Che cos’è lo stampaggio ad iniezione:

Lo stampaggio ad iniezione è un processo di produzione per la produzione di parti in grandi volumi. È più tipicamente utilizzato nei processi di produzione di massa in cui la stessa parte viene creata migliaia o addirittura milioni di volte in successione.

Perché usare lo stampaggio ad iniezione:

Il vantaggio principale dello stampaggio ad iniezione è la capacità di scalare la produzione in massa., Una volta che i costi iniziali sono stati pagati il prezzo per unità durante la produzione stampata ad iniezione è estremamente basso. Anche il prezzo tende a scendere drasticamente man mano che vengono prodotte più parti. Altri vantaggi includono quanto segue:

  • Lo stampaggio a iniezione produce bassi tassi di scarto rispetto ai processi di produzione tradizionali come la lavorazione CNC che tagliano via percentuali sostanziali di un blocco o foglio di plastica originale. Questo tuttavia può essere negativo rispetto ai processi di produzione additiva come la stampa 3D che hanno tassi di scarto ancora più bassi., Nota: i rifiuti di plastica provenienti dalla produzione di stampaggio a iniezione provengono in genere da quattro aree: la materozza, i corridori, le posizioni dei cancelli e qualsiasi materiale di overflow che fuoriesce dalla cavità della parte stessa (una condizione chiamata “flash”).

Da Immagine Ferris.edu

Una materozza è semplicemente il canale che guida la plastica fusa dall’ugello della macchina di stampaggio a iniezione per il punto di ingresso per l’intera iniezione di stampi. È una parte separata dallo strumento di stampo stesso., Un corridore è un sistema di canali che si incontrano con la materozza, tipicamente all’interno o come parte dello strumento stampo, che guida la plastica fusa nelle cavità parte all’interno dello strumento stampo. Ci sono due categorie principali di corridori (caldo e freddo) che potete leggere qui. Infine, il cancello è la parte del canale dopo il corridore che conduce direttamente nella cavità della parte., Dopo un ciclo di stampaggio ad iniezione (in genere solo secondi) la totalità della plastica fusa si raffredderà lasciando plastica solida nella materozza, nelle guide, nei cancelli, nelle cavità delle parti stesse, così come un po ‘ di troppo pieno potenzialmente sui bordi delle parti (se la guarnizione non è corretta al 100%).

Materiale termoindurente, come una resina epossidica che cura una volta esposto all’aria, è un materiale che cura e brucerebbe dopo la polimerizzazione se si tenta di fonderlo. Materiale termoplastico al contrario, è un materiale plastico che può essere fuso, fresco e solidificare, e poi essere fuso di nuovo senza bruciare., Con materiali termoplastici il materiale può essere riciclato vengono utilizzati di nuovo. A volte questo accade proprio sul pavimento della fabbrica. Macinano i canali di colata / corridori e tutte le parti di scarto. Quindi aggiungono quel materiale nella materia prima che entra nella pressa per stampaggio a iniezione. Questo materiale è indicato come “re-grind”. In genere, i reparti di controllo qualità limiteranno la quantità di riaffilatura che può essere rimessa nella pressa. (Alcune proprietà prestazionali della plastica possono degradarsi man mano che viene modellata più e più volte)., Oppure, se ne hanno un sacco, una fabbrica può vendere questo re-grind a qualche altra fabbrica che può usarlo. In genere il materiale di macinazione viene utilizzato per parti di bassa qualità che non necessitano di proprietà ad alte prestazioni.

  • Lo stampaggio ad iniezione è molto ripetibile. Cioè, la seconda parte che produci sarà praticamente identica alla prima ecc. Questa è una caratteristica meravigliosa quando si cerca di produrre la coerenza del marchio e l’affidabilità della parte nella produzione di grandi volumi.,

Qual è il lato negativo dello stampaggio ad iniezione:

I costi iniziali tendono ad essere molto elevati a causa dei requisiti di progettazione, test e utensili. Se avete intenzione di produrre parti in volumi elevati che si desidera assicurarsi di ottenere il disegno giusto la prima volta. Questo è più complicato di quanto si possa pensare.,design diritto comprende in particolare:

  • Progettazione e quindi un prototipo per la parte di specifica
    • Iniziale di sviluppo del prototipo in genere è completato su una stampante 3D e, spesso, in un materiale diverso (come l’ABS di plastica) che la parte finale sarà costruito in
  • Progettazione di uno stampo a iniezione strumento per una prima fase di produzione
    • in Genere la generazione di 300-1000 stampato ad iniezione di prototipi in materiale di produzione richiede lo sviluppo di uno stampo a iniezione strumento.,
  • Raffinazione di tutti i dettagli nello strumento di stampaggio ad iniezione prima della produzione di massa in un impianto di produzione di stampi ad iniezione.

Gli aspetti potenzialmente negativi dello stampaggio ad iniezione includono quanto segue:

  • Due dei principali svantaggi dello stampaggio ad iniezione sono gli alti costi degli utensili e i grandi tempi di consegna richiesti. La lavorazione con utensili è quasi un progetto in sé e per sé e solo una fase dell’intero processo di stampaggio a iniezione., Prima di poter produrre una parte stampata ad iniezione, devi prima progettare e prototipare una parte (probabilmente tramite CNC o stampa 3D), quindi devi progettare e prototipare uno strumento di stampo in grado di produrre repliche della parte in volume. Infine, e in genere dopo numerosi test in entrambe le fasi di cui sopra, si arriva a stampaggio a iniezione di una parte. Come potete immaginare, tutta l’iterazione necessaria per ottenere lo strumento corretto prima della produzione di massa richiede tempo e denaro. E ‘ raro che si sarebbe prototipo di uno strumento di stampaggio ad iniezione., Succede però, specialmente per le parti che saranno realizzate in uno strumento multi-cavità. Per esempio, diciamo che stavamo andando a stampaggio ad iniezione di un nuovo tappo di bottiglia di shampoo. Quel tappo avrebbe probabilmente dei fili per attaccarlo alla bottiglia, una cerniera vivente, una chiusura a scatto e potenzialmente anche qualche sovrastampaggio. Una società può scegliere di fare un singolo strumento cavità di quella parte per assicurarsi che tutte le caratteristiche si stampo come desiderato. Dopo l’approvazione, realizzeranno un nuovo strumento, che è in grado di modellare, ad esempio, 16 tappi alla volta., Fanno prima lo strumento a cavità singola, quindi se ci sono problemi, non devono pagare e aspettare che venga fissato 16 volte per ogni cavità.

  • Poiché gli utensili sono in genere realizzati in acciaio (un materiale molto duro) o in alluminio, può essere difficile apportare modifiche. Se si desidera aggiungere plastica alla parte, è sempre possibile ingrandire la cavità dell’utensile tagliando via acciaio o alluminio. Ma se stai cercando di togliere la plastica, devi ridurre le dimensioni della cavità dell’utensile aggiungendo alluminio o metallo ad essa., Questo è estremamente difficile e in molti casi potrebbe significare la necessità di rottamare lo strumento (o parte dello strumento) interamente e ricominciare da capo. In altri casi si potrebbe essere in grado di saldare il metallo nella cavità che è indesiderato.
  • Lo stampaggio ad iniezione richiede uno spessore uniforme della parete. Se si dovesse tagliare una sezione trasversale dello stampo Panasonic sopra si noterebbe che lo spessore della parete è di circa 2-3mm di spessore in tutto. Mantenere le pareti troppo spesse è importante per evitare incongruenze nel processo di raffreddamento con conseguente difetti come segni di lavandino., Una buona regola empirica è quella di mantenere pareti inferiori o uguali a 4mm di spessore. Più spesse sono le pareti, più materiale verrà utilizzato, più lungo sarà il tempo di ciclo e maggiore sarà il costo per parte. Al contrario, se lo spessore della parete è qualsiasi più sottile di 1mm o giù di lì si potrebbe verificare difficoltà a riempire lo stampo strumento (con conseguente lacune o brevi colpi). I progettisti possono compensare questa potenzialità utilizzando un materiale con un indice di flusso di fusione più elevato come il nylon che è spesso adatto per pareti sottili fino a 0,5 mm. Diverse tecniche di produzione come il CNC non richiedono affatto uno spessore uniforme della parete.,
  • Spesso parti di grandi dimensioni non possono essere prodotte tramite stampaggio ad iniezione come un unico pezzo. Ciò è dovuto alle limitazioni di dimensioni delle macchine per stampi a iniezione e degli strumenti per stampi stessi. Ad esempio di una grande parte stampata ad iniezione considerare i carrelli della spesa a Destinazione. Sebbene il macchinario esista per modellare pezzi molto grandi (ad esempio presse da 1000 tonnellate all’incirca delle dimensioni del vagone di un treno), usarlo è molto costoso. Per questo motivo, gli oggetti che sono più grandi della capacità di una tipica macchina per lo stampaggio a iniezione vengono spesso creati in più pezzi., Le macchine CNC hanno limitazioni simili per quanto riguarda le dimensioni del prodotto, mentre la stampa 3D ha ancora più limitazioni. Il CNC è limitato alla corsa e alle dimensioni del letto nella fresatrice, mentre le grandi parti stampate in 3D spesso devono essere stampate in più pezzi e quindi incollate insieme.

  • I sottosquadri di grandi dimensioni richiedono una progettazione esperta da evitare e spesso possono aggiungere costi al progetto.,

Quali Sono Alcune delle Considerazioni Per lo Stampaggio ad Iniezione:

Prima che si impegna a produrre una parte tramite stampaggio ad iniezione di prendere in considerazione alcuni dei seguenti cose:

  1. Considerazioni
    1. Voce di Costo: Preparazione del prodotto per iniezione di produzione richiede un grande investimento iniziale. Assicurati di capire questo punto cruciale in anticipo.,
    2. Quantità di Produzione
      1. Determinare il numero di pezzi prodotti in cui lo stampaggio per iniezione diventa il metodo più efficace di produzione
      2. Determinare il numero di pezzi prodotti al quale si prevede di rompere anche sul vostro investimento (considerare i costi di progettazione, sperimentazione, produzione, assemblaggio, di commercializzazione e di distribuzione nonché il previsto punto di prezzo per la vendita). Costruire in un margine conservatore.,
  1. Considerazioni di progettazione
    1. Part Design: si desidera progettare la parte dal primo giorno con lo stampaggio ad iniezione in mente. Semplificare la geometria e ridurre al minimo il numero di parti nella fase iniziale pagherà dividendi lungo la strada.
    2. Tool Design: Assicurarsi di progettare lo stampo strumento per evitare difetti durante la produzione. Per un elenco di 10 difetti comuni di stampaggio ad iniezione e come risolverli o prevenirli leggi qui., Considera le posizioni dei gate ed esegui simulazioni utilizzando software moldflow come Solidworks Plastics.
  1. Considerazioni sulla produzione
    1. Tempo di ciclo: ridurre al minimo il tempo di ciclo per quanto possibile. L’utilizzo di macchine con tecnologia a canale caldo aiuterà così come gli utensili ben congegnati. Piccole modifiche possono fare una grande differenza e il taglio di pochi secondi dal tempo di ciclo può tradursi in grandi risparmi quando si producono milioni di parti.
    2. Assembly: progetta la tua parte per ridurre al minimo l’assemblaggio., Gran parte del motivo per cui lo stampaggio ad iniezione viene fatto nel sud-est asiatico è il costo di assemblare parti semplici durante una corsa di stampaggio ad iniezione. Nella misura in cui è possibile progettare l’assemblaggio fuori dal processo, si risparmia denaro significativo sul costo del lavoro.,

Un esempio (Progettazione per stampaggio ad iniezione)

Progettare un pezzo adatto allo stampaggio ad iniezione rispetto a uno adatto alla lavorazione, alla formatura termica o alla stampa 3D significa prendere in considerazione alcune delle differenze tra le varie tecniche di fabbricazione e riconoscere quando il progetto è più adatto all’uno o all’altro. Parti tipiche si potrebbe desiderare di stampaggio ad iniezione includono giunti, staffe, o alloggiamenti., Ad esempio, la maggior parte degli strumenti elettronici di consumo sono realizzati con un guscio di plastica (alloggiamento) stampato ad iniezione e utilizzato per il corpo dello strumento.

Si consideri l’alloggiamento per un trapano elettrico prodotto da Panasonic (vedi sotto):

Immagine per gentile concessione di Panasonic

Uno dei vantaggi più evidenti per lo stampaggio ad iniezione è che l’alloggiamento serve a molteplici scopi. In primo luogo, serve come una maniglia per l’utente finale di interagire con., Funge anche da presa per la batteria e il motore, nonché la posizione dei vari boss delle viti che verranno utilizzati per fissare il dispositivo insieme una volta assemblate le parti interne. In altre parole, lo stampaggio a iniezione è estremamente efficace quando è necessario organizzare molte parti interne all’interno di un alloggiamento. Di conseguenza, è un modo fantastico per ridurre il numero di parti totali (“conteggio pezzi”). Da notare, questa parte è anche una parte sovrastampata. Per ulteriori informazioni su questo processo leggi qui.,

Alcuni degli altri motivi per cui lo stampaggio ad iniezione è una buona misura per questo esempio includono il fatto che il trapano viene prodotto in grandi volumi. Cioè, Panasonic sta creando un gran numero di copie della stessa maniglia del trapano. Lo stampaggio ad iniezione è meraviglioso per questo tipo di produzione ad alto volume perché gli alti costi iniziali ripagano il produttore nel tempo con bassi costi unitari. Per questo stesso motivo lo stampaggio ad iniezione può essere una scelta sbagliata per la produzione a basso volume. Inoltre di nota, ci sono alcuni vincoli di progettazione se si utilizza lo stampaggio ad iniezione., Ad esempio, la parte ha uno spessore della parete quasi uniforme (che è importante per evitare difetti) e la parte è realizzata con un materiale termoplastico (consentendo di fondere ripetutamente il materiale plastico solido per la procedura). Se si stesse progettando una parte con un materiale termoindurente, lo stampaggio a iniezione sarebbe più sfumato. È possibile stampaggio ad iniezione di un materiale termoindurente, ma si può fare solo una volta. Cercando di fondere una plastica termoindurente una seconda volta si tradurrà in bruciare il materiale., Allo stesso modo, una parte con spessore della parete vario richiederebbe maggiore attenzione nella progettazione dello stampo per garantire un raffreddamento uniforme ed evitare difetti durante la produzione.

Conclusione

Lo stampaggio ad iniezione è una grande tecnologia per la produzione finita su larga scala. È anche utile per prototipi finalizzati che vengono utilizzati per il consumatore e / o test di prodotto. Prima di questa fase avanzata della produzione, tuttavia, la stampa 3D è molto più economica e flessibile per i prodotti nelle prime fasi di progettazione.