Una pressa a iniezione può supportare più stampi?

Lo stampaggio a iniezione è uno dei modi in cui produciamo parti in plastica. Si tratta di un processo in cui fondiamo il materiale plastico, lo iniettiamo nella cavità di uno stampo e lo lasciamo raffreddare e indurire nella forma definita dallo stampo. Una delle domande più frequenti che mi vengono rivolte quando si parla di stampaggio a iniezione è se una macchina può far funzionare più di uno stampo contemporaneamente. In questo articolo analizzerò l’esecuzione di più stampi su una macchina per lo stampaggio a iniezione: È possibile? Quali sono i vantaggi? Quali sono le sfide da affrontare? E cosa bisogna considerare?

Fattibilità del supporto di più stampi su una macchina per lo stampaggio a iniezione

La capacità di una macchina per lo stampaggio a iniezione di gestire più stampi dipende da fattori quali la capacità della macchina, le dimensioni dello stampo e la complessità dei pezzi prodotti. Molte moderne macchine per lo stampaggio a iniezione sono dotate di stampi multipli in grado di gestire più di una raffinazione.

Vantaggi e svantaggi dell’utilizzo di stampi multipli

Vantaggi

1. Maggiore efficienza produttiva: Usando una sola pressa per produrre singoli pezzi si ottimizza il tempo delle operazioni multistadio. Uno stampo rotante consente di realizzare più varianti in posizioni diverse, aumentando la produzione di modelli e specifiche differenti.

2. Risparmio sui costi: Produrre con più stampi evita l’acquisto di altre presse a iniezione e riduce l’investimento di capitale.

3. Riduzione dei costi produttivi: Lo stampaggio multi-shot produce più forme contemporaneamente, riducendo tempi di fermo e costi dei prodotti difettosi.

4. Migliore qualità del prodotto: L’impiego di più stampi rende l’attrito più uniforme, riduce l’usura meccanica in apertura e chiusura, aumenta la stabilità produttiva e prolunga la vita dello stampo.

5. Minori requisiti per le attrezzature: Lo stampaggio multimatrice sfrutta pienamente la capacità delle presse, accorcia i cicli produttivi e prolunga la vita della macchina.

Svantaggi

1. Tempi lunghi per il cambio stampo: Quando si usano stampi diversi è necessario alternarli, operazione che richiede tempo.

2. Maggior tasso di guasti: Usare più stampi nel processo sottopone le macchine a maggiori sollecitazioni e può complicare notevolmente manutenzione e riparazioni.

Considerazioni sull’utilizzo di più stampi

1. Necessità di operatori qualificati: L’uso di più stampi rende più complesso il funzionamento della pressa a iniezione, quindi servono operatori esperti per evitare incidenti.

2. Manutenzione dell’attrezzatura: L’uso di più stampi richiede maggiore attenzione alla manutenzione della pressa e al corretto funzionamento degli stampi, per evitare frequenti interruzioni e prolungarne la vita utile.

3. Pianificazione della produzione: Quando si usano più stampi, è importante programmare in anticipo i prodotti per garantire il regolare svolgimento del piano produttivo.

4. Compatibilità della macchina: Non tutte le presse a iniezione possono usare più stampi contemporaneamente. I produttori devono verificare che le proprie attrezzature eseguano tutte le operazioni richieste dal funzionamento multimatrice.

5. Allineamento e sincronizzazione degli stampi: Il corretto accoppiamento e collegamento degli stampi è essenziale per ottenere dimensioni uniformi ed evitare difetti come bave e deformazioni.

6. Costi degli stampi: Una serie di stampi per un pezzo complesso o di alta precisione può essere molto costosa. Le fabbriche devono valutare gli indicatori di fattibilità, la vita degli stampi e l’ammortamento.

7. Manutenzione e fermi: Far funzionare più stampi contemporaneamente su una macchina aumenta l’usura, con interventi più frequenti e possibili fermi per riparazione e manutenzione.

Caso di studio: Soluzione di stampaggio a iniezione Tandem Molding

La tecnologia di stampaggio tandem è un processo che utilizza due stampi identici o simili montati su un’unica macchina di stampaggio a iniezione. In pratica, lavorano simultaneamente per ottenere il risultato desiderato. L’intervallo di tempo tra l’impostazione dei prodotti su uno stampo e l’altro viene utilizzato per il processo di stampaggio a iniezione dei prodotti dallo stampo alternativo e la macchina utilizza il tempo intermedio per bilanciare i due stampi, massimizzando la produttività per ora di funzionamento.

L’efficienza della tecnologia di stampaggio tandem è di solito ineguagliabile: può aumentare la produzione di 40-80% e far risparmiare 30-40% sugli investimenti in attrezzature e automazione, se le condizioni di processo e le configurazioni delle attrezzature sono adeguate.

Scenari applicabili

È possibile utilizzare la tecnologia Tandem Molding in prodotti con tempi di ciclo di oltre 30 secondi, con le stesse combinazioni di materiali e con dimensioni vicine tra loro o con strutture molecolari accoppiate. Lo abbiamo fatto con parti “telaio anteriore - alloggiamento della vite” e “coperchio-base inferiore” con prodotti simmetrici, parti di ingegneria di sistema che sono standardizzate e coinvolgono più serie di stampi, e parti piatte a telaio grande che includono la struttura cava con una facile installazione di canali di flusso. È possibile combinare questi pezzi e stampi e produrli in modo efficiente utilizzando cavità poco profonde.

Requisiti per gli stampi

Nel Tandem Molding, lo stampo è composto da due parti: una è il sistema a canale caldo che alterna le riprese tra lo stampo anteriore e quello posteriore, l’altra è il sistema di chiusura che alterna l’apertura e la chiusura degli stampi. Il design del Tandem Molding, invece, si basa su due stampi che condividono l’iniezione. Il modo più semplice per alternare gli stampi anteriori e posteriori è utilizzare un sistema a canale caldo anteriore e posteriore.

Oggi, la maggior parte dei produttori di canali caldi progetta i propri prodotti per lo stampaggio in tandem e anche per stampi a canale freddo a basso costo in grado di eseguire lo stampaggio in tandem o addirittura per due stampi esistenti che possono essere adattati per l’uso combinato. Tutto sommato, la complessità non è nello stampaggio, ma soprattutto nel canale caldo.

Requisiti delle macchine per lo stampaggio a iniezione

Con lo stampaggio unilaterale, non è necessario apportare modifiche complesse alle macchine per la produzione di stampi. È sufficiente inserire una piastra nello stampo idraulico che aumenta lo spessore della parte di bloccaggio della macchina di stampaggio in modo che gli stampi sovrapposti si adattino. In genere, ciò significa aumentare lo spessore di bloccaggio dello stampo di circa 20-25% rispetto alla capacità dello stampo dell’attrezzatura standard.

Con lo stampaggio tandem, è necessario utilizzare un software di controllo in cui il sistema di controllo della macchina per lo stampaggio a iniezione include questo software per gestire le variabili utilizzate nella lavorazione dello stampo A e dello stampo B per produrre prodotti diversi. L’arresto e l’avvio della colata e la quantità o il volume della colata sono le caratteristiche chiave per migliorare l’efficienza della produzione.

Se non si dispone di una capacità di fusione sufficiente, è possibile utilizzare dispositivi di pressione di mantenimento indipendenti o chiudere le valvole degli ugelli per avviare il processo di plastificazione prima della pressione di mantenimento. In genere, queste applicazioni non richiedono le attrezzature più costose e i miglioramenti successivi di solito aumentano il costo dell’attrezzatura solo di 5-10% rispetto a quello che si aveva prima. Quando una singola macchina può funzionare con la stessa produttività di due macchine, si ottiene solo un risparmio sui costi non appena gli stampi riescono a tenere il passo.

Differenze tra stampaggio tandem e stampaggio a pila

Quando si iniziano a usare stampi a pila invece di stampi monofaccia, spesso mi chiedono che differenza c’è tra i vari prodotti che si possono realizzare. La forma più semplice di stampaggio in pila consiste nel fare a turno i pezzi nello stampo A e nello stampo B. Si usa soprattutto per i pezzi tecnici che devono essere spessi. Non è come il flash molding, in cui si realizza un pezzo complicato (e ci vuole più tempo per realizzarlo). Lo stampaggio in pila è utilizzato per realizzare pezzi sottili o con molte cavità, dove il tempo di ciclo è breve (meno di 10-15 secondi) e il tempo di raffreddamento è inferiore a 5-6 secondi.

Lo stampaggio in pila è un processo che richiede l’apertura simultanea degli stampi A e B, la sospensione dello stampo centrale durante l’apertura degli stampi e la gestione di problemi quali la stabilità posizionale, il supporto e la sincronizzazione della struttura dello stampo. Il problema principale è la necessità di resistenza, precisione e durata delle parti meccaniche utilizzate per produrre pezzi in condizioni di produzione ad alta velocità. Gli stampisti in grado di produrre stampi di precisione, affidabili e di alta qualità non sono come gli altri stampisti. In genere, il prezzo degli stampi è superiore a quello di uno stampo medio.

All’aumentare del numero di cavità, aumenta il costo. La rapida velocità di produzione comporta costi estremamente elevati a causa del bilanciamento del flusso e del controllo delle valvole sequenziali. Per tenere conto della qualità e della stabilità della produzione, la fabbrica di stampi sceglie di solito marchi a canale caldo come Moldmaster o Husky, che hanno costi più elevati. Alla fine, il costo elevato degli stampi influisce sulla competitività dell’azienda in un progetto. Il processo di stampaggio tandem consente di aprire solo una superficie di separazione dello stampo alla volta durante ogni ciclo, mentre l’altra metà rimane bloccata in posizione in modo relativamente permanente. Ciò che rende prezioso questo metodo è che il layout dello stampo è simile a quello di uno stampo convenzionale, quindi non presenta il problema dell’elevata complessità della struttura dello stampo.

Il processo di stampaggio a pila richiede criteri di accettazione più elevati per quanto riguarda la precisione e la lavorazione, cicli di stampaggio più lunghi e velocità di produzione più basse rispetto al processo di stampaggio economico e più indulgente. Inoltre, Tandem Molding non preferisce utilizzare progetti ad alta cavità, quindi si affida a marchi di canali caldi più comuni sul mercato.

Lo stampaggio tandem, avendo una sola superficie di divisione dello stampo, apre solo una superficie di divisione alla volta e un’unica superficie di divisione, a differenza dello stampaggio a pila in cui è necessario aprire e iniettare in due superfici di divisione contemporaneamente. Pertanto, è necessario che la macchina abbia uno spazio minimo di carico all’interno del bloccaggio dello stampo (parallelismo) e una capacità di fusione e iniezione nella parte di stampaggio a iniezione.

La macchina di stampaggio a iniezione normalmente utilizzata per lo stampaggio in pila è, nella maggior parte dei casi, di 1-2 specifiche superiori a quella utilizzata per lo stampaggio in Tandem per lo stesso numero di cavità. Il fatto che lo stampaggio a gravità in tandem abbia una lunghezza di ciclo maggiore, ma che allo stesso tempo richieda un carico minore sulle attrezzature rispetto allo stampaggio in pila, lo rende ideale per i prodotti nazionali, mentre la produzione stabile e a velocità rapida dello stampaggio in pila rappresenta una grande sfida per i marchi nazionali.

La produzione con stampaggio tandem è più flessibile. I semistampi A e B possono realizzare prodotti diversi con processi di stampaggio a iniezione diversi, mentre lo stampaggio in pila produce solitamente un unico prodotto con lo stesso numero di cavità dello stampo e le stesse condizioni di iniezione. In confronto, lo stampaggio in tandem si trova in una posizione inferiore rispetto allo stampaggio in pila a causa delle differenze nelle attrezzature di produzione, negli stampi e nei processi di produzione. Pertanto, questo metodo è più semplice, più economico e più pratico per migliorare la produttività.

Conclusione

In sintesi, la fattibilità o meno di una macchina per lo stampaggio a iniezione in grado di gestire più stampi dipende da diversi fattori, tra cui la capacità della macchina, la progettazione dello stampo e i requisiti di produzione. L’utilizzo di più stampi presenta numerosi vantaggi: consente di risparmiare tempo e manodopera, rende il processo più economico e permette di modificare il prodotto finito. Tuttavia, questa macchina è anche complicata da gestire, richiede tempo e un po’ di abilità per essere allineata e, infine, bisogna pensare alla manutenzione. In sostanza, i produttori di macchine devono pensare a ciò di cui hanno bisogno e a ciò che possono fare per capire se una macchina a doppia funzione è una buona opzione per avere un processo di produzione più ottimizzato.

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