Vstřikování velkých dílů

Většina plastů se vyrábí pomocí velkých vstřikovaných dílů. Trend vytváření velkých plastových dílů touto technikou se den ode dne zvyšuje. Začal po objevu vstřikovacích strojů na plasty koncem devatenáctého století. První vstřikovací stroj byl jednoduchý. Používal se proto k výrobě plastových knoflíků, hřebenů a některých dalších miniaturních plastových předmětů. Nyní však dokáže lisovat i složité materiály, jako jsou kovy a sklo. Proces vstřikování je nejlepší pro výrobu velkých objemů vysoce kvalitních plastových dílů. Pojďme si osvětlit úlohu vstřikovacího procesu při výrobě velkých plastových dílů.

Co je vstřikování velkých dílů?

Jak víte, vstřikování velkých dílů vyrábí obří plastové díly. Řekneme vám rozměry velkého plastového dílu. Vyhnete se tak záměně. Za velké se považují plastové díly o hmotnosti 100 liber a šířce 10 palců. Vstřikování velkých dílů není jen zvětšování malých dílů. Jedná se o složitý proces. Vyžaduje pokročilé nástroje a vybavení.

Materiály používané při velkoplošném vstřikování plastů

Pro výrobu velkých dílů vstřikovaných z plastu se používá řada materiálů. Při vstřikování se používají dva různé typy plastů. Mohou být amorfní nebo polokrystalické. Amorfní plasty nemají pevně stanovenou teplotu tání. Mohou se tedy snadno rozpínat a smršťovat. Naproti tomu semikrystalické plasty mají pevně stanovený bod tání. Proto se jim dává přednost před amorfními. Mezi nejpoužívanější materiály pro vstřikování velkých dílů patří:

1.    PEEK (polyetheretherketon)

PEEK má výjimečné tepelné a mechanické vlastnosti. Má vysokou pevnost v tahu kolem 90 MPA. Je tedy vhodný pro obří plastové díly. Je také odolný vůči chemikáliím. Navíc neabsorbuje vlhkost. Tím zabraňuje korozi. PEEK je však drahý materiál. Vyrábějí se z něj vysoce výkonné součásti, jako jsou ozubená kola, ventily, ložiska čerpadel atd. Zjistěte více o Vstřikování plastů PEEK.

2.    ULTEM (polyetherimid)

ULTEM je amorfní pevná látka. Jeho pevnost v tahu se pohybuje od 70 do 80 MPA. Je odolný vůči vlhkosti a chemikáliím. Navíc je termostabilní. Odolává náročným povětrnostním podmínkám. Je cenově výhodný. Navíc je sterilizovatelný. Lze ji snadno čistit pomocí záření nebo autoklávu. Má vysokou teplotu skelného přechodu. Nabízí tedy stejné vlastnosti jako PEEK za přijatelnou cenu.

3.    Polymer vyztužený uhlíkovými vlákny (CFRP)

CFRP je kompozitní materiál. Je vyroben z uhlíkových vláken uložených v polymerní matrici. Má vysoký poměr pevnosti k hmotnosti. Je tedy ideální pro použití ve velkých dílech. Uhlíková vlákna jsou utkána jednosměrně. Tímto způsobem tedy získává dodatečnou pevnost.

4.    Polyfenylsulfon (PPSU)

Skládá se ze sulfonové skupiny spojené se dvěma fenylovými skupinami. Snáší otřesy a další zátěž prostředí. Má tedy vysokou odolnost proti nárazům. Kromě toho je odolný vůči hydrolýze, chemické degradaci a absorpci vody. Tento materiál je však poněkud drahý. Další informace o PPSU.

Pokročilé procesy pro vstřikování velkých dílů

Následující moderní procesy mají mnohostranné využití při vstřikování velkých dílů.

1. Vstřikování s plynovou asistencí

Vstřikování za pomoci plynu je vylepšením konvenčního vstřikování plastů. Zde se vysokotlaký plynný dusík vstřikuje do formy po infuzi vybrané pryskyřice. Je to poměrně výhodné, protože to umožňuje rovnoměrné rozložení materiálu, zejména u velkých a složitých forem. Pomáhá šetřit materiál a také zlepšuje estetiku dílu a čas.

2. Tamponový tisk

Dalším cenným krokem je tamponový tisk, který na vstřikovaných plastových výrobcích vytváří detailní obrázky a loga. Spočívá v použití chemikálií k vyrytí designu na měděnou desku. Tedy namočení do inkoustu, naválení na silikonovou podložku s gumovým povrchem a nakonec naválení podložky na povrch dílu. Tato metoda je upřednostňována, protože dokáže selektivně tisknout tvary o tloušťce tenké vrstvy a strukturované povrchy s odpovídající kvalitou a stálostí.

3. Vyfukování

Vyfukování je další technikou používanou při výrobě dutých dílů z plastu. Předehřátá plastová trubka (parison) se vytlačí do formy a poté se vstřikováním vzduchu vytlačí do tvaru dutiny formy. Tento materiál našel několik způsobů využití. Mohou zahrnovat výrobu lahví, nádob a automobilových dílů. Tento proces zajišťuje vyšší produktivitu a řešení se může přizpůsobit složitým tvarům. Navíc jsou jeho náklady pro velkosériovou výrobu dílů relativně nízké.

Vstřikování velkých dílů vs. běžné vstřikování

Možná vás zajímá, jaké faktory odlišují velké vstřikované díly od běžných vstřikovaných dílů. Zde je podrobné srovnání pro vaše usnadnění.

1. Složitost formy

Forma má při běžném vstřikování jednoduchou geometrii. Navíc má méně dutin. Velikost formy při běžném vstřikování se pohybuje od 1000 do 10 000 čtverečních palců. Z velké části se však velikost forem pro vstřikování pohybuje od 10 000 do 50 000 čtverečních palců. Forma má z velké části složitou geometrii. Má také více dutin.

2. Velikost stroje

Velké vstřikované díly vyžadují stroje větších rozměrů. Jejich upínací velikost se obvykle pohybuje v rozmezí 1000 až 5000 tun. Může tedy pojmout větší formy. Na druhou stranu běžný vstřikovací stroj má menší desky. Jeho upínací síla se pohybuje od 100 do 1000 tun.

3. Výběr materiálu:

Při vstřikování velkých dílů se používají speciální materiály s vysokou tepelnou odolností. Mezi tyto materiály patří PEEK, ULTEM a polymery plněné sklem. Naproti tomu při běžném vstřikování se používají standardní plasty, jako jsou polykarbonáty a polypropylen.

4. Doba chlazení

Vstřikování velkých dílů je složitější. Má větší rozměry. Vyžaduje tedy delší dobu chlazení. Trvá až několik minut. Doba cyklu je také delší, až 30 minut. Naopak běžné vstřikování má kratší dobu chlazení. Trvá maximálně několik sekund. Doba cyklu se rovněž pohybuje od 1 do 55 sekund.

5.    Vyhazování

Vstřikování velkých dílů vyžaduje specializované vyhazovací systémy. Vyžaduje také pokročilý manipulační systém pro manipulaci s tak velkými díly. Běžné vstřikování však vyžaduje standardní vyhazovací systémy. Stejně tak vyžaduje i obecné manipulační zařízení pro menší díly.

6.    Údržba

Velikost formy je velká. Vstřikování plastů do velkých dílů tedy vyžaduje rozsáhlou údržbu. Naproti tomu běžné vstřikování vyžaduje méně údržby.

Lze je tedy shrnout do tabulky:

Aspekt	Vstřikování velkých dílů	Normální vstřikování
Efektivita nákladů	Nízké náklady na jeden díl při hromadné výrobě	Nízké náklady na jeden díl při hromadné výrobě
Počáteční náklady na formu	Vysoká	Vysoká
Přesnost a opakovatelnost	Vysoká	Vysoká
Všestrannost materiálu	Všestranné možnosti materiálů	Všestranné možnosti materiálů
Rychlost výroby	Rychlé výrobní cykly	Rychlé výrobní cykly
Náklady na pracovní sílu	Snížení v důsledku automatizace	Snížení v důsledku automatizace
Schopnost komplexní geometrie	Ano	Ano
Pevnost a odolnost	Silné a odolné díly	Silné a odolné díly
Dodací lhůta pro nástroje	Long	Long
Složitost konstrukce formy	Složité a náročné	Méně složité
Požadavky na stroj	Vyžaduje velké a drahé stroje	Vyžaduje standardní stroje
Materiálový odpad	Potenciál materiálového odpadu	Potenciál materiálového odpadu
Limity velikosti dílů	Omezeno velikostí stroje a formy	Omezeno velikostí stroje a formy
Doba chlazení a deformace	Delší doba chlazení, riziko deformace	Kratší doba chlazení, menší riziko deformace

Vstřikovací stroj s velkou hmotností

Probrali jsme vstřikování plastů pro velké díly. Tato diskuse je neúplná bez znalosti velkoobjemového vstřikovacího stroje. Jedná se o stroj vhodný pro výrobu složitých dílů. Vstřikovací kapacita, průměr šneku a velikost formy určují možnosti stroje. Vstřikovací kapacita udává množství materiálu, které lze vstříknout v jednom kole. Průměr šneku a velikost formy určují velikost vyráběných plastových dílů. Některé z klíčových specifikací tonážního vstřikovacího stroje jsou tyto

• Kapacita vstřikování: Kapacita vstřikování je 100 oz nebo 2500 g.
• Velikost formy: Velikost formy se pohybuje od 1500 do 4000 čtverečních palců.
• Průměr šroubu: Průměr šroubu se pohybuje od 4 do 12 palců.
• Kapacita hlavně: Množství plastu, které lze roztavit a vstříknout během jednoho cyklu. Kapacita sudu je téměř 550 liber
• Řídicí systém: Skládá se z pokročilého počítačového systému, který řídí teplotu, tlak a rychlost.
• Další funkce: Hydraulické pohony, vícezónové systémy regulace teploty, systémy ventilových šoupátek a pokročilá bezpečnost jsou jeho dalšími funkcemi.

Aplikace vstřikování velkých dílů

Vstřikování velkých dílů je užitečný proces. Zde jsou uvedeny jeho aplikace v různých průmyslových odvětvích:

1. Automobilový průmysl

Automobilový průmysl je do značné míry závislý na velkoplošném vstřikování plastů. Vstřikováním velkých dílů se vyrábí materiál odolný proti nárazům. Touto metodou se tedy vytváří mnoho velkých součástí automobilů. Mezi ně patří např:

• Nárazníky
• Přístrojové desky
• Dveřní panely
• Dveřní kliky
• Pouzdro zrcadla
• Ostatní dekorativní díly

2. Letecký a kosmický průmysl

Vstřikováním se vyrábějí různé užitečné velkoobjemové výrobky pro letecký průmysl. Je široce používáno, protože se při něm vyrábějí lehké výrobky. Jedná se také o cenově dostupnou metodu. Tvoří se tak různé výrobky pro letecký průmysl. Mezi ně patří např:

• Panely pro letadla
• Součásti interiéru
• Satelitní díly
• Součásti raket

3. Průmyslová zařízení

Vstřikováním velkých dílů se vyrábějí náročná zařízení. Snesou extrémní teploty. Proto s jeho pomocí vytváříme mnoho průmyslových součástí. Některé z nich jsou:

• Pouzdra strojů
• Tělesa ventilů
• Součásti čerpadla
• Převodovky
• Průmyslová robotika

4. Zdravotnické prostředky

Vstřikováním velkých dílů se vyrábějí sterilní výrobky. Používá se proto k výrobě velkého množství zdravotnických prostředků. Tyto zdravotnické prostředky se snadno čistí. Přístroje jsou velmi přesné. Tento proces je nezbytný pro vytváření kritických součástí. Mezi důležité zdravotnické prostředky patří např:

• Implantabilní zařízení (kloubní náhrady, zubní implantáty)
• Chirurgické nástroje (rukojeti, pouzdra)
• Diagnostické zařízení ( pouzdro stroje)
• Lékařské zobrazovací zařízení (MRI, CT)
• Protetická zařízení

Jaké jsou výhody a nevýhody vstřikování velkých dílů?

Zde je stručná tabulka pro pochopení výhod, nevýhod a omezení vstřikování velkých dílů.

Výhody	Nevýhody
Nízké náklady na jeden díl při hromadné výrobě	Vysoké počáteční náklady na formu
Vysoká přesnost a opakovatelnost	Dlouhá doba pro vytvoření formy
Všestranné možnosti materiálů	Složitá a náročná konstrukce formy
Rychlé výrobní cykly	Vyžaduje velké a drahé stroje
Snížení nákladů na pracovní sílu díky automatizaci	Potenciál materiálového odpadu
Schopnost vytvářet složité geometrie	Omezení velikosti dílů
Silné a odolné díly	Riziko deformace a dlouhé doby chlazení

Problémy spojené se vstřikováním velkých dílů

Nic na světě není dokonalé. Všechno má nějaké nedokonalosti a problémy. Pojďme si tedy promluvit o omezeních vstřikování velkých dílů:

1.    Vysoké investice

K výrobě velkých dílů potřebujeme velké formy. Vytváření velkých forem tedy vyžaduje značné investice a odborné znalosti. Kromě toho je náročné navrhnout formu se složitou geometrií. Materiály forem musí být schopny odolávat vysokým teplotám a tlaku.

2.    Smršťování

Velké díly jsou náchylnější ke smrštění. Během chlazení se mohou smršťovat nebo deformovat. Nerovnoměrné chlazení může také vést k deformaci. To může narušit strukturu plastu. Může také ovlivnit rozměry dílu.

3.    Kompatibilita materiálů

Velké díly potřebují materiály se specifickými vlastnostmi. Musí mít požadovanou pevnost a tuhost. Kromě toho by měly být kompatibilní s formou. Splnit oba tyto požadavky současně je náročné.

4.    Obtížné vysunutí

Větší díly se obtížně vysouvají. Vyžadují specializovaný vyhazovací systém. Při nesprávném vysunutí může dojít k deformaci vytvarovaného dílu. Proto musí být vyjmutí pečlivě kontrolováno, aby nedošlo k deformaci. Proces vyhazování musí být regulován, aby bylo možné získat vysoce kvalitní výrobky.

Závěr:

Vstřikování velkých dílů je proces, při kterém se vyrábějí velké plastové díly. Tato metoda je nejvhodnější pro hromadnou výrobu požadovaného výrobku. Jako suroviny se při ní používají vysoce odolné plasty, například PEEK nebo ULTEM. Od tradičního vstřikování se liší v mnoha ohledech. Ve srovnání s tradičními formami používá složitější formy a konstrukce. Vyrábí velký objem výrobku pomocí tonážního vstřikovacího stroje. Jeho omezeními jsou smršťování, deformace a nekompatibilita materiálů.

Často kladené otázky

Q1. Jaká je maximální velikost pro vstřikování velkých dílů?

Maximální velikost pro vstřikování plastů velkých dílů se pohybuje od 10 do 100 palců. Záleží na různých faktorech. Při určování velikosti hraje roli také konstrukce formy a konstrukce stroje.

Q2. Jak zajišťujete rozměrovou přesnost velkých vstřikovaných dílů?

Přesnost rozměrů je obvykle zajištěna přesným návrhem formy. Kromě toho můžeme rozměrovou přesnost zkontrolovat pomocí metod kontroly kvality, jako je 3D skenování a CT skenování.