Jakie są zalety i wady formowania wtryskowego?

W tym artykule szczegółowo przeanalizujemy zalety i wady formowania wtryskowego, aby ułatwić decyzję o produkcji części wtryskowych.

Czym jest formowanie wtryskowe?

Formowanie wtryskowe łączy wtrysk z kształtowaniem. Wymaga wtryskarek, surowców z tworzyw sztucznych, form wtryskowych i innego wyposażenia.

W określonej temperaturze stopione tworzywa sztuczne są mieszane za pomocą śruby, wtryskiwane do gniazda formy pod wysokim ciśnieniem, a następnie schładzane i utwardzane w celu uzyskania uformowanego produktu.

Metoda ta jest odpowiednia do masowej produkcji części o złożonych kształtach i jest jedną z ważnych metod przetwarzania.

Proces formowania wtryskowego

Proces produkcji metodą formowania wtryskowego można z grubsza podzielić na 6 następujących etapów:

(1) Zamknięcie formy

(2) Wtrysk

(3) Docisk

(4) Chłodzenie

(5) Otwarcie formy

(6) Wyjęcie produktu

Powyższy proces jest powtarzany w celu wytworzenia produktów w cyklu wsadowym.

Dlaczego stosujemy formowanie wtryskowe?

Formowanie wtryskowe jest szybkie i wydajne, jego obsługę można zautomatyzować, dostępnych jest wiele wariantów kolorystycznych, kształt może być prosty lub złożony, a rozmiar duży lub mały. Detale mają dokładne wymiary, produkt można łatwo modyfikować, a proces pozwala wykonywać części o złożonych kształtach.

(1) Ponieważ plastyfikacja stopu i modelowanie przepływu formowania wielu tworzyw sztucznych są przeprowadzane odpowiednio w beczce i gnieździe formy, forma może zawsze znajdować się w stanie, w którym stop jest skondensowany lub usieciowany i szybko utwardzony, co sprzyja skróceniu cyklu formowania.

(2) Podczas formowania stop jest wtryskiwany do formy po jej zamknięciu, a stop o dobrej płynności powoduje niewielkie zużycie gniazda formy, dzięki czemu jeden zestaw form może wytwarzać duże ilości produktów formowanych wtryskowo.

(3) Jeden operator może często obsługiwać dwie lub więcej wtryskarek, zwłaszcza gdy wypraski mogą być wyjmowane automatycznie; możliwa jest wówczas obsługa większej liczby maszyn, dlatego zapotrzebowanie na pracę jest stosunkowo małe.

(4) Wszystkie operacje formowania, takie jak zamykanie formy, dozowanie tworzywa, uplastycznianie, wtrysk, otwieranie formy i wyjmowanie detalu, są wykonywane przez wtryskarkę, co ułatwia pełną automatyzację procesu i wdrożenie sterowania programowego.

(5) Ze względu na wysokie ciśnienie podczas formowania wtryskowego można formować detale z tworzyw sztucznych o złożonych kształtach, wyraźnych wzorach i oznaczeniach powierzchniowych oraz wysokiej dokładności wymiarowej.

(6) Więcej niż jeden rodzaj materiału może być formowany przez współwtrysk; może skutecznie formować materiały z twardą skórą i spienionym sercem, termoutwardzalne tworzywa sztuczne i tworzywa sztuczne wzmocnione włóknami.

Ponieważ formowanie może odbywać się za pomocą precyzyjnej formy i precyzyjnego układu hydraulicznego, a także przy użyciu sterowania mikrokomputerem, możliwe jest uzyskanie produktów o wysokiej precyzji.

(7) Wysoka wydajność produkcji: dwa zestawy form mogą zawierać dziesiątki, a nawet setki gniazd, dzięki czemu w jednym cyklu można uformować dziesiątki lub setki części z tworzywa.

(8) Uformowane części wymagają przed użyciem tylko niewielkiego okrawania, a odpady powstające w procesie formowania wtryskowego można ponownie wykorzystać, dlatego podczas formowania wtryskowego marnuje się bardzo mało surowca.

(9) Zaletą formowania wtryskowego jest możliwość jednoczesnego wykorzystania wielu tworzyw sztucznych do produkcji jednej części. Możliwe jest na przykład formowanie TPU lub wkładek metalowych razem z częściami z tworzywa.

Zalety procesu formowania wtryskowego

(1) Łatwa kontrola jakości: bardzo duża dokładność powierzchni i niewielki błąd kształtu w obrębie tej samej partii.

Formowanie wtryskowe jest procesem o wysokiej powtarzalności. Oznacza to, że druga część wyprodukowana w serii będzie taka sama jak pierwsza. Zapewnia to doskonałą kontrolę nad powtarzalnością produktu i niezawodnością części w produkcji wielkoseryjnej.

(2) Niski koszt procesu: Wysoki koszt początkowy oprzyrządowania, lecz niski koszt części. Główną zaletą formowania wtryskowego jest możliwość skalowania produkcji.

Gdy maszyna i forma są gotowe, cena za jednostkę produktu podczas produkcji jest bardzo niska. W miarę produkcji kolejnych części, cena drastycznie spada.

(3) Przydatność do produkcji masowej: Proces formowania wtryskowego sprawdza się głównie w wielkoseryjnej produkcji wyrobów o złożonych kształtach i w innych obszarach przetwórstwa.

(4) Wysoka wydajność produkcji: typowy cykl formowania wtryskowego trwa 30s-60s/cykl. Po ustawieniu parametrów wtryskarki produkcja może przebiegać ciągle, niemal bez pracy ręcznej i częstych regulacji.

Wady procesu formowania wtryskowego

(1) Wysoki koszt inwestycji początkowej: Szybkie formowanie produkcyjne wymaga wtryskarki do formowania wtryskowego, urządzeń wtryskowych, form wtryskowych oraz wyposażenia pomocniczego.

Ponieważ koszt wtryskarek i form wtryskowych jest stosunkowo wysoki, duża jest również inwestycja początkowa, dlatego proces ten nie nadaje się do małych serii

Dlatego nie nadaje się do produkcji małych ilości części z tworzyw sztucznych.

(2) Wysokie wymagania projektowe: Jeśli chcesz masowo produkować części, musisz upewnić się, że projekt jest prawidłowy za pierwszym razem, ponieważ jeśli musisz później zmienić formę z powodu problemów projektowych, koszt zmiany formy jest również stosunkowo wysoki.

(3) Wysokie wymagania dotyczące umiejętności: Jakość formowanych produktów jest ograniczona przez wiele czynników, więc wymagania techniczne są wyższe i trudniejsze do opanowania.

Od operatorów maszyn do formowania wtryskowego wymaga się wysokich umiejętności i zwykle 5-10 lat doświadczenia.

Wyższe wymagania dotyczące doświadczenia technicznego dla personelu zajmującego się projektowaniem i produkcją form, zazwyczaj wymagają również 5-10 lat doświadczenia.

(4) Dłuższy czasochłonny etap przedprodukcyjny: kluczowym wyposażeniem w formowaniu wtryskowym jest forma, ale cykl projektowania formy, różnych technik wytwarzania narzędzi i prób formy jest bardzo długi, przez co uruchomienie produkcji następuje wolniej.

W zależności od wielkości i struktury pomysłu na produkt, wykonanie formy wtryskowej zajmuje zwykle 25-40 dni.

Po przygotowaniu formy na etapie wykonywania próbek trzeba kilkakrotnie dostroić parametry wtryskarek, aby uzyskać najbardziej odpowiednie ustawienia do szybkiej produkcji wtryskowej, co również zajmuje pewien czas.

(5) Ze względu na ograniczenie warunków chłodzenia, trudniej jest formować grubościenne części z tworzyw sztucznych o dużych różnicach.

(6) Wady formowania wtryskowego Wysokie koszty początkowe — główną wadą formowania wtryskowego tworzyw sztucznych jest bardzo wysoki koszt narzędzia do formowania, wtryskarki i wyposażenia pomocniczego. Czas realizacji — od koncepcji produktu do gotowej części mogą minąć miesiące przeznaczone na projektowanie, przeglądy, testy i produkcję narzędzia.

Uwagi dotyczące formowania wtryskowego

Przed podjęciem produkcji części metodą wtrysku rozważ następujące wskazówki:

(1) Kwestie finansowe Koszty początkowe: Przygotowanie produkcji wyrobów formowanych wtryskowo wymaga znacznej inwestycji początkowej. Warto wiedzieć o tym z wyprzedzeniem.

(2) Wielkość produkcji Należy określić liczbę części; przy odpowiedniej skali formowanie wtryskowe jest najbardziej opłacalną techniką produkcji.

Określ liczbę części, które chcesz uzyskać z inwestycji (weź pod uwagę koszty projektowania, testowania, produkcji, montażu, marketingu i dystrybucji oraz oczekiwaną cenę sprzedaży).

(3) Kwestie projektowe Projekt części: Wczesne uproszczenie geometrii produktu i ograniczenie liczby części przynosi korzyści.

Projektowanie oprzyrządowania: Podczas projektowania formy należy z wyprzedzeniem uwzględnić wady, które mogą wystąpić podczas produkcji. Rozważ lokalizacje bram i przeprowadź symulacje za pomocą oprogramowania do przepływu form, takiego jak Solidworks Plastics.

(4) Kwestie produkcyjne Czas cyklu: Należy go możliwie skrócić i używać zaawansowanych narzędzi. Drobne zmiany robią dużą różnicę, a przy milionach części kilka sekund oszczędności daje znaczne obniżenie kosztów.

(5) Montaż Projektuj części tak, aby ograniczyć montaż. Składanie prostych elementów w procesie formowania wtryskowego jest nadal stosunkowo kosztowne; optymalizacja montażu pozwala znacznie obniżyć koszty pracy.

Czynniki wpływające na jakość formowania wtryskowego

(1) Ciśnienie wtrysku: Ciśnienie wtrysku jest potrzebne do pokonania oporu powstającego podczas przepływu stopionego tworzywa. Innymi słowy, ciśnienie wytwarzane przez wtryskarkę musi zrównoważyć ten opór, aby zapewnić płynne wypełnianie formy.

(2) Czas wtrysku: Odpowiednio dobrany czas wtrysku sprzyja prawidłowemu wypełnieniu formy stopionym tworzywem, a zarazem ma duże znaczenie dla poprawy jakości powierzchni produktu i zmniejszenia tolerancji wymiarowych.

(3) Temperatura wtrysku: Temperaturę wtrysku należy utrzymywać w odpowiednim zakresie. Gdy jest zbyt niska, materiał nie uplastycznia się prawidłowo, co pogarsza jakość formowanych części i utrudnia przetwarzanie; gdy jest zbyt wysoka, surowiec łatwo ulega rozkładowi.

Podsumowanie

Jeśli planujesz wielkoseryjny projekt produkcji elementów z tworzyw sztucznych metodą wtrysku, rozważ formowanie wtryskowe. Mamy dla Ciebie kilka ważnych wskazówek.

(1) Przed rozpoczęciem produkcji formy do tworzyw potrzebujesz doświadczonego projektanta produktu i konstruktora formy wtryskowej, którzy zoptymalizują wygląd oraz konstrukcję produktu. Pozwoli to uniknąć późniejszych kosztów modyfikacji formy wynikających z błędów projektowych i konstrukcyjnych.

(2)Przed formalnym rozpoczęciem produkcji formy wtryskowej zaleca się wykonanie prototypu metodą obróbki CNC lub druku 3D do badań montażowych i funkcjonalnych.

(3) Znajdź firmę zatrudniającą projektantów produktów, konstruktorów form wtryskowych, inżynierów produkcji form, specjalistów od ustawiania maszyn do formowania wtryskowego, inżynierów kontroli jakości oraz kilku handlowców biegle mówiących po angielsku. Zapewni to sprawną realizację projektu pod względem technicznym, jakościowym i komunikacyjnym.

Jeśli nie znasz dobrze tej branży, możesz skontaktować się z Zetarmold, aby zlecić kompleksową obsługę projektu.

Dzięki Zetar możesz zrealizować swój projekt w ciągu kilku dni. Z ponad 20 anglojęzycznymi pracownikami i 7 doświadczonymi projektantami produktów i inżynierami zajmującymi się projektowaniem form, którzy wspierają proces produkcji od pomysłu do rzeczywistości - pozwól nam zmienić Twoje marzenie w rzeczywistość!

Uzyskaj konkurencyjną wycenę, informacje zwrotne DFM i harmonogram produkcji od zespołu inżynierskiego ZetarMold.

Poproś o bezpłatną wycenę → Zapoznaj się z naszym Kompletnym przewodnikiem po formowaniu wtryskowym, aby uzyskać kompleksowy przegląd.