weten over het kiezen van thermohardende spuitgietmaterialen op basis van materiaalcompatibiliteit en het onderhandelen over andere factoren zoals wrijving, slijtage en hechting:

Belangrijkste overwegingen bij de keuze van spuitgietmateriaal

Als het gaat om spuitgieten van meerdere materialen, kan het per ongeluk mengen van twee onverenigbare materialen catastrofaal zijn. In het beste geval merkt u misschien een vreselijke geur die de vloer van de productieruimte doordringt. In het slechtste geval kan het vat van uw spuitgietmachine in stukken exploderen. Om nadelige resultaten te voorkomen, moeten ingenieurs en productteams harsen zorgvuldig kiezen en ervoor zorgen dat er geen contra-indicaties zijn.

U kunt een compatibiliteitstabel voor overmolding-materialen zoals deze gebruiken om te controleren of twee van uw toekomstige materialen gecontra-indiceerd zijn. Als algemene regel geldt dat de volgende gebruikelijke spuitgietmaterialen nooit samen mogen worden gebruikt:

• Acetaal met PVC of CPVC
• Ionomeer met acetaal, PVC of CPVC
• TPV met acetaal, PVC of CPVC

U kunt de volledige chemisch compatibele overmolding-materialenkaart downloaden om te controleren of uw gewenste materialen chemisch compatibel zijn of dat ze beter geschikt zijn voor een positieve bevestigingsfunctie.

Als u dezelfde machinecilinder en -schroef gebruikt om twee harsen te verwerken - zelfs harsen die niet met elkaar zouden moeten reageren - zorg er dan voor dat u alle machines demonteert en grondig schoonmaakt voordat u de verwerking hervat. Zelfs de kleinste sporen van thermohardende spuitgietmaterialen kunnen een reactie veroorzaken.

Hoe wrijving, hechting en slijtage invloed hebben op spuitgieten van meerdere materialen

Tribologie is de studie van wrijving en slijtage die optreedt tussen twee oppervlakken die tegen elkaar bewegen, voornamelijk met betrekking tot snap-fit ​​clips of in elkaar grijpende onderdelen. Om wrijving te verminderen en de prestaties van uw einddeel te verbeteren, moet u naast hun compatibiliteit ook rekening houden met de tribologische prestaties van uw toekomstige materialen. Een slijtvast polymeer zoals HDPE of een glad materiaal zoals acetaal zouden bijvoorbeeld goede kandidaten zijn voor een klikbare clip, omdat deze materialen glad genoeg zijn om haken en ogen te voorkomen op ruwere plekken en zeer slijtvast zijn.

Om slijtage verder te verminderen, zouden ingenieurs moeten overwegen om metalen inzetstukken te gebruiken in plaats van plastic tijdens het twee-shot spuitgietproces. Materiaalcompatibiliteit is minder belangrijk bij metalen inzetstukken - u moet er alleen voor zorgen dat er een solide mechanische verbinding wordt gecreëerd wanneer het plastic over en rond het inzetstuk wordt geïnjecteerd, waarvoor een positieve bevestigingsfunctie moet worden ontworpen. Brons en messing zijn betaalbare opties, maar ze zijn onderhevig aan slijtage na verloop van tijd. Om wrijving en slijtage te verklaren, moet u de tijd nemen om tribologie te begrijpen en na te denken over hoe goed uw toekomstige materialen in de loop van de tijd zullen standhouden.

Hoewel overmolding en two-shot-spuitgieten twee materialen chemisch of mechanisch met elkaar verbinden, kunt u toch problemen krijgen met de hechting, vooral bij TPE. TPE is een veelgebruikt spuitgietmateriaal, maar hecht in sommige gevallen niet goed aan het substraat, wat kan leiden tot afbladderen, krullen, rafelen of delaminatie van materiaallagen. Als uw ontwerp het gebruik van TPE vereist, kunt u de hechting verbeteren door ervoor te zorgen dat de gesmolten plastic overlay niet te dun is. Als de overlay minder dan 1/16-inch dik is, kan het materiaal te snel afkoelen om goed aan het substraat te hechten. Soortgelijke problemen zullen optreden als de verhouding tussen lengte en dikte niet proportioneel is.

U kunt ook de hechting verbeteren, ongeacht het gebruikte elastomeer, door deze tips te proberen:

• Ontwerp een abrupte overgang tussen het substraat en de overlay om verdunning te voorkomen
• Gebruik een afsluiting om een ​​harde stop voor het gesmolten materiaal te creëren en om krullen of mogelijke scheurpunten te elimineren
• Zorg voor voldoende ventilatie in het gereedschap om te voorkomen dat lucht in de holte vast komt te zitten tijdens het overgieten
• Houd inserts en substraten schoon, waardoor ze betere hechtingen kunnen vormen
• Verwarm de inzetstukken voor om de hechtsterkte te verbeteren

Master materiaalkeuze voor spuitgieten met Fast Radius

Spuitgieten van meerdere materialen is een uitstekend productieproces voor het bouwen van duurzame onderdelen die na verloop van tijd niet uit elkaar gaan. U kunt echter niet zomaar twee thermoplasten gebruiken voor het two-shot spuitgietproces. Compatibiliteit met twee-shot gietmateriaal en factoren zoals hechting, wrijving en slijtage introduceren extra lagen van complexiteit bij de materiaalkeuze. Een ervaren productiepartner als Fast Radius kan het hele proces ontrafelen, materiaalselectie vereenvoudigen, onderdeelontwerpen optimaliseren en de productie versnellen.

Als u meer vragen heeft over materiaalcompatibiliteit voor overmolding of two-shot spuitgieten, neem dan vandaag nog contact op met de ontwerpers van Fast Radius. Ons ontwerpteam heeft jarenlange ervaring met het helpen van productteams bij het kiezen van het juiste materiaal voor hun volgende project. Laten we er samen iets ongelooflijks van maken.

Voor meer informatie over spuitgietservices of andere materiaalkeuzegidsen, bekijk meer artikelen in het Fast Radius-informatiecentrum.

Klaar om uw onderdelen te maken met Fast Radius?