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Dünnwand-Spritzgießen
Leitfaden für die Herstellung und Konstruktion von dünnwandigen Spritzgussteilen
Ressourcen für The Complete Guide to Thin Wall Injection Molding
Was ist Dünnwandspritzgießen?
Das Dünnwandspritzgießen ist eine Spritzgusstechnologie zur Herstellung dünnwandiger Teile.
Die Dünnwandspritzgusstechnik wird auch als Dünnwandspritzgusstechnik bezeichnet. Es gibt drei Definitionen dafür:
① Die Dicke des geformten Produkts beträgt weniger als 1 mm, und die projizierte Fläche des Kunststoffteils ist größer als 50 cm².
② Die Wandstärke des Formteils ist kleiner als 1 mm (oder 1,5 mm), oder das t/d (Kunststoffteildicke t, Kunststoffteildurchmesser d, bei scheibenförmigen Kunststoffteilen) ist kleiner als 0,05. Das Spritzgießen wird als Dünnwandspritzgießen definiert.
③ Die Fließlänge L vom Hauptkanal der Form bis zum entferntesten Punkt des fertigen Produkts, geteilt durch die Wandstärke t des Produkts, wird als Verhältnis Fließlänge/Wandstärke bezeichnet. Wenn L/t＞150 ist, spricht man von Dünnwandspritzgießen. Wenn die Dicke des Prozesses uneinheitlich ist, kann sie in Abschnitten berechnet werden.
Der Viskositätsfaktor von PP ist 1, die Fließlänge einer Einweg-Lunchbox beträgt 135 mm, die Wanddicke 0,45 mm, und das Verhältnis von Fließlänge zu Wanddicke beträgt 300＞150; der Viskositätsfaktor von PC ist 2, die Fließlänge einer Handy-Akkuschale beträgt 38 mm, die Wanddicke 0,25 mm, und das Verhältnis von Fließlänge zu Wanddicke beträgt 152, multipliziert mit dem Viskositätsfaktor 2=304＞150, was demjenigen einer Einweg-Lunchbox entspricht. Beide gehören zum Dünnwandspritzgießen.
Was ist das Prinzip des Dünnwandspritzgießens?
Die Wand des Formhohlraums ist kalt, und wenn das geschmolzene Metall den Formhohlraum füllt, bildet die Wand des Formhohlraums eine erstarrte Schicht, wodurch sich die Dicke des Fließkanals verringert. Diese Situation ist umso gravierender, je dünner die Wandstärke ist.
Zu den Prinzipien des Dünnwandspritzgießens gehören vor allem die folgenden Aspekte:
1. Schnelle Einspritzgeschwindigkeit:
Beim Dünnwandspritzgießen muss heißes, geschmolzenes Kunststoffmaterial in sehr kurzer Zeit in die Form gespritzt werden, was in der Regel den Einsatz einer Hochdruck-Spritzgießmaschine und eines Hochgeschwindigkeits-Spritzgießwerkzeugs erfordert, um eine hohe Einspritzgeschwindigkeit zu erreichen.
2. Schnelle Abkühlung und Erstarrung:
Um die Gleichmäßigkeit der Wanddicke und die Maßhaltigkeit dünnwandiger Spritzgusserzeugnisse zu gewährleisten, sind eine schnelle Abkühlung und Erstarrung nach dem Einspritzen erforderlich. In der Regel werden Kühlsysteme und Systeme zur schnellen Formöffnung eingesetzt, um eine schnelle Abkühlung und Erstarrung zu erreichen.
3. Geeignete Spritzgießmaterialien:
Das Dünnwandspritzgießen erfordert die Auswahl von Kunststoffen mit guter Fließfähigkeit und schnellen Erstarrungseigenschaften, um sicherzustellen, dass das Material beim schnellen Einspritzen und Abkühlen den gewünschten Effekt erzielen kann.
Injektionsfluss-Prozess
1 mm Wandstärke hat eine 0,2 mm dicke verfestigte Schicht, und der verbleibende Fließkanal ist 0,6 mm dick. Bei einer Wandstärke von 0,5 mm ist die verfestigte Schicht 0,2 mm dick, und der verbleibende Fließkanal ist 0,1 mm dick. Wenn die Füllung nicht abgeschlossen ist und der Fließkanal aufgrund der zu dicken Erstarrungsschicht verschwindet, wird das fertige Produkt nicht vollständig gefüllt.
Daher muss beim Dünnwandspritzgießen in kurzer Zeit heißes Kunststoffmaterial in die Form gespritzt werden, damit es schnell abkühlt und erstarrt und so dünnwandige Kunststoffprodukte hergestellt werden können.
Leitfaden für die Auswahl von Rohstoffen beim Dünnwandspritzgießen
Zu den Grundsätzen für die Auswahl dünnwandiger Spritzgießmaterialien gehören vor allem gute Fließfähigkeit, hohe Schlagzähigkeit, hohe thermische Stabilität, geringe Orientierung und ausgezeichnete Dimensionsstabilität.
Die derzeit am häufigsten verwendeten dünnwandigen Spritzgussmaterialien sind: Polypropylen (PP), Polycarbonat (PC), Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), PC/ABS-Mischungen und PA6 usw.
Hohe thermische Stabilität:
Dünnwandige Spritzgussteile müssen oft bei einer bestimmten Temperatur verwendet werden. Daher müssen die Rohstoffe eine gute thermische Stabilität aufweisen und in der Lage sein, stabile physikalische und chemische Eigenschaften in Umgebungen mit hohen Temperaturen beizubehalten, um Verformungen oder Alterung zu vermeiden.
Geringe Richtwirkung:
Dünnwandige Spritzgussteile stellen geringere Anforderungen an die Richtungsabhängigkeit des Rohmaterials, um eine gleichmäßige Leistung des Produkts in verschiedenen Richtungen zu gewährleisten und ungleichmäßige Leistungen aufgrund von Richtungsunterschieden zu vermeiden.
Ausgezeichnete Formbeständigkeit:
Die Rohstoffe sollten eine gute Dimensionsstabilität aufweisen, um sicherzustellen, dass die dünnwandigen Spritzgussteile während der Verarbeitung und Verwendung nur geringe Dimensionsänderungen aufweisen und den Präzisionsanforderungen entsprechen.
Fließfähigkeit:
Das Dünnwandspritzgießen erfordert eine gute Fließfähigkeit des Rohmaterials, um dünne Wände zu füllen. Materialien mit guter Fließfähigkeit können sicherstellen, dass dünnwandige Kunststoffteile während des Spritzgießprozesses vollständig gefüllt werden, um Hohlräume oder unvollständige Füllung zu vermeiden. Der Schmelzindex (MI) von PP-Kunststoffen liegt bei bis zu 60 (g/10min), wie z. B. bei Moplen RP1086 von Basell. Der Grund, warum viele Fertigprodukte PS/ABS verwenden, ist, dass sie die Zähigkeit von PC und die Fließfähigkeit von ABS erfordern, das sich auch für den Dünnwandspritzguss eignet.
Hohe Schlagfestigkeit:
Da dünnwandige Kunststoffteile in der Regel höhere Anforderungen an die Schlagzähigkeit stellen, müssen Werkstoffe mit hoher Schlagzähigkeit gewählt werden, damit das Produkt bei normalem Gebrauch äußeren Einwirkungen standhält, ohne zu brechen oder beschädigt zu werden.
Leitfaden für die Herstellung dünnwandiger Spritzgussformen
Bei der Herstellung von dünnwandigen Spritzgussformen sind folgende Punkte zu beachten:
Auswahl von Formstahlmaterialien
Bei der Herstellung von dünnwandigen Spritzgussformen ist es notwendig, Materialien mit hoher Festigkeit, hoher Steifigkeit, hoher Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit auszuwählen. Zu den üblicherweise verwendeten Materialien gehören hochwertiger legierter Stahl, Edelstahl usw.
Strukturelle Gestaltung von Formen
Der strukturelle Aufbau von dünnwandigen Spritzgießwerkzeugen sollte vernünftig sein, genau wie die Schablone der Spritzgießmaschine. Die Schablone der Form sollte dick sein, um die Verformung zu verringern. Das Hochgeschwindigkeitsspritzgießen erfordert eine gute Entlüftung. Ausreichende Entlüftungsnuten, atmungsaktiver Formstahl und Absaugung sind alles Methoden.
Technologie der Formverarbeitung
Die Verarbeitungstechnologie von Dünnwandspritzgussformen muss sehr genau sein, um die Maßhaltigkeit und Oberflächenqualität jedes einzelnen Teils zu gewährleisten. Die Verarbeitungsgenauigkeit der Form muss sehr hoch sein, um eine gleichmäßige Dicke des Umfangs oder der vier Wände zu erreichen.
Werkzeugmontage und Fehlersuche
Der Zusammenbau und das Debugging der Form ist eines der wichtigsten Glieder bei der Herstellung von Dünnwandspritzgießformen, und die Anforderungen an Mehrkavitätenformen sind höher. Die Formen sind mit Ausstoß- und Ausblasvorrichtungen ausgestattet, um den Fall des fertigen Produkts nach der Entformung zu beschleunigen und die Form sofort zu schließen.
Warum Dünnwandspritzgießen？
Die Kosten für Kunststoffe machen in der Regel einen großen Teil der Kosten des Endprodukts aus, wie z. B. 50-80%. Dünne Wände können dazu beitragen, diesen Anteil zu verringern. Da elektronische Verbrauchergeräte wie Mobiltelefone, Digitalkameras und Handheld-Computer immer kleiner und leichter werden, werden die Kunststoffteile immer dünner.
① Gewichtsreduzierung: Das Dünnwandspritzgießen ermöglicht die Herstellung leichter Teile mit geringerem Materialeinsatz und ist damit ideal für Anwendungen, bei denen das Gewicht ein kritischer Faktor ist, wie z. B. in der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie und der Medizintechnik.
② Kosteneinsparungen: Durch den geringeren Materialeinsatz kann das Dünnwandspritzgießen zur Senkung der Produktionskosten beitragen, was bei Großserienproduktionen von Bedeutung sein kann.
③ Erhöhte Produktionsgeschwindigkeit: Dünnwandspritzgießmaschinen können Teile schneller herstellen als herkömmliche Spritzgießmaschinen, was sie zu einer attraktiven Option für Großserienproduktionen macht.
④ Verbesserte Teilekonsistenz: Das Dünnwandspritzgießen gewährleistet eine gleichbleibende Qualität der Teile und verringert das Risiko des Schrumpfens, was für Anwendungen, bei denen die Konsistenz der Teile von entscheidender Bedeutung ist, entscheidend ist.
Was sind die Anwendungen des Dünnwandspritzgießens？?
Die Dünnwandspritzgusstechnologie ist in vielen Bereichen weit verbreitet. Hier sind einige gängige Anwendungen des Dünnwandspritzgießens:
① Lebensmittelverpackungen
Die Dünnwandspritzgusstechnik ist im Bereich der Lebensmittelverpackung weit verbreitet. Das Dünnwandspritzgießen kann zur Herstellung von Lebensmittelbehältern mit guten Dichtungs- und Konservierungseigenschaften verwendet werden, wie z. B. Kunststoffschalen, Kunststoffboxen usw. Die schnelle Produktionsgeschwindigkeit und die hohe Effizienz des Dünnwandspritzgießens ermöglichen die Herstellung von Großserien, die den Anforderungen der Lebensmittelverpackungsindustrie an die Produktionseffizienz und Produktqualität gerecht werden können.
② Gehäuse für elektronische Produkte
Die Technologie des Dünnwandspritzgießens findet auch bei der Herstellung von Gehäusen für elektronische Produkte breite Anwendung. Das Dünnwandspritzgießen kann zur Herstellung dünner, stabiler Elektronikgehäuse verwendet werden, z. B. für Mobiltelefone, Fernseher usw. Die hohe Präzision und Maßhaltigkeit des Dünnwandspritzgießens erfüllt die Anforderungen an die optische Qualität und die Maßhaltigkeit von Elektronikgehäusen.
③ Autoteile
Die Dünnwandspritzgusstechnologie hat auch in der Herstellung von Autoteilen weite Verbreitung gefunden. Leichte und hochfeste Autoteile, wie z. B. Innenraumteile und Autolampen, können im Dünnwandspritzgussverfahren hergestellt werden. Die schnelle Abkühlung und Aushärtung sowie die hohe Effizienz des Dünnwandspritzgießens können die Produktionseffizienz von Autoteilen verbessern und die Produktionskosten senken.
④ Medizinische Geräte
Die Dünnwandspritzgusstechnologie hat auch wichtige Anwendungen im Bereich der Herstellung medizinischer Geräte. Das Dünnwandspritzgießen kann zur Herstellung von Medizinprodukten mit guter Biokompatibilität und einfacher Reinigung verwendet werden, wie z. B. Spritzen und Infusionssets. Die hohe Präzision und Maßhaltigkeit des Dünnwandspritzgießens kann die Anforderungen an die Qualität des Aussehens und die Maßhaltigkeit von Medizinprodukten erfüllen.
Die Dünnwandspritzgusstechnik ist eine wichtige Spritzgusstechnik zur Herstellung dünnwandiger Teile. Durch die hohe Einspritzgeschwindigkeit und die schnelle Abkühlung und Verfestigung werden dünnwandige Kunststoffprodukte mit hervorragender Leistung hergestellt. Die Dünnwandspritzgusstechnik findet breite Anwendung in Lebensmittelverpackungen, Gehäusen für elektronische Produkte, Automobilteilen, medizinischen Geräten und anderen Bereichen. Mit den Fortschritten in Wissenschaft und Technik und der Verbesserung der Verfahren wird die Dünnwandspritzgusstechnik in immer mehr Bereichen Anwendung finden und zur Entwicklung verschiedener Branchen beitragen.
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