Maak uw injectiegietontwerpen productieklaar: Een uitgebreide checklist

Injectiegieten stelt hoog-volume productie van identieke onderdelen in tegen een lage prijs per onderdeel. Het proces omvat het injecteren van gesmolten materiaal in duurzame metalen gietvormen door een geperstize mond, het ejecteren van het onderdeel zodra het materiaal is gestold, en herhalen. Een breed scala aan alledaagse items, inclusief waterflessen, kunststofspeelgoed, en elektronica-behuizingen worden gemaakt met injectiegieten. Terwijl thermoplasten en thermoharders de meest voorkomende materialen zijn die in injectiegieten gebruikt worden, kan metaal ook geïnjiceerd worden.

Wanneer u een onderdeel met injectiegieten maakt, moet u een aantal variabelen in overweging nemen die de kwaliteit en functionaliteit van het eindproduct beïnvloeden. Er zijn veel manieren waarop een injectiegietonderdeel kan falen — inclusief vloeilijnen, zaksporen, en vervorming — maar u kunt de meeste problemen vermijden door een paar kern ontwerpprincipes te volgen.

Hier bij Fast Radius werken we elke dag met klanten aan hun injectiegietonderdelen. Ingenieurs komen vaak bij ons met geweldige onderdeelontwerpen die aangepast moeten worden voordat ze effectief gemaakt kunnen worden. Onze design for manufacturing (DFM) experts hebben duizenden onderdeelontwerpen geëvalueerd en aangepast, en ze hebben de meest voorkomende problemen geïdentificeerd en gecompileerd. Het oplossen van deze veelvoorkomende fouten in uw ontwerp kan kostbare fouten voorkomen en veel tijd besparen in ontwerpherzieningen.

Voordat u uw onderdeelontwerp indient om geïnjiceerd te worden, controleer het tegen deze lijst met ontwerpregels:

Gebruik geschikte uittrekkingshoeken

1,5-2 graden uittrekking is typisch een veilige minimum voor de meeste onderdelen.

Uittrekkingshoeken verwijzen naar de zachte afvlakking toegevoegd aan de oppervlakken van een injectiegietonderdeel die uitgelijnd zijn met de trekkingrichting, het toestaan dat het onderdeel uit de gietvorm wordt verwijderd zonder beschadigd te worden door wrijving of zuiging.

De vereiste uittrekkingshoek voor een onderdeel hangt van een paar factoren af, inclusief de wanddikte, de krimpsnelheid van het materiaal van het onderdeel, de diepte van trekking, en of het onderdeel oppervlakteafwerking of texturering tijdens na-productie zal vereisen. Terwijl de gemiddelde uittrekking met 1 graad moet toenemen voor elke additionele inch van onderdeeldiepte, is 1,5-2 graden uittrekking typisch een veilige minimum voor de meeste onderdelen.

Handhaaf uniforme wanddikte, waar mogelijk

Indien mogelijk, zouden injectiegietcomponenten een uniforme wanddikte doorheen het hele onderdeel moeten hebben. Variaties in wanddikte kunnen ervoor zorgen dat het geïnjiceerde materiaal op verschillende snelheden afkoelt, wat kan leiden tot zaksporen, holten, en vervorming.

Over het algemeen zijn wanddiktes tussen 1,2mm en 3mm ideaal (hoewel enige variatie kan worden verwacht afhankelijk van materiaal). Wanddikte zou bijna altijd onder 5mm moeten blijven omdat dikke wanden productiecyclustijden verhogen en ook negatief de mechanische eigenschappen van het onderdeel kunnen beïnvloeden.

Als een onderdeel variaties in wanddikte vereist, dan moet u de overgang tussen secties zo geleidelijk mogelijk maken. U kunt dit doen door fasen (afgeschuinde hoeken of randen) of afrondingen (afgeronde hoeken of randen) in het onderdeelontwerp te incorporeren, wat helpt garanderen dat de schot gesmolten kunststof de gietvorm volledig vult, grondig en gelijkmatig afkoelt, en vervorming of non-uniforme krimp voorkomt.

Als algemene regel, moet de lengte van de overgang tussen secties met verschillende wanddikte 3x de verandering in wanddikte zijn (bijv., als wanddikte met 1mm afneemt, moet de overgang plaatsvinden over 3mm).

Vermijd undercuts

Undercuts zijn ingeslagen of overhangende oppervlakken of kenmerken — zoals draad, natten, of klikfits — die een onderdeel verhinderen om geëjecteerd te worden uit de gietvorm met een enkele, unidirectionele trekking zonder schade. Het is mogelijk om undercuts te vermijden ofwel door kenmerken parallel aan de trekkinglijn te oriënteren of door acties in uw gietvormontwerp te incorporeren.

Rond scherpe randen en hoeken af

Wanneer mogelijk, zouden ontwerpers en ingenieurs moeten kiezen voor afgeronde kenmerken in plaats van scherpe randen en hoeken. Randen vereisen additionele druk om te vullen, wat het moeilijker maakt voor een schot om efficiënt en uniform in de gietvorm te vloeien. Scherpe randen hebben ook de neiging om aan de gietvorm te kleven tijdens ejectie, wat het risico op onderdeelschade en defecten verhoogt. U kunt beide problemen vermijden met afgeronde interne en externe hoeken.

Interne hoeken, of die waar onderdeelwanden de vloer ontmoeten, zouden een straal van minimaal 50% van de aangrenzende wanddikte moeten hebben. Externe hoeken, of die aan de top van onderdeelwanden, zouden een straal van 150% van de aangrenzende wand moeten hebben om kunststof efficiënter en effectiever te laten vloeien. Dit helpt ook residuele spanning en scheuring te minimaliseren.

De basis van alle verticale kenmerken binnen een onderdeel (zoals bussen, ribben, of klikfits) moet ook afgerond zijn. Bus-radii moeten 25% van de aangrenzende wand zijn, met een minimum straal van 0,015" (of 0,381mm).

Plaats scheidingslijnen strategisch

Een fysieke markering, bekend als de scheidingslijn, zal verschijnen waar de twee helften van een gietvorm elkaar ontmoeten. In veel gevallen kunnen scheidingslijnen gemakkelijk gezien en gevoeld worden, maar het is meer dan een esthetisch kwestie. De plaatsing van de scheidingslijn dicteert hoe de gietvorm opent (en daarom de richting waarin u uittrekking aan de kenmerken van het onderdeel moet toevoegen), en het kan zowel de kosten van gietvormgereedschappen als eventuele benodigde na-verwerking beïnvloeden.

U kunt vaak de uiterlijk en functionaliteit van een onderdeel verbeteren door de scheidingslijn langs een rand te plaatsen in plaats van op een vlak oppervlak. Dit helpt de naad te verbergen en verlaagt ook de kansen op flash (overmatig materiaal rond waar de gietvorm bijeenkomt).

Overweeg ejectorpen-plaatsing

Om goed te werken, vereisen ejectorpennen vlakke oppervlakken, of pads, geplaatst loodrecht op de richting van penbeweging. De plaatsing en het aantal pennen moeten geïnformeerd worden door onderdeelvorm, uittrekkingshoeken, zijkanttextuur, en wanddiepte — al wat beïnvloedt hoe een onderdeel aan de gietvormwanden zal kleven.

Materiaalkeuze moet ook in overweging genomen worden bij de plaatsing of grootte van pennen. Plakkerige harsen, bijvoorbeeld, neigen ertoe meer kracht te vereisen om te ejecteren. Evenzo, zachtere kunststoffen zullen waarschijnlijk ofwel een groter aantal pennen of wijder pennen nodig hebben om ejectiekracht effectief te distribueren en het beschadigen van het onderdeel te vermijden.

Optimaliseer de grootte van steunribben

Ribben worden vaak gebruikt om onderdeelwanden te versterken in situaties waar twee onderdeelwanden elkaar op een 90-graden hoek ontmoeten, of waar de lengte van een bepaalde sectie verzwakt wordt door de wanddikte van de sectie.

Het is belangrijk om te noteren dat dikke ribben niet noodzakelijk grotere ondersteuning betekenen — in feite leiden ribben die te dik zijn vaak tot zaksporen. De basisdikte van steunribben moet een maximum van twee-derde van de dikte van de angrenzende wand zijn.

Wees je bewust van gietvormwanddikte

De dikte van de wanden van de gietvorm is een andere belangrijke overweging — en een die primair zal worden bepaald door de ruimte tussen onderdeelkenmerken. Zorg ervoor dat verticale kenmerken zoals ribben en bussen niet te dicht bij elkaar, aan onderdeelwanden, of aan dunne gebieden zijn, wat het afkoelingsproces bemoeilijkt.

Gietvormwanddikte kan ook gereedschapskosten beïnvloeden. De meerderheid injectiegietvormen worden gecreëerd door CNC-bewerking en dunne wanden van metaal in de gietvorm zijn moeilijker om goed te bewerken. Dunne wanden resulteren ook in kortere gietvormlevenscycli.

Terwijl de minimum toelaatbare gietvormwanddikte wordt gedicteerd door de fysieke en mechanische kwaliteiten van het onderdeelmateriaal, is een clearance van 3mm tussen onderdeelkenmerken over het algemeen acceptabel.

Injectiegietonderdelen efficiënt en effectief ontwerpen

Ontwerpfouten zijn duur. Het opnieuw frezen van een gereedschap om een ontwerpfout te herstellen kan productteams weken terugzetten en duizenden dollars kosten. Een goede productiepartner zal u helpen kostbare herzieningen te vermijden met DFM, maar dat proces voegt ook aan uw tijdlijn toe. Het controleren van uw ontwerp voor de problemen in deze gids voordat u het aan een productiepartner indient, zal u helpen betere onderdelen sneller te krijgen.

Er zijn veel dingen die mis kunnen gaan in injectiegieten, dus u moet een partner vinden op wie u kunt vertrouwen om uw onderdelen goed te krijgen. Hier bij Fast Radius, zijn we er om dingen voor u makkelijker te maken, en we zijn geïnvesteerd in het succes van uw project. Neem vandaag nog contact met ons op om te beginnen met uw volgende injectiegietproject.

Om meer te leren over injectiegieten — van materiaalselectie tot de verschillen tussen single-cavity en multi-cavity gietvormen tot hoe we het proces benutten om gezichtsmaskers te fabriceren die de verspreiding van COVID-19 bestrijden — bezoek het Fast Radius kenniscentrum.

Klaar om uw onderdelen te maken met Fast Radius?

Start uw offerte