Kiezen tussen stalen en aluminium matrijzen is essentieel voor het optimaliseren van de productie-efficiëntie, de kosten en de kwaliteit. Beide materialen hebben duidelijke voordelen en toepassingen bij spuitgieten.

Stalen mallen bieden een superieure duurzaamheid, waardoor ze ideaal zijn voor de productie van grote volumes, terwijl aluminium mallen kosteneffectief zijn en het meest geschikt voor kleinere volumes. De juiste keuze hangt af van de productiebehoeften en kostenoverwegingen.

Hoewel de materiaalkeuze een grote invloed heeft op de prestaties van matrijzen, is het van cruciaal belang om de verschillen in duurzaamheid, kosten en doorlooptijd te begrijpen. Duik dieper om te bepalen welk matrijsmateriaal bij uw productiedoelen past.

Waar moet je op letten voordat je een aluminium mal of een stalen mal kiest?

Kiezen tussen stalen en aluminium matrijzen is essentieel voor het optimaliseren van de productie-efficiëntie, de kosten en de kwaliteit. Beide materialen hebben duidelijke voordelen en toepassingen bij spuitgieten.

Stalen mallen bieden een superieure duurzaamheid, waardoor ze ideaal zijn voor de productie van grote volumes, terwijl aluminium mallen kosteneffectief zijn en het meest geschikt voor kleinere volumes. De juiste keuze hangt af van de productiebehoeften en kostenoverwegingen.

Weet je wat er gebeurt als je de verkeerde matrijzen gebruikt? Dan krijg je slechte onderdelen, trage cyclustijden, lage productie, hoge kosten en misschien zelfs een mislukt project. Maar dat kun je allemaal voorkomen als je deze dingen in overweging neemt bij het kiezen van aluminium spuitgietmatrijzen¹ en stalen spuitgietmatrijzen².

Levensduur en onderhoud van gereedschap

Staal en zijn legeringen zijn sterker, harder, beter bestand tegen slijtage en vermoeidheid en thermisch stabieler dan aluminium. Daarom gaan stalen matrijzen langer mee. Je moet dus beslissen of je een matrijs nodig hebt die lang meegaat.

Ten tweede hebben beide soorten mallen na verloop van tijd onderhoud nodig om hetzelfde product te blijven maken. Enkele typische onderhoudsactiviteiten zijn schoonmaken, invetten, controleren hoe vaak je de mal gebruikt en controleren op slijtage.

Producthoeveelheid en productieschaal

Dit is nog iets om over na te denken voordat je kiest voor stalen spuitgietmatrijzen of aluminium spuitgietmatrijzen. Staal is geweldig voor massaproductie omdat het lang meegaat en de hele dag hoge temperaturen aankan. Je kunt er miljoenen onderdelen mee maken en ze zullen allemaal hetzelfde en perfect zijn.

Maar als je kleine aantallen produceert of alleen een prototype maakt, kun je beter aluminium mallen gebruiken.

Kostenanalyse

Als je de prijs van staal vergelijkt met de prijs van aluminium in de context van spuitgieten, dan zijn aluminium matrijzen goedkoper. Stalen matrijzen kunnen twee keer of meer kosten dan aluminium matrijzen van dezelfde grootte en specificaties.

Hoewel stalen mallen een hogere investering vergen, betalen ze zich op de lange termijn terug. En als je aan massaproductie doet, is staal de beste keuze omdat de kosten per eenheid lager zijn. Aan de andere kant, als je een paar duizend stuks maakt voor prototypes, is aluminium de juiste keuze omdat het kosteneffectief is.

Materiaaleigenschappen

Staal en aluminium hebben verschillende fysische, mechanische en chemische eigenschappen. Ze gedragen zich dus anders tijdens het spuitgietproces. Aluminium is zacht en buigzaam, maar het heeft een uitstekend warmtegeleidingsvermogen. Staal daarentegen is een sterk en zeer slijtvast materiaal met een relatief laag elektrisch geleidingsvermogen.

Compatibiliteit van geavanceerde harsen

Het soort materiaal dat je spuitgiet heeft ook invloed op je keuze voor stalen of aluminium spuitgietmatrijzen. Zo kunnen aluminium matrijzen sommige schuurmiddelen en thermoplastische polymeren met een hoog smeltpunt zoals PEEK, glasgevuld nylon en PSU niet verwerken. Maar stalen matrijzen kunnen onderdelen maken van bijna elke geavanceerde hars. Het is dus belangrijk om de eigenschappen van de vormmateriaal³.

Wat zijn de voordelen van een aluminium mal?

Aluminium matrijzen bieden een verbeterde productie-efficiëntie met snellere koeltijden, waardoor ze ideaal zijn voor prototyping en productie in kleine series.

Aluminium matrijzen zijn sneller te bewerken, hebben snellere cyclustijden en een uitstekende warmteafvoer, wat bijdraagt aan kosteneffectieve prototypes en kortere productietijden in verschillende industrieën.

Gemakkelijk aan te passen en te repareren

Stalen mallen kunnen erg moeilijk en duur zijn om te repareren als ze beschadigd of vervormd raken omdat ze zo hard zijn. In dat geval moet je meestal een nieuwe mal kopen. Aluminium mallen zijn makkelijker te repareren en omdat het een zachter materiaal is, zijn ze makkelijker aan te passen als je een fout maakt tijdens de productie.

Aluminium is geweldig omdat het heel goed te bewerken is, je het sneller kunt draaien, je het sneller kunt cycleren, je gemakkelijker technische wijzigingen kunt aanbrengen, je strakkere toleranties kunt aanhouden en je consistente processen kunt hebben, wat allemaal je kosten drukt. Alles wat je in een traditionele P20 matrijs kunt doen, kun je ook in een aluminium matrijs doen.

Verwerkingssnelheid 5-10 keer sneller

Aluminium is geweldig om mee te werken. Het maakt kleine spanen, heeft minder bramen en je kunt het heel snel in een CNC-machine invoeren. Je kunt het vijf tot tien keer sneller bewerken en EDM-en dan stalen gereedschap. Je kunt het sneller afwerken en polijsten, dus je kunt sneller mallen maken van 20% tot 50%.

De aluminium vormholtes geleiden warmte en koelen bijna vijf keer sneller af dan P-20 gereedschapsstaal. Sneller afkoelen betekent meestal dat je sneller onderdelen kunt maken en de cyclustijd kunt verkorten. Je kunt ook onderdelen gieten zonder koelkanalen te bewerken, wat tijd bespaart bij het maken van de mal.

Aluminium mallen zijn veel beter dan stalen mallen omdat ze sneller afkoelen. Ze kunnen tot 7 keer sneller opwarmen en afkoelen dan stalen mallen. De afkoeltijd bepaalt voor een groot deel hoe lang het duurt om een kunststof onderdeel te maken. Als je dus op het juiste moment een aluminium mal gebruikt, kun je veel sneller onderdelen maken.

20-30% Lagere productiekosten

Aluminium mallen wegen meestal een derde van stalen mallen, waardoor ze makkelijk te hanteren zijn. Aluminium is makkelijk te bewerken, dus het is makkelijker om aluminium mallen te maken en er is minder slijtage aan gereedschap. Aluminium matrijzen hebben vereenvoudigde koelsystemen en matrijsontwerpen, waardoor ze productiever zijn. Al deze dingen verlagen de kosten van het maken van onderdelen.

Aluminium mallen kunnen een betere kostenvoordeel⁴ bij de juiste toepassing vanwege de lagere uitvalpercentages van onderdelen. Voor kleinere series kunnen de lagere aanloopkosten van aluminium mallen de totale kosten per onderdeel verlagen.

Aluminium mallen zijn goed voor kleine series. Zoals ik al eerder zei, kunnen aluminium mallen je meer waarde geven voor de productie van kleine series vanwege de lagere aanloopkosten van aluminium mallen.

Wat de kosten voor het maken van een mal betreft, is aluminium goedkoper dan staal. De totale waarde en het rendement van aluminium en stalen mallen hangt sterk af van hoe je de mal gebruikt (bijvoorbeeld hoe lang je verwacht dat hij meegaat). Maar als alles gelijk blijft, zullen de aanloopkosten van aluminium lager zijn dan die van staal.

De dimensionale stabiliteit van onderdelen verbeteren

Spuitgietmatrijzen van aluminiumlegeringen kunnen warmte gelijkmatig afvoeren, waardoor de matrijstemperatuur stabiel blijft. Dit maakt de mal vormstabieler, zodat hij niet kromtrekt of vervormt. Dat betekent minder afval bij het maken van dingen.

Aluminium kan goed warmte afvoeren, waardoor de mal sneller en gelijkmatiger kan opwarmen en afkoelen. Dat is goed, want dat betekent minder slechte onderdelen en minder uitval.

Ontwerpwijzigingen zijn flexibeler

Spuitgietmatrijzen van aluminium zijn een geweldige manier om een product sneller op de markt te brengen omdat ze flexibeler en gemakkelijker te verwerken zijn dan stalen matrijzen. Dat betekent dat je zonder veel moeite of extra kosten wijzigingen in het ontwerp of aanpassingen kunt aanbrengen. Dus als je veel wijzigingen moet aanbrengen of niet zeker weet wat het uiteindelijke ontwerp wordt, zijn aluminium mallen een goede keuze.

Aluminium mallen zijn mallen die gevormd worden door een aluminiumlegering in de holte van de mal te injecteren via een hogedruk spuitgietmachine volgens de ingestelde vorm en grootte, en vervolgens af te koelen en te condenseren onder hoge druk.

Tijdens het gehele spuitgietproces hebben aluminium mallen een goede warmtegeleiding en warmteafvoer, waardoor de aluminiumlegering snel kan afkoelen en de productie-efficiëntie van de mal verbetert.

Wat zijn de nadelen van een aluminium mal?

Aluminium mallen bieden bepaalde voordelen, maar ze hebben ook een aantal nadelen, zoals een lagere duurzaamheid en beperkte geschiktheid voor productieruns met hoge volumes.

Aluminium matrijzen zijn minder duurzaam dan stalen matrijzen, waardoor ze minder geschikt zijn voor massaproductie. Ze zijn gevoeliger voor slijtage en kunnen kromtrekken onder hoge hitte of druk, waardoor ze minder geschikt zijn voor de productie van complexe of zeer nauwkeurige onderdelen.

Vergeleken met stalen mallen is de levensduur relatief kort, niet duurzaam genoeg, gevoelig voor slijtage, vervorming en andere problemen en moeten ze vaak worden vervangen. Deze mallen zijn niet geschikt voor sommige geavanceerde harsen met een hoog smeltpunt, zoals PEEK en PSU.

De levensduur is te kort, slechts tienduizend cycli. De zachtheid van aluminium maakt de mal gevoeliger voor slijtage. Er ontstaan bijvoorbeeld krassen, zelfs bij regelmatig onderhoud.

Wat zijn de voordelen van een stalen mal?

Stalen matrijzen zijn uitzonderlijk duurzaam en nauwkeurig, waardoor ze in verschillende productiesectoren de voorkeur genieten voor producties op lange termijn en in grote volumes.

Stalen matrijzen bieden superieure duurzaamheid en precisie, ideaal voor de productie van grote volumes. Ze blinken uit in hittetolerantie en maatnauwkeurigheid, waardoor defecten worden verminderd en een consistente kwaliteit wordt gegarandeerd in industrieën zoals de auto-industrie en elektronica.

Stalen mallen zijn geschikt voor grote batches

Voor matrijzen die worden gebruikt voor grote producties en meervoudige productie, zijn stalen constructies meestal de beste keuze. De investering vooraf is hoger en deze apparatuur kan met het juiste onderhoud jarenlang meegaan. Voor lange productieruns gaat er niets boven de sterkte van staal.

Geschikt voor verschillende harsen

Hoewel zowel staal als aluminium over het algemeen geschikt zijn voor een groot aantal standaard spuitgietharsen, kan staal voordelen bieden als je met complexere formules werkt, zoals formules die versterkt zijn met glas, vezels of andere additieven.

Relatief zachte metalen zoals aluminium lopen een groter risico op krassen of andere schade door bepaalde soorten additieven, die de afwerking en het gevoel van het uiteindelijke onderdeel kunnen beïnvloeden. Zorg ervoor dat je de compatibiliteit van de door jou gekozen hars controleert, vooral als deze additieven bevat.

Geschikt voor gedetailleerde functies

Als je echt fijne, gedetailleerde vormen nodig hebt (vormen die de grenzen opzoeken van de beste spuitgiettechnieken, zoals dunne, oneffen wanden, kleine radiushoeken en kleinere holtes), krijg je met stalen matrijzen meestal betere resultaten dan met aluminium. De sterkte en hardheid van staal betekent dat het beter in staat is om de vorm van die extreem hoge precisiegebieden vast te houden.

Duurzaamheid

Het grootste voordeel van een stalen mal is hoe lang hij meegaat. Het is veel duurzamer dan al het andere dat je kunt krijgen. Als je veel onderdelen gaat maken en de mal jarenlang gaat gebruiken, is staal de beste keuze. Je moet vooraf meer geld uitgeven, maar je krijgt het terug in de miljoenen en miljoenen onderdelen die je ermee kunt maken. Staal kan je ook meer geld besparen op onderdelen dan wat dan ook. Stalen mallen hebben een lange productiecyclus en vereisen relatief meer productiekosten, waardoor ze ongeschikt zijn voor scenario's als kleine series of eerste proefproductie. De hoge aanloopkosten beperken het gebruik ervan in startende en kleine bedrijven. Stalen mallen koelen langzaam af, waardoor de injectie cyclustijd⁵ en beïnvloedt de productiekosten.

Wat zijn de nadelen van een stalen mal?

Stalen mallen zijn essentieel in de productie en bieden duurzaamheid en precisie voor massaproductie in verschillende industrieën.

Stalen mallen zijn weliswaar duurzaam, maar duur, hebben een langere productietijd en kunnen gevoelig zijn voor corrosie als ze niet goed worden onderhouden, wat de efficiëntie beïnvloedt.

Stalen mallen hebben een lange productiecyclus en vereisen relatief meer productiekosten⁶waardoor ze ongeschikt zijn voor scenario's zoals kleine batches of initiële proefproductie. De hoge aanloopkosten beperken het gebruik ervan in startende en kleine bedrijven. Stalen mallen koelen langzaam af, waardoor de injectiecyclus langer duurt en de productiekosten hoger uitvallen.

Wat zijn de belangrijkste verschillen tussen een aluminium mal en een stalen mal?

Aluminium en stalen matrijzen verschillen aanzienlijk in kosten, duurzaamheid en toepassingsgeschiktheid bij spuitgieten, wat de productiekeuzes beïnvloedt.

Aluminium mallen zijn lichter, minder duur en geschikt voor prototypes en kleine series; stalen mallen bieden duurzaamheid en precisie, ideaal voor langdurige productie van grote aantallen.

Er zijn verschillende verschillen tussen aluminium spuitgietmatrijzen en stalen spuitgietmatrijzen, zoals doorlooptijd, stabiliteit, productietijd, flexibiliteit, duurzaamheid en slijtvastheid, matrijskosten, enz.

Deze vergelijking wordt meestal gemaakt in de vorm van zacht gereedschap versus hard gereedschap. Laten we nu in detail de belangrijkste verschillen tussen stalen en aluminium gereedschappen uitleggen.

Doorlooptijd

Aluminium spuitgietmatrijzen worden gemaakt van aluminium door middel van CNC-bewerking en nabewerking. In sommige gevallen, als de holte scherpe hoeken moet hebben die niet verkregen kunnen worden door frezen, is aanvullende elektrische ontladingsbewerking (EDM) nodig.

De bewerking is meestal een mechanisch proces, er is geen warmtebehandeling nodig en er zijn maar heel weinig speciale gereedschappen nodig. Een gemiddelde aluminium mal kan in 10 tot 15 dagen worden gemaakt. Omdat aluminium een hogere warmteoverdracht heeft, verwarmt en koelt het zeven keer sneller. Deze factor vermindert de totale doorlooptijd aanzienlijk.

omvat de insteltijd van het gereedschap, injectietijd, vul- en giettijd en koeltijd. Hiervan neemt het koelen van de matrijs 50 tot 80% van de cyclustijd in beslag.

Aluminium heeft een hogere warmteafvoersnelheid, dus matrijzen koelen sneller af dan staal. Dat betekent dat de totale cyclustijd van het gieten korter wordt.

Stalen mallen worden op een vergelijkbare manier gemaakt, maar met een paar verschillen. Ten eerste is het matrijsmateriaal veel harder en duurt het langer op de machine, verslijt het snijgereedschap en is er speciaal gereedschap nodig. Ten tweede zijn er uitgebreide warmtebehandelingen nodig om de levensduur van de matrijs te verlengen. Dit kost allemaal tijd. Daardoor duurt het 2 tot 5 maanden om stalen matrijzen te maken.

Snelle warmtegeleiding zorgt ervoor dat het geïnjecteerde materiaal de holte gelijkmatig vult omdat het de vloeistof over een langere afstand laat stromen. Staal daarentegen koelt langzamer af, wat langere productiecycli betekent.

Stabiliteit

Stalen spuitgietmatrijzen zijn hittehard en ontworpen om lang mee te gaan. Ze hebben minimale naden en zijn gemaakt van het duurzaamste staal. Daarom zijn ze bestand tegen miljoenen onderdelen.

Aluminium gereedschap is gemaakt van een zachter materiaal, maar sommige aluminiumlegeringen hebben een uitstekende sterkte. Hierdoor kan de mal tot 5000 onderdelen aan. Het gemiddelde is 100-2000 onderdelen

Productietijd

Stalen mallen kunnen de hoogste injectiedrukken en temperaturen aan, waardoor het productieproces slechts 5 tot 10 seconden kan duren.

Aluminium spuitgietmatrijzen zijn niet zo sterk, dus de druk en temperatuur liggen 20-30% lager dan bij stalen matrijzen. De productietijd is 44-70 seconden, wat aanzienlijk is als we het over duizenden onderdelen hebben.

Flexibiliteit

Stalen mallen worden gehard door een warmtebehandeling. Dit wordt meestal gedaan nadat alle basisonderdelen zijn bewerkt en er nog maar een klein laagje materiaal te slijpen is. Als sommige kenmerken moeten worden aangepast, kan dat moeilijk zijn omdat de hardheid van de holte erg hoog is.

Aluminium mallen zijn gemaakt van zachter materiaal en hun holtes zijn meestal gemaakt als losse onderdelen die in de malbasis zijn geïnstalleerd. Het is dus veel gemakkelijker om de holte eruit te halen en aanpassingen te doen.

Duurzaamheid en slijtvastheid

Staal bestaat uit koolstof en andere elementen, waardoor het zeer sterk, hard, vermoeiingsbestendig en hittebestendig is. Daarom zijn stalen matrijzen zeer slijtvast, bestand tegen langdurige injectiedruk en duurzamer. Ze kunnen keer op keer worden gebruikt voor miljoenen spuitgietcycli.

Aan de andere kant hebben aluminium matrijzen een snelle warmteoverdracht, waardoor het materiaal snel uitzet en krimpt. Dit leidt na verloop van tijd tot instabiliteit van de matrijsdimensies en foutieve uitlijning. Bovendien heeft aluminium een zachter oppervlak en is het gevoeliger voor krassen en deuken.

Om deze redenen zijn aluminium spuitgietmatrijzen minder duurzaam en slijtvast dan stalen spuitgietmatrijzen en aluminium spuitgietmatrijzen. Ze zijn geschikt voor de productie van een paar honderd tot tienduizend identieke spuitgietproducten.

Schimmelkosten

Aluminium is goedkoper. Je molding partner kan je de helft van de prijs geven voor zijn aluminium in vergelijking met zijn stalen mallen. Dit komt door schaarste en productiemethoden. Staal is duur. Aluminium mallen zijn gemakkelijker te maken in vergelijking met staal omdat het buigzaam en gemakkelijk verkrijgbaar is.

Als alle andere factoren gelijk blijven, heb je met aluminium een lagere investering in gereedschap in vergelijking met staal. De totale waarde en het rendement op investering van een matrijs kan echter sterk variëren, dus de initiële prijs zou niet je enige overweging moeten zijn bij het kiezen tussen aluminium of stalen matrijzen.

Conclusie

Concluderend kan je dus stellen dat de keuze tussen staal en aluminium voor kunststof spuitgieten afhangt van wat je nodig hebt. Staal is supersterk en gaat lang mee, dus het is geweldig voor het maken van veel onderdelen en ingewikkelde vormen die perfect moeten zijn.

Aluminium daarentegen is goedkoper, verwerkt sneller en is perfect voor prototypes en kleine series. Je moet alleen bedenken hoeveel geld je hebt, hoeveel onderdelen je gaat maken, hoe ingewikkeld de onderdelen zijn en hoe lang je wilt dat de mal meegaat.