Top toepassingen en belangrijke voordelen van injectiegieten

Wat zijn de gangbare toepassingen van injectiegieten? Wat onderscheidt het als productieproces? Dit artikel dekt de belangrijkste voordelen van injectiegieten en geeft inzicht of injectiegieten geschikt is voor uw industrie-toepassingen.

Industrieën schakelen van metaal naar kunststofcomponenten vanwege gewichtsreductie, prestatiekenmerken, kostenbesparing, diverse weerstanden tegen corrosie en andere soorten slijtage en de snelle productietijden die erbij horen. Het proces dat deze voordelen voor kunststofonderdeelproductie kan leveren, is injectiegieten.

De bron van meer dan 40% van alle kunststofonderdelen wereldwijd en een $300 miljard markt per mid-2022, is injectiegieten het productieproces van het vormen van componenten in malen. In de afgelopen jaren heeft het meer trac gekregen in de medische industrie, met name door de toenemende vraag naar biologisch afbreekbare materialen die milieuvriendelijker zijn en de mogelijkheid om hoogwaardige, kosteneffectieve onderdelen te bereiken.

De veelzijdigheid van injectiegieten stelt u in staat om hoge volumes onderdelen te produceren tegen een lagere stukprijs en bij grotere snelheden vergeleken met andere processen zoals CNC-bewerking en 3D-printen. Er zijn meer dan 25.000 ingenieursmaterialen compatibel met injectiegieten waaruit u kunt kiezen, en u kunt uw producten ook schalen naar duizenden of zelfs miljoenen.

U moet injectiegieten overwegen voor projecten:

Die grote jaarlikse productievolumes vereisen;
Die ingewikkelde ontwerpen en vormen omvatten (zolang het ontwerp rekening houdt met IM-ontwerpbeperkingen zoals onderkanten en wanddikte);
Die onderdeelconsolidatie of metaal-naar-kunststof conversie nodig hebben;
Waar oppervlakteafwerking een grote factor is;
Die materialen omvatten die te duur zouden zijn met andere productieprocessen;
Die dure materialen omvatten die budgettaire zorgen opleveren als bewerkt;
Of voor het geval het ontwerp waarschijnlijk hetzelfde blijft of alleen in kleinere stappen verandert over meerdere jaren (en productieruns).

Laten we duiken in de gangbare toepassingen van injectiegieten en de belangrijkste voordelen van dit hogere-volume productieproces.

Welke soorten onderdelen kunt u maken met injectiegieten?

Injectiegieten is gangbaar in diverse industrieën. U vindt waarschijnlijk geïnjecteerd gegoten kunststofonderdelen in bouw, voedsel en drank en consumptiegoederen, onder vele andere industrieën.

De meest gangbare toepassingen op het Protolabs Network platform zijn:

Luchtvaart
Automotive
Elektronica
Medisch

Injectiegieten luchtvaartonderdelen

Luchtvaartcomponenten moeten aan specifieke standaarden voldoen. Ze moeten licht, duurzaam en in staat zijn extreme temperatuurveranderingen te weerstaan.

De meest gangbare geïnjecteerd gegoten onderdelen voor luchtvaart zijn:

Bezels
Chassiscomponenten
Omhullingen
Behuizingen
Panelen

Injectiegieten automotiveonderdelen

Door de jaren heen zijn transporttechnologieën geavanceerder geworden. Gemiddeld bevat een auto 30.000 onderdelen intern en extern, van de motorblok tot kleine sensoren die chauffeurs waarschuwen voor veiligheids- of onderhoudskwesties. Bijna elk kunststofcomponent in het interieur van uw auto is geïnjecteerd gegoten, evenals exterieuronderdelen wie bumpers.

Andere standaardcomponenten die geïnjecteerd gegoten worden voor auto's zijn:

Behuizingen
Houderbekers (en andere opslagcompartimenten)
Dashboardcomponenten

De drie meest gangbare injectiematerialen in de automotive-industrie zijn:

Polypropyleen (PP) voor niet-kritische onderdelen
PVC voor weerbestendigheid
ABS voor hoge impactsterkte

Injectiegieten consumentenelektronica onderdelen

Geïnjecteerd gegoten behuizingen helpen de elektronische componenten beschermen die we allemaal vandaag de dag gebruiken. Corrosieveerende kunststofomhullingen beschermen metalencomponenten tegen harde omgevingen en temperatuurveranderingen.

Andere elektronische componenten gemaakt van injectiegieten zijn:

Assemblages
Batterijbehuizingen
Leidingen
Componenten voor laptops en desktops
Kasten en omhullingen voor printplaten
Elektrische schakelaars

Vanwege hun uitstekende impactweerstand en goede elektrische isolatie, zijn ABS en polystyreen (PS) de voorkeur voor elektronica.

Injectiegieten medische technologie onderdelen

Het ontwerpen en produceren van medische producten en technologieën gaat gepaard met strikte nationale en internationale richtlijnen om strikte beleidsregels na te leven en risico's voor patiënten te voorkomen. In de VS moeten fabrikanten die medische componenten produceren, harsen gebruiken die een FDA-goedkeuring en ISO-certificering dragen.

Bij Protolabs Network produceren we kunststofomhullingen voor diverse medische instrumenten, transparante onderdelen en componenten voor MRI-machines.

Protolabs Network biedt een verscheidenheid aan steriliseren en biocompatibele materialen voor geïnjecteerd gegoten medische componenten. Medisch-gradus silicone is het meest populair; het is echter een thermohars, dus speciale machines en procescontrole zijn vereist, wat de kosten verhoogt.

Toepassingen met minder strenge eisen kunnen materialen gebruiken zoals ABS, polypropyleen (PP) en polyethyleen (PE).

Wat zijn de voordelen van injectiegieten?

Injectiegieten is over het algemeen betrouwbaarder en efficiënter dan andere productiemethoden als u veel van hetzelfde onderdeel wilt produceren. Het kan een breed scala aan verschillende geometrieën en onderdeformaten produceren.

Andere voordelen van injectiegieten zijn:

Hoge-volume, kostenefficiënte en snelle productie van kunststoffen
Kostenbesparing
Verbeterde sterkte en duurzaamheid
Strakke toleranties en uitstekende herhaalbaarheid
Materiaal flexibiliteit
Uitstekend visueel uiterlijk

Hoe maakt injectiegieten veel onderdelen snel en kostenefficiënt?

Injectiegieten is kostenconcurrentieel voor het produceren van hoge volumes identieke kunststofonderdelen. Eenmaal de malen gemaakt en de machine ingesteld, kunnen onderdelen snel tegen lage kosten geproduceerd worden.

De aanbevolen minimum productievolume voor injectiegieten is 500 eenheden. Op dit punt beginnen schaalvoordelen te werken, en de relatief hoge initiële toolingkosten hebben een minder prominente invloed op de eenheidsprijs.

Protolabs Network kan ongeveer 100.000 onderdelen van ABS maken met slechts één malen tegen een gemiddelde prijs van $0,68, hoewel dit varieert gebaseerd op de grootte van het onderdeel.

De typische injectiegietcyclus duurt ongeveer 15 tot 60 seconden, afhankelijk van de grootte van het onderdeel en de complexiteit van de malen. In vergelijking, CNC-bewerking en 3D-printen zouden minuten tot uren kunnen vereisen om dezelfde geometrie te produceren.

Met injectiegieten krijgt u uw onderdelen sneller op de markt en wint u een competitief voordeel met de mogelijkheid om meerdere objecten gelijktijdig te produceren die identiek zijn aan elkaar binnen een uur.

Hoe verlaagt injectiegieten kosten?

Injectiegieten biedt diverse kostenvoordelen ten opzichte van andere productieprocessen. Vandaag de dag is het injectiegietproces geautomatiseerd door machines en robots bediend door een enkele technicus, wat helpt arbeidskosten en herwerk door defecten of menselijke fouten te verminderen.

Focus op DFM (design for manufacturability) biedt ook kostenvoordelen door het aantal problemen met malbaarheid te verminderen. DFM creëert een collaboratief proces tussen OEMs, engineeringteams en klanten dat het aantal gereedschapswissels, machinedowntime en andere productievertragingen vermindert.

Er is zeer weinig afval geassocieerd met injectiegieten omdat de hoeveelheid materiaal nodig om de malen te vullen, bepaald wordt tijdens het ontwerpproces. Elk afval of overblijvende materialen kunnen gerecycld en hergebruikt worden voor andere projecten.

Zijn geïnjecteerd gegoten onderdelen sterk en duurzaam?

De sterkte van geïnjecteerd gegoten onderdelen komt van hun één-laag ontwerp en continue vorm. Door de jaren heen is de vraag naar sterkte en duurzaamheid toegenomen, en vandaag de dag zijn lichte thermoplasten net zo sterk als sommige metaalonderdelen beschikbaar.

U wilt de sterkte van uw onderdeel aan het begin van het ontwerpproces bepalen, omdat het helpt andere ontweeroverwegingen te balanceren en bevestigt welke materialen te gebruiken.

Hoe bereikt injectiegieten strakke toleranties en geweldige herhaalbaarheid?

Injectiegieten is hoog herhaalbaar. Natuurlijk treedt enige slijtage op aan de malen over tijd, maar een typische pilot-run aluminiummalen duurt gemiddeld 5.000 tot 20.000 cycli voordat vervanging nodig is. Volledige productiemalen van gereedschapsstaal duren ongeveer 100.000+ cycli.

Injectiegieten produceert typisch onderdelen met toleranties van ± 0,500 mm (0,020"). Strakkere toleranties tot ± 0,125 mm (0,005") zijn ook haalbaar in bepaalde omstandigheden. Dit nauwkeurigheidsniveau is voldoende voor de meeste toepassingen en vergelijkbaar met CNC-bewerking en 3D-printen.

Welke materialen kunt u voor injectiegieten gebruiken?

Meer dan 25.000 ingenieursmaterialen zijn compatibel met injectiegieten, inclusief thermoplasten, silicones, thermoharsen en harsen. Dit betekent dat er een breed scala aan materialen met diverse fysieke eigenschappen is waaruit u kunt kiezen en uw onderdeel ontwerpen. De mogelijkheden zijn eindeloos.

Onderdelen geproduceerd met injectiegieten hebben uitstekende fysieke eigenschappen die aangepast kunnen worden met additieven, zoals glasvezelversterking, of door verschillende pellets te mengen, zoals PC/ABS blends, om een gewenst sterkteniveau te bereiken.

U wilt ervoor zorgen dat u de juiste materialen voor uw ontwerp selecteert. Houd rekening met de impact- en treksterkte van het onderdeel, hitteafbuiging, waterabsorptie en buigmodulus van elasticiteit.

Wat is de cosmetische kwaliteit van geïnjecteerd gegoten onderdelen?

Injectiegieten produceert producten die weinig tot geen extra afwerking nodig hebben. Meeste gegoten onderdelen hebben een gladde afwerking, maar u kunt een product ontwerpen met matte afwerkingen en unieke texturen en graveringen.

Gegoten onderdelen kunnen gepolijst worden tot een hoge graad die een spiegel-achtige afwerking creëert, en ze kunnen ook gekorrelstraald worden om meer een getekstureerde afwerking te ontwikkelen. Raadpleeg de SPI-standaarden die het afwerkingsniveau dicteren dat bereikt kan worden voor geïnjecteerd gegoten componenten.

Volledige openheid - wat zijn de nadelen van injectiegieten?

Hoewel injectiegieten diverse voordelen biedt ten opzichte van andere productieprocessen, zijn er enkele nadelen.

Eerst, de belangrijkste economische beperking is de hoge initiële kosten voor tooling. Ontwerpingenieurs moeten een aangepaste malen voor elke geometrie maken, wat de initiële investeringskosten tamelijk duur maakt. Om de malen te ontwerpen en te produceren kost tussen $5.000 en $100.000. Om die reden is injectiegieten economisch haalbaar voor producties groter dan 500 eenheden.

Eenmaal de malen gemaakt, kunnen ontwerpwijzigingen duur worden, en wijzigingen vereisen een nieuwe malen te maken vanaf nul. Dit voegt toe aan levertijden en totale kosten.

Ten slotte is de typische doorlooptijd voor injectiegieten tussen zes en tien weken – vier tot zes weken om de malen te produceren en twee tot vier weken voor productie en verzending. Ontwerpwijzigingen voegen aan de doorlooptijd toe. Hier bij Protolabs Network duurt het maximaal 40 dagen om de malen te maken en voor de klant om monsters te ontvangen.

Hoe vergelijkt u injectiegieten en 3D-printen?

Injectiegieten en 3D-printen worden vaak met elkaar vergeleken; u moet ze echter als complementair en niet als concurrerend zien. 3D-printen kan helpen de pre-productie iteratiecycli van injectiegieten te verkorten en toelaten voor betere testen, productie en algemene resultaten.