Drie Essentiële Elementen voor Schone, Functionele Injecteergegoten Ontwerpen

Injectiejiten is een populair productieproces voor de massaproductie van identieke kunststofonderdelen met goede toleranties. Tijdens dit proces worden thermoplastische vlokken of pelletjes gesmolten en in een gietvorm geïnjecteerd. Eenmaal de thermoplastische materiaal afkoelt en uithardt, duwen ejectorpennen het voltooide onderdeel uit de gietvorm. Veel van de consumentgerichte producten die mensen elke dag gebruiken zijn injecteergegoten, van telefoonladers tot auto-onderdelen tot Lego®-stentjes.

Eenmaal de gietvorm geproduceerd, hebben ingenieurs een middel om consistent complexe onderdelen te reproduceren tegen een erg lage kosten-per-eenheid. Als zodanig is het perfectioneren van de gietvormmakingsprocessen cruciaal. Hier is een crashcursus in het optimaliseren van het ontwerp van een injecteergegoten onderdeel – plus tips en trucs voor productontwerpers.

Drie injectiejiten ontwerptips en best practices

Injecteergegoten onderdelen kunnen complexe geometrieën bevatten en bieden productontwerpers een redelijke hoeveelheid ontwerpvrijheid. De enige voorbehoud is dat productteams hun onderdelen moeten ontwerpen rond de specifieke vereisten van injectiejiten.

Het is erg uitdagend om ontwerpaanpassingen te maken nadat het onderdeel al geproduceerd is. Als zodanig moeten productontwerpers het kunststofonderdeel perfect ontwerpen voor injectiejiten om het risico op problemen met het gereedschapsontwerp te verminderen, de beste resultaten te bereiken en kosten te verlagen. Om schone, functionele onderdelen te ontwerpen, begin met deze drie injectiejiten ontwerp best practices:

1. Consistente wanddikten handhaven

De nummer een regel van injectiejiten onderdeelontwerp is het beheren van de dikte van de gietvorm. Niet-uniforme wanden kunnen ervoor zorgen dat het onderdeel vervormt naarmate het thermoplastische materiaal afkoelt of dat zinkmarken ontstaan. Aanbevolen wanddikten variëren afhankelijk van de gebruikte kunststof. Polyurethane (PUR) heeft bijvoorbeeld een aanbevolen wanddikte van 0,080 inch tot 0,750 inch, terwijl polystyreen (PS) een veel kleiner bereik heeft van 0,035 inch tot 0,150 inch. Een goede vuistregel is om de wanddikte van een gegeven gietvorm tussen 1,2 mm en 3 mm te houden.

Als het onderdeel ontworpen is om verschillende diktes te bevatten, moeten productontwerpers de overgang tussen zo soepel mogelijk maken. Dit zorgt ervoor dat de gesmolten kunststof gelijkmatig stroomt binnen de gietvormkaviteit. Een fasering of afronding die 3x zo lang is als het verschil in dikte zou het moeten doen.

Dikke secties in een injectiejiten ontwerp kunnen vervorming, zinken en andere defecten veroorzaken, maar soms zijn ze nodig voor complexe geometrieën. Productontwerpers kunnen dunne secties in hun gietvormen opnemen terwijl ze zich houden aan wanddiktebeperkingen door deze secties uit te hollen. Het opnemen van ribben in het onderdeel versterkt de uitgehollende secties en biedt stijfheid.

Ribdikte varieert afhankelijk van de gebruikte thermoplast, maar ribben moeten altijd minder dan twee derde van de hoofdwaddikte zijn. Als de rib te dik is, zal het zinkmarken op het buitenoppervlak veroorzaken.

2. Ondercuts die niet ontwerp-kritiek zijn elimineren

Ondercuts zijn kenmerken die voorkomen dat het injecteergegoten onderdeel schoon uit de gietvorm geëjecteerd kan worden zonder structurele schade. Ondercuts kunnen in diverse vormen voorkomen – gaten, kaviteiten, of gebieden waar de uitlijning niet loodrecht is op de scheidingslijn van de gietvorm. De beste kans voor een productontwerper is om undercuts volledig te vermijden. Ze maken het injectiejiten ontwerp altijd duurder, ingewikkelder en arbeidsintensiever dan nodig.

Toch zijn er een paar ontwerptrucs om undercuts te hanteren. De eenvoudigste manier om een undercut te fixen is om de scheidingslijn van de gietvorm te verplaatsen zodat deze de undercut snijdt. Echter, deze tip is alleen toepasbaar voor ontwerpen met undercuts aan de buitenkant van de gietvorm.

Bumpoffs, of stripping undercuts, zijn een optie als het kenmerk en materiaal flexibel genoeg zijn om uit te rekken en te vervormen over de gietvorm tijdens ejectie. De bumpoff moet ver van de ondersteuningsstructuren van de gietvorm zijn en een leidinghoek van 30 tot 45 graden hebben.

Als laatste redmiddel kunnen zij-acties of lifters undercuts fixen wanneer de gietvorm niet herontworpen kan worden om undercuts te vermijden. Zij-actie kernen zijn loodrechte inserts die in en uit de gietvorm glijden als deze opent en sluit. Deze mechanismen drijven de kosten en complexiteit aanzienlijk op. Zelfs met deze oplossingen, zou het ontwerpers goed staan om undercuts volledig te vermijden en undercuts tijdens prototyping te elimineren.

3. Afrekking, afrekking, afrekking

Afrekkingshoeken zijn ontwerpoverwegingen die het makkelijker maken om een injecteergegoten onderdeel schoon uit de gietvorm te ejecteren. Dit klinkt misschien als een niet-essentieel ontwerpkenmerk, maar afrekkingen zijn cruciaal voor het produceren van functionele injecteergegoten onderdelen. Afrekkingen helpen voorkomen dat het onderdeel beschadigt bij vrijgave, verlagen productiekosten, versnellen productietijden, waarborgen een uniforme oppervlakteafwerking, en bieden een hoop andere voordelen. Zonder afrekkingshoeken risceren productteams hun dure gietvormen te beschadigen en een groot aantal afkeurbare onderdelen te produceren.

Afrekkingen moeten vroeg in het ontwerpproces in rekening worden gebracht. Afrekkingshoeken zullen variëren volgens een aantal factoren gerelateerd aan het onderdeel, waaronder wanddikte, wanddiepte, materiaal, en eventuele toepasbare krimpsnelheden, textuur of ejectievereisten. Het is het beste om zoveel mogelijk afrekkingshoek toe te passen. Productontwerpers moeten één graad afrekking per inch kaviteitsdiepte opnemen om te beginnen, en aanpassen voor de bovengenoemde factoren waar nodig.

Zelfs als het eruitziet alsof afrekking negatief de prestaties van het onderdeel zou beïnvloeden, is het altijd beter om afrekking te hebben dan om geen afrekking te hebben. Onderdelen kunnen doorgaans ontworpen worden met een minimum van 0,25 graden afrekking, maar de kleinste mogelijke afrekkingsgraad hangt af van de unieke geometrie en het materiaal van het onderdeel.

Hulp krijgen van de ontwerpexperts

Deze korte lijst krabt slechts aan het oppervlak van belangrijke ontwerpoverwegingen voor injecteergegoten onderdelen. Productteams moeten ook rekening houden met factoren zoals scheidingslijnen, poortontwerp, poortlocatie, en meer. De beste manier om onderdeelontwerpen te optimaliseren voor kosteneffectiviteit, productietijd en efficiëntie is om te partneren met een productie-expert die cruciaal advies kan bieden door het hele ontwerpproces heen.

De ontwerp- en ingenieursexperts bij Fast Radius kunnen u helpen door veelvoorkomende gietvormontwerp pijnpunten te doorwerken, huidige ontwerpen te heroptimaliseren, of iets volledig nieuws te creëren. We kunnen uw ontwikkelcyclus met tot 90% verkorten en uw time-to-market versnellen voor elk product. Laten we nieuwe dingen mogelijk maken – neem vandaag nog contact met ons op.

Voor meer informatie over alles wat met injectiejiten te maken heeft, bekijk de gerelateerde blogartikelen in het Fast Radius kenniscentrum.

Klaar om uw onderdelen te maken met Fast Radius?

Start uw offerte