Formowanie wtryskowe, znane również jako formowanie wtryskowe tworzyw sztucznych, odnosi się do produkcji dużych ilości elementów z tworzyw sztucznych. Zazwyczaj jest stosowane w procesach masowej produkcji identycznych elementów. Proces formowania polega na wtryskiwaniu stopionego materiału do formy.
Personalizacja formy, która nadaje częściom różne kształty, odbywa się podczas obróbki. Personalizacja pozwala na tworzenie dowolnej liczby części o jednakowych wymiarach i kształtach. Dotyczy to również złożonych form i projektów, które dopuszczają jedynie niską tolerancję wymiarową.
Jeśli chcesz rozpocząć formowanie tworzyw sztucznych, musisz poznać koszty formowania wtryskowego i dowiedzieć się, jak je obniżyć, zanim rozpoczniesz proces formowania. Na szczęście ten artykuł Ci w tym pomoże. Omówiono w nim koszty formowania wtryskowego tworzyw sztucznych i różne czynniki na nie wpływające, pomagając w oszacowaniu średnich kosztów formowania produkcyjnego.
Jak działa formowanie wtryskowe?
Proces formowania jest dość prosty. Zaczyna się od stworzenia formy. Można ją wykonać z metali takich jak stal i aluminium. Należy jednak używać formy aluminiowej tylko do produkcji tworzyw sztucznych o wąskiej tolerancji.
Ponadto nie jest to najlepsze rozwiązanie do produkcji części w dużych ilościach, ponieważ szybko się zużywają i mają gorsze właściwości mechaniczne. Formy stalowe są najlepszym rozwiązaniem w przypadku produkcji wielkoseryjnej, ponieważ są trwałe i charakteryzują się lepszymi właściwościami mechanicznymi.
Następnym krokiem jest wprowadzenie materiałów, których zamierzasz użyć, do gorącej bitwy i wymieszanie. Po stopieniu materiałów, wstrzyknij je do zamkniętej metalowej formy. Po ostygnięciu stopione tworzywo sztuczne przyjmuje kształt formy. Możesz użyć zewnętrznego regulatora temperatury, który cyrkuluje olej lub wodę, aby skrócić czas chłodzenia stopionych elementów.
Po stwardnieniu form plastikowych zamontuj narzędzia formujące na płytach (formie płytowej), umożliwiając wypychaczom wypychanie elementów z tworzywa sztucznego. Następnym krokiem jest rozdzielenie materiałów i połączenie ich w formie dwuetapowej (rodzaj formowania wtryskowego tworzyw sztucznych), aby zmiękczyć powierzchnię formy wtryskowej, uzyskać materiały o zróżnicowanych parametrach użytkowych, a nawet dodać kolory.
Można wykonać formę jedno- lub wielogniazdową. W przypadku form wielogniazdowych można tworzyć identyczne lub niepowtarzalne elementy we wszystkich gniazdach. Formy jedno- i wielogniazdowe wymagają jednak starannego projektu i wysokiej jakości materiałów.
Mając to na uwadze, przedstawiamy kilka kwestii, które należy wziąć pod uwagę przy realizacji projektu formowania wtryskowego:
- Finanse: Jeśli planujesz rozpocząć produkcję metodą formowania wtryskowego, powinieneś być dobrze przygotowany finansowo. Koszty początkowe procesu formowania wtryskowego mogą być absurdalnie wysokie, ponieważ będziesz musiał kupić formy i maszyny.
- Wielkość produkcji: Kolejnym ważnym czynnikiem, który należy wziąć pod uwagę przed rozpoczęciem produkcji form, jest liczba części, które chcesz wyprodukować. Pomoże Ci to ocenić, czy formowanie wtryskowe będzie opłacalne.
- Czynniki projektowe: Projekty części, które zamierzasz wyprodukować, ułatwią lub utrudnią proces formowania wtryskowego. Prosta geometria upraszcza proces formowania wtryskowego. Dobry projekt zminimalizuje uszkodzenia i wady podczas produkcji.
- Zagadnienia produkcyjne: Należy również uwzględnić całkowity czas potrzebny na wyprodukowanie części. Minimalizacja czasu wspomaga produkcję. Dlatego należy rozważyć zastosowanie przemyślanego oprzyrządowania i form wtryskowych, aby skrócić cykl produkcyjny.
Czynniki wpływające na koszty formowania wtryskowego
Koszty formowania wtryskowego różnią się w zależności od rodzaju, kształtu i rozmiaru formy. Na koszt formowania wpływają następujące czynniki:
Koszty wyposażenia
Sprzęt potrzebny do realizacji projektu będzie miał ogromny wpływ na koszt formowania wtryskowego. Dostępne są wtryskarki małej skali, które możesz zakupić na start. Są one tańsze i idealnie wpasują się w koszty wdrożenia.
Większy sprzęt jest lepszy do produkcji form wtryskowych na dużą skalę. Jeśli wysyłasz sprzęt z zagranicy, koszty form wtryskowych wzrosną ze względu na opłaty za wysyłkę.
Jeśli nie stać Cię na koszty związane z formowaniem wtryskowym, możesz zlecić to zadanie zewnętrznym ekspertom dysponującym możliwościami formowania wtryskowego na najwyższym poziomie.
Koszty oprzyrządowania
Kolejnym czynnikiem, który będzie miał duży wpływ, są koszty oprzyrządowania. W przeciwieństwie do sprzętu, produkcja form nie jest inwestycją jednorazową. Trzeba od czasu do czasu budować nową bazę formy, co zwiększa koszty oprzyrządowania i formy.
Koszty oprzyrządowania różnią się w zależności od procesu. Przykładami takich procesów są:
drukowanie 3d: Jest to jedna z najszybszych i najbardziej ekonomicznych metod wytwarzania części formowanych wtryskowo.
Uważa się, że jest to tańsza metoda tworzenia form, ponieważ do jej stworzenia wystarczy drukarka 3D. Ponadto nie trzeba zatrudniać specjalistycznej wiedzy, co obniża całkowity koszt formowania wtryskowego.
obróbka CNC: Obróbka CNC jest stosowana przy budowie form metalowych. Metoda ta jest skuteczna i zapewnia wysoką jakość form. Jednak maszyny CNC mają krótszą żywotność, co oznacza, że od czasu do czasu trzeba będzie kupować nowe, co zwiększa koszt formy wtryskowej.
Obróbka elektroerozyjna: Za pomocą obróbki elektroerozyjnej można tworzyć złożone formy. Technologia ta wygina metal do pożądanego kształtu poprzez nagrzewanie. Obróbka elektroerozyjna jest bardzo dokładna, ale można ją stosować tylko do metali.
Złożoność
Kolejnym czynnikiem wpływającym na koszt formowania wtryskowego jest estetyka i złożoność projektu. Bardziej złożone projekty będą wiązać się z wyższymi kosztami form wtryskowych z tworzyw sztucznych.
Żywica z tworzywa sztucznego
Żywica plastikowa użyta do formowania wtryskowego również decyduje o tym, czy uzyskasz niskie koszty formowania wtryskowego. Im więcej żywic potrzebujesz, tym wyższy będzie całkowity koszt procesu formowania wtryskowego. Mniejsza ilość żywicy oznacza niższy koszt formy.
Koszty pracy
Mimo że większość procesów jest zautomatyzowana, nadal będziesz ponosić koszty konfiguracji, obsługi i napraw, co zwiększa całkowity koszt formy wtryskowej.
Koszt materiału wtryskowego
Inne czynniki
Na całkowity koszt cyklu formowania wtryskowego wpływają również następujące czynniki:
- Usługi dodatkowe
- Cechy produktu
- Wielkość produkcji
Jak obniżyć koszty formowania wtryskowego
Formowanie wtryskowe może być bardzo kosztowne. Aby zarządzać kosztami, musisz zrozumieć, jak można je obniżyć. Oto kilka sposobów na obniżenie tych kosztów:
- Ponowne wykorzystanie form
- Wykorzystanie technologii formowania wtryskowego
- Unikanie niepotrzebnych funkcji
- Uproszczenie projektów części
- Wykorzystanie form wielokomorowych i rodzinnych
Klasyfikacja form wtryskowych z tworzyw sztucznych
Wybór najlepszej formy wtryskowej do tworzyw sztucznych jest kluczowy, ponieważ wpływa na całkowite koszty produkcji, szybkość i jakość produktów. Formy wtryskowe są klasyfikowane na podstawie różnych cech. Należą do nich:
Na podstawie płyty formy
Płyty są stosowane w gniazdach form, aby zapewnić zadowalającą wydajność. Różne typy form można zidentyfikować na podstawie liczby płyt. Formy wtryskowe, które można zidentyfikować na podstawie liczby płyt, obejmują:
Forma wtryskowa do stosu
Koszt formy wtryskowej piętrowej jest wyższy niż w przypadku form wtryskowych dwu- i trzypłytowych. Jednak całkowity koszt operacyjny jest niższy, ponieważ ma ona kilka równoległych płyt, co zwiększa wydajność procesu i zmniejsza liczbę defektów. Największą zaletą jest to, że wymaga zaledwie kilku ton zacisku na cykl.
Forma wtryskowa trójpłytowa
Posiada trzecią płytę, zwaną płytą odrzutową. W przeciwieństwie do formy dwupłytowej, posiada dwie linie podziału między płytami rdzenia i gniazda. Linie podziału oddzielają formowaną część od układu wlewowego. Nie jest to tak powszechne rozwiązanie jak forma wtryskowa dwupłytowa, ale jest szybsze i bardziej wydajne, ponieważ układ wlewowy nie wymaga recyklingu ani ręcznego oddzielania.
Forma wtryskowa dwupłytowa
To najpopularniejszy typ formy wtryskowej w tej kategorii ze względu na przystępny koszt oprzyrządowania. Posiada jedną linię podziału, która łączy płytę gniazda i płytę rdzenia. Można jej używać ze wszystkimi systemami kanałów dolotowych, ale jest bardziej kompatybilna z formami jednogniazdowymi.
Na podstawie liczby gniazd formy
Kolejnym czynnikiem identyfikującym różne rodzaje form wtryskowych do tworzyw sztucznych jest liczba części produkowanych w jednym cyklu. Należą do nich:
Forma jednogniazdowa
Ten typ formy gniazdowej wytwarza pojedynczy element, ponieważ ma tylko jedną komorę. Jest najtańszy w porównaniu z formami wielogniazdowymi i rodzinnymi, ale charakteryzuje się niższą wydajnością, co przekłada się na wyższy koszt formowania wtryskowego.
Formy wielogniazdowe
Posiada wiele gniazd, co pozwala na jednoczesną produkcję kilku elementów. Wydajność produkcji tych form jest wyższa niż w przypadku form jednogniazdowych, co czyni je bardziej opłacalnymi. Jeśli produkujesz większe elementy z tworzyw sztucznych, warto rozważyć zakup formy wtryskowej z wieloma gniazdami.
Formy rodzinne
Podobnie jak formy wtryskowe wielogniazdowe, formy rodzinne mają kilka gniazd. Gniazda te nie są jednak identyczne, co oznacza, że można ich używać tylko do produkcji elementów o różnych kształtach i rozmiarach.
Na przykład, można go użyć do produkcji plastikowych pojemników i ich pokrywek w jednym cyklu formowania. Zastosowanie tego typu aktywacji formy będzie droższe ze względu na koszt samej formy, ale pozwoli na zwiększenie produkcji i obniżenie ogólnych kosztów operacyjnych.
Na podstawie systemu karmienia
W tej kategorii znajdują się trzy rodzaje form wtryskowych. Formy różnią się systemem zasilania i kanałów dopływowych. System zasilania to seria kanałów, takich jak wlewy, przewężki i kanały dopływowe, kierujących stopione płyty do gniazd. Formy w tej kategorii obejmują:
Formy wtryskowe gorącokanałowe
Są to formy podgrzewane prętami lub cewkami, od wewnątrz lub od zewnątrz. Formy są trwale osadzone w nieruchomej płycie kolektora, co zapobiega ich wypychaniu wraz z elementami z tworzywa sztucznego.
Proces formowania wtryskowego z gorącymi kanałami zapewnia wydajność i redukuje ilość odpadów. Ponadto nie wymaga ponownego szlifowania ani żadnych dodatkowych procesów usuwania kanałów. Jeśli planujesz szybką produkcję dużych ilości, formy gorącokanałowe w połączeniu z formami wielogniazdowymi to najlepsze oprzyrządowanie do formowania wtryskowego.
Jednak formy wtryskowe z gorącymi kanałami mają również swoje wady. Po pierwsze, koszt formy jest stosunkowo wysoki. Wymaga ona również intensywnej konserwacji i utrzymania, a do monitorowania procesu formowania wtryskowego tworzyw sztucznych konieczne jest zatrudnienie przeszkolonego specjalisty.
Jak wspomniano, formy są ukryte w płytach rozdzielających. Utrudnia to ich czyszczenie, co oznacza, że nie będzie można pozbyć się resztek plastiku ani pozostałości z poprzednich procesów. Warto rozważyć zastosowanie innego systemu podawania, jeśli planujesz produkcję kolorowych pojemników.
Kolejną wadą systemu gorących kanałów jest możliwość przywierania pojemników do gniazd. Dlatego warto rozważyć zastosowanie tego systemu w przypadku materiałów niewrażliwych na ciepło.
Formy wtryskowe z kanałami zimnymi
Ten system wykorzystuje nienagrzewane kanały dozujące, które kierują stopione elementy do gniazda formy. Oznacza to, że można ich używać nawet podczas pracy z materiałami wrażliwymi na temperaturę. Formowanie wtryskowe w tym systemie jest nieosłonięte, co oznacza, że zawsze wiesz, kiedy trzeba je wyczyścić.
Są również łatwe w utrzymaniu i tańsze. Zaletą jest to, że można łatwo zmieniać kolory i materiały używane w produkcji. Ponadto, dzięki możliwości regulacji położenia prowadnic i szybkiej wymiany bramek, wprowadzanie zmian w projekcie jest dość proste.
Wadą stosowania systemu wtrysku z zimnym kanałem jest konieczność przygotowania nowego systemu kanałów za każdym razem, gdy rozpoczyna się nowy cykl, ponieważ podczas wypychania elementów następuje wcięcie w formie. Ponadto może być konieczne oddzielenie systemu kanałów od formowanego elementu.
Inną wadą jest to, że wytwarzają duże ilości odpadów, co oznacza, że konieczne będą dodatkowe procesy ponownego mielenia i usuwania zacieków, co może mieć wpływ na końcowy wynik.
Formy wtryskowe z izolowanymi kanałami
Formowanie wtryskowe z izolowanym kanałem wykorzystuje te same koncepcje, co formowanie wtryskowe z zimnym kanałem. Jednak efekty końcowe są podobne do formowania wtryskowego z gorącym kanałem. Te formy wtryskowe wykorzystują tę samą koncepcję co formy z zimnym kanałem, ale wykorzystują grzałki wkładowe do tworzenia warstw. Utworzone warstwy otaczają stopione tworzywo sztuczne, tworząc izolowane odpadki.
Stanowią najlepszą alternatywę dla systemów gorącokanałowych, ponieważ są tańsze i nie wymagają monitorowania temperatury. Pozwalają również na szybką zmianę materiału i kolorów. Można ich jednak używać tylko do tworzyw sztucznych o jakości inżynieryjnej.
Podsumowanie
Proces formowania wtryskowego jest jednym z najczęściej stosowanych procesów w przemyśle wytwórczym. Jest on opłacalny przy produkcji dużych ilości części i warto go rozważyć, jeśli planujesz założyć firmę zajmującą się produkcją tworzyw sztucznych.
