Guida alla progettazione per lo stampaggio a iniezione: 12 migliori pratiche

Guida alla progettazione dello stampaggio a iniezione

stampaggio ad iniezione È un metodo efficiente per produrre grandi volumi con uniformità e un costo unitario inferiore. Consiste nell'iniettare il polimero fuso nella cavità dello stampo e solidificarlo nella forma desiderata.

Sebbene la tecnologia di stampaggio offra numerosi vantaggi, un disegno conforme agli standard DFM (Design for Manufacturing) è essenziale per la lavorazione. La progettazione del pezzo influenza direttamente la producibilità dello stampo, la complessità della sua costruzione, il budget del progetto, i tempi di consegna e i difetti superficiali. 

Questa guida alla progettazione per lo stampaggio a iniezione illustrerà 12 best practice per l'ottimizzazione DFM (Design for Manufacturing), tra cui spessore, nervature, sporgenze, angolo di sformo, angoli vivi, linea di separazione, perni di espulsione e punto di iniezione.  

Cominciamo! 

1. Selezione dei materiali per componenti stampati a iniezione

Diversi polimeri termoplastici possono essere lavorati mediante stampaggio a iniezione. È fondamentale scegliere il materiale prima di procedere alla progettazione dettagliata del pezzo. 

Pertanto, è necessario identificare i requisiti dell'applicazione, come resistenza, rigidità, resistenza alla corrosione, condizioni ambientali, ecc., e scegliere il materiale di conseguenza.

Sebbene esistano oltre 100 materiali diversi, esaminiamo alcuni dei polimeri più comunemente utilizzati nella tabella sottostante.

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2. Spessore della parete del componente stampato

spessore dello stampaggio a iniezione

Lo spessore è un parametro di progettazione fondamentale per i pezzi stampati a iniezione. Definisce la resistenza, la rigidità e altre proprietà. Inoltre, uno spessore errato del pezzo può causare deformazioni e un raffreddamento non uniforme.

Spessore nominale della parete

Lo spessore nominale, in genere indicato con "t", si riferisce al "valore di spessore" impostato per il componente stampato nel progetto, che è uniforme su tutta la geometria. Ad esempio, uno spessore nominale di 3 mm significa che il componente è uniformemente più spesso con un valore t=3.

Tipo di materiale e valore di spessore

L'intervallo di spessore minimo e massimo varia da un tipo di materiale all'altro. Questo perché ogni materiale termoplastico presenta diversi livelli di fluidità, viscosità e altre caratteristiche. 

È possibile progettare componenti più spessi utilizzando materiali come PPSU, PBT e PEEK. D'altra parte, lo spessore consentito è inferiore per materiali come ABS, PMMA e PC.  

La tabella seguente illustra l'intervallo di spessore consigliato per lo stampaggio a iniezione di vari polimeri.

3. Uniformità dello spessore e transizione

Transizione di spessore dei componenti stampati

Un'altra linea guida per la progettazione di componenti stampati a iniezione riguarda lo spessore uniforme del pezzo su tutta la sua geometria. È importante per un riempimento e un raffreddamento efficienti e per la prevenzione dei difetti. Se i componenti stampati a iniezione richiedono sezioni con spessori variabili, in questi casi è necessario utilizzare opportune giunzioni di transizione. 

È importante raccordare le sezioni di transizione dove si incontrano spessori diversi per una migliore distribuzione delle sollecitazioni e una maggiore integrità strutturale dei pezzi stampati a iniezione. Inoltre, è possibile utilizzare elementi come raccordi e smussi.

4. Angoli arrotondati con raggi corretti

Design con angoli arrotondati

Gli angoli vivi possono rappresentare un problema per il mantenimento dell'elevata resistenza strutturale e la facilità di fabbricazione dello stampo. Se gli angoli sono netti e appuntiti, concentrano le sollecitazioni e rendono difficile la lavorazione di una cavità profonda nello stampo. Pertanto, è preferibile utilizzare angoli arrotondati. 

Raggi interni (Ri) = 0.5 x Spessore nominale (t)

Raggi esterni (Re) = Raggi interni (Ri) + Spessore nominale (t)

5. Angolo di sformo

L'angolo di sformo è un altro fattore da considerare quando si segue la guida alla progettazione per lo stampaggio a iniezione. Si tratta di un piccolo angolo rastremato sulla parete verticale del pezzo che si sta progettando. 

L'aggiunta di un angolo di sfiato è fondamentale per facilitare l'espulsione, ridurre i tempi di raffreddamento e prevenire danni. 

Analizziamo le regole dell'angolo di scia per due diversi finitura superficiale dello stampaggio a iniezione: liscio e strutturato. 

Inoltre, è necessario considerare l' tipo di polimero, geometria del pezzo, costruzione dello stampo e finitura dello stampo durante la scelta dell'angolo di sformo.

6. Aggiungere le costole

Progettazione delle nervature mediante stampaggio a iniezione

Le nervature sono elementi di rinforzo strutturale presenti sui pezzi stampati a iniezione, e consistono in sezioni sottili e verticali che si estendono dalla superficie del pezzo. È fondamentale dimensionare correttamente le nervature, tenendo conto anche del raccordo alla base di ciascuna nervatura. 

Analizziamo le migliori pratiche di stampaggio a iniezione per la progettazione delle nervature nella tabella sottostante. 

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7. Capi

Caratteristiche dei capi 

Le sporgenze sono elementi cruciali nei pezzi stampati a iniezione per l'alloggiamento di inserti di allineamento, perni e elementi di fissaggio. Sono caratterizzate da elementi in rilievo verticali, tipicamente di geometria circolare o tubolare.

È necessario scegliere con cura la posizione dei rinforzi, assicurandosi che abbiano diametri e spessori adeguati. 

Successivamente, la tabella seguente illustra le regole di progettazione per i capi.

8. Tolleranza dei pezzi

Le tolleranze corrette sono particolarmente critiche per l'assemblaggio mediante stampaggio a iniezione di componenti che si accoppiano tra loro, ovvero quando le parti verranno ulteriormente unite per formare un componente o un prodotto finale. In caso contrario, si verificano imprecisioni dimensionali, accoppiamenti scadenti e disallineamenti. Allo stesso tempo, tolleranze eccessive aumentano i costi e i tempi di produzione dello stampo. 

Pertanto, impostate le seguenti tolleranze nella progettazione del vostro componente stampato a iniezione.

• Dimensionale (spessore, lunghezza, altezza, ecc.) 
• Planarità e parallelismo 
• Concentricità 
• Tolleranza di accoppiamento (gioco e interferenza) 
•  Tolleranza al restringimento 
• Dimensioni del foro, se presente. 

9. Linea di divisione

Linea di separazione

Migliori linea di separazione Facilita l'apertura dello stampo, solitamente situata al centro del fondo dello stampo, anche se non necessariamente. Una linea di separazione corretta è fondamentale per una facile apertura dello stampo, riducendo la complessità costruttiva dello stampo, evitando il rischio di bave e riducendo i costi di stampaggio. 

Tre linee guida fondamentali per la progettazione dello stampaggio a iniezione della linea di separazione sono:

• Mantieni la linea di separazione sui bordi o sugli angoli vivi 

• Rendili il più dritti e piatti possibile

• Non posizionarli lungo la sezione di concentrazione delle sollecitazioni del componente 

10 Cancello per stampaggio ad iniezione

Tipi di canali di iniezione 

Il tipo, le dimensioni e la posizione dei punti di iniezione sono fattori chiave da considerare quando si posizionano le aperture di iniezione sullo stampo. Un solo punto di iniezione è sufficiente per forme piccole e semplici, mentre potrebbero essere necessari più punti di iniezione per pezzi stampati a iniezione complessi e di grandi dimensioni.

I progettisti preferiscono posizionare le ante vicino alla linea di giunzione, ma non sempre. È facile rifilare la parte sporgente lungo l'anta dopo la modanatura. 

Successivamente, la tabella seguente fornisce una panoramica delle migliori pratiche di stampaggio a iniezione per tipo e posizionamento del punto di iniezione.  

11. Perni di espulsione

Perni di espulsione per stampaggio a iniezione Si tratta di perni cilindrici solidi all'interno dello stampo, posizionati parallelamente alla linea di separazione. Vengono utilizzati per rimuovere/espellere il pezzo dalla cavità dello stampo una volta completata la solidificazione.

Dimensioni e posizione di installazione dei perni errati possono causare l'incollamento dei pezzi, imperfezioni superficiali e danni. 

Ecco alcune regole fondamentali per la progettazione di componenti stampati a iniezione, relative ai perni di espulsione e alla forza di espulsione;

• Posizionare i perni di espulsione sulle sezioni più spesse e non estetiche, evitando di posizionarli in prossimità delle guide di scorrimento. 
• Scegliere il numero di perni necessario per distribuire uniformemente il carico di espulsione. 
• È necessario un gioco adeguato, in genere da 0.02 a 0.05 mm. 

12. Considerazioni sulla sovrastampatura

Parte sovrastampata

Lo stampaggio a iniezione sovrastampato è una variante dello stampaggio a iniezione che prevede lo stampaggio di componenti multimateriale mediante l'inserimento di inserti preformati all'interno della cavità. Una volta iniettato il materiale secondario, questo si lega all'inserto e, dopo la solidificazione, forma un unico oggetto.

Di seguito sono riportati i fattori chiave da considerare progettazione del sovrastampaggio.

• Compatibilità dei materiali dell'inserto e della plastica stampata
• Interblocchi o altri meccanismi di adesione  
• Controllo dello spessore e supporti per iniezione multi-iniezione 

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Finitura superficiale per componenti stampati a iniezione

La finitura superficiale è essenziale per ottenere levigatezza, texture personalizzate e un aspetto estetico gradevole. Durante la progettazione dei pezzi, è importante considerare l'angolo di sformo se si prevedono texture antiscivolo. 

La tabella seguente illustra le finiture più comuni;

Noi di ProleanTech siamo in grado di realizzare le finiture menzionate, oltre a molte altre. Disponiamo dei seguenti processi di finitura superficiale:

• sabbiatura a microsfere
• lucidatura
• Acquaforte chimica 
• Lucidatura a diamante, ecc.

5 sistemi di controllo qualità per lo stampaggio a iniezione 

Controllo qualità I sistemi garantiscono uniformità nella qualità dei pezzi stampati e fungono da strumenti per assicurare la conformità a specifici standard di settore. I sistemi più comuni includono lo stampaggio scientifico, l'ispezione del primo articolo (FAI), il processo di approvazione dei pezzi di produzione (PPAP), il controllo statistico di processo (SPC) e la qualificazione ISO 13485. 

• Stampaggio scientifico: Per garantire la coerenza delle variabili di stampaggio nei diversi cicli di produzione. 
• Ispezione del primo articolo (FAI): Ispezioni/misurazioni iniziali per la verifica delle dimensioni
• Processo di approvazione delle parti di produzione (PPAP): Un documento ben formattato con la verifica della conformità a specifici standard di settore.
• Controllo statistico di processo (SPC): Monitoraggio e rilevamento statistico delle variazioni nei cicli di stampaggio. 
• ISO13485: Verifica di ogni fase di produzione. 

In che modo il design influisce sul costo dello stampaggio a iniezione?

La progettazione dello stampaggio a iniezione influenza direttamente il costo di produzione. In primo luogo, se il design presenta caratteristiche complesse e intricate come sottosquadri e cavità profonde, aumenta il costo degli utensili per stampiUn altro fattore è tempo di cicloI pezzi con spessori eccessivi o irregolari riducono la velocità di produzione.

D'altro canto, processi specializzati L'inserimento e lo stampaggio a iniezione, ad esempio, riducono le necessità di assemblaggio e contribuiscono a diminuire i costi.

Altri fattori che influenzano i costi nella progettazione dello stampaggio a iniezione sono le tolleranze, il tipo e la posizione del punto di iniezione e il consolidamento dei pezzi.

Carica il tuo progetto di stampaggio a iniezione per ricevere feedback sulla producibilità (DFM).

Prima della realizzazione degli stampi e della produzione tramite stampaggio a iniezione, il progetto deve essere sottoposto a un'analisi dettagliata di progettazione per la produzione (DFM) e a successive modifiche per l'ottimizzazione. 

Un piccolo errore nella progettazione per la producibilità (DFM) può portare a difetti di produzione, malfunzionamenti, cicli più lunghi e al fallimento del progetto. In particolare, gli stampi sono più costosi e richiedono più tempo per essere modificati una volta prodotti.

Noi di ProleanTech forniamo un feedback DFM dettagliato per la progettazione dei vostri componenti stampati a iniezione. I nostri ingegneri esamineranno il vostro progetto e formuleranno suggerimenti in merito alla posizione del punto di iniezione, al rischio di segni e difetti, ai perni di espulsione, alla profondità e alla fluidità della cavità e ad altri fattori.

Quindi, carica il tuo progetto sulla nostra piattaforma online per servizio di stampaggio ad iniezione per ottenere feedback DFM e una stima accurata dei costi. 

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Riassumendo

Nel complesso, seguire le linee guida di progettazione dello stampaggio a iniezione non solo garantisce la producibilità, ma aumenta anche l'integrità strutturale del pezzo, la resistenza, il tempo di ciclo, l'efficienza produttiva, il costo e la minimizzazione dei difetti. Inoltre, il Linee guida DFM Le procedure possono variare da un produttore all'altro. Pertanto, si consiglia di seguire le regole/pratiche descritte in questo articolo e di contattare il produttore per ulteriori ottimizzazioni.