Le 8 domande principali sulla stampaggio ad iniezione della plastica - ESCATEC

La stampaggio a iniezione della plastica è un processo di produzione utilizzato per creare componenti per numerosi prodotti elettronici ed elettromeccanici in tutti i settori di mercato, inclusi quello industriale, medico e dei trasporti. È un processo affidabile e di alta qualità in cui la resina viene iniettata in uno stampo per produrre migliaia o addirittura milioni di articoli identici.

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Progettare parti in plastica che possano essere stampate è sempre stato importante per i tradizionali processi di stampaggio ad iniezione, ma è particolarmente vantaggioso per le parti destinate a essere stampate ad iniezione rapida (RIM) per garantire che velocità e qualità rimangano costanti durante la produzione. Ecco uno sguardo a molte delle considerazioni di design critiche incontrate durante lo stampaggio ad iniezione rapida.

Stampaggio ad Iniezione Rapida

Con il RIM, i modelli CAD vengono inviati direttamente al piano di produzione dove inizia la fresatura dello stampo. Nella maggior parte dei casi, gli stampi sono realizzati in alluminio e non in acciaio. Questo consente di avere strumenti più veloci e più economici rispetto agli stampi in acciaio tradizionali.

Il RIM consente inserimenti con azione laterale e a caricamento manuale, oltre a semplici sovrastampe e stampaggio a inserto. L'uso selettivo della lavorazione a scarico elettrico (EDM) può migliorare le caratteristiche dello stampo, come angoli e bordi. Sono disponibili diverse opzioni di finitura superficiale. Tutto ciò consente al RIM di realizzare parti in poche settimane anziché nei mesi necessari per i metodi tradizionali di stampaggio ad iniezione.

Da sinistra a destra, i componenti di una pressa RIM includono: cilindro (1), vite (2), tramoggia (3), cilindro (4), riscaldatori (5), materiali (6), ugello (7), stampo (8) e parte (9).

Ecco alcune applicazioni comuni per il RIM:

• Iterare rapidamente con prototipi costruiti in modo rapido
• Testare funzioni durante lo sviluppo del prodotto con parti di qualità di produzione
• Testare diversi materiali
• Testare diversi modelli CAD
• Implementare strumenti di ponte
• Sfruttare la produzione a basso volume per parti su richiesta
• Gestire la volatilità della domanda
• Ottenere migliaia di parti in pochi giorni

Caratteristiche delle Parti per RIM

Dalla spessore delle pareti e raggi alle rampe e ai rinforzi, ecco uno sguardo rapido ai fattori che i progettisti e gli ingegneri devono considerare se le parti saranno stampate ad iniezione.

Spessore delle Pareti: Il requisito di design più cruciale per ottenere buone parti stampate è mantenere uno spessore delle pareti costante. Ciò minimizza il potenziale per parti deformate o distorte.

I boss sulla sinistra sono inadeguati poiché sono troppo spessi e potrebbero non riempirsi completamente, lasciando vuoti. I boss sulla destra, tuttavia, creano resistenza senza avere sezioni troppo spesse.

Inclinazione: Inclinare (pendere le pareti verticali) il più possibile per facilitare l'espulsione delle parti senza segni di trascinamento o segni di espulsione. L'inclinazione consente anche ai progettisti di realizzare caratteristiche più profonde, e riduce le vibrazioni dello strumento e i difetti estetici quando si fresano pareti profonde. Se possibile, utilizzare 1 grado di inclinazione o più. In design core-cavità, utilizzare 2 gradi o più. Una regola generale è di 1 grado di inclinazione per ciascuno dei primi 2 pollici di profondità. Da 2 a 4 pollici di profondità, potrebbero essere richiesti 3 gradi di inclinazione o uno spessore minimo di 1/8 di pollice.

La parte verde è il bumpoff.

Pickouts: Un pickout è un pezzo separato di metallo inserito nello stampo per creare un sottosquadro. Viene espulso insieme alla parte, quindi rimosso dall'operatore e reinserito nello stampo. Utilizzare un pickout consente ai progettisti di superare le restrizioni di forma e posizionamento, ma è più costoso rispetto ai sistemi di chiusura scorrevole o all'uso di azioni laterali.

Pole di Cori in Acciaio: Questi fori possono essere realizzati con poli di cori in acciaio nello stampo. Un perno in acciaio è sufficientemente robusto da gestire lo stress dell'espulsione ed è abbastanza liscio da liberarsi pulitamente dalla parte senza inclinazione. Non ci dovrebbero essere effetti cosmetici sulla parte risultante; se ci sono, saranno all'interno del foro dove non saranno visibili.

Loghi e Testi: Superfici testurizzate, numeri di parte stampati e loghi aziendali hanno un aspetto gradevole, ma si è pronti a pagare un po' di più per queste e altre caratteristiche non essenziali. Detto ciò, i numeri di parte permanenti sono requisiti per molte applicazioni aerospaziali e militari. Per il testo, è consigliato ai progettisti:
- Utilizzare un font amico delle fresatrici (font senza grazie) come Century Gothic Bold, Arial o Verdana.
- Mantenere il font sopra i 20 pt.
- Non andare molto più in profondità di 0,010 a 0,015 pollici.
- Essere pronti a aumentare l'inclinazione se l'espulsione della parte è una preoccupazione.

Strutture a Tab: I bordi sottili limitano il flusso e possono rompersi durante il taglio del gate. Le strutture a tab forniscono ai stampatori a iniezione un'area spessa in cui inserire un gate nella propria parte. Potrebbero esserci alternative, quindi contattare gli ingegneri applicativi dello stampatore.

Parti Auto-Matching: Parti identiche che si girano e si accoppiano tra loro sono possibili e risparmiano il costo di uno stampo secondario. Gli elementi per consentire il loro accoppiamento includono perni e fori, bordi ad incastro e ganci e chiusure.

Tolleranze: Gli stampatori possono generalmente mantenere una precisione di lavorazione di circa ±0,003 pollici. La tolleranza di ritiro dipende principalmente dal design della parte e dalla scelta della resina. Varia da 0,002 in/in per resine stabili come ABS e policarbonato a 0,025 in/in per resine instabili come TPE. Ci sono tecniche per ottenere la massima precisione dallo stampaggio ad iniezione. Contattare un ingegnere applicativo presso il proprio stampatore ad iniezione per ulteriori informazioni.

Selezione dei Materiali

Quando si sceglie un materiale per una parte, le proprietà rilevanti possono includere resistenza meccanica, fisica, chimica, termica, elettrica, infiammabilità e resistenza ai raggi UV. I produttori di resina, i composti e i motori di ricerca indipendenti per resina hanno dati online. Ecco uno sguardo rapido ad alcune resine merce e ingegneristiche comuni.

Resine Merce

Polipropilene

• Morbido
• Resistente
• Economico
• Resistente agli agenti chimici
• Realizza buoni cerniere viventi

Polietilene

• Morbido
• Resistente
• Economico
• Resistente agli agenti chimici
• Alta densità
• Bassa densità

Polistirene

• Duro
• Chiaro
• Economico
• Fragile ma può essere indurito

Resine Ingegneristiche

ABS

• Economico
• Resistente agli urti
• Involucri per attrezzature e maneggiabili
• Susceptibile alla scomparsa

Acetal

• Più costoso
• Forte
• Buona lubrificità e lavorabilità
• Molto sensibile all'eccesso di spessore delle pareti

LCP

• Molto costoso
• Molto forte
• Riempie parti molto sottili
• Linee di giunzione deboli

Nylon

• Costo ragionevole
• Molto forte
• Susceptibile a ritiro e deformazione, in particolare se caricato con vetro
• Assorbe acqua, il che porta a cambiamenti dimensionali e di proprietà

Policarbonato

• Costo moderato
• Molto resistente
• Buona precisione dimensionale
• Susceptibile a crepe da stress chimico, vuoti

Altre resine ingegneristiche includono PBT, PET, PPS, PSU, PES e PEI.

Selezione dei Coloranti: I colori standard forniti dal venditore di resine sono tipicamente nero e naturale. Il naturale può essere bianco, beige, ambra o un altro colore. I colori semi-personalizzati vengono creati quando i pellet di colorante vengono aggiunti a resine naturali. Per i colori disponibili, controlla con il tuo stampatore ad iniezione. In alcuni casi, come in Protolabs, non viene applicato alcun costo aggiuntivo per i nostri colori a magazzino. Tuttavia, potrebbero non essere una corrispondenza esatta e potrebbero creare striature o vortici nelle parti. I colori personalizzati che devono corrispondere a un Pantone o a un chip di colore esatto devono essere composti con un fornitore di resine. Questo processo è più lento e costoso, ma produce una corrispondenza più accurata.

Additivi per Resina

Fibra di vetro corta può essere aggiunta a una resina per rinforzare un composito e ridurre il ritiro, specialmente a temperature più elevate. Rende la resina più forte, più rigida e più fragile. Può anche causare deformazioni a causa della differenza nel ritiro di raffreddamento tra la resina e le fibre.

Fibra di vetro lunga è utilizzata come fibra di vetro corta per rinforzare e ridurre il ritiro, ma rende la resina molto più forte e rigida. Lo svantaggio è che può essere particolarmente difficile modellare parti che hanno pareti sottili e/o flussi di resina lunghi.

Fibra di aramide (Kevlar) è simile a fibre di vetro meno abrasive, ma non così forti.

Fibra di carbonio rafforza e/o indurisce un composito e aiuta nella dissipazione statica. Ha le stesse limitazioni delle fibre di vetro. La fibra di carbonio può rendere la plastica molto rigida.

Fibra di acciaio inossidabile è utilizzata per controllare EMI (interferenza elettromagnetica) e RFI (interferenza a radiofrequenza) tipicamente negli involucro di componenti elettronici. È più conduttiva della fibra di carbonio.

Minerali come talco e argilla sono spesso utilizzati come riempitivi per ridurre i costi o aumentare la durezza delle parti finite. Poiché non si ritirano tanto quanto le resine quando si raffreddano, possono ridurre la deformazione.

PTFE (Teflon) e disolfuro di molibdeno sono utilizzati per rendere le parti auto-lubrificanti nelle applicazioni di cuscinetti.

Perle di vetro e scaglie di mica irrigidiscono un composito e riducono la deformazione e il ritiro. Con un carico elevato, possono essere difficili da iniettare.

Inibitori UV prevengono la degradazione delle parti alla luce solare per applicazioni all'esterno.

Trattamenti statici fanno sì che le resine dissipino l'elettricità statica.

Se hai domande riguardanti lo stampaggio ad iniezione o lo stampaggio ad iniezione rapida, non esitare a contattare un ingegnere applicativo di Protolabs al (877) 479- o [protetto].

Se desideri saperne di più, visita il nostro sito web stampaggio ad iniezione rapida.