Lo stampaggio a iniezione, noto anche come stampaggio a iniezione di materie plastiche, si riferisce alla produzione di grandi volumi di componenti in plastica. Tipicamente, viene utilizzato nei processi di produzione in serie di articoli identici. Il processo di stampaggio avviene quando materiali fusi vengono iniettati in uno stampo.
La personalizzazione dello stampo, che conferisce ai pezzi forme diverse, avviene durante la fase di lavorazione. La personalizzazione consente di creare tutti i pezzi desiderati con dimensioni e forme uguali. Ciò include stampi complessi e design che consentono solo tolleranze dimensionali ridotte.
Se vuoi iniziare a stampare materie plastiche, devi conoscere i costi dello stampaggio a iniezione e come ridurli prima di iniziare il processo di stampaggio. Fortunatamente, questo articolo ti aiuterà. Analizza i costi dello stampaggio a iniezione di materie plastiche e i vari fattori che li influenzano, aiutandoti a valutare i costi medi di produzione dello stampaggio.
Come funziona lo stampaggio a iniezione?
Il processo di stampaggio è piuttosto semplice. Si inizia creando lo stampo. È possibile costruirlo con metalli come acciaio e alluminio. Tuttavia, si consiglia di utilizzare uno stampo in alluminio solo per la produzione di materie plastiche con tolleranze ristrette.
Inoltre, non è la soluzione migliore per la produzione di componenti in grandi volumi, perché si usurano rapidamente e hanno proprietà meccaniche scadenti. Gli stampi in acciaio sono la soluzione migliore per grandi volumi di produzione perché sono durevoli e hanno migliori proprietà meccaniche.
Il passo successivo è quello di alimentare i materiali che si andranno a utilizzare in un'accesa battaglia e mescolarli. Una volta fusi, iniettarli in uno stampo metallico chiuso. Quando la plastica fusa si raffredda, assume la forma dello stampo. È possibile utilizzare un termoregolatore esterno che faccia circolare olio o acqua per ridurre il tempo di raffreddamento dei pezzi fusi.
Una volta che gli stampi in plastica si sono solidificati, si montano gli stampi sulle piastre (stampi a piastra), consentendo ai perni di espulsione di espellere i componenti in plastica. Il passaggio successivo consiste nel separare i materiali e combinarli in uno stampo a due stampi (un tipo di stampaggio a iniezione di plastica) per ammorbidire la sensazione al tatto dello stampo a iniezione di plastica, produrli con caratteristiche prestazionali diverse e persino aggiungere colori.
È possibile realizzare uno stampo a una o più cavità. Quando si utilizzano stampi multi-cavità, è possibile scegliere di creare parti identiche o uniche in tutte le cavità. Tuttavia, gli stampi a una o più cavità richiedono una progettazione accurata e materiali di qualità.
Detto questo, ecco alcune considerazioni per il tuo progetto di stampaggio a iniezione:
- finanze: Se stai pensando di iniziare a produrre tramite stampaggio a iniezione, dovresti essere ben preparato dal punto di vista finanziario. Il costo iniziale del processo di stampaggio a iniezione può essere esorbitante, perché dovrai acquistare stampi e macchinari.
- Volume di produzione: Un altro fattore importante da considerare prima di iniziare la produzione di uno stampo è il numero di pezzi che si desidera produrre. Questo aiuterà a determinare se lo stampaggio a iniezione sia conveniente o meno.
- Fattori di progettazione: Il design dei componenti che intendi produrre renderà il processo di stampaggio a iniezione più semplice o più complesso. Una geometria semplice semplifica il processo di stampaggio a iniezione. Un buon design ridurrà al minimo danni e difetti durante la produzione.
- Considerazioni sulla produzione: Bisogna anche considerare il tempo complessivo necessario per produrre i componenti. Ridurre al minimo i tempi favorisce la produzione. Si consiglia quindi di valutare l'utilizzo di utensili ben progettati e stampi per macchine a caldo per ridurre il ciclo macchina.
Fattori che influenzano i costi dello stampaggio a iniezione
Il costo dello stampaggio a iniezione di materie plastiche varia da un metodo all'altro, a seconda del tipo, della forma e delle dimensioni dello stampo. I vari fattori che influenzano il costo dello stampaggio includono:
Costi dell'attrezzatura
L'attrezzatura necessaria per il tuo progetto influirà notevolmente sul costo dello stampaggio a iniezione. Esistono macchine a iniezione di piccole dimensioni che potresti acquistare per la tua start-up. Sono meno costose e si adatteranno perfettamente ai tuoi costi di avviamento.
Per la produzione su larga scala di stampi a iniezione sono più adatte attrezzature più grandi. Se si spedisce l'attrezzatura dall'estero, i costi dello stampo a iniezione aumenteranno a causa delle spese di spedizione.
Se non sei in grado di sostenere i costi dello stampaggio a iniezione, puoi esternalizzarli a esperti terzi con capacità di stampaggio a iniezione di alto livello.
Costi degli utensili
Un altro fattore che incide notevolmente sono i costi degli stampi. A differenza delle attrezzature, la produzione di stampi non è un investimento una tantum. È necessario costruire di tanto in tanto nuove basi per stampi, il che aumenta i costi degli stampi e degli utensili.
I costi di attrezzaggio variano da processo a processo. Alcuni esempi di questi processi includono:
Stampa 3D: È uno dei metodi più rapidi ed economici che puoi utilizzare per creare parti stampate a iniezione.
È considerato un metodo più economico per creare stampi perché tutto ciò che serve per realizzarli è una stampante 3D. Inoltre, non è necessario assumere personale specializzato, riducendo il costo totale dello stampaggio a iniezione.
Lavorazione CNC: La lavorazione CNC viene utilizzata per la costruzione di stampi in metallo. Il metodo è efficace e produce stampi di qualità. Tuttavia, le macchine CNC hanno una durata inferiore, il che significa che sarà necessario acquistarne di nuove di tanto in tanto, aumentando così il costo dello stampo a iniezione.
Lavorazione tramite elettroerosione: L'elettroerosione può essere utilizzata per creare stampi complessi. Il metallo viene piegato tramite riscaldamento fino a raggiungere la forma desiderata. L'elettroerosione è molto precisa, ma può essere utilizzata solo sui metalli.
Complessità
Un altro fattore che determina il costo dello stampaggio a iniezione è l'estetica e la complessità del design. Design più complessi comporteranno un costo più elevato degli stampi a iniezione per materie plastiche.
Resina plastica
Anche la resina plastica utilizzata per lo stampaggio a iniezione determinerà se si otterrà un processo di stampaggio a iniezione a basso costo. Maggiore è la quantità necessaria, maggiore sarà il costo totale del processo di stampaggio a iniezione. Meno resine si utilizzano, minore è il costo dello stampo.
Costo del lavoro
Sebbene la maggior parte dei processi sia automatizzata, si dovranno comunque sostenere costi di installazione, funzionamento e riparazione, che aumenteranno il costo totale dello stampo a iniezione.
Costo del materiale iniettato
Altri fattori
Altri fattori che influiscono sul costo totale del ciclo di stampaggio a iniezione sono i seguenti:
- Servizi secondari
- Caratteristiche del prodotto
- Volume di produzione
Come ridurre i costi dello stampaggio a iniezione
Lo stampaggio a iniezione può essere molto costoso. Per gestirne i costi, è necessario capire come ridurli. Ecco alcuni modi per ridurre questi costi:
- Riutilizzo degli stampi
- Utilizzo della tecnologia di stampaggio a inserto
- Evitare funzionalità non necessarie
- Semplificare la progettazione delle parti
- Utilizzo di stampi multi-cavità e familiari
Classificazione degli stampi per iniezione di plastica
La scelta del miglior stampo per iniezione di plastica è fondamentale perché influirà sui costi di produzione complessivi dello stampaggio a iniezione, sulla velocità e sulla qualità dei prodotti. Gli stampi a iniezione sono classificati in base a diverse caratteristiche. Tra queste:
In base alla piastra dello stampo
Le piastre vengono utilizzate nelle cavità degli stampi per garantire risultati soddisfacenti. È possibile identificare i diversi tipi di stampi in base al numero di piastre. Gli stampi a iniezione identificabili in base al numero di piastre includono i seguenti:
Stampo a iniezione a pila
Il costo dello stampo a iniezione a pila è superiore a quello degli stampi a iniezione a due e tre piastre. Tuttavia, il costo operativo complessivo è inferiore perché dispone di più piastre parallele che rendono il processo più efficiente con meno difetti. Il vantaggio principale è che richiede solo pochi tonnellaggi di serraggio per ciclo.
Stampo a iniezione a tre piastre
È dotato di una terza piastra, detta piastra di estrazione. A differenza dello stampo a due piastre, presenta due linee di separazione tra le piastre del nucleo e della cavità. Le linee di separazione separano il pezzo stampato dal sistema di colata. Non è comune come uno stampo a iniezione a due piastre, ma è più rapido ed efficiente poiché il sistema di colata non richiede riciclo o separazione manuale.
Stampo a iniezione a due piastre
È il tipo di stampo a iniezione più comune in questa classificazione grazie al costo contenuto degli utensili. Presenta una linea di giunzione che collega la piastra matrice e la piastra anima. È possibile utilizzare questo stampo con tutti i sistemi di canali di colata, ma è più compatibile con gli stampi a cavità singola.
In base al numero di cavità dello stampo
Un altro fattore che identifica i diversi tipi di stampi per iniezione di plastica è il numero di pezzi che producono per ciclo. Tra questi rientrano:
Stampo a cavità singola
Questo tipo di stampo a cavità produce un singolo pezzo perché ha una sola cavità interna. Sono i più economici rispetto agli stampi multi-cavità e a quelli multi-famiglia, ma hanno velocità di produzione inferiori, il che si traduce in costi di stampaggio a iniezione di plastica più elevati.
Stampi multicavità
Presenta più cavità, il che consente di produrre più parti contemporaneamente. La velocità di produzione di questi stampi è superiore a quella di uno stampo a cavità singola, il che li rende più convenienti. Se si producono componenti in plastica di grandi dimensioni, si consiglia di valutare l'acquisto di uno stampo a iniezione con più cavità.
Stampi per famiglie
Come gli stampi a iniezione multi-cavità, gli stampi multi-famiglia hanno diverse cavità. Tuttavia, le cavità non sono identiche, il che significa che possono essere utilizzate solo per produrre parti di forma e dimensioni diverse.
Ad esempio, è possibile utilizzarlo per produrre contenitori in plastica e relativi coperchi in un unico ciclo di stampaggio. L'utilizzo di questo tipo di attivazione dello stampo sarà più costoso a causa del costo dello stampo stesso, ma migliorerà la quantità prodotta e ridurrà i costi operativi complessivi.
In base al sistema di alimentazione
Questa categoria comprende tre tipologie di stampi a iniezione. Gli stampi si differenziano per i sistemi di alimentazione e di colata. Il sistema di alimentazione è costituito da una serie di canali, come materozze, iniettori e canali, che convogliano le lastre fuse verso le cavità. Gli stampi che rientrano in questa categoria includono:
Stampi a iniezione a canale caldo
Si tratta di stampi riscaldati internamente o esternamente tramite barre o bobine. Gli stampi sono permanentemente racchiusi in una piastra di collegamento fissa, che ne impedisce l'espulsione insieme ai componenti in plastica.
Il processo di stampaggio a iniezione a canale caldo crea efficienza e riduce gli sprechi. Inoltre, non richiede riaffilatura né processi aggiuntivi per la rimozione dei canali. Se si intende produrre grandi volumi in tempi rapidi, gli stampi a canale caldo combinati con stampi multi-cavità rappresentano la soluzione migliore per lo stampaggio a iniezione.
Tuttavia, gli stampi a iniezione a canale caldo presentano anche degli svantaggi. Innanzitutto, il costo dello stampo è relativamente elevato. Inoltre, richiedono una manutenzione e una manutenzione elevate, e sarà necessario assumere un professionista qualificato per monitorare il processo di stampaggio a iniezione di materie plastiche.
Come accennato, gli stampi sono nascosti in piastre di raccolta. Questo li rende difficili da pulire, il che significa che non sarà possibile eliminare eventuali residui di plastica o residui dei processi precedenti. Si consiglia di prendere in considerazione l'utilizzo di un sistema di alimentazione diverso se si desidera produrre contenitori colorati.
Un altro svantaggio dell'utilizzo di un sistema a canale caldo è che i contenitori potrebbero aderire alle cavità. Pertanto, è consigliabile valutare l'utilizzo di questo sistema quando si trattano materiali non sensibili al calore.
Stampi a iniezione a canale freddo
Questo sistema utilizza canali non riscaldati per convogliare i pezzi fusi nella cavità. Ciò significa che è possibile utilizzarli anche quando si lavora con materiali sensibili al calore. Lo stampaggio a iniezione in questo sistema è a vista, il che significa che è sempre possibile sapere quando è necessario pulirlo.
Sono anche facili da manutenere e meno costosi. Il vantaggio è che è possibile cambiare facilmente i colori e i materiali utilizzati in produzione. Inoltre, è piuttosto semplice apportare modifiche al design grazie alla posizione dei pattini e ai cancelli a cambio rapido.
Lo svantaggio dell'utilizzo di un sistema di stampaggio a iniezione a canale freddo è che è necessario preparare un nuovo sistema di canalizzazione ogni volta che si avvia un nuovo ciclo, poiché si taglierà lo stampo durante l'espulsione dei componenti. Inoltre, potrebbe essere necessario separare il sistema di canalizzazione dal pezzo stampato.
Un altro svantaggio è che producono grandi quantità di rifiuti, il che significa che saranno necessari ulteriori processi per macinare e rimuovere i canali di colata, il che potrebbe influire sul risultato finale.
Stampi ad iniezione per canali isolati
Lo stampaggio a iniezione a canale isolato utilizza gli stessi principi dello stampaggio a iniezione a canale freddo. Tuttavia, gli effetti finali sono simili allo stampaggio a iniezione a canale caldo. Questi stampi a iniezione utilizzano lo stesso principio dello stampo a canale freddo, ma utilizzano riscaldatori a cartuccia per creare strati. Gli strati formati avvolgono la plastica fusa, formando delle cavità isolate.
Rappresentano la migliore alternativa ai canali caldi perché sono meno costosi e non richiedono il monitoraggio delle temperature. Inoltre, consentono rapidi cambi di materiale e colori. Tuttavia, possono essere utilizzati solo per materie plastiche di grado ingegneristico.
Conclusione
Lo stampaggio a iniezione è uno dei processi più utilizzati nell'industria manifatturiera. È conveniente per la produzione di grandi volumi di componenti e dovresti prenderlo in considerazione se intendi avviare un'azienda di produzione di materie plastiche.
