Insert Injection Moulding: proces, toepassingen en ontwerpoverwegingen

Tegenwoordig staan fabrikanten aan het front van innovatie en gebruiken ze plastic om het compatibel te maken met metalen of andere materialen om een breed scala aan producten te produceren. Een van de belangrijkste technologieën die deze vooruitgang aanjagen, is insert molding, een veelgebruikte techniek bij het spuitgieten van kunststof. Op deze manier kunnen fabrikanten technische kunststoffen combineren met inserts van verschillende materialen, wat resulteert in producten die slijtvast, lichtgewicht en met een hoge treksterkte zijn. Het artikel richt zich op uitgebreide details over insert molding en bespreekt de voor- en nadelen ervan. Verder zullen we kijken naar de toepassingen van insert molding-injectiedelen en u waardevolle tips en inzichten geven over hoe u succes kunt behalen in invoegen spuitgieten.

Insert Injection Moulding: een overzicht

Invoegen spuitgieten of gewoon zeggen invoegen van mallen, het is een specifiek type kunststof spuitgietproces waarbij inzetstukken, meestal van metaal, worden opgenomen of gecombineerd met een spuitgegoten onderdeel. Het proces gaat over het inbrengen van de mal in de holte en vervolgens het injecteren van gesmolten plastic onder hoge druk eromheen. Vervolgens, wanneer het inzetstuk wordt afgekoeld, smelt het met het plastic en vormt het een sterk en verenigd onderdeel.

Deze methode wordt gebruikt om kunststofproducten te produceren die sterk, duurzaam en lichtgewicht zijn, door metalen componenten toe te voegen. Metal insert molding is een multifunctionele en efficiënte techniek die veel wordt gebruikt in veel industrieën vanwege de compatibiliteit en effectiviteit bij het produceren van hoogwaardige onderdelen.

De workflow van insert-spuitgieten

Insert molding injection is een conventioneel gietproces voor het vervaardigen van verschillende eindproducten, waarbij gesmolten plastic onder gecontroleerde omstandigheden wordt gesmolten en ingespoten in een mal of matrijsholte. Het belangrijkste kenmerk is dat er schroefdraadinzetstukken voor spuitgietmatrijzen aan de mal worden toegevoegd, wat het onderscheidt van andere traditionele spuitgiettechnieken. De onderstaande stappen zijn betrokken bij het insert-spuitgietproces.

Stap 1: Plaats de lading in de mal

De ontwerpingenieurs ontwerpen nauwgezet mallen voor insert molding door rekening te houden met de exacte plaatsing van spuitgietinzetstukken in de malholte. De juiste gietoriëntatie en -plaatsing zijn van het grootste belang tijdens de gietfase. Deze techniek garandeert dat de inzetstukken stevig op hun plaats worden gehouden, waardoor de oriëntatie en positie van de inzetstukken in het gegoten onderdeel zoals gewenst worden gehandhaafd.

Er zijn twee primaire methoden om componenten in een mal te plaatsen:

1. Geautomatiseerde invoeging:

Geautomatiseerde insertie maakt gebruik van robots en geautomatiseerde systemen voor het invoegen van componenten in een mal. Deze methode heeft de voordelen van consistente insertplaatsing, verhoogde efficiëntie en hoge precisie. Geautomatiseerde machines kunnen omgaan met omgevingen met hoge temperaturen, wat zorgt voor een snelle productieomlooptijd met de mogelijkheid om meer onderdelen per uur te produceren. Niettemin is de initiële investering voor geautomatiseerde systemen hoger, wat de productiekosten hoger maakt.

2. Handmatige invoeging:

Handmatig invoegen is het proces van het met de handen in een mal plaatsen van componenten. Deze methode is toepasbaar in productiesituaties met een laag volume. Het is geschikter voor taken die een gedetailleerde inspectie van onderdelen vereisen en voor handelingen die niet duur zijn, zoals verpakken en monteren. Handmatig invoegen heeft echter niet de precisie en herhaalbaarheid van geautomatiseerde systemen. De operators kunnen ook problemen hebben met hun behendigheid vanwege de hoge temperaturen, waarvoor handschoenen nodig kunnen zijn.

Stap 2: Duw het gesmolten plastic in de mal

De tweede stap in het insert molding injectieproces is een injectie van engineered-grade plastic resin in een matrijsholte via de injectie-eenheid. De injectie vindt plaats onder hoge druk, dus het plastic wordt geduwd om alle delen van de mal te vullen. Deze druk leidt tot ventilatie van lucht door de mallen, wat op zijn beurt certificeert dat het plastic volledig aan de inserts blijft plakken. Door de optimale injectietemperatuur te handhaven, en druk en temperatuur binnen het acceptabele bereik te houden, is van het grootste belang voor uniforme vulling en defectvrije eindproducten.

Stap 3: Haal de mal eraf en haal het gegoten onderdeel eruit

Het gesmolten plastic wordt vervolgens in een beoogde malholte gegoten en mag stollen om het uiteindelijke onderdeel uit te werpen. Tot slot wordt de mal geopend en wordt het onderdeel zorgvuldig verwijderd. Door druk te houden tijdens het afkoelen worden krimpeffecten voorkomen en wordt ervoor gezorgd dat er geen terugstroming in de injectiecilinder plaatsvindt. De koeltijd en -temperatuur worden zorgvuldig bewaakt om ervoor te zorgen dat de stolling van het gegoten onderdeel gelijkmatig is en het onderdeel niet kromtrekt of vervormt. De mal koelt vervolgens af en opent zich, wat de moeiteloze extractie van het gegoten onderdeel uit de malholte vergemakkelijkt. De cycli herhalen zich vervolgens voor continue productie.

Stap 4: Haal het gegoten onderdeel van de gietboom.

Het grootste deel van de gegoten onderdelen is verbonden met gietkanalen, de kanalen waar de vloeibare kunststof in en uit de malholte stroomt. Het gegoten onderdeel moet van het gietkanaal worden gescheiden voordat het kan worden geïmplementeerd. Deze scheiding wordt meestal handmatig gedaan met eenvoudige gereedschappen zoals scharen of messen. De gietstap moet nauwlettend worden gecontroleerd om ervoor te zorgen dat het onderdeel niet beschadigd raakt of verloren gaat.

Stap 5: Nabewerkingsbehandelingen

Na het gieten en uitwerpen van het onderdeel uit het gietkanaal kunnen er nog andere nabewerkingen plaatsvinden om het gegoten onderdeel af te ronden voordat het definitief wordt gebruikt.

Enkele veelvoorkomende nabewerkingsbehandelingen zijn:

Ontbramen: verwijdering van overtollig materiaal of bramen die het uiterlijk of de prestaties van het gegoten onderdeel kunnen beïnvloeden. Ontbramen gebeurt over het algemeen met de hand met behulp van gereedschap om bramen te verwijderen.

Warmtebehandeling: processen zoals gloeien of spanningsverlichten, gerelateerd aan warmtebehandeling, kunnen worden gebruikt in het gegoten onderdeel om de interne spanningen te verwijderen. Bovendien kan het de onderdelen voorzien van verbeterde sterkte en maatnauwkeurigheid.

Oppervlakteafwerking: De laatste fase kan op verschillende manieren worden uitgevoerd, zoals door middel van printen, schilderen of galvaniseren. De afwerkingsprocessen kunnen onderdelen niet alleen mooi en duurzaam maken, maar ze zelfs speciale eigenschappen geven, zoals corrosiebestendigheid.

Vochtigheidsregeling: proces van het beheren van het vocht in de omgeving dat de krimp van objecten, het voorkomen van oxidatie en de snelheid van waterabsorptie beïnvloedt. Dit proces wordt meestal uitgevoerd door objecten in een vochtige omgeving te plaatsen die wordt gecreëerd door verschillende methoden, waaronder het onderdompelen van de objecten in heetwaterbaden of het blootstellen ervan aan stoomkamers.

Overwegingen bij het voorinvoegen van mallen 

Er zijn veel zaken waar u rekening mee moet houden voordat u met het invoegen begint, zodat het productieproces soepel en zonder problemen verloopt. Ter herinnering, dit zijn de zaken waar u op moet letten:

1. Soorten inzetstukken:

Inserts die worden gebruikt in het insert molding proces zijn een van de belangrijkste factoren die kunnen leiden tot het succes van het proces. Bepaal de inserts die bestand zijn tegen de temperatuur- en drukschommelingen die doorgaans een inherent onderdeel zijn van het gieten.

2. Locatie invoegen:

De positionering van de inzetstukken in de mallen is een van de belangrijkste dingen om te overwegen als het gaat om de duurzaamheid en het onderhoud van de mallen in de toekomst. Stel je de krachten voor die op het inzetstuk inwerken en zorg ervoor dat er voldoende kunststof materiaal onder en omheen zit om te garanderen dat het op zijn plaats blijft.

3. Spleetbreedte voor metalen inzetstukken:

Het is belangrijk om de opening tussen de metalen inzetstukken en het vloeibare materiaal op een veilige afstand te houden om de negatieve impact hiervan op de eindproducten te voorkomen. Het sluiten van de opening tussen de mal en het onderdeel zorgt ervoor dat het onderdeel aan elkaar hecht om een betrouwbaar afgewerkt gegoten onderdeel te vormen.

4. Harsselectie en gietcondities:

De selectie van het juiste type hars en de juiste vormomstandigheden zijn cruciaal, omdat we hiermee complexe onderdelen (elektronische componenten, glas) kunnen vormen. De hars moet sterk genoeg zijn om de inzetstukken goed af te dichten en ze goed te fixeren.

5. Vormontwerp:

De mal vormt niet alleen het materiaal, maar houdt de inzetstukken ook onbeweeglijk tijdens het gietproces. Gebruik mallen met inzetstukken die zijn vervaardigd om ze stevig te houden tijdens de productiefase.

6. Kostenoverwegingen:

De totale prijs moet de kosten van de insert, de kosten van de operator (voor handmatige insertie) en de prijsstijging die kan optreden vanwege de toevoeging van inserts, dekken. Voeg een kosten-batenanalyse toe aan uw besluitvormingsproces en maak deze op feiten gebaseerd.

7. Productievolume:

Kies tussen een handmatige of automatische laadoptie op basis van het productievolume. Analyseer de productievereisten en evalueer de voor- en nadelen van alle laadmethoden om de hoogst mogelijke niveaus van efficiëntie en kosteneffectiviteit te bereiken.

Overwegingen tijdens het invoegen van mallen

Precisie in het proces van insert injection molding is het belangrijkste punt dat de hoogste kwaliteit garandeert. Dit zijn de essentiële punten die u in gedachten moet houden.

1. Vormontwerp:

Het ontwerp van de mal is de sleutelfactor in het proces dat wordt gecreëerd om het inzetstuk te beschermen tegen schade die meestal het gevolg is van hoge temperaturen en druk. De kritische factor die het ontwerp van de mal zal bepalen, is de mate van veiligheid en stabiliteit die de mal nodig heeft om succesvol te zijn.

2. Veilige plaatsing van de inzetstukken:

Plaatsing en stabiliteit van inserts zijn de kritische punten, die van belang zijn voor een succesvolle werking van inserts in het gietproces. De kleinste schok of beweging zal ons een gebrekkig eindproduct opleveren. Ontdek verschillende manieren om de perfecte grip van inserts te bereiken tijdens het gieten.

3. Undercut-kenmerken:

De spuitgietmatrijsinzetstukken brengen niet alleen esthetische waarde aan de onderdelen, maar verbeteren ook de structurele integriteit en sterkte van de onderdelen. Het bindt waardoor de componenten samenhangend blijven.

4. Partnerselectie:

Het is verstandig om een betrouwbare en ervaren partner te kiezen voor insert molding. Samenwerking met bedrijven biedt u de kans om te profiteren van de meest recente uitvindingen en vaardigheden in het assembleren van componenten om geïntegreerde onderdelen van topkwaliteit te produceren.

Voordelen en beperkingen van insert-spuitgieten

Spuitgietinzetstukken bieden talrijke voordelen waardoor ze een populaire keuze zijn in productieprocessen:

Kostenefficiëntie: Spuitgietinzetstukken zijn een van de technieken die worden gebruikt om de assemblage- en arbeidskosten te verlagen, omdat de assemblage na het gieten overbodig wordt en er dus een algehele kostenbesparing ontstaat.

Gewichtsverlies: Met inzetstukken kunt u de massa en het volume van gegoten producten verkleinen, zodat ze gemakkelijker te verplaatsen en te hanteren zijn.

Ontwerpflexibiliteit: Inzetstukken zijn een ontwerpmiddel waarmee ontwerpers hun producten kunnen laten opvallen door ze complexer en unieker te maken.

Verbeterde onderdelensterkte: De metalen inzetstukken die tijdens het gietproces worden geïntegreerd, zorgen ervoor dat de gegoten onderdelen mechanische eigenschappen hebben die sterker zijn dan de normale onderdelen, waardoor hun duurzaamheid en prestaties worden verbeterd.

Ondanks deze voordelen kleven er ook bepaalde nadelen aan spuitgietinzetstukken.

Complexiteit en kosten: Het ontwerpen van inzetmatrijzen is veel complexer en kostbaarder dan de reguliere gietprocessen, waarbij rekening moet worden gehouden met extra factoren en middelen moeten worden toegewezen.

Materiaalcompatibiliteit: Sommige materialen die voor de inzetstukken worden gebruikt, zijn mogelijk niet geschikt om te gieten vanwege het verschil in thermische uitzettingscoëfficiënt. Dit kan problemen veroorzaken tijdens de productie.

Positioneringsnauwkeurigheid: Als de spuitgietonderdelen niet goed in de matrijs zijn uitgelijnd, kunnen er fouten in de spuitgietonderdelen ontstaan. Dit kan leiden tot defecten in het eindproduct.

Verhoogde cyclustijd: Het toevoegen van inzetstukken kan leiden tot een langere cyclustijd, omdat deze zorgvuldig in de mal moeten worden geplaatst voordat het gietproces start. Dit kan van invloed zijn op de efficiëntie van de productie.

Insert Molding en Overmolding worden vergeleken

De twee verschillende spuitgietprocessen die worden gebruikt om een gegoten onderdeel met speciale kenmerken te creëren, zijn insert molding en overmolding. Ondanks dezelfde doelen die ze allemaal nastreven, zijn ze heel verschillend in de manier waarop ze hun doel bereiken en het eindresultaat.

Het insert molding proces is een speciale manier waarbij het plastic materiaal wordt gevormd rond het voorgevormde insert dat in de mal wordt geplaatst. Dit wordt bereikt doordat het plastic materiaal stevig aan het insert hecht, zodat het een integraal onderdeel wordt. Insert molding is een one-shot spuitgiettechniek die het voordeel heeft van snelheid en kosteneffectiviteit, evenals het economische gebruik van materialen.

In de eerste plaats, overgieten is een two-shot molding proces, wat betekent dat er een rubberachtige kunststof over een kunststof substraat wordt gegoten. De complexiteit en kosten van dit dual injection molding proces zijn hoger in vergelijking met het single injection molding proces, wat komt door de extra laag materiaal en de overmold die bestaat uit extra malkosten.

Het hoofddoel van het insert molding-proces is om de gegoten onderdelen te versterken door inserts toe te voegen in de initiële ontwerpfase. De eerste, die wordt gebruikt om comfort, schoonheid en beschermende lagen toe te voegen aan een product, waardoor het een betere functionaliteit en uitstraling krijgt, verschilt van de laatste.

Het hoofddoel van insert molding is dan ook om de sterkte en de materiaalefficiëntie te verbeteren, terwijl het bij overmolding meer om functionele veelzijdigheid en esthetiek gaat. Elke techniek is dus geschikt voor specifieke toepassingen en ontwerpvereisten.

Simpele samenvatting, Bij insert injection molding is slechts één mal nodig (overmold), bij het overmoldingproces zijn twee malinvesteringen nodig: substraatmal (de eerste mal) en overmold (de tweede mal).

Toepassingen van insert molding in veel verschillende industrieën

Tegenwoordig is gieten een veelgevraagd productieproces vanwege de diversiteit en efficiëntie. Laten we het hebben over de belangrijkste industrieën die gebruikmaken van insert molding en de specifieke toepassingen in elk van hen.

Lucht- en ruimtevaartindustrie:

Insert injection molding is de populairste techniek die in de lucht- en ruimtevaartindustrie wordt gebruikt voor de productie van kritieke onderdelen, zoals vliegtuigstoelen, opbergvakvergrendelingen, toiletten, handgrepen en gebruikersinterfaceschakelaars. Deze aspecten moeten een mix zijn van sterke, duurzame en lichtgewicht ontwerpen. Spuitgieten kan het antwoord zijn op al deze kenmerken. Met insert molding krijgt de ruimtevaartindustrie lichtgewicht vliegtuigen, zeer sterke componenten, kortere productie- en assemblagetijden en ontwerpverbetering.

Automobielsector:

In de auto-industrie is insert injection molding het proces dat wordt gebruikt om metalen onderdelen te vervangen door duurzamere kunststof onderdelen.

Deze transformatie resulteert in de productie van lichtgewicht auto-onderdelen, wat op zijn beurt het brandstofverbruik verbetert en de assemblagekosten verlaagt. Insert molding is een van de meest voorkomende productieprocessen in de auto-industrie die worden gebruikt om interieurpanelen, knoppen, handgrepen, elektronische connectoren en structurele onderdelen te produceren. Bovendien biedt de insert molding-techniek zowel flexibiliteit als betrouwbaarheid, waardoor autofabrikanten kunnen innoveren en nieuwe ontwerpen en functionaliteiten kunnen bedenken.

Productie van medische hulpmiddelen:

Vorminzetstukken, die veel worden gebruikt in de medische hulpmiddelenindustrie, vereisen precisie, biocompatibiliteit en betrouwbaarheid op het hoogste niveau. Medische hulpmiddelen, van eenvoudige gereedschappen tot geavanceerde implantaten en chirurgische instrumenten, worden gemaakt met behulp van inzetvormtechnieken. Bijvoorbeeld buizen, medische apparatuurcomponenten, tandheelkundige instrumenten, prothesen, chirurgische messen en behuizingen voor medische hulpmiddelen zijn enkele van de toepassingen. Het inzetvormproces garandeert de soepele overgang van verschillende materialen en voldoet aan de hoge kwaliteits- en veiligheidsnormen van de medische industrie.

Consumentenelektronica-industrie:

De invoegen van mallen techniek is een game changer geweest in de consumentenelektronica-industrie, omdat het de vereenvoudiging van assemblageprocessen mogelijk maakt door bevestigingsmiddelen en solderen te elimineren. De industrie van het vormen van inzetstukken is erg breed en wordt vaak gebruikt voor het inkapselen van schroefdraadinzetstukken, draadpluggen en het produceren van digitale bedieningspanelen, assemblages en knoppen voor apparaten. Bovendien heeft het vormen van inzetstukken een breed scala aan toepassingen in militaire apparatuur, schroefdraadbevestigingsmiddelen en verschillende elektronische componenten die worden gebruikt in consumentenelektronica.

Defensie sector:

In de defensie-industrie is insert molding een belangrijke technologie voor de productie van militaire apparatuur die kosteneffectief, efficiënt en lichtgewicht is. Deze technologie wordt gebruikt om draagbare communicatieapparaten, wapencomponenten, batterijpakketten, munitie en behuizingen voor optische instrumenten zoals verrekijkers en monoculairs te maken. Insert molding heeft het voordeel dat het onderdelen creëert met robuuste en betrouwbare structuren, die ingewikkelde ontwerpen en functionaliteiten hebben en voldoen aan de hoge normen die vereist zijn voor defensietoepassingen.

Deze industrieën maken gebruik van het feit dat met insert molding verschillende materialen kunnen worden samengevoegd, de duurzaamheid van producten kan worden vergroot, de productiekosten kunnen worden verlaagd en de algehele productprestaties kunnen worden verbeterd. Hierdoor is het de voorkeursproductiemethode voor een breed scala aan toepassingen.

Veelgestelde vragen

V1. Waarom hebben we inzetstukken nodig bij spuitgieten?

Inzetstukken zijn de belangrijkste elementen van gegoten kunststofproducten. Ze vergroten de sterkte en duurzaamheid van de producten en zijn bovendien gemaakt van metaal.

V2. Is insert injection molding toepasbaar voor de productie van grote onderdelen?

Insert molding is de beste keuze voor de productie van kleine en middelgrote onderdelen. Uitdagingen zoals hogere gereedschapskosten en complexiteit in insert placement zijn de problemen die optreden bij het werken met de grotere onderdelen.

Vraag 3. Welke inzetstukken worden het meest gebruikt bij spuitgieten?

De inserts worden meestal door fabrikanten gebruikt om de sterkte en prestaties van gegoten onderdelen te versterken. Deze inserts zijn gemaakt van metalen onderdelen zoals studs en schroeven, elektronische elementen zoals connectoren, terminals, schakelaars en knoppen, en plastic onderdelen.

Samenvattend:

Insert molding is een productieproces dat plastic combineert met niet-plastic materialen, wat populair is in industrieën zoals de lucht- en ruimtevaart, defensie, automobielindustrie en medische apparatuur om verschillende redenen. Deze omvatten kostenbesparing, verbeterde betrouwbaarheid van onderdelen en betere ontwerpflexibiliteit.