Come vengono realizzati gli stampi a iniezione?

Nuclei ad azione laterale

Diversi fattori possono influire sulle prestazioni di uno stampo a iniezione. Per esempio, gli stampi meno recenti possono avere estrattori laterali dell’anima diversi da quelli attualmente richiesti.

Anche i nuovi parametri di stampaggio, i diversi materiali e i requisiti del vetro possono avere un impatto negativo sulle prestazioni dello stampo. Questo può portare ad anime che si flettono, lampeggiano o si spostano.

Le anime ad azione laterale aggiungono complessità e costi alla progettazione dello stampo. A differenza delle scanalature, le anime ad azione laterale devono essere spostate perpendicolarmente all’asse dello stampo, quindi l’attrezzatura deve essere spostata rispetto all’asse dello stampo.

Ciò rende lo stampo a iniezione per plastica più complesso, aumentando il costo e i tempi di consegna. Inoltre, i progettisti devono aggiungere angoli di sformo al progetto per consentire il movimento laterale.

Un altro tipo di stampo prevede anime che possono essere rimosse e sostituite. La maggior parte degli stampi ha due lati: un lato “A” per la superficie estetica esterna del componente e un lato “B” per le parti interne.

Il primo è generalmente liscio e privo di sporgenze ed è il più semplice da progettare. Il secondo è solitamente più complesso e richiede anime e inserti laterali a scomparsa.

Un esempio di anima ad azione laterale è mostrato nell’immagine sottostante. Viene utilizzato per realizzare un involucro per il controllo remoto.

Questo stampo ha un nucleo ad azione laterale che contiene una presa d’aria e perni di espulsione. Con questo stampo è possibile produrre diversi tipi di prodotti in plastica.

Un’anima ad azionamento laterale di qualità presenta un elevato livello di precarico e consente una pressione idraulica pari a zero psi. È inoltre essenziale che l’anima sia abbastanza grande da sopportare le forze del processo di stampaggio a iniezione della plastica.

Unità di iniezione a freddo

Gli stampi a iniezione vengono realizzati in due modi. Il metodo tradizionale usa lavorazione standard ed elettroerosione. La lavorazione CNC può essere più efficiente e creare stampi con dettagli più accurati.

Il costo di uno stampo dipende dal numero di cavità e dalla complessità del progetto.

Meno cavità significano meno lavoro di attrezzaggio, mentre i dettagli aggiuntivi aumentano il prezzo. Il costo dipende anche dalla finitura superficiale.

Quando si progetta uno stampo, il progettista considera il numero di caratteristiche che devono essere incluse in esso. I processi di stampaggio a iniezione richiedono molteplici fasi, dalla progettazione alla produzione.

Una di queste consiste nella progettazione di uno stampo che ospiterà i componenti in plastica fusa. Un’altra fase importante del processo di stampaggio a iniezione è la creazione dell’anima.

Lo stampo dovrà essere progettato con un’anima sufficientemente grande da ospitare tutte le caratteristiche che verranno stampate.

Una volta progettato, lo stampo deve essere accuratamente testato per garantire che il progetto sia appropriato per la parte in plastica.

Deve inoltre essere prototipato prima di poter essere utilizzato per la produzione. Gli stampi a iniezione possono essere realizzati mediante lavorazione standard, lavorazione a controllo numerico computerizzato (CNC) ed elettroerosione.

La materia prima termoplastica viene introdotta in un cilindro riscaldato mediante una vite alternata. Il calore provoca una reazione chimica che indebolisce le forze di Van der Waals nella materia prima.

Ciò comporta un aumento dello spazio tra le molecole, riducendo la viscosità. La plastica fusa entra quindi nella cavità dello stampo attraverso un sistema di guide.

Una volta raffreddata, la plastica assume la forma desiderata. Un perno di espulsione viene quindi utilizzato per spingere la plastica fuori dallo stampo.

Il ciclo di stampaggio a iniezione può essere realizzato con la maggior parte dei tipi di polimeri. Questi materiali includono termoplastici, termoindurenti ed elastomeri. Dal 1995, il numero di materiali disponibili è aumentato di circa 750 unità all’anno.

Oggi sono disponibili oltre 18.000 materiali, tra cui molte leghe di materiali sviluppati in precedenza. La scelta del materiale si basa sul costo, sulla resistenza e sulla funzione del prodotto finale.

Stampo a trazione diretta

Gli stampi a iniezione per plastica ad estrazione lineare sono ideali per produrre pezzi in grandi volumi. Mediante un ugello ad alta pressione, il materiale plastico viene iniettato in uno stampo.

Lo stampo è generalmente in acciaio o alluminio. Le due metà sono tenute insieme da morsetti idraulici o meccanici.

La cavità contiene plastica fusa. Il meccanismo di espulsione dello stampo impedisce che il pezzo si blocchi o si deformi.

Lo stampo a trazione diretta è il tipo di stampo più semplice. Il design è semplice e consente di contenere il costo totale.

La geometria dello stampo deve essere di 2.D e senza sporgenze. Geometrie più complicate richiedono anime o inserti ad azione laterale. Toth Mold/Die Inc. produce migliaia di stampi ad azione laterale ogni anno.

I costi di attrezzaggio partono da $1.000 e possono raggiungere $3.000. Questi costi sono indipendenti dall’elevato volume di produzione e dal numero di pezzi fabbricati.

Le produzioni su piccola scala sono particolarmente colpite dai costi degli utensili. Tuttavia, esistono modi per ridurre i costi degli utensili. Una semplice modifica del progetto può ridurre i costi degli utensili del 50-70%.

L’aggiunta di azioni laterali aumenta il numero di geometrie dei pezzi che possono essere prodotti. Le azioni laterali sono inserti che vengono inseriti nella cavità dello stampo.

Questi inserti consentono di realizzare sottosquadri che non possono essere prodotti da uno stampo a trazione diretta. Inoltre, consentono al materiale di scorrere intorno ad essi.

Lo spessore delle pareti dei pezzi deve essere uniforme per evitare concentrazioni di tensioni. Uno spessore di parete non uniforme può anche portare a una distorsione della geometria del pezzo.

È importante calcolare il ritiro esatto prima di progettare lo stampo. Ogni polimero ha un tasso di ritiro diverso.

Spesso questa informazione non viene fornita dal fornitore del polimero. Pertanto, il grado del polimero deve essere selezionato prima della progettazione dello stampo.

Un’altra considerazione per i progettisti è la quantità di spazio disponibile per l’espansione. Se il pezzo è molto flessibile, il bump-off può deformarsi sullo stampo durante l’espulsione.

A seconda del materiale in eccesso utilizzato, il bump-off non deve essere posizionato vicino a elementi di irrigidimento. Il bump-off deve avere un angolo compreso tra 30 e 45 gradi.

Canali di raffreddamento

Gli stampi a iniezione sono spesso utilizzati nella produzione di parti in plastica. Questi pezzi sono suscettibili di accumulo di calore localizzato, che può portare a difetti del prodotto.

Per eliminare questo problema, i ricercatori hanno proposto l’impiego di canali di raffreddamento negli stampi a iniezione.

Questo tipo di tecnologia migliora il processo di raffreddamento complessivo, riducendo i tempi di ciclo e migliorando la produttività.

Le diverse forme dei canali hanno proprietà di raffreddamento diverse. La lunghezza, la distanza del passo e l’interasse di ciascun canale influenzano il tempo di raffreddamento.

Le diverse forme dei canali offrono soluzioni ottimali per i diversi tipi di pezzi in plastica.

Inoltre, il design ottimale del canale di raffreddamento dovrebbe essere in grado di ridurre le variazioni dei tempi di raffreddamento.

Ad esempio, i canali triangolari necessitano di aree di raffreddamento più grandi rispetto ai canali quadrati, ma la loro efficienza di raffreddamento è inferiore.

Un altro metodo di raffreddamento degli stampi è l’utilizzo di un canale di raffreddamento conformale. Questo tipo di sistema di raffreddamento consente allo stampo di raffreddare componenti con capacità di raffreddamento diverse.

Inoltre, consente allo stampo di raffreddarsi in modo più efficiente, evitando il surriscaldamento. In genere, gli stampi a iniezione sinterizzati utilizzano canali di raffreddamento conformali.

Quando si progetta uno stampo, è importante considerare i diversi canali di raffreddamento. Il giusto canale di raffreddamento ridurrà la probabilità di deformazioni o difetti.

I canali di raffreddamento conformazionali consentono inoltre un raffreddamento uniforme e rapido, con conseguente riduzione di deformazioni e difetti.

I canali di raffreddamento possono essere progettati utilizzando un processo di produzione additiva. Questo metodo è vantaggioso sia per la produzione di massa di stampi che per lo sviluppo.

Un altro modo per integrare i canali di raffreddamento è la fabbricazione rapida di utensili per pezzi in plastica. Tecniche come SLS e stampa 3D possono realizzare stampi a iniezione con canali di raffreddamento in rame incorporati.

Materiali utilizzati

Lo stampaggio a iniezione è un processo produttivo versatile che consente di produrre pezzi complessi a costi contenuti.

I materiali che possono essere utilizzati in questo processo sono molteplici e possono essere mescolati o miscelati con altri materiali per creare schemi di colore unici.

Il progetto di un componente deve essere compatibile con le proprietà del materiale utilizzato per produrlo. Tuttavia, alcuni materiali presentano determinate limitazioni o sono meno adatti a certe applicazioni. Per affrontare questi problemi, i progettisti devono seguire specifiche linee guida durante la realizzazione degli stampi.

Durezza: quanto più duro è il materiale utilizzato, tanto maggiore è la sua resistenza all’usura e alla corrosione causate dalla resina plastica.

Ciò è particolarmente importante quando un pezzo deve resistere a ripetuti impatti contundenti da parte di bambini piccoli.

Anche l’acciaio inossidabile è una scelta eccellente quando si utilizzano resine corrosive. La sua maggiore durezza migliorerà anche l’integrità della linea di separazione e ridurrà il rischio di carotaggio.

Scelta dei materiali: le poliammidi sono un altro gruppo di materiali utilizzabili per creare stampi a iniezione. Possono essere naturali o sintetiche e ciascun tipo presenta vantaggi e svantaggi.

Il nylon, ad esempio, può essere soggetto a restringimenti e a un riempimento inadeguato. L’HDPE, invece, è un materiale termoplastico molto resistente che può essere utilizzato per diverse applicazioni. È anche conveniente e ha una buona resistenza meccanica.

Scegliere il materiale giusto per lo stampo è essenziale: il materiale adatto allo stampo può contribuire a garantire il corretto flusso della plastica fusa.

È però importante considerare anche la progettazione dello stampo. Lo stampaggio a iniezione può essere costoso se il componente stampato a iniezione non è progettato correttamente. È opportuno evitare stampi in acciaio pretemprato con pareti sottili e nervature non progettate, perché possono causare riempimenti incompleti.

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