Aluminium spuitgieten in productproductie

Spuitgieten is een productieproces dat wordt gebruikt om prototypes en echte producten te produceren. Het is betrouwbaar en efficiënt omdat het de productie van complexe productonderdelen met een betere kwaliteit en opbrengst mogelijk maakt. Het spuitgietproces is sterk afhankelijk van het ontwerp en de gebruikte materialen voor een betere productie. Daarom geven fabrikanten die op zoek zijn naar eenvoudigere vormprocessen die betere producten tegen lagere kosten mogelijk maken, de voorkeur aan het gebruik van aluminium spuitgieten.

Conventioneel spuitgietproces / staalspuitgietproces levert zeker duurzame producten op. Ze laten echter veel te wensen over, omdat ze geen garantie bieden voor een snelle productie. In dit artikel bespreken we aluminium spuitgietmatrijzen, hun voor-, nadelen en kenmerken. Lees verder.

Wat is aluminium spuitgieten?

Aluminium spuitgieten is een innovatieve techniek op basis van spuitgieten die wordt gebruikt om onderdelen (prototypes/echte producten) te produceren met aluminium gereedschap. Het is een perfect alternatief voor staalspuitgieten bij rapid prototyping en wordt breed toegepast in auto-, luchtvaart- en industriële processen.

Aluminium mal is ideaal omdat het een gemakkelijke productie van complexe producten garandeert met minimale onderdelen. Het garandeert ook stabiele producten met consistente structuren, hoge nauwkeurigheid en gladde oppervlakken. Dit komt door zijn eigenschappen, zoals het vermogen om effectief warmte uit de mal over te dragen en een snellere productvorming te garanderen.

Aluminium spuitgieten VS staal spuitgieten

Conventioneel spuitgieten is afhankelijk van stalen spuitgietmatrijzen om een ​​groot aantal onderdelen te produceren. Het vormen van staal heeft echter bepaalde beperkingen. Daarom is er behoefte aan een alternatief proces zoals het aluminium gietproces.

Op basis van verschillende kenmerken zijn er veel verschillen tussen aluminium spuitgietmatrijs en stalen kunststof spuitgietmatrijs. Dit gaat verder dan de materialen die worden gebruikt om ze te maken (aluminium en staal) en is meer gebaseerd op hun kenmerken, ontwerpen en toepassingen.

Hieronder staan ​​een paar significante verschillen tussen aluminium mal en stalen mal voor kunststof spuitgieten.

· Flexibiliteit

Stalen mallen zijn niet flexibel omdat hun hardheid te wijten is aan de warmtebehandeling na het ontwerp van vitale delen van de mal. In vergelijking met staalspuitgieten zijn aluminium mallen echter van zachtere materialen.

Het ontwerp is zodanig dat het mogelijk is om de vormdelen afzonderlijk te maken, waardoor het gemakkelijker kan worden verwijderd om prototypes aan te passen.

· Doorlooptijd

Aluminium kunststof spuitgietmatrijzen worden vervaardigd met behulp van aluminium materiaal door het CNC-bewerkingsproces. Soms gebruiken fabrikanten een Electrical Discharge Machining (EDM) wanneer holtes scherpe hoeken moeten hebben. Desalniettemin wordt een typische aluminium holte gemaakt in ongeveer 10-15 dagen, omdat het proces alleen mechanische methoden vereist. Er is geen speciale productieapparatuur of thermische verwerking nodig.

Ook stalen spuitgietmatrijzen komen uit hetzelfde proces. Ze zijn echter duur en het duurt maanden om ze te produceren. Dit komt door de stijfheid en hardheid van staal. Vanwege de hardheid van staal vereist het speciale productieapparatuur en ondergaat het thermische verwerking om de levensduur van de mal te verlengen.

· Mold Robuustheid

De robuustheid van de mal verwijst naar het aantal onderdelen dat een mal kan maken voordat deze te gecorrodeerd of versleten raakt. Deze factor is enorm afhankelijk van het ontwerp en de genetische samenstelling van de schimmel.

Stalen spuitgietmatrijzen zijn hard omdat hun productieproces een warmtebehandeling omvat. Ze hebben ook weinig verbindingen, waardoor ze stijf en duurzaam zijn. Zo kunnen stalen spuitgietmatrijzen miljoenen onderdelen produceren.

Aluminium prototype mal is echter afkomstig van aluminium dat, in vergelijking met staal, een zacht materiaal is. Daarom is het minder robuust dan stalen spuitgietmatrijzen. Desalniettemin zijn legeringen gemaakt van aluminium sterk en kunnen ze een batch van maximaal 5000 onderdelen garanderen.

· Productietijd

Productietijd is de tijd die nodig is vanaf de injectie van polymeer tot het uitwerpen van het eindproduct. Het is een essentiële factor in het fabricageproces van batchproducten en hangt af van het materiaal van de mal, de temperatuur en de druk.

Aluminium spuitgietmatrijzen zijn niet sterk genoeg om intense druk en temperatuur te weerstaan. Daarom is de productietijd voor aluminium prototypematrijzen meestal binnen 40 - 70 seconden. Stalen spuitgietmatrijzen zijn echter beter bestand tegen hoge temperaturen en druk dan aluminium mallen en hebben slechts enkele seconden nodig om onderdelen te produceren.

Kenmerken van aluminium gereedschap voor spuitgieten

Aluminium is nuttig bij het bewerken vanwege de vele eigenschappen, die helpen bij het maken van spuitgietmatrijzen met een laag volume tegen een redelijke prijs. Van de kenmerken zijn hieronder de belangrijkste die het ideaal maken voor aluminium spuitgieten en gereedschappen in het algemeen.

· Thermische expansie en afkoelsnelheid

Aluminium heeft een hoge thermische uitzettingscoëfficiënt. Daarom kan het na verwarming tot de juiste temperatuur gemakkelijk afkoelen, wat de productie snel maakt.

Dit maakt het een belangrijk materiaal in het productieproces van een product dat een snelle en effectieve productie vereist. Het maakt het ook ideaal voor het spuitgietproces.

· Metaaleigenschappen

Wat betreft de nauwkeurigheid van het werkstuk is een gereedschap met voldoende mechanische sterkte en stijfheid noodzakelijk. Aluminium heeft sterke metalen karakters, waardoor het zijn stijfheid en sterkte tot op zekere hoogte behoudt. Het is ook kneedbaar waardoor het het juiste materiaal is om gereedschap te gebruiken.

Een gereedschap moet tijdens het fabricageproces sterk genoeg zijn. Bij aluminium spuitgieten zal de juiste keuze van snijparameters, kwaliteiten en geometrieën ook leiden tot een efficiënter aluminium gietproces. Daarom zullen aluminiumlegeringen die worden gebruikt in gereedschappen de productiviteit verhogen en tegelijkertijd de kosten per component verlagen.

Voordelen van aluminium spuitgieten

· Kosten

De kosten van aluminium spuitgietmatrijzen zijn lager in vergelijking met staal bij het vervaardigen van een spuitgietmatrijs. De totale waarde en het investeringsrendement van een mal kan sterk afhangen van het gebruik van de mal. Desalniettemin is de initiële gereedschapsinvestering voor aluminium lager als alle andere factoren gelijk zijn.

· Lead

Aluminium mallen garanderen een sneller pad voor de productie van producten. Het spuitgieten van staal kan maanden duren vanaf het ontwerpen van de matrijs tot het realiseren van het eindproduct. Aluminium spuitgietmatrijzen hebben echter slechts enkele dagen nodig om mallen, prototypes en eindproducten te maken.

· Goed voor lage volumes

Voor kleine batchproductie van onderdelen bieden aluminium kunststof spuitgietmatrijzen een betere waarde. Dit komt door hun betrouwbaarheid in het bieden van lagere initiële kosten en het produceren van betrouwbare onderdelen in duizenden.

· Bewerkingstijd

Prototypevormen van aluminium voeren de warmte veel sneller af dan stalen vormen. Daardoor kunnen ze veel sneller opwarmen en afkoelen. Tijdens het spuitgieten is de afkoeltijd verantwoordelijk voor de algehele cyclus van het vormproces. Daarom zorgt de keuze voor een aluminium gietproces voor een kortere cyclus, wat zich vertaalt in een snellere productie van onderdelen.

· Betere producten

Een van de grootste redenen voor defecten in onderdelen zoals putten, holtes en brandwonden is niet-uniforme verwarming en koeling. De uitstekende warmteafvoereigenschappen van aluminium mallen bieden het voordeel dat de mal snel en gelijkmatig kan opwarmen en afkoelen, waardoor het aantal defecte onderdelen en uitval wordt verminderd.

· Eenvoudige reparatie en aanpassing

Vanwege de extreme hardheid van staal kunnen beschadigde of vervormde stalen mallen extreem moeilijk en duur zijn om te repareren. Vaak is een nieuwe mal de enige oplossing. Aluminium kunststof spuitgietmatrijzen zijn echter van zachtere materialen en hun ontwerp is scheidbaar en eenvoudig. Deze functie maakt het gemakkelijk om te repareren en aan te passen in het geval van een fout in de aluminium spuitgietmatrijs.

Upload uw ontwerpbestanden bij RapidDirect om fabricageadvies te krijgen voor uw spuitgegoten onderdelen vervaardigd met aluminium gereedschap.

Nadelen van aluminium spuitgieten

· Duurzaamheid

Aluminium kunststof spuitgietmatrijzen zijn geschikt voor kleinere series. Stalen mallen zijn echter duurzamer omdat ze corrosiebestendig, slijtvast en thermisch stabiel zijn. Dit maakt de productie van meer producten mogelijk.

Ingenieurs kunnen echter dezelfde duurzaamheid van staal nabootsen door het ontwerp van een aluminium mal te vernikkelen of te gloeien. Het zou de kosten van aluminium spuitgietmatrijzen verhogen, wat het kostenvoordeel van aluminium gereedschappen tenietdoet.

· Beperkte oppervlakteafwerking

Aluminium kunststof spuitgietmatrijzen bieden beperkte oppervlakteafwerkingen in vergelijking met stalen mallen vanwege hun lage dichtheid. De hoge dichtheid van staal zorgt voor verschillende textuurselecties en aangepaste afwerkingen door stalen inzetstukken toe te voegen.

· Knippert deels

Knipperen is de vorming van overtollig materiaal op een mal als gevolg van versleten holtes die niet meer strak passen. Na enkele duizenden productiecycli zullen aluminium kunststof spuitgietmatrijzen verslijten en niet-conformiteiten vertonen, wat leidt tot flitsen in het product.

· Minder producten

Aluminium spuitgieten is niet bestand tegen de intense temperatuur en druk die gepaard gaan met spuitgietprocessen gedurende langere perioden. Daarom zijn ze niet ideaal voor de productie van onderdelen op lange termijn en in grote hoeveelheden.

· Complexiteit

Ingenieurs kunnen het ontwerp van aluminium matrijs niet verbeteren als er wijzigingen moeten worden aangebracht vanwege het vermogen van gegoten onderdelen om de matrijs te beïnvloeden. Stalen mallen kunnen echter worden gehard via een warmtebehandeling om ontwikkelde materialen met verschillende dichtheden te verwerken.

Aluminium spuitgietontwerp

Het ontwerp van de aluminium mal is een essentiële stap in het ontwerpproces van de productproductie. Dit is namelijk bepalend voor de duurzaamheid van producten en de efficiëntie van de matrijs.

Hieronder staan ​​praktijken waarmee een ontwerpexpert rekening moet houden bij het maken van een aluminium malontwerp.

· Voorzie in mogelijke revisies

Tijdens het ontwerpen van aluminium mal is het nuttig dat uw ontwerp een procedure bevat voor mogelijke revisies langs de lijn. Hoewel dit de kosten van aluminium spuitgietmatrijzen kan verhogen, kan het later kosteneffectief blijken te zijn wanneer correctie nodig is.

Het maken van revisies zonder het creëren van capaciteiten hiervoor bij de start is mogelijk. Desalniettemin gaat het in de meeste gevallen om het opofferen van het gereedschap.

· Zorg voor uniforme wanddikte

Enerzijds hebben dunnere secties in een aluminium malontwerp de neiging om eerst af te koelen en te stollen. Aan de andere kant fungeren dichte gebieden als reservoirs die de lichtere cellen voeden terwijl ze afkoelen en uitharden.

Desondanks hebben de meeste onderdelen verschillende doorsneden en hebben ze de neiging sneller te bevriezen dan dikkere onderdelen. Daarom moeten de voedingspaden zodanig zijn dat ze rekening houden met de stolling in zowel de dikke als de dunne secties.

Dit zorgt ervoor dat de dikte van het plastic onderdeel constant is, vereenvoudigt het aluminium gietproces en zorgt ervoor dat geleidelijke stolling snel optreedt.

· Gebruik geschikte legeringen

Silicium is het meest geschikte element dat als legering wordt gebruikt bij het ontwerpen van aluminium kunststof spuitgietmatrijzen. Dit komt door zijn hoge soortelijke warmtecapaciteit, d.w.z. het houdt de warmte beter vast dan aluminium.

Silicium is niet de enige geschikte legering. Elke gebruikte legering moet een kort vriesbereik hebben, omdat het de solide mechanische eigenschappen van producten bevordert.

· Let op details van onderdelen

Gebruik bij het ontwerpen van aluminium kunststof spuitgietmatrijzen, in plaats van scherpe hoeken in het ontwerp, filets. De aanwezigheid van scherpe hoeken in de procedure kan aanzienlijk verschillen in krimp van het geproduceerde onderdeel, wat leidt tot scheuren of permanente vervorming.

· Gebruik bijlagen

Inzetstukken met verschillende vormen en verschillende materialen, zoals inzetstukken met messing schroefdraad, kunnen worden verwerkt in het ontwerp van de aluminium mal om de duurzaamheid van de mal te verbeteren en waar nodig extra harde oppervlakken te bieden.

Conclusie

Het falen van een aluminium mal voor kunststof spuitgieten is vaak te wijten aan een slecht ontwerp of slechte gereedschapspraktijken, naast een verkeerde keuze van de aluminiumlegering. Daarom introduceerde dit artikel aluminium spuitgieten, de kenmerken ervan en enkele ontwerptips.

Aluminium prototype mal kan overweldigend lijken. Met het juiste bedrijf met een verhoogde kennis van het proces en een uitstekende staat van dienst op het gebied van productontwikkeling, kunt u echter een betere productvorming garanderen.

Wij bij RapidDirect bieden een geoptimaliseerd ontwerp van aluminium spuitgietmatrijzen bij de productproductie. Neem contact op met ons ondersteuningsteam voor productieadvies. Als u al een CAD-bestand heeft, upload het dan nu om direct een offerte voor uw ontwerp te krijgen.

Veelgestelde vragen

De levensduur van een aluminium spuitgietmatrijs hangt af van het gebruik ervan in de productproductie. Bij gebruik voor prototyping kunnen aluminium spuitgietmatrijzen enkele duizenden onderdelen produceren vanwege de dichtheid van hun mallen. De levensduur wordt echter korter bij gebruik voor intensieve productproductie.

In de afgelopen tijd zijn processen zoals oppervlaktecoating en anodiseren opgenomen om de duurzaamheid van aluminium mallen te verbeteren, waardoor ze bruikbaar zijn in productiecycli.

Het gebruik van aluminium of stalen spuitgieten hangt sterk af van de aard van uw ontwerp en het soort producten dat u wilt bereiken. Hoewel beide injectieprocessen complementaire alternatieven zijn, bieden ze beide duidelijke voor- en nadelen die ingenieurs moeten overwegen voordat ze een productieproces aannemen.