Wprowadzenie: Formowanie wtryskowe to super fajny sposób na tworzenie rzeczy. Istnieje już od dłuższego czasu i sprawia, że tworzenie rzeczy jest znacznie szybsze. Kiedy produkujesz dużo rzeczy, ważne jest, aby było to szybkie i łatwe. To dlatego, że jest to tańsze, można zrobić więcej rzeczy, można zrobić rzeczy lepiej i można sprzedać więcej rzeczy.

W projekcie formowania wtryskowego stopione tworzywo sztuczne jest szybko schładzane przez linie chłodzące w celu uformowania materiału, co jest odpowiednie dla dużych ilości. Chociaż formowanie wtryskowe ma tak wiele zalet, jakie są jego wady? Ten artykuł wyjaśni tę kwestię.

Czym jest formowanie wtryskowe?

Formowanie wtryskowe to proces produkcyjny, w którym bierzesz trochę stopionego materiału i wlewasz go do formy. Następnie pozwala się mu ostygnąć i stwardnieć. Następnie wyjmuje się go z formy. Proces ten można wykorzystać do wyprodukowania jednej rzeczy, ale zazwyczaj używa się go do produkcji wielu takich samych rzeczy. Materiał, który wlewa się do formy, to zazwyczaj tworzywo sztuczne lub guma.

Jak działa formowanie wtryskowe?

Formowanie wtryskowe odbywa się przy użyciu specjalnej wtryskarki. Proces produkcji podzielony jest na następujące etapy:

Tworzenie formy

Pierwszym krokiem w formowaniu wtryskowym jest wykonanie formy wtryskowej. Korzystając z oprogramowania do projektowania wspomaganego komputerowo (CAD), należy postępować zgodnie z kilkoma wytycznymi dotyczącymi formowania wtryskowego, aby zaprojektować formy wtryskowe dla części, którą chcesz wykonać, w oparciu o model 3D części. Następnie należy wykonać formę w dwóch częściach, zwykle przy użyciu komputerowej obróbki numerycznej (CNC). Forma jest wykonana z metalu, zwykle stali lub aluminium.

Wstrzyknięcie

Dwie połówki formy są umieszczane w jednostce zaciskowej wtryskarki i mocno trzymane razem przez jednostkę zaciskową. Surowiec jest umieszczany w beczce w postaci granulek lub peletek, gdzie jest podgrzewany w wysokiej temperaturze i pod wysokim ciśnieniem, aż do stopienia. Stopiony materiał jest wtryskiwany do gniazda formy, wypełniając całą przestrzeń w formie. Następnie stygnie i twardnieje, przyjmując kształt formy.

Rozformowywanie i wykańczanie

Gdy materiał ostygnie i stwardnieje, forma jest otwierana za pomocą urządzenia zaciskowego, a stwardniała gotowa część jest wypychana. Na gotowej części wykonywane są pewne operacje wykończeniowe. Operacje te obejmują usuwanie dodatkowego materiału i konstrukcji wsporczych, wygładzanie powierzchni oraz, w razie potrzeby, malowanie, powlekanie galwaniczne, obróbkę cieplną itp.

Jakie są najczęściej używane materiały do formowania wtryskowego?

Polipropylen (PP)

PP, czyli polipropylen, to wszechstronne tworzywo termoplastyczne stosowane w formowaniu wtryskowym. Jest lekki, odporny na chemikalia i dobrze wytrzymuje naprężenia. Dlatego jest to najlepszy wybór do produkcji opakowań, pojemników i części samochodowych.

Polietylen (PE)

Polietylen (PE) to lekkie tworzywo sztuczne znane ze swojej elastyczności i niskiej ceny. Występuje w różnych rodzajach, takich jak HDPE i LDPE, i może być stosowany w wielu różnych branżach, od opakowań i pojemników po produkty rolne i zabawki.

Polistyren (PS)

Polistyren (PS) jest przezroczysty, twardy i tani. Używa się go często do produkcji wyrzucanych rzeczy, takich jak opakowania, pojemniki na żywność i wyrzucane sztućce, ponieważ łatwo go kształtować i nie kosztuje dużo.

Nylon (PA 6)

Nylon, a konkretnie nylon 6 lub PA 6, jest znany z tego, że jest mocny, wytrzymały i odporny na zużycie. Świetnie nadaje się do produkcji części mechanicznych i jest często stosowany w takich elementach jak koła zębate, łożyska i inne części, które muszą być produkowane z dużą wydajnością, wytrzymywać przez długi czas i być wykonane bardzo precyzyjnie.

Poliwęglan (PC)

PC, czyli poliwęglan, jest znany z tego, że jest przezroczysty, wytrzymały i odporny na wysokie temperatury. Dlatego też jest używany do produkcji soczewek okularowych, części komputerowych i przezroczystych rzeczy, które nie pękają w wielu różnych branżach.

Jakie są ograniczenia formowania wtryskowego?

Wysoki początkowy koszt formy

Jedną z największych wad formowania wtryskowego jest wysoki koszt wykonania formy. Zaprojektowanie i wykonanie formy pasującej do określonego kształtu części może być bardzo kosztowne, zwłaszcza w przypadku złożonych lub fantazyjnych projektów. Dla firm z mniejszą produkcją lub ograniczonym budżetem ta początkowa inwestycja może być czynnikiem decydującym.

Formowanie wtryskowe to precyzyjna technologia produkcji, która wymaga wysokich kosztów, aby zapewnić jakość i spójność produktu. Produkcja wtryskowa wymaga dużej ilości sprzętu, procesów i zasobów ludzkich, co skutkuje wysokimi kosztami produkcji. Ponadto proces formowania wtryskowego wymaga użycia wysokiej jakości surowców i dodatków, co dodatkowo zwiększa koszty.

Ograniczenia projektowe

Formowanie wtryskowe jest bardzo wszechstronne do tworzenia wszelkiego rodzaju kształtów i detali, ale wciąż jest kilka rzeczy, o których trzeba pomyśleć. Niektóre kształty, takie jak ostre rogi, cienkie ścianki lub głębokie rowki, mogą utrudniać wypełnienie formy, schłodzenie części lub wyjęcie jej z formy.

Projektując części do formowania wtryskowego, trzeba myśleć o takich rzeczach jak kąty pochylenia, grubości ścianek i innych rzeczach, aby upewnić się, że forma działa, a części wychodzą dobrze. Czasami trzeba dodać dodatkowe rzeczy do formy lub zrobić dodatkowe rzeczy z częścią, aby działała, a to może sprawić, że będzie droższa.

Widoczne wady gotowego produktu

Chociaż proces ten jest niezwykle dokładny, gotowy produkt może nadal mieć drobne wady, które pozostają w procesie formowania wtryskowego. Należy pamiętać, że takie wady nie wpływają na funkcjonalność części. Wady obejmują zniekształcenia, ślinienie się dyszy, ślady zatopienia, ślady przepływu i ślady spawania.

Wyższy koszt

Formowanie wtryskowe wymaga wielu urządzeń, w tym wtryskarek, form, automatycznego sprzętu transportowego i powiązanego sprzętu pomocniczego. Sprzęt ten musi być ściśle konserwowany i zarządzany, a gdy dojdzie do awarii, koszt naprawy jest stosunkowo wysoki.

Formowanie wtryskowe wymaga również wysoce precyzyjnych systemów kontroli temperatury i systemów kontroli ciśnienia, a sprzęt musi charakteryzować się wysokim stopniem stabilności i niezawodności.

Koszt konfiguracji formowania wtryskowego jest wysoki. Wymagany sprzęt i narzędzia są bardzo drogie. Prototypy form również muszą być wielokrotnie produkowane i testowane. Ponadto do projektowania form wymagani są doświadczeni pracownicy techniczni, aby uniknąć dodatkowych kosztów w procesie produkcji.

Długi cykl produkcyjny

Cykl produkcyjny formowania wtryskowego tworzyw sztucznych jest stosunkowo długi i trwa zazwyczaj od kilku dni do kilku tygodni. Dzieje się tak głównie dlatego, że formowanie wtryskowe wymaga wielu ogniw, takich jak produkcja form, próby form i produkcja masowa, a każde ogniwo zajmuje dużo czasu. To również sprawia, że cykl produkcyjny formowania wtryskowego nie sprzyja realizacji pilnych zamówień.

W porównaniu z niektórymi metodami szybkiego prototypowania, takimi jak drukowanie 3D, formowanie wtryskowe tworzyw sztucznych zwykle trwa dłużej. Proces ten obejmuje projektowanie i tworzenie form, przeprowadzanie prób form i wybieranie parametrów procesu przed rozpoczęciem produkcji części w dużych ilościach. Tak więc czas od koncepcji do gotowych części może być dłuższy niż w przypadku szybszych metod prototypowania.

Zanieczyszczenie środowiska

Kiedy wytwarzasz rzeczy za pomocą formowania wtryskowego, możesz również wytwarzać złe rzeczy. Generowanie niewykorzystanych lub zużytych tworzyw sztucznych, takich jak gaz i woda, które są szkodliwe dla świata. Do wytwarzania rzeczy metodą formowania wtryskowego potrzeba też dużo energii, co również jest szkodliwe dla świata.

Ograniczenia dotyczące materiałów

Materiały do formowania wtryskowego to zazwyczaj tworzywa termoplastyczne, takie jak polipropylen, poliuretan itp. Materiały te mają określone właściwości chemiczne i fizyczne, więc ich specyficzna wydajność ma również ograniczenia.

Podczas formowania wtryskowego konieczne jest uwzględnienie płynności i wskaźnika topnienia materiału, więc niektóre specjalne materiały nie nadają się do formowania wtryskowego, takie jak niektóre materiały o wysokich wymaganiach dotyczących wydajności w wysokich temperaturach i odporności na korozję chemiczną.

Ograniczenia rozmiaru

Formowanie wtryskowe ma pewne ograniczenia, jeśli chodzi o rozmiar części. Ogólnie rzecz biorąc, formowanie wtryskowe jest dobre dla małych i średnich części. Ale jeśli produkujesz duże części, musisz pomyśleć o takich rzeczach, jak stopień skomplikowania formy i jej koszt.

Ponadto formowanie wtryskowe jest zwykle przeznaczone do części o długości 300 mm lub mniejszych. Jeśli produkujesz części większe niż 300 mm, musisz użyć innych metod formowania.

Formowanie wtryskowe może mieć ograniczony rozmiar, szczególnie w przypadku dużych części. Rozmiar wtryskarki i wielkość gniazda formy mogą ograniczać największą część, jaką można wykonać. Jeśli chcesz wykonać zbyt dużą część, możesz potrzebować specjalnego sprzętu lub wielu gniazd formy, co czyni ją droższą i bardziej skomplikowaną.

Ograniczenia kształtu

Formowanie wtryskowe ma pewne ograniczenia dotyczące kształtu części. Formowanie wtryskowe jest najlepsze do formowania części o prostych kształtach, takich jak cylindryczne, pudełkowe itp. W przypadku części o złożonych kształtach wymagane jest wielokrotne formowanie wtryskowe i operacje przetwarzania końcowego, co zwiększa koszty i złożoność.

Wnioski

Formowanie wtryskowe to świetny sposób na szybkie wytwarzanie wielu części. Umożliwia tworzenie bardzo precyzyjnych i szczegółowych części. Ma jednak pewne problemy. Wykonanie form jest bardzo kosztowne. Produkcja części zajmuje dużo czasu.

Nie można tworzyć zbyt skomplikowanych części. Trzeba użyć odpowiedniego rodzaju plastiku i wykonać części we właściwym rozmiarze. Zakup maszyn i utrzymanie ich w ruchu wiąże się z wysokimi kosztami. Może powodować bałagan i szkodzić środowisku. Nie można używać go do produkcji wszystkiego.