Spuitgieten is een algemene methode die doorgaans wordt gebruikt in de maakindustrie. Hierbij wordt het materiaal onder hoge druk in een matrijsholte geduwd. Normaal gesproken is de wanddikte van een onderdeel een van de belangrijkste overwegingen tijdens de ontwerpfase. Daarom bespreken we in dit artikel de wanddikte, de relatie met spuitgieten en het inzicht in hoe het de kwaliteit van het onderdeel en het productievermogen beïnvloedt.

Hoe definieert u de wanddikte van spuitgieten?

Spuitgieten Wanddikte is een maat voor de dikte van de wanden van het gegoten onderdeel dat is geproduceerd met behulp van een spuitgietproces. Het is de hoeveelheid, in millimeters, van een van de buitenste oppervlakken van het onderdeel tot het andere buitenste oppervlak. Bovendien is de wanddikte misschien wel het belangrijkste, omdat het de capaciteit van het gegoten onderdeel bepaalt om faalmechanismen te weerstaan. Deze kunnen bestaan uit meegeven, knikken, kromtrekken en cosmetische defecten. De wanddikte moet altijd worden ontworpen om te voldoen aan bepaalde omstandigheden, d.w.z. het materiaal, de werking van het onderdeel, het ontwerp en de gebruikte gietapparatuur. Het selecteren van de juiste dikte voor de wanden is dus cruciaal voor het leveren van de gewenste onderdelen.

Waarom is een uniforme wanddikte belangrijk?

Uniforme wanddikte is erg belangrijk als het gaat om hoge kwaliteit. Het helpt om defectvrije en structureel gezonde spuitgegoten onderdelen te leveren en verhoogt ook de structurele integriteit. Daarnaast helpt het de efficiëntie te verbeteren en het materiaalgebruik te optimaliseren. Dus. Laten we het meer hebben over het belang van uniforme wanddikte.

1. Impact op de kwaliteit van het onderdeel

Dus, allereerst, uniforme wanddikte geeft consistente koeling en voorkomt ook interne spanningen en vervormingen. Daarnaast helpt het om precieze afmetingen te behouden, zodat het oppervlakte-imperfecties, d.w.z. verzakkingen en kromtrekken, kan voorkomen. Bovendien verhoogt het zowel de functionaliteit als de esthetiek van het uiteindelijke onderdeel.

2. Vermindering van defecten

Ten tweede, als de dikte van de muur uniform is, vermindert het uiteindelijk kromtrekken en verzakkingen. Het bevordert gelijkmatige koeling en vermindert interne spanningen, dus het geeft ons uiteindelijk sterkere en duurzamere onderdelen met minder zwakke plekken.

3. Structurele integriteit

De uniforme wanddikte zorgt voor een evenwichtige lastverdeling om de sterkte en duurzaamheid te verbeteren. Bovendien verbetert het de mechanische eigenschappen van de producten, d.w.z. treksterkte en slagvastheid, om betrouwbare prestaties te leveren.

4. Betere productie-efficiëntie

Het vergemakkelijkt ook het ontwerp van de mal en de spuitgietprocessen. Het vermindert cyclustijden en productiekosten. Bovendien bevordert het ook snellere en betere koeling en optimaliseert het het productieproces.

Materiaaloverwegingen bij spuitgieten

Hieronder staan de materiaaloverwegingen voor de wanddikte bij spuitgieten.

1. Type: Voorbeelden: thermoplasten, waaronder ABS en PC; thermoharders zoals epoxyharsen; elastomeren zoals siliconenrubber en TPE.
2. Stroom: Het vullen van mallen is afhankelijk van de viscositeit, waar het product dun moet zijn. Het vereist materiaal met een hoge stroming, en waar de dikte vereist is, is materiaal met een lage stroming het meest geschikt.
3. Krimp: Metalen worden kleiner van een gesmolten toestand en nemen in grootte toe tot een vaste toestand of een gegoten toestand. Hiermee wordt rekening gehouden bij het ontwerp van een mal om een onderdeel de juiste maat te geven.
4. Kracht en flexibiliteit: Andere factoren zijn onder meer stijfheid en sterkte, aangezien deze de dikte van de muur tijdens de constructie bepalen voor een betrouwbaar structureel uiterlijk.
5. Weerstand: hitte- en chemicaliënbestendig om een lange levensduur onder alle bedrijfsomstandigheden te bevorderen.
6. Oppervlakteafwerking: De eigenschappen van een gietmateriaal hebben invloed op de oppervlakteafwerking en het uiterlijk van het gegoten onderdeel en verbeteren de esthetiek en gladheid ervan.
7. Kosten en milieueffecten: Hierbij valt te denken aan de kosten per eenheid materiaal, de mogelijkheid tot recycling en de conformiteit met duurzame normen.

De volgende tabel beschrijft de geschikte bereiken die het betreffende materiaal kan ondersteunen; hieronder ziet u een dikwandig spuitgietonderdeel dat we hebben gemaakt van PC-materiaal, lees meer over PC-spuitgieten.

 

Materiaal	Typisch wanddiktebereik:
ABS	1,0–3,0mm
Polycarbonaat (PC)	1,0–3,0mm
Polypropyleen (PP)	0,8 – 2,5mm
Polyethyleen (PE)	1,0–3,0mm
Nylon (PA)	1,0–3,0mm
Acetaal (POM)	0,8–3,0mm
Polyethyleentereftalaat (PET)	1,0–3,0mm
Polyvinylchloride (PVC)	1,0–3,0mm
Acryl (PMMA)	1,0–3,0mm
Polyethyleenvinylacetaat (EVA)	1,0–3,0mm
Thermoplastische elastomeren (TPE)	1,0–3,0mm
Epoxyhars	1,0 – 5,0mm
Siliconen	1,5 – 6,0mm

Richtlijnen voor het ontwerpen van wanddikte bij spuitgieten

Hieronder vindt u een korte tabel die ons helpt bij het ontwerpen van een optimale wanddikte bij spuitgieten.

 

Richtlijn	Beschrijving
Algemene vuistregels	● Zorg voor een gelijkmatige dikte om defecten te voorkomen. ● Garandeert vloeiende en dikke overgangen.
Minimale wanddikte	● Het hangt af van de materiaalstroom; materialen met een hoge stroomsnelheid kunnen 0,5 tot 1,5 mm dik zijn. ● Zorg ervoor dat de minimale dikte bedoeld is voor de stevigheid. ● Zorg ervoor dat de mal volledig gevuld is.
Maximale wanddikte	● Dikkere wanden (>4 mm) verhogen de koeling en cyclustijd. ● Optimaliseren om kosten en gewicht te verminderen. ● Dikkere muren vergroten het risico op verzakkingen en holtes.
Structurele/functionele vereisten	● Dikkere wanden voor onderdelen die onder hoge spanning staan. ● Specifieke dikte voor thermische en elektrische isolatie ● Evenwichtige dikte voor flexibiliteit en sterkte.
Ontwerp voor maakbaarheid	● Zorg voor ontwerpcompatibiliteit en materiaalstroom. ● Zorg voor een tochthoek van 1-2 graden voor eenvoudig uitwerpen. ● Versterk dunne wanden zonder volume toe te voegen.
Simulatie en testen	● Gebruik CAE om problemen te voorspellen en op te lossen. ● Test prototypes om het ontwerp te valideren.

Hulpmiddelen en bronnen voor het optimaliseren van wanddiktes

Hier zijn enkele hulpmiddelen en bronnen die u kunnen helpen de effectiviteit van de wanddikte bij spuitgieten te vergroten.

Softwarehulpmiddelen voor simulatie

Het wordt effectief gebruikt bij spuitgieten om een geschikte wanddikte te bepalen. Het speelt een zeer belangrijke rol bij het bepalen van de wanddikte. Deze tools geven informatie over hoe het materiaal getransporteerd gaat worden en hoe het zich gedraagt in het spuitgietproces. Zo kunnen ontwerpers een aantal uitdagingen voorkomen of oplossen die zich kunnen voordoen tijdens het daadwerkelijke proces van het gieten. Belangrijke voordelen en functies zijn onder andere:

1. Stroomanalyse: Het imiteert het proces van het gesmolten materiaal dat in de mal terechtkomt. Vervolgens toont het de delen waar het materiaal mogelijk niet goed stroomt of waar luchtbellen ontstaan.
2. Koelanalyse: Maakt gebruik van computermodellering om koelpatronen te voorspellen, zodat de koeling gelijkmatig kan plaatsvinden. Het helpt dus problemen zoals kromtrekken en verzakkingen te elimineren.
3. Stressanalyse: Controleer de spanningen in het onderdeel om de dikte van de wand te bevestigen. Het controleert of het optimaal is en of het spanningsniveau voldoende is voor de beoogde toepassing, maar niet te hoog.
4. Optimalisatie-algoritmen: Stel wijzigingen voor die moeten worden aangebracht in de wanddikte en andere ontwerpkenmerken. Omdat dit van invloed kan zijn op het vermogen om het onderdeel te produceren en de efficiëntie van de werking ervan.

Enkele van de bekende simulatiesoftwareprogramma's voor spuitgieten zijn Auto Desk Mold Flow, Solid Work Plastics en Moldex3D. Ze helpen ontwerpers allemaal bij het ontwerpen van secties om oplossingen te optimaliseren zonder defecten.

2. Prototypingopties

Er zijn verschillende mogelijke typen prototyping. Dit betekent dat ontwerpers belangrijke fysieke en echte-vormende aanpassingen kunnen maken in vergelijking met de gesimuleerde modellen. Daarnaast zijn deze opties gericht op het vervaardigen van het onderdeel, dus deze prototypingmethoden omvatten:

• 3D-printen (additieve productie): Maakt de ontwikkeling van prototypes met een hogere snelheid mogelijk, terwijl verschillende diktes van zijwanden behouden blijven. Het meest voor de hand liggende voordeel is dat het goedkoop is om snel verschillende ontwerpen te testen. Daarnaast kunnen het zowel vorm- als functieprototypes zijn.
• CNC-bewerking: Biedt contemplatieve prototypes die productiematerialen hebben gebruikt, zodat het resultaat bijna perfect is. Deze methode maakt het mogelijk om de kenmerken van het mechanische onderdeel en het gedrag ervan onder werkelijke bedrijfsomstandigheden te identificeren.
• Zacht gereedschap: Dit wordt gekenmerkt door het gebruik van matrijzen met een lage sterkte en kortvormende matrijzen om weinig onderdelen te produceren in vergelijking met spuitgieten. Deze aanpak is dus voordelig bij de beoordeling van het gietproces en de identificatie van de wanddikte. Het helpt ook bij de standaardisatie van het gehele matrijstype.

Welke factoren beïnvloeden de wanddikte van spuitgieten?

Meerdere factoren kunnen de wanddikte bij spuitgieten beïnvloeden. Laten we deze factoren in detail bespreken:

1. Materiaaleigenschappen

Deze eigenschappen kunnen het volgende omvatten:

• Viscositeit: Als we het hebben over materialen met een lage viscositeit, vloeien ze gemakkelijk in dunne secties en maken ze dunnere wanden mogelijk. Terwijl de materialen met een hoge viscositeit mogelijk dikkere wanden nodig hebben om de mal volledig te vullen,
• Krimp: Materiaal met een hoge krimpwaarde heeft mogelijk dikkere wanden nodig. Zo kunnen ze rekening houden met dimensionale veranderingen tijdens het afkoelen.
• Kracht en flexibiliteit: Mechanische eigenschappen, zoals treksterkte en flexibiliteit, bepalen welke wanddikte nodig is voor optimale prestaties.

2. Ontwerpvereisten

De volgende ontwerpvereisten kunnen van invloed zijn op de wanddikte.

• Functionele vereisten: Het hangt allemaal af van het onderdeel dat u moet produceren. Als het een structureel onderdeel is, moeten de wanden dikker zijn, zodat ze stijf kunnen zijn. Aan de andere kant heeft het cosmetische onderdeel dunnere wanden nodig, zodat ze de beste look kunnen bereiken.
• Esthetische overwegingen: Dunne wanden kunnen een slimme uitstraling bieden. Aan de andere kant zijn de dikkere wanden sterk genoeg en kunnen ze gebreken, zoals verzakkingen of kromtrekken, voorkomen.
• De complexiteit van ontwerp: De complexe geometrieën kunnen verschillende wanddiktes vereisen. Zo kunnen ze garanderen dat alle kenmerken correct worden gevormd en dat het onderdeel eenvoudig uit de mal kan worden verwijderd.

3. Productiemogelijkheden

• Ontwerp en constructie van mallen: Mallen met hoge precisie kunnen dunnere wanden gemakkelijk aan, en eenvoudigere mallen hebben dikkere wanden nodig voor een goede vulling. Ze kunnen dus de kwaliteit van het onderdeel garanderen.
• Injectiedruk en -snelheid: Machines met een hoog vermogen kunnen dunnere wanden bereiken en leveren een hogere druk en snelheid.
• Koelsnelheden: Uniforme koeling is erg belangrijk, omdat dikkere wanden langere koeltijden nodig hebben. Het heeft direct invloed op hun cyclustijd en productie-efficiëntie. De geavanceerde koelsystemen helpen dus om dunnere wanden te creëren en zullen ook de kwaliteit behouden.

Conclusie

Samenvattend, wanddikte van spuitgieten levert hoogwaardige, goed gevormde en kosteneffectieve onderdelen op. Het is dus essentieel om materiaaleigenschappen en ontwerpvereisten zorgvuldig te overwegen om ontwerpers te helpen een balans te behouden. Deze balans zal de prestaties en maakbaarheid van het onderdeel verbeteren. Bovendien kunt u verschillende geavanceerde simulatiesoftware en prototypingopties gebruiken om het hele proces te verfijnen. Deze tools zullen ook ontwerpen produceren met minimale defecten. Bovendien zullen vooruitgang in materialen, simulatietechnologie, realtime monitoring en duurzame praktijken verbeteringen in spuitgieten opleveren. Het kan dus wanddikte nauwkeuriger en efficiënter optimaliseren.

Veelgestelde vragen

Welke factoren beïnvloeden de materiaalkeuze bij spuitgieten?

Het type materiaal wordt bepaald op basis van eigenschappen zoals treksterkte en elasticiteit, elektronenmicroscopie, hitte- en chemische bestendigheid. Daarnaast hangt het ook af van het uiterlijk en de gladheid van het materiaal, de kosten en het recyclevermogen.

Wat zijn enkele veelvoorkomende defecten bij spuitgieten en hoe kunnen ze worden voorkomen?

Enkele van de meest voorkomende gebreken zijn verzakkingen, die ontstaan door verschillende afkoelsnelheden; kromtrekken, als gevolg van interne spanning; en flitsen, wat een overmatige ophoping van materiaal is bij spuitgieten scheidingslijnen. Deze problemen kunnen normaal gesproken worden vermeden door naleving van de beste ontwerpprocedures en regulering van de mate van hitte, druk en andere omstandigheden die het product kunnen beïnvloeden.

Hoe kan simulatiesoftware spuitgietprocessen ondersteunen?

Computerondersteunde simulatie stelt ontwerpers en ingenieurs in staat om de matrijsontwerpen, materiaalkeuze en procesfactoren in een virtuele omgeving te modelleren en analyseren. Met behulp van deze software kan men de patronen van materiaalbeweging, koelsnelheden en andere dingen voorspellen voordat fysieke mallen voor gebruik worden ontworpen. Dit helpt dus bij het verbeteren van de kwaliteit en maakbaarheid van het onderdeel.

Wat zijn de voordelen van het gebruik van additieven of vulstoffen in spuitgietmaterialen?

Additieven en vulstoffen kunnen de karakteristieke eigenschappen van materialen verbeteren, waaronder sterkte, stijfheid, vlambestendigheid en slagvastheid. Het kan ook de verwerkbaarheid verbeteren en de materiaalkosten verlagen door een groter volume van een ander, betaalbaarder materiaal aan hars toe te voegen. Er moet echter veel moeite worden gedaan om compatibiliteit, gelijke verspreiding en minimale interferenties op de andere componenten te hebben.