Suurin osa muovista valmistetaan suurten ruiskuvalettujen osien avulla. Suuntaus suurten muoviosien valmistamiseen tällä tekniikalla kasvaa päivä päivältä. Se alkoi sen jälkeen, kun muovin ruiskuvalukoneet löydettiin 1800-luvun lopulla. Ensimmäinen ruiskuvalukone oli yksinkertainen. Niinpä sillä valmistettiin muovisia nappeja, kampoja ja joitakin muita minimuovisia esineitä. Mutta nyt sillä voidaan muovata myös monimutkaisia materiaaleja, kuten metalleja ja lasia. Ruiskuvaluprosessi soveltuu parhaiten suurten määrien korkealaatuisten muoviosien valmistukseen. Valotetaanpa ruiskuvaluprosessin roolia suurten muoviosien valmistuksessa.
Mitä on suurten osien ruiskupuristus?
Kuten tiedätte, suurten osien ruiskuvalu prosessissa valmistetaan jättimäisiä muoviosia. Kerromme sinulle suuren muoviosan mitat. Näin vältytään sekaannuksilta. Muoviosia, joiden paino on 100 kiloa ja leveys 10 tuumaa, pidetään suurina. Suurten osien ruiskupuristaminen ei ole vain pienten osien suurentamista. Se on monimutkainen prosessi. Se edellyttää kehittyneitä työkaluja ja laitteita.
Suurruiskuvaluprosessissa käytettävät materiaalit
Suurten muovisten ruiskuvalettujen osien valmistukseen käytetään erilaisia materiaaleja. Ruiskuvalussa käytetään kahta eri muovityyppiä. Ne voivat olla amorfisia tai puolikiteisiä. Amorfisilla muoveilla ei ole kiinteää sulamispistettä. Niinpä ne voivat laajeta ja kutistua helposti. Puolikiteisillä muoveilla taas on kiinteät sulamispisteet. Näin ollen niitä suositaan amorfisten muovien sijaan. Joitakin yleisimmin käytettyjä materiaaleja suurten osien ruiskupuristuksessa ovat:
1. PEEK (polyeetterieetteri-ketoni)
PEEK:llä on poikkeukselliset lämpö- ja mekaaniset ominaisuudet. Sen vetolujuus on korkea, noin 90 MPA. Se soveltuu siis hyvin jättimäisiin muoviosiin. Se kestää myös kemikaaleja. Lisäksi se ei ime kosteutta. Näin se estää korroosiota. PEEK on kuitenkin kallis materiaali. Siitä valmistetaan suorituskykyisiä komponentteja, kuten hammaspyöriä, venttiileitä, pumpun laakereita jne. Lue lisää PEEK-muovin ruiskuvalu.
2. ULTEM (Polyereterimidi)
ULTEM on amorfinen kiinteä aine. Sen vetolujuus on 70-80 MPA. Se kestää kosteutta ja kemikaaleja. Lisäksi se on lämpöstabiili. Se kestää ankaria sääolosuhteita. Se on budjettiystävällinen. Lisäksi se on steriloitavissa. Se voidaan puhdistaa helposti säteilyn tai autoklaavin avulla. Sen lasittumislämpötila on korkea. Näin ollen se tarjoaa samat ominaisuudet kuin PEEK kohtuuhintaan.
3. Hiilikuituvahvisteinen polymeeri (CFRP)
CFRP on komposiittimateriaali. Se on valmistettu polymeerimatriisiin upotetuista hiilikuiduista. Sillä on korkea lujuus-painosuhde. Siksi se soveltuu erinomaisesti käytettäväksi suurissa osissa. Hiilikuidut kudotaan yksisuuntaisesti. Näin se saa lisää lujuutta.
4. Polyfenyylisulfoni (PPSU)
Se koostuu sulfoniryhmästä, joka on yhdistetty kahteen fenyyliryhmään. Se kestää iskuja ja muita ympäristöstressiä. Sillä on siis korkea iskunkestävyys. Lisäksi se kestää hydrolyysiä, kemiallista hajoamista ja veden imeytymistä. Tämä materiaali on kuitenkin hieman kallista. Lisätietoja PPSU.
Kehittyneet prosessit suurten osien ruiskupuristukseen
Seuraavassa on lueteltu nykyaikaiset prosessit, joilla on monia sovelluksia suurten osien ruiskuvalussa.
1. Kaasuavusteinen ruiskuvaluprosessi
Kaasuavusteinen ruiskuvalu on parannus perinteiseen muovin ruiskuvaluun. Tässä tapauksessa korkeapaineinen typpikaasu ruiskutetaan muottiin valitun hartsin infuusion jälkeen. Se on varsin hyödyllistä, koska se mahdollistaa materiaalin tasaisen jakautumisen erityisesti suurissa ja monimutkaisissa muoteissa. Se auttaa säästämään materiaalia ja parantaa myös osan esteettisyyttä ja aikaa.
2. Tamponipainatus
Tamponipainatus on toinen arvokas vaihe, jossa ruiskupuristettuihin muovituotteisiin luodaan yksityiskohtaisia kuvia ja logoja. Siinä käytetään kemikaaleja kuvion kaiverrukseen kuparilevylle. Se siis kastetaan musteeseen, rullataan kumilla päällystetylle silikonityynylle ja lopuksi rullataan tyynyt osan pinnalle. Tätä menetelmää suositaan, koska sillä voidaan tulostaa ohuita kalvopaksuja muotoja ja teksturoituja pintoja valikoivasti sopivalla laadulla ja pysyvyydellä.
3. Puhallusmuovaus
Puhallusmuovaus on toinen tekniikka, jota käytetään onttojen muoviosien valmistuksessa. Esilämmitetty muoviputki puristetaan muottiin, ja sitten se pakotetaan ilman ruiskuttamisen avulla muotin ontelon muotoon. Tämän materiaalin käytössä on useita sovelluksia. Niitä voivat olla esimerkiksi pullojen, säiliöiden ja autonosien valmistus. Prosessi lisää tuottavuutta, ja ratkaisuihin mahtuu monimutkaisia muotoja. Lisäksi sen kustannukset ovat suhteellisen alhaiset suuren volyymin osien valmistuksessa.
Suurten osien ruiskupuristaminen vs. normaali ruiskupuristaminen
Saatat miettiä, mitkä tekijät erottavat suuret ruiskuvaletut osat tavallisista ruiskuvaletuista osista. Tässä on siis yksityiskohtainen vertailu, joka helpottaa sinua.
1. Muotin monimutkaisuus
Muotilla on yksinkertainen geometria tavallisessa ruiskuvalussa. Lisäksi siinä on vähemmän onteloita. Muotin koko normaalissa ruiskuvalussa vaihtelee 1000 ja 10 000 neliötuuman välillä. Suuressa osassa ruiskuvalumuottien koot vaihtelevat kuitenkin 10 000 ja 50 000 neliötuuman välillä. Muotissa on suurelta osin monimutkaisia geometrioita. Siinä on myös useita onteloita.
2. Koneen koko
Suuret ruiskuvaletut osat vaativat suurempia koneita. Sen puristuskoko vaihtelee tyypillisesti 1000 ja 5000 tonnin välillä. Näin ollen siihen mahtuu suurempia muotteja. Toisaalta tavallisessa ruiskuvalukoneessa on pienemmät levyt. Sen puristusvoima vaihtelee 100 ja 1000 tonnin välillä.
3. Materiaalin valinta:
Suurissa ruiskuvalukappaleissa käytetään erikoismateriaaleja, joilla on korkea lämmönkestävyys. Tällaisia materiaaleja ovat PEEK, ULTEM ja lasitäytteiset polymeerit. Sitä vastoin tavallisessa ruiskuvaluprosessissa käytetään tavallisia muoveja, kuten polykarbonaatteja ja polypropeeneja.
4. Jäähdytysaika
Suurten osien ruiskuvalaminen on monimutkaisempaa. Se on kooltaan suurempi. Se vaatii siis pidempiä jäähdytysaikoja. Se kestää jopa useita minuutteja. Myös sykliaika on suurempi, jopa 30 minuuttia. Sitä vastoin tavallisessa ruiskuvalussa jäähdytysaika on lyhyempi. Se kestää enintään muutaman sekunnin. Sykliaika on myös 1-55 sekuntia.
5. Heitto
Suurten osien ruiskupuristaminen vaatii erikoistuneita ruiskupuristusjärjestelmiä. Se edellyttää myös kehittynyttä käsittelyjärjestelmää tällaisten suurten osien käsittelyä varten. Normaaliin ruiskuvaluun tarvitaan kuitenkin tavanomaisia ruiskupuristusjärjestelmiä. Vastaavasti se edellyttää myös yleisiä käsittelylaitteita pienempiä osia varten.
6. Huolto
Muotin koko on suuri. Muovin ruiskuvalaminen suurissa osissa vaatii siis laajaa huoltoa. Normaali ruiskuvaluprosessi sen sijaan tarvitsee vähemmän huoltoa.
Se voidaan siis tiivistää taulukkoon:
mukautettu vedenpitävä kova kotelo
| Aspect | Suurten osien ruiskupuristus | Normaali ruiskuvaluprosessi |
| Kustannustehokkuus | Alhaiset kustannukset osaa kohti massatuotannossa | Alhaiset kustannukset osaa kohti massatuotannossa |
| Alkuperäiset muottikustannukset | Korkea | Korkea |
| Tarkkuus ja toistettavuus | Korkea | Korkea |
| Materiaalin monipuolisuus | Monipuoliset materiaalivaihtoehdot | Monipuoliset materiaalivaihtoehdot |
| Tuotannon nopeus | Nopeat tuotantosyklit | Nopeat tuotantosyklit |
| Työvoimakustannukset | Vähentynyt automaation ansiosta | Vähentynyt automaation ansiosta |
| Monimutkaisen geometrian valmiudet | Kyllä | Kyllä |
| Lujuus ja kestävyys | Vahvat ja kestävät osat | Vahvat ja kestävät osat |
| Työkalujen läpimenoaika | Pitkä | Pitkä |
| Muotin suunnittelun monimutkaisuus | Monimutkainen ja haastava | Vähemmän monimutkainen |
| Koneen vaatimukset | Vaatii suuria, kalliita koneita | Vaatii vakiokoneet |
| Materiaalijäte | Mahdollinen materiaalihävikki | Mahdollinen materiaalihävikki |
| Osakokorajat | Koneen ja muotin koko rajoittaa | Koneen ja muotin koko rajoittaa |
| Jäähdytysaika ja vääntyminen | Pidemmät jäähdytysajat, vääntymisriski | Lyhyemmät jäähdytysajat, pienempi vääntymisriski |
Suuren tonniston ruiskuvalukone
Olemme keskustelleet suurten osien muoviruiskuvalusta. Keskustelu on epätäydellinen, jos emme tunne suurikokoisia ruiskuvalukoneita. Se on kone, joka soveltuu monimutkaisten osien valmistukseen. Ruiskutuskapasiteetti, ruuvin halkaisija ja muotin koko määräävät koneen kyvyt. Ruiskutuskapasiteetti mittaa materiaalin määrää, joka voidaan ruiskuttaa yhdellä kierroksella. Ruuvin halkaisija ja muotin koko määrittävät tuotettujen muoviosien koon. Tonniruiskupuristuskoneen keskeisiä ominaisuuksia ovat muun muassa seuraavat
- Ruiskutuskapasiteetti: Sen ruiskutuskapasiteetti on 100 oz tai 2500g.
- Muotin koko: Muotin koko vaihtelee 1500-4000 neliötuumasta.
- Ruuvin halkaisija: Ruuvin halkaisija vaihtelee 4-12 tuuman välillä.
- Piipun kapasiteetti: Muovin määrä, joka voidaan sulattaa ja ruiskuttaa yhdessä syklissä. Sen tynnyrin kapasiteetti on lähes 550 lbs
- Ohjausjärjestelmä: Se koostuu kehittyneestä tietokoneistetusta järjestelmästä, joka ohjaa lämpötilaa, painetta ja nopeutta.
- Lisäominaisuudet: Hydrauliset käyttölaitteet, monivyöhykelämpötilan säätöjärjestelmät, venttiiliporttijärjestelmät ja kehittynyt turvallisuus ovat sen lisäominaisuuksia.
Suurten osien ruiskuvaluprosessin sovellukset
Suurten osien ruiskupuristus on hyödyllinen prosessi. Tässä on sen sovelluksia eri teollisuudenaloilla:
1. Autoteollisuus
Autoteollisuus nojautuu voimakkaasti laajamittaiseen ruiskuvaluun. Suurten osien ruiskuvalussa valmistetaan iskunkestävää materiaalia. Niinpä monet autojen suuret osat valmistetaan tällä menetelmällä. Joitakin niistä ovat mm:
- Puskurit
- DashBoards
- Ovipaneelit
- Ovenkahvat
- Peilin kotelo
- Muut koristeosat
2. Ilmailu- ja avaruusteollisuus
Ruiskupuristuksella valmistetaan erilaisia hyödyllisiä, suuren volyymin ilmailu- ja avaruusteollisuuden tuotteita. Sitä käytetään laajalti, koska se tuottaa kevyitä tuotteita. Se on myös edullinen menetelmä. Niinpä erilaisia ilmailu- ja avaruustuotteita muotoillaan tällä menetelmällä. Joitakin niistä ovat mm:
- Lentokoneiden paneelit
- Sisätilojen komponentit
- Satelliittiosat
- Rakettikomponentit
3. Teollisuuslaitteet
Suurten osien ruiskupuristuksessa valmistetaan kovia laitteita. Ne kestävät äärimmäisiä lämpötiloja. Niinpä valmistamme sillä monia teollisia komponentteja. Muutamia niistä ovat:
- Konekotelot
- Venttiilin rungot
- Pumpun komponentit
- Vaihdelaatikot
- Teollisuusrobotiikka
4. Lääkinnälliset laitteet
Suurten osien ruiskuvalulla valmistetaan steriilejä tuotteita. Sitä käytetään siis useiden lääkinnällisten laitteiden valmistukseen. Nämä lääkinnälliset laitteet on helppo puhdistaa. Laitteet ovat erittäin tarkkoja. Prosessi on välttämätön kriittisten komponenttien valmistuksessa. Joitakin tärkeitä lääkinnällisiä laitteita ovat mm:
- Implantoitavat laitteet (nivelten korvaaminen, hammasimplantit)
- Kirurgiset instrumentit (kahvat, kotelot)
- Diagnoosilaitteet (konekotelo)
- Lääketieteelliset kuvantamislaitteet (magneettikuvaus, tietokonetomografia)
- Proteettiset laitteet
Mitkä ovat suurten osien ruiskuvalun edut ja haitat?
Seuraavassa on lyhyt taulukko, jonka avulla voit ymmärtää suurten osien ruiskuvalun edut, haitat ja rajoitukset.
| Edut | Haitat |
| Alhaiset kustannukset osaa kohti massatuotannossa | Korkeat alkuvaiheen muottikustannukset |
| Korkea tarkkuus ja toistettavuus | Pitkä läpimenoaika muotin luomiselle |
| Monipuoliset materiaalivaihtoehdot | Monimutkainen ja haastava muottien suunnittelu |
| Nopeat tuotantosyklit | Vaatii suuria, kalliita koneita |
| Automaation ansiosta pienemmät työvoimakustannukset | Mahdollinen materiaalihävikki |
| Kyky luoda monimutkaisia geometrioita | Osakokorajoitukset |
| Vahvat ja kestävät osat | Vääntymisriski ja pitkät jäähdytysajat |
Suurten osien ruiskuvaluun liittyvät haasteet
Mikään tässä maailmassa ei ole täydellistä. Kaikkeen liittyy joitakin puutteita ja haasteita. Puhutaan siis rajoituksista suurten osien ruiskupuristaminen:
1. Korkea investointi
Tarvitsemme suuria muotteja suurten osien valmistamiseen. Suurten muottien luominen vaatii siis merkittäviä investointeja ja asiantuntemusta. Lisäksi monimutkaisen geometrian omaavan muotin suunnittelu on haastavaa. Muottien materiaalien on kestettävä korkeita lämpötiloja ja paineita.
2. Kutistuminen
Suuret osat ovat alttiimpia kutistumiselle. Jäähdytysprosessin aikana ne voivat kutistua tai epämuodostua. Epätasainen jäähdytys voi myös johtaa vääntymiseen. Tämä voi vääristää muovirakennetta. Se voi myös vaikuttaa osan mittoihin.
3. Materiaalien yhteensopivuus
Suuret osat tarvitsevat materiaaleja, joilla on erityisominaisuuksia. Niillä on oltava haluttu lujuus ja jäykkyys. Lisäksi niiden on oltava yhteensopivia muotin kanssa. Näiden molempien vaatimusten täyttäminen samanaikaisesti on haastavaa.
4. Vaikea poistaa
Suurempia osia on vaikea poistaa. Ne vaativat erikoistuneen heittojärjestelmän. Jos sitä ei poisteta kunnolla, muotoiltu osa voi deformoitua. Purkamista on siis valvottava huolellisesti vääristymien estämiseksi. Ulosheittoprosessia on säädeltävä, jotta saadaan korkealaatuisia tuotteita.
Johtopäätökset:
Suurten osien ruiskuvaluprosessi on prosessi, jossa valmistetaan suuria muoviosia. Tämä menetelmä soveltuu parhaiten halutun tuotteen massatuotantoon. Siinä käytetään raaka-aineina erittäin kestäviä muoveja, kuten PEEK- tai ULTEM-muoveja. Se eroaa perinteisestä ruiskuvalusta monin tavoin. Siinä käytetään monimutkaisempia muotteja ja malleja kuin perinteisissä muoteissa. Siinä valmistetaan suuria määriä tuotetta tonnin ruiskuvalukoneella. Sen rajoituksia ovat kutistuminen, vääntyminen ja materiaalien yhteensopimattomuus.
Usein kysytyt kysymykset
Q1. Mikä on suurten osien ruiskuvalun enimmäiskoko?
Enimmäiskoko ruiskupuristaminen suuret osat vaihtelevat 10 ja 100 tuuman välillä. Se riippuu eri tekijöistä. Myös muotin ja koneen suunnittelulla on merkitystä koon määrittämisessä.
Q2. Miten varmistetaan mittatarkkuus suurissa ruiskuvaletuissa osissa?
Mittatarkkuus varmistetaan yleensä tarkalla muotin suunnittelulla. Lisäksi voimme tarkistaa mittatarkkuuden käyttämällä laadunvalvontamenetelmiä, kuten 3D-skannausta ja CT-skannausta.