Conformele koeling:verhoogt de kwaliteit van de onderdelen en verkort de cyclustijden van het spuitgieten

Gepubliceerd op 23 maart 2023

Een veel voorkomende uitdaging bij het ontwerpen van onderdelen voor spuitgieten is het rekening houden met koelsnelheden voor verschillende gebieden binnen het ontwerp van een onderdeel. Om ervoor te zorgen dat de mal het onderdeel goed kan uitwerpen, moet deze uiteraard worden gekoeld. Bij onderdelen met een hoog volume of geometrisch complexe onderdelen kunnen bepaalde delen van het onderdeel echter met verschillende snelheden afkoelen, wat resulteert in langere cyclustijden en de kans op kromtrekken. Om deze problemen te voorkomen en de productiviteit van de matrijs te verhogen, kunnen onderdelen worden ontworpen met geïntegreerde conforme koelkanalen waardoor water toegang kan krijgen tot de diepere delen van het onderdeel, waardoor een gelijkmatigere koeling ontstaat, waardoor de cyclustijd en het optreden van defecten worden verminderd. Deze benaderingen bestaan ​​al een tijdje, maar de vooruitgang in het 3D-printen van metaal heeft nieuwe conforme koelgeometrieën en daaruit voortvloeiende oplossingen voor gereedschapsmakers mogelijk gemaakt. 

Fig. 1:Conformele koelkanalen opgenomen in ontwerpen van spuitgietgereedschappen.

Verminderd risico op kromtrekken van onderdelen

Tijdens het gietproces koelt een onderdeel af van het buitenoppervlak tot de binnenkern van het plastic, idealiter in dezelfde snelheid voor alle delen van het onderdeel als het is ontworpen met een consistente wanddikte. Bij het spuitgieten van eenvoudige, uniforme onderdelen levert conventionele koeling doorgaans geen problemen op, omdat alle delen van het onderdeel doorgaans even snel afkoelen.

Als het ontwerp van een onderdeel echter geometrisch complex is, koelt het onderdeel mogelijk niet overal even snel af, wat kan resulteren in mogelijke kromtrekking of langere koelcycli om ervoor te zorgen dat de onderdelen stevig worden voordat ze worden uitgeworpen. De waarheid is dat in de wereld van vandaag, met steeds complexere onderdeelgeometrieën, perfect uniforme koelsnelheden moeilijk te bereiken zijn. In het geval van kleine volumes kunnen de inefficiënties van iets langere koelcycli verwaarloosbaar en aanvaardbaar zijn voor vormgevers. Bij grote aantallen kunnen deze efficiëntieverbeteringen echter kansen bieden om de productiviteit te verbeteren of de verspilling te verminderen. De resulterende efficiëntie van conforme koeling hangt van veel factoren af, van het ontwerp van de koelkanalen, het ontwerp van het onderdeel, het matrijsontwerp en zelfs het matrijsrecept. Als ze op de juiste manier worden uitgevoerd, kunnen conforme koeloplossingen de gereedschapsoutput met 50% of meer verbeteren. 

Conventionele koeling

Fig. 2:Let op de hoge thermische gradiënt en prominente hotspots in rood. Fig. 3:In de gebieden met hotspots treedt een hoge mate van kromtrekken op, wat waarschijnlijk resulteert in een defect product.

Conformele koeling

Het opnemen van conforme koelkanalen in de matrijsgereedschappen zal helpen bij het aanpakken van hotspots die tot kromtrekken leiden, wat resulteert in onderdelen van betere kwaliteit met minder materiaalverspilling en minder defecten. 

Afb. 4:Met conforme koelkanalen ontworpen in de spuitgietkern (L) en holte (R), kan lucht toegang krijgen tot de interne delen van de matrijs, waardoor het onderdeel/product gelijkmatig wordt gekoeld. Afb. 5:Let op de gelijkmatige temperatuurverdeling en de lage thermische gradiënt.Fig. 6:Door de gelijkmatige koeling bereikt het resulterende onderdeel/product een minimale mate van kromtrekken.

Snellere cyclustijden

Naast het behalen van een kwalitatief beter eindresultaat met een lager risico op defecten, zorgen conformele koelkanalen vaak aanzienlijk verkort de cyclustijden van de matrijs. In het onderstaande voorbeeld werd conforme koeling gebruikt om de cyclustijd van dit grote kunststof onderdeel met bijna 40% te verkorten, waardoor de matrijsproductiviteit met bijna 50% toenam.

Afb. 7:Let op de conforme koelkanalen (meerdere kleuren) die zijn geïntegreerd in de gereedschappen voor dit onderdeel met een groot volume. Afb. 8:Conforme koeling resulteerde in een afname van 40% in de cyclustijd voor het afgebeelde onderdeel.

Is conforme koeling geschikt voor uw behoeften?

Het opnemen van conforme koelkanalen in spuitgietgereedschappen is populair in alle sectoren en productsoorten, vooral in de biowetenschappen en de sectoren consumentenproducten waar onderdelen met complexe geometrieën of hoge matrijsvolumes gebruikelijk zijn. Als u van plan bent een groot aantal onderdelen via spuitgieten te produceren en u zich zorgen maakt over kromtrekken, kan het ontwerpen van uw spuitgietgereedschappen met conforme koeling de juiste oplossing zijn om de cyclustijden te verkorten en de onderdeelkosten te verlagen. Om ervoor te zorgen dat de kanalen goed zijn ontworpen voor de geometrie en specifieke toepassing van uw onderdeel, is het absoluut noodzakelijk om samen te werken met een ervaren gereedschapsontwerper die weet hoe deze nieuwe benaderingen kunnen worden geïntegreerd in gereedschappen met hoge precisie.

Bij SyBridge zijn onze ingenieurs experts op het gebied van spuitgiet- en gereedschapsontwerpprocessen. Ze hebben met bedrijven in diverse sectoren samengewerkt om hen te helpen ongelooflijke resultaten te bereiken als het gaat om het verbeteren van de matrijsproductiviteit, het verminderen van defecten en het produceren van beter presterende onderdelen. Of u nu al een matrijsontwerp heeft waarvan u denkt dat het baat zou hebben bij de toevoeging van conforme koelkanalen of dat u werkt aan het ontwerp voor een nieuw onderdeel of product, ons team staat klaar om u te helpen.

Neem contact met ons op om met een ontwerpexpert op het gebied van spuitgietgereedschap te spreken en ontdek of conformele koeling geschikt is voor uw behoeften op het gebied van spuitgietgereedschap.