Lo stampaggio a iniezione è ampiamente utilizzato per la produzione di pezzi in grandi volumi, ma presenta alcune sfide, tra cui gli elevati costi iniziali di configurazione e il potenziale di difetti.

Tra gli svantaggi dello stampaggio a iniezione vi sono i costi elevati degli stampi, i lunghi tempi di consegna, gli scarti di materiale e le limitazioni per le geometrie complesse. Il processo non è inoltre ideale per la produzione di bassi volumi.

Sebbene lo stampaggio a iniezione offra una grande efficienza nella produzione di massa, la comprensione dei suoi svantaggi è fondamentale per determinare quando è la scelta giusta per le vostre esigenze di produzione.

Che cos'è lo stampaggio a iniezione?

Lo stampaggio a iniezione è un processo produttivo molto diffuso in cui la plastica fusa viene iniettata in stampi per creare pezzi complessi in modo rapido ed efficiente. È ideale per la produzione di grandi volumi.

Lo stampaggio a iniezione è un processo in cui la plastica fusa viene iniettata in una cavità dello stampo per formare i pezzi. È noto per l'elevata efficienza, la precisione e la capacità di produrre forme complesse con scarti minimi. È utilizzato in settori come quello automobilistico, elettronico e medico.

Lo stampaggio a iniezione consiste nel prendere materiale caldo e fuso e spararlo in uno stampo. Poi si lascia raffreddare e indurire. Ecco come funziona: Si prendono piccoli pellet o polveri di plastica e li si mette nella tramoggia della macchina per lo stampaggio a iniezione. La macchina li riscalda e li scioglie in un liquido.

Poi spruzza il liquido in uno stampo freddo e chiuso attraverso un ugello all'estremità della macchina. Lo stampo raffredda il liquido e lo rende duro. Quando si apre lo stampo e si estrae la plastica, il gioco è fatto. Questo è un ciclo.

Quali sono le fasi del processo di stampaggio a iniezione?

Il processo di stampaggio a iniezione prevede diverse fasi critiche, ognuna delle quali contribuisce alla creazione di parti in plastica di alta qualità in modo efficiente e costante.

Il processo di stampaggio a iniezione comprende il bloccaggio, l'iniezione, il raffreddamento e l'espulsione. Inizia con la fusione della plastica, l'iniezione in uno stampo, il raffreddamento e l'espulsione del pezzo finito. Queste fasi garantiscono precisione, velocità e scarti minimi nella produzione.

Fase di riempimento

Il riempimento è la prima fase dell'intero processo di stampaggio a iniezione. Il tempo parte dalla chiusura dello stampo e dallo stampaggio a iniezione fino al riempimento della cavità dello stampo a circa 95%. In teoria, più breve è il tempo di riempimento¹, maggiore è l'efficienza di stampaggio, ma in pratica, il tempo di stampaggio o velocità di iniezione² è soggetto a molte condizioni.

Stadio di mantenimento della pressione

La fase di mantenimento della pressione serve a mantenere la pressione, impacchettare la massa fusa, rendere la plastica più densa (densificazione) e compensare il ritiro della plastica. La contropressione è elevata durante la fase di mantenimento della pressione perché la cavità dello stampo è già piena di plastica.

Durante la fase di mantenimento della pressione e di imballaggio, la vite della macchina di stampaggio a iniezione può avanzare solo di poco e lentamente, e anche la portata della plastica è lenta. Questo flusso è chiamato flusso di mantenimento della pressione. Poiché durante la fase di mantenimento la plastica viene raffreddata e solidificata dalla parete dello stampo e la viscosità della massa fusa aumenta rapidamente, la resistenza nella cavità dello stampo è molto elevata.

Nella parte successiva della fase di mantenimento, il materiale plastico raggiunge una densità sempre maggiore e la parte in plastica inizia a formarsi. La fase di mantenimento deve continuare fino a quando il cancello non è solido e sigillato. A questo punto, il pressione della cavità³durante la fase di mantenimento è elevato.

Fase di raffreddamento

La progettazione del sistema di raffreddamento è molto importante negli stampi a iniezione. Infatti, solo quando i prodotti plastici stampati sono raffreddati e solidificati in modo da essere sufficientemente rigidi, è possibile evitare che i prodotti plastici vengano deformati da forze esterne dopo lo stampaggio.

Dal momento che il tempo di raffreddamento⁴Un sistema di raffreddamento ben progettato può ridurre notevolmente i tempi di stampaggio, migliorare la produttività dello stampaggio a iniezione e ridurre i costi. Sistemi di raffreddamento progettati in modo inadeguato prolungano i tempi di stampaggio e aumentano i costi; linee di raffreddamento non uniformi causano inoltre deformazioni dei prodotti in plastica.

Fase di sformatura

Lo stampaggio è l'ultimo anello di un ciclo di stampaggio a iniezione. Anche se il prodotto è stato formato a freddo, lo stampaggio ha un impatto molto importante sulla qualità del prodotto. Metodi di stampaggio inadeguati possono causare una forza non uniforme sul prodotto durante lo stampaggio e la deformazione del prodotto durante l'espulsione.

Esistono due metodi principali di sformatura: l'espulsore e lo stripper. Quando si progetta uno stampo, è necessario scegliere il metodo di sformatura appropriato in base alle caratteristiche strutturali del prodotto, per garantirne la qualità.

Quali sono gli svantaggi dello stampaggio a iniezione?

Lo stampaggio a iniezione è un processo produttivo molto diffuso, ma ha i suoi lati negativi, tra cui gli alti costi iniziali e le limitazioni con geometrie o materiali complessi.

Tra gli svantaggi dello stampaggio a iniezione vi sono gli elevati costi di allestimento, la necessità di stampi costosi e la limitata flessibilità nella scelta dei materiali. È meno efficace per le piccole produzioni, a causa del costo della costruzione e dell'allestimento degli stampi.

Alto costo iniziale dello stampo

Uno dei principali svantaggi dello stampaggio a iniezione è il costo elevato dello stampo. La progettazione e la realizzazione di stampi che si adattino a una forma specifica del pezzo possono essere molto costose, soprattutto per i progetti complessi o di fantasia. Questo costo iniziale può essere un ostacolo per le aziende con una produzione ridotta o con budget limitati.

Il costo iniziale è elevato perché bisogna progettarlo, testarlo e attrezzarlo. È necessario progettarlo e prototiparlo (eventualmente tramite CNC o stampa 3D), quindi progettare lo stampo prototipo per produrre in serie le repliche del pezzo. Infine, solo dopo aver effettuato test approfonditi in queste due fasi è possibile stampare a iniezione il pezzo.

Bassa efficienza

La velocità dello stampaggio a iniezione di materie plastiche dipende dalle dimensioni della macchina a iniezione e dalle condizioni del processo. Più grande è la macchina a iniezione, più veloce è la produzione.

Ma anche con una macchina a iniezione di grandi dimensioni, occorrono decine di secondi per iniettare un colpo. Pertanto, la velocità di produzione dello stampaggio a iniezione di materie plastiche è relativamente lenta rispetto ad altri processi produttivi, il che influisce sull'efficienza produttiva dei prodotti industriali.

Il processo di stampaggio a iniezione è irreversibile

Sebbene lo stampaggio a iniezione possa modellare diversi materiali plastici in qualsiasi forma, è una strada a senso unico. Una volta terminato lo stampaggio, la forma è stabilita. Se è necessario cambiare o modificare il progetto, è necessario creare un nuovo stampo, che costa tempo e denaro.

Alto tasso di scarti

Anche il tasso di scarti nel processo di produzione dello stampaggio a iniezione di materie plastiche è relativamente alto. Questo perché le variazioni di temperatura e pressione durante il processo di stampaggio a iniezione possono causare difetti come deformazioni, bave e vuoti. Una volta riscontrati questi problemi, lo stampo a iniezione deve essere rifatto o il pezzo difettoso deve essere buttato via, aumentando lo spreco di denaro e di tempo.

Limitazioni di dimensione

Lo stampaggio a iniezione ha dei limiti dimensionali, soprattutto per i pezzi di grandi dimensioni. Le dimensioni della macchina per lo stampaggio a iniezione e le dimensioni della cavità limitano il pezzo più grande che è possibile realizzare. Se si desidera realizzare un pezzo di grandi dimensioni, potrebbero essere necessarie attrezzature speciali o più cavità dello stampo, il che renderà l'operazione più costosa e complicata.

Limitazioni del progetto

Progettazione di parti in plastica. Quando si progettano i pezzi in plastica, è necessario tenere presente che saranno realizzati con lo stampaggio a iniezione. Ciò significa che è necessario seguire alcune regole di base, come ad esempio: cercare di evitare sottosquadri e spigoli vivi. Utilizzare uno spessore uniforme delle pareti per evitare difetti come segni di lavandino ⁵ che si verificano quando il processo di raffreddamento non è costante. Utilizzo angoli di sformo⁶ per facilitare la rimozione del pezzo dallo stampo.

Ricordate che gli utensili sono generalmente realizzati in acciaio o alluminio, quindi è difficile apportare modifiche al progetto. Se è necessario aggiungere plastica a un pezzo, è possibile ingrandire la cavità dell'utensile tagliando l'acciaio o l'alluminio. Ma per togliere la plastica, bisogna rimpicciolire la cavità dell'utensile aggiungendo alluminio o metallo. Questo è molto difficile e in molti casi significa che bisogna buttare via l'utensile (o parte di esso) e ricominciare da capo.

Inoltre, il peso e le dimensioni del pezzo determinano le dimensioni dell'utensile e della pressa necessari. Più il pezzo è grande, più è difficile e costoso.

Lo stampaggio a iniezione è un processo versatile che consente di realizzare ogni tipo di forma e dettaglio. Ma ci sono dei limiti a ciò che si può fare. Alcune forme, come gli angoli vivi, le pareti sottili o i fori profondi, possono rendere difficile il riempimento dello stampo, il raffreddamento del pezzo o la sua uscita dallo stampo.

Quando si progetta un pezzo per lo stampaggio a iniezione, è necessario considerare aspetti quali gli angoli di sformo, lo spessore delle pareti e altri elementi per assicurarsi che lo stampo funzioni e che il pezzo sia buono. A volte è necessario aggiungere altri elementi allo stampo o fare altre cose al pezzo per farlo funzionare. Questo rende più difficile e più costosa la produzione del pezzo.

Costi iniziali elevati

Gli stampi a iniezione di plastica sono complicati. Solo ingegneri esperti sanno come progettarli e costruirli, il che significa che i costi di manodopera sono elevati. Inoltre, le fasi di realizzazione di uno stampo che produrrà milioni di pezzi identici nel tempo sono numerose. Uno stampo semplice a cavità singola parte da $2.000-3.000. Uno stampo multi-cavità ad alta produzione in acciaio temprato può costare $100.000 o più.

Tempi di consegna lunghi

Un buon stampo a iniezione di plastica durerà per sempre. Per questo motivo, è necessario pianificare e testare a lungo per ottenere un buon risultato. Le fasi di progettazione, prototipazione, collaudo e lavorazione possono richiedere mesi. Rispetto ad altri tipi di fabbricazione di materie plastiche, lo stampaggio a iniezione di plastica richiede molto tempo.

Se si desidera uno stampo in grado di produrre più parti in plastica in una sola volta, potrebbe essere necessario ancora più tempo. Per questo tipo di stampo⁷Il costruttore di stampi può progettare, costruire e testare un utensile a cavità singola prima di provare a realizzare un utensile a cavità multipla. Naturalmente, anche l'utensile a più cavità deve passare attraverso le fasi di progettazione, prototipazione, costruzione e collaudo.

Ma una volta effettuata la progettazione e la lavorazione, uno stampo a iniezione di plastica può produrre milioni di pezzi nel corso della sua vita. La scala della produzione di parti in plastica spesso supera i costi iniziali e il tempo perso.

Materiali indeformabili

A differenza della lavorazione CNC, che crea pezzi fisici a partire da file di progettazione computerizzati che possono essere modificati in qualsiasi momento dagli ingegneri del software, è difficile apportare grandi modifiche a uno stampo in plastica dopo la lavorazione perché di solito è fatto di acciaio.

Esistono due modi per modificare uno stampo in plastica. Un modo è quello di ingrandire la cavità dello stampo tagliando parti dello stampo metallico. In questo modo si aggiunge plastica al pezzo. È più difficile togliere la plastica dal pezzo. A volte è possibile saldare il metallo nella cavità, ma a volte non è possibile e occorre una nuova cavità o uno stampo completamente nuovo. Ciò significa che si deve tornare alla fase di progettazione.

Limitazioni di dimensione

Se dovete realizzare un pezzo di plastica di grandi dimensioni, lo stampaggio a iniezione ha i suoi limiti. Esistono macchine per lo stampaggio a iniezione abbastanza grandi da produrre lo scafo di una barca, ma gli scenari di stampaggio di cui parlo qui sono per pezzi più piccoli, di tre chili o meno. Se avete bisogno di un pezzo più grande, i tempi e i costi possono aumentare in modo esponenziale.

Costi elevati

Lo stampaggio a iniezione è una tecnologia di produzione ad alta precisione che richiede ingenti risorse per garantire la qualità e la stabilità del prodotto. La produzione dello stampaggio a iniezione richiede molte attrezzature, processi e risorse umane, con conseguenti costi di produzione elevati. Inoltre, la necessità di utilizzare materie prime e additivi di alta qualità nel processo di stampaggio a iniezione aumenta ulteriormente i costi.

I pezzi in piccoli lotti possono essere costosi. L'attrezzaggio è complesso e bisogna ripulire la macchina prima di poter produrre il pezzo successivo. La messa a punto richiede quindi molto tempo. Per questo motivo gli stampi a iniezione sono stati tradizionalmente considerati troppo costosi per i piccoli lotti.

Requisiti elevati per le apparecchiature

Lo stampaggio a iniezione necessita di molte attrezzature, come macchine per lo stampaggio a iniezione, stampi, attrezzature per il trasporto automatico e relative attrezzature ausiliarie. Queste attrezzature richiedono una manutenzione e una gestione rigorose e, in caso di guasto, i costi di riparazione sono relativamente elevati. Inoltre, lo stampaggio a iniezione necessita anche di sistemi di controllo della temperatura e della pressione ad alta precisione, per cui le attrezzature devono essere molto stabili e affidabili.

Ciclo di produzione lungo

Rispetto ad alcuni metodi di prototipazione rapida come la stampa 3D, lo stampaggio a iniezione richiede di solito più tempo per la messa a punto e l'avvio. Ciò include la progettazione e la realizzazione di stampi, l'esecuzione di prove sugli stampi e la messa a punto dei parametri di processo prima di poter iniziare a produrre pezzi in scala. Pertanto, il tempo che intercorre tra l'ideazione e i pezzi finiti può essere più lungo rispetto ai metodi di prototipazione più rapidi.

Il ciclo di produzione dello stampaggio a iniezione è relativamente lungo e richiede generalmente da alcuni giorni a diverse settimane. Ciò è dovuto principalmente al fatto che lo stampaggio a iniezione richiede più fasi, come la costruzione dello stampo, la prova dello stampo e la produzione in lotti, e ogni fase richiede molto tempo. Questo fa sì che lo stampaggio a iniezione non sia adatto all'elaborazione di ordini urgenti.

Difetti del prodotto finito

La tecnologia dello stampaggio a iniezione è stata sviluppata e applicata, ma i prodotti finiti presentano ancora alcuni difetti. Ad esempio, possono verificarsi bolle, fori da ritiro e sezioni irreali, che compromettono seriamente la qualità e l'aspetto del prodotto.

Inquinamento ambientale

Quando si producono oggetti con lo stampaggio a iniezione, è possibile che si producano anche oggetti nocivi, come plastiche resistenti alle sostanze chimiche, rifiuti plastici, gas di scarico e acque reflue, che possono danneggiare il mondo. Inoltre, lo stampaggio a iniezione richiede una grande quantità di energia e di materiali e si produce una grande quantità di plastica inutilizzata o di scarto, il che è altrettanto negativo per il mondo.

Conclusione

In conclusione, lo stampaggio a iniezione di materie plastiche è un processo di produzione comune, sebbene lo stampaggio a iniezione abbia talvolta bassi costi di manodopera e costi contenuti, ma presenta anche alcuni svantaggi evidenti.

Gli svantaggi includono la bassa efficienza, l'elevato costo iniziale, l'irreversibilità del processo di stampaggio a iniezione e l'elevato tasso di scarti. Durante l'utilizzo di questo processo, le aziende devono essere consapevoli di questi problemi per poterli risolvere al meglio e migliorare l'efficienza produttiva e i vantaggi economici.