Formowanie wtryskowe dużych części

Większość plastiku jest produkowana przy użyciu dużych części formowanych wtryskowo. Trend tworzenia dużych części z tworzyw sztucznych przy użyciu tej techniki rośnie z dnia na dzień. Rozpoczęło się to po odkryciu maszyn do formowania wtryskowego tworzyw sztucznych pod koniec XIX wieku. Pierwsza maszyna do formowania wtryskowego była prosta. Używano jej do produkcji plastikowych guzików, grzebieni i innych małych plastikowych przedmiotów. Ale teraz może również formować złożone materiały, takie jak metale i szkło. Proces formowania wtryskowego jest najlepszy do produkcji dużych ilości wysokiej jakości części z tworzyw sztucznych. Rzućmy światło na rolę procesu formowania wtryskowego w produkcji dużych części z tworzyw sztucznych.

Czym jest formowanie wtryskowe dużych części?

Jak wiesz, formowanie wtryskowe dużych części proces ten tworzy gigantyczne plastikowe części. Pozwól nam podać wymiary dużej plastikowej części. Pozwoli to uniknąć nieporozumień. Plastikowe części o wadze 100 funtów i szerokości 10 cali są uważane za duże. Formowanie wtryskowe dużych części to nie tylko powiększanie małych części. To złożony proces. Wymaga zaawansowanych narzędzi i sprzętu.

Materiały stosowane w procesie formowania wtryskowego dużych przedmiotów

Do produkcji dużych części z tworzyw sztucznych formowanych wtryskowo stosuje się różnorodne materiały. W formowaniu wtryskowym stosuje się dwa różne rodzaje tworzyw sztucznych. Mogą być amorficzne lub półkrystaliczne. Tworzywa amorficzne nie mają ustalonej temperatury topnienia. Mogą się więc łatwo rozszerzać i kurczyć. Z drugiej strony tworzywa półkrystaliczne mają ustalone temperatury topnienia. Dlatego są preferowane w stosunku do tworzyw amorficznych. Niektóre z najczęściej stosowanych materiałów do formowania wtryskowego dużych części to:

1.    PEEK (Polieteroketone)

PEEK ma wyjątkowe właściwości termiczne i mechaniczne. Ma wysoką wytrzymałość na rozciąganie około 90 MPA. Jest więc dobry do gigantycznych części z tworzyw sztucznych. Jest również odporny na chemikalia. Ponadto nie pochłania wilgoci. Zapobiega więc korozji. Ale PEEK jest drogim materiałem. Tworzy wysokowydajne komponenty, takie jak koła zębate, zawory, łożyska pomp itp. Dowiedz się więcej o Formowanie wtryskowe tworzywa sztucznego PEEK.

2.    ULTEM (polieteroimid)

ULTEM jest ciałem amorficznym. Jego wytrzymałość na rozciąganie mieści się w zakresie od 70 do 80 MPA. Jest odporny na wilgoć i chemikalia. Ponadto jest termostabilny. Może wytrzymać trudne warunki pogodowe. Jest przyjazny dla budżetu. Ponadto jest sterylizowalny. Można go łatwo czyścić za pomocą promieniowania lub autoklawu. Ma wysoką temperaturę zeszklenia. Dzięki temu oferuje te same właściwości co PEEK w przystępnej cenie.

3.    Polimer wzmocniony włóknem węglowym (CFRP)

CFRP to materiał kompozytowy. Wykonany jest z włókien węglowych osadzonych w matrycy polimerowej. Ma wysoki stosunek wytrzymałości do masy. Dlatego idealnie nadaje się do stosowania w dużych częściach. Włókna węglowe są tkane jednokierunkowo. W ten sposób uzyskuje dodatkową wytrzymałość.

4.    Polifenylosulfon (PPSU)

Składa się z grupy sulfonowej połączonej z dwiema grupami fenylowymi. Może tolerować wstrząsy i inne obciążenia środowiskowe. Ma więc wysoką odporność na uderzenia. Ponadto jest odporny na hydrolizę, degradację chemiczną i absorpcję wody. Ale ten materiał jest trochę drogi. Dowiedz się więcej o PPSU.

Zaawansowane procesy formowania wtryskowego dużych części

Poniżej przedstawiono nowoczesne procesy, które mają wiele zastosowań w formowaniu wtryskowym dużych części

1. Formowanie wtryskowe wspomagane gazem

Formowanie wtryskowe wspomagane gazem jest ulepszeniem konwencjonalnego formowania wtryskowego tworzyw sztucznych. Tutaj, gaz azotowy pod wysokim ciśnieniem jest wtryskiwany do formy po infuzji wybranej żywicy. Jest to bardzo korzystne, ponieważ umożliwia równomierne rozprowadzenie materiału, szczególnie w dużych i skomplikowanych formach. Pomaga zaoszczędzić materiał, a także poprawia estetykę i czas wykonania części.

2. Nadruk tampodrukowy

Tampondruk to kolejny cenny drugi krok, który tworzy szczegółowe obrazy i loga na wtryskiwanych produktach z tworzywa sztucznego. Polega on na użyciu chemikaliów do grawerowania wzoru na miedzianej płycie. Tak więc zanurz ją w tuszu, przetocz na silikonowej podkładce pokrytej gumą, a na koniec przetocz podkładkę na powierzchnię części. Ta metoda jest preferowana, ponieważ może drukować cienkie jak film kształty i teksturowane powierzchnie selektywnie z odpowiednią jakością i trwałością.

3. Formowanie rozdmuchowe

Formowanie rozdmuchowe to kolejna technika stosowana w produkcji pustych części z tworzyw sztucznych. Podgrzana plastikowa rura (parison) jest wytłaczana do formy, a następnie, poprzez wtrysk powietrza, jest zmuszana do przyjęcia kształtu wnęki formy. Materiał ten znalazł kilka zastosowań. Mogą one obejmować produkcję butelek, pojemników i części samochodowych. Proces ten zapewnia większą wydajność, a rozwiązania mogą pomieścić skomplikowane formy. Ponadto jego koszt jest stosunkowo niski w przypadku produkcji części o dużej objętości.

Formowanie wtryskowe dużych części a formowanie wtryskowe standardowe

Możesz się zastanawiać, jakie czynniki odróżniają duże części formowane wtryskowo od normalnych części formowanych wtryskowo. Oto szczegółowe porównanie dla ułatwienia.

1. Złożoność formy

Forma ma prostą geometrię w normalnym formowaniu wtryskowym. Ponadto ma mniej gniazd. Rozmiar formy w normalnym formowaniu wtryskowym waha się od 1000 do 10 000 cali kwadratowych. Jednak w dużej mierze rozmiary form do formowania wtryskowego wahają się od 10 000 do 50 000 cali kwadratowych. Forma w dużej mierze ma złożoną geometrię. Ma również wiele gniazd.

2. Rozmiar maszyny

Duże części formowane wtryskowo wymagają maszyn o większych rozmiarach. Rozmiar zacisku zwykle mieści się w zakresie od 1000 do 5000 ton. Może więc pomieścić większe formy. Z drugiej strony, normalna maszyna do formowania wtryskowego ma mniejsze płyty. Siła zacisku mieści się w zakresie od 100 do 1000 ton.

3. Wybór materiałów:

Duże części formowane wtryskowo wykorzystują specjalne materiały o wysokiej odporności termicznej. Materiały te obejmują PEEK, ULTEM i polimery wypełnione szkłem. Natomiast normalny proces formowania wtryskowego wykorzystuje standardowe tworzywa sztuczne, takie jak poliwęglany i polipropyleny.

4. Czas chłodzenia

Formowanie wtryskowe dużych części jest bardziej złożone. Ma większy rozmiar. Dlatego wymaga dłuższego czasu chłodzenia. Trwa do kilku minut. Czas cyklu jest również dłuższy, do 30 minut. Z kolei normalne formowanie wtryskowe ma krótszy czas chłodzenia. Trwa do kilku sekund. Czas cyklu również waha się od 1 do 55 sekund.

5.    Wyrzucanie

Formowanie wtryskowe dużych części wymaga specjalistycznych systemów wyrzutowych. Wymaga również zaawansowanego systemu obsługi do obsługi tak dużych części. Jednak normalne formowanie wtryskowe wymaga standardowych systemów wyrzutowych. Podobnie, wymaga również ogólnego sprzętu do obsługi mniejszych części.

6.    Konserwacja

Rozmiar formy jest duży. Tak więc formowanie wtryskowe tworzyw sztucznych w dużych częściach wymaga rozległej konserwacji. Natomiast normalne formowanie wtryskowe wymaga mniej konserwacji.

Można to podsumować w tabeli:

 

Aspekt	Formowanie wtryskowe dużych części	Formowanie wtryskowe normalne
Efektywność kosztowa	Niski koszt jednostkowy w produkcji masowej	Niski koszt jednostkowy w produkcji masowej
Koszt początkowy formy	Wysoki	Wysoki
Precyzja i powtarzalność	Wysoki	Wysoki
Wszechstronność materiałów	Wszechstronne opcje materiałowe	Wszechstronne opcje materiałowe
Prędkość produkcji	Szybkie cykle produkcyjne	Szybkie cykle produkcyjne
Koszty pracy	Zredukowane dzięki automatyzacji	Zredukowane dzięki automatyzacji
Możliwość złożonej geometrii	Tak	Tak
Siła i trwałość	Mocne i trwałe części	Mocne i trwałe części
Czas realizacji zamówienia na narzędzia	Długi	Długi
Złożoność projektowania form	Złożone i wymagające	Mniej skomplikowane
Wymagania dotyczące maszyny	Wymaga dużych i drogich maszyn	Wymaga standardowych maszyn
Odpad materiałowy	Możliwość marnotrawstwa materiałów	Możliwość marnotrawstwa materiałów
Ograniczenia wielkości części	Ograniczone rozmiarem maszyny i formy	Ograniczone rozmiarem maszyny i formy
Czas chłodzenia i odkształcenie	Dłuższy czas chłodzenia, ryzyko odkształcenia	Krótszy czas chłodzenia, mniejsze ryzyko odkształcenia

 

Maszyna do formowania wtryskowego o dużym tonażu

Omówiliśmy formowanie wtryskowe tworzyw sztucznych dla dużych części. Dyskusja jest niekompletna bez wiedzy o maszynie wtryskowej o dużej wydajności. Jest to maszyna odpowiednia do produkcji złożonych części. Wydajność wtrysku, średnica ślimaka i rozmiar formy określają możliwości maszyny. Wydajność wtrysku mierzy ilość materiału, która może zostać wtryśnięta w jednej rundzie. Średnica ślimaka i rozmiar formy określają rozmiar produkowanych części z tworzywa sztucznego. Niektóre z kluczowych specyfikacji maszyny wtryskowej o dużej wydajności to:

• Pojemność wtrysku: Pojemność wtrysku wynosi 100 uncji lub 2500 g
• Rozmiar formy: Rozmiary form wahają się od 1500 do 4000 cali kwadratowych.
• Średnica śruby: Średnica śruby waha się od 4 do 12 cali
• Pojemność lufy: Ilość plastiku, który można stopić i wstrzyknąć w jednym cyklu. Pojemność lufy wynosi prawie 550 funtów
• Układ sterowania: Składa się z zaawansowanego skomputeryzowanego systemu kontrolującego temperaturę, ciśnienie i prędkość.
• Dodatkowe funkcje: Dodatkowe funkcje obejmują napędy hydrauliczne, wielostrefowe systemy kontroli temperatury, systemy zaworów zaworowych i zaawansowane zabezpieczenia

Zastosowania procesu formowania wtryskowego dużych części

Formowanie wtryskowe dużych części jest użytecznym procesem. Oto jego zastosowania w różnych branżach:

 

1. Przemysł motoryzacyjny

Przemysł motoryzacyjny w dużym stopniu opiera się na formowaniu wtryskowym na dużą skalę. Formowanie wtryskowe dużych części wytwarza materiał odporny na wstrząsy. Tak więc wiele dużych komponentów samochodów jest tworzonych tą metodą. Niektóre z nich to:

• Zderzaki
• Panele sterowania
• Panele drzwiowe
• Klamki do drzwi
• Obudowa lusterka
• Inne części dekoracyjne

2. Przemysł lotniczy i kosmiczny

Formowanie wtryskowe pozwala na wytwarzanie różnych użytecznych, masowych produktów przemysłu lotniczego. Jest szeroko stosowane, ponieważ wytwarza lekkie produkty. Jest to również niedroga metoda. Tak więc różne produkty lotnicze są formowane przy jej użyciu. Niektóre z nich to:

• Panele samolotów
• Komponenty wewnętrzne
• Części satelitarne
• Komponenty rakiety

3. Sprzęt przemysłowy

Formowanie wtryskowe dużych części wytwarza wytrzymałe elementy wyposażenia. Mogą one wytrzymać ekstremalne temperatury. Dlatego tworzymy wiele komponentów przemysłowych, wykorzystując je. Oto kilka z nich:

• Obudowy maszyn
• Korpusy zaworów
• Elementy pompy
• Skrzynie biegów
• Robotyka przemysłowa

4. Urządzenia medyczne

Formowanie wtryskowe dużych części wytwarza sterylne produkty. Dlatego jest stosowane do produkcji dużej liczby urządzeń medycznych. Te urządzenia medyczne są łatwe do czyszczenia. Urządzenia są bardzo dokładne. Proces ten jest niezbędny do tworzenia krytycznych komponentów. Niektóre z ważnych urządzeń medycznych to:

• Urządzenia implantowalne (wymiana stawów, implanty stomatologiczne)
• Narzędzia chirurgiczne (uchwyty, futerały)
• Sprzęt diagnostyczny (obudowa maszyny)
• Sprzęt do obrazowania medycznego (MRI, tomografia komputerowa)
• Urządzenia protetyczne

Jakie są zalety i wady formowania wtryskowego dużych elementów?

Poniżej znajduje się krótka tabela, która pomoże zrozumieć zalety, wady i ograniczenia formowania wtryskowego dużych części.

Zalety	Wady
Niski koszt jednostkowy w produkcji masowej	Wysoki początkowy koszt formy
Wysoka precyzja i powtarzalność	Długi czas realizacji zamówienia na wykonanie formy
Wszechstronne opcje materiałowe	Złożone i wymagające projektowanie form
Szybkie cykle produkcyjne	Wymaga dużych i drogich maszyn
Niższe koszty pracy dzięki automatyzacji	Możliwość marnotrawstwa materiałów
Umiejętność tworzenia skomplikowanych geometrii	Ograniczenia rozmiaru części
Mocne i trwałe części	Ryzyko odkształcenia i długiego czasu chłodzenia

Wyzwania związane z formowaniem wtryskowym dużych części

Nic na tym świecie nie jest idealne. Wszystko ma jakieś niedoskonałości i wyzwania z tym związane. Porozmawiajmy więc o ograniczeniach formowanie wtryskowe dużych części:

1.    Wysoka inwestycja

Potrzebujemy dużych form, aby wytwarzać duże części. Tak więc tworzenie dużych form wymaga znacznych inwestycji i wiedzy fachowej. Ponadto projektowanie formy o złożonej geometrii jest trudne. Materiały form muszą być w stanie wytrzymać wysokie temperatury i ciśnienie.

2.    Skurcz

Duże części są bardziej podatne na kurczenie. Podczas procesu chłodzenia mogą się kurczyć lub deformować. Nierównomierne chłodzenie może również prowadzić do odkształceń. Może to zniekształcić strukturę plastiku. Może to również wpłynąć na wymiary części.

3.    Zgodność materiałów

Duże części wymagają materiałów o określonych właściwościach. Muszą mieć pożądaną wytrzymałość i sztywność. Ponadto powinny być kompatybilne z formą. Spełnienie obu tych wymagań jednocześnie jest wyzwaniem.

4.    Trudno wysunąć

Większe części są trudne do wyrzucenia. Wymagają specjalistycznego systemu wypychania. Jeśli nie zostaną prawidłowo usunięte, uformowana część może się odkształcić. Dlatego wyjmowanie z formy musi być starannie kontrolowane, aby zapobiec zniekształceniom. Proces wypychania musi być regulowany, aby uzyskać produkty wysokiej jakości.

Wniosek:

Formowanie wtryskowe dużych części to proces, w którym wytwarzane są duże części z tworzywa sztucznego. Ta metoda jest najlepsza do masowej produkcji pożądanego produktu. Wykorzystuje wysoce trwałe tworzywa sztuczne, takie jak PEEK lub ULTEM jako surowce. Różni się od tradycyjnego formowania wtryskowego na wiele sposobów. Wykorzystuje bardziej skomplikowane formy i projekty w porównaniu do tradycyjnych form. Produkuje dużą objętość produktu przy użyciu maszyny do formowania wtryskowego o tonażu. Jej ograniczenia to skurcz, odkształcenie i niezgodność materiałów.

Często zadawane pytania

P1. Jaki jest maksymalny rozmiar formowania wtryskowego dużych części?

Maksymalny rozmiar dla formowanie wtryskowe duże części mają od 10 do 100 cali. Zależy to od różnych czynników. Projekt formy i maszyny również odgrywają rolę w określaniu rozmiaru.

P2. W jaki sposób zapewniacie dokładność wymiarową dużych części formowanych wtryskowo?

Dokładność wymiarowa jest zazwyczaj zapewniona dzięki dokładnemu projektowi formy. Co więcej, możemy sprawdzić dokładność wymiarową za pomocą metod kontroli jakości, takich jak skanowanie 3D i skanowanie CT.