Formy wtryskowe
Formowanie wtryskowe to technologia przetwórstwa tworzyw sztucznych pozwalająca na wytwarzanie elementów i części o dowolnym kształcie. Dużą popularność metoda ta zawdzięcza niskim kosztom jednostkowym w produkcji wielkoseryjnej. Jednak, aby zacząć produkować dany detal poprzez formowanie wtryskowe, konieczne jest wcześniejsze wykonanie formy. W artykule przedstawiamy najważniejsze kwestie dotyczące budowy form wtryskowych, znaczenie podstawowych elementów budowy form oraz system VISI Mould idealnie sprawdzający się w projektowaniu nawet najbardziej złożonych form wtryskowych.
Budowa formy wtryskowej do tworzyw sztucznych
Produkcja formy wtryskowej to złożony proces wymagający wiedzy, odpowiednich narzędzi i oprogramowania. Po ustaleniu założeń projektowych pierwszym etapem tego procesu jest wykonanie modelu wypraski, względem której projektowane są następnie poszczególne układy funkcjonalne formy wtryskowej.
Gniazdo formujące formy wtryskowej – miejsce, gdzie tworzy się detal
Ten element odpowiada za nadanie kształtu ostatecznemu detalowi otrzymanemu w procesie formowania wtryskowego. Składa się z takich powierzchni formujących jak stempel, matryca czy elementy ruchome. Liczba gniazd formujących może być różna. Występują zarówno formy jednogniazdowe jak i wielogniazdowe. Od ilości gniazd uzależniona jest liczba wyprasek, które można otrzymać podczas jednego cyklu produkcyjnego.
Układ wlewowy formy wtryskowej
Układ wlewowy służy do doprowadzenia tworzywa w płynnej postaci do gniazda formującego. Układ ten zakończony jest przewężką, której pozycja najczęściej ustalana jest w środkowej części wypraski. Pozwala to na najbardziej optymalne napełnienie gniazda formującego bez ryzykownego zastygania materiału w końcowym etapie wypełniania. Dodatkowo, aby zapobiec defektom powierzchni otrzymanego wyrobu należy tak poprowadzić strumień wtryskiwanego tworzywa, aby trafiał on pod odpowiednim kątem na ścianę gniazda.
Podczas projektowania przewężki punktowej należy również pamiętać, że jej wielkość poniżej 2 mm pozwoli na łatwe odłamywanie od wypraski.
Układ chłodzenia formy wtryskowej
Podczas formowania wtryskowego bardzo ważnym etapem jest moment chłodzenia. Forma podczas wtryskiwania osiąga temperaturę około 80 – 120 stopni Celsjusza. Po zakończeniu procesu konieczne jest wystudzenie narzędzia wraz z wypraską, aby możliwe było jej bezpieczne usunięcie z formy.
Zadanie to realizowane jest często za pomocą układu chłodzenia, który skutecznie obniża wysoką temperaturę formy do temperatury obiegu. Samo chłodzenie stanowi zwykle od 50 do 70% czasu jednego cyklu.
Mechanizm wypychania wypraski i wlewka
Układ ten służy do automatycznego usunięcia wypraski z gniazda formującego. Podczas tego etapu istnieje ryzyko zostawienia przez wypychacze śladów na świeżo ukształtowanym detalu. Dlatego podczas projektowania formy wtryskowej należy zapewnić możliwość łatwego usunięcia wypraski z gniazda formującego oraz zoptymalizować parametry procesu tak, aby nie dochodziło do powstawania wad.
Elementy ustalające i prowadzące
Formy wtryskowe zbudowane są z wielu elementów wykonanych z dużą dokładnością. Aby możliwe było złożenie ich w odpowiedniej tolerancji położenia względem siebie, konieczne są tzw. elementy ustalające i prowadzące.
Napędy płyt oraz segmentów (nie zawsze występują)
Napędy płyt stosuje się w celu otwierania i zamykania formy podczas kolejnych cykli wtryskiwania plastycznego tworzywa do gniazda formującego. Jednak w zespole otwierania i zamykania formy najczęściej funkcję tę realizuje siłownik napędowy płyt.
Obudowa formy wtryskowej
Obudowa formy wtryskowej pełni funkcję zabezpieczającą wewnętrzne elementy formy. Zapewnia też stabilność całemu układowi i miejsce mocowania na wtryskarce.
Koszt produkcji formy wtryskowej – Ile kosztuje wykonanie formy wtryskowej?
Produkcja formy wtryskowej składa się z wielu etapów angażujących kilka różnych działów przedsiębiorstwa. Jednym z ważniejszych czynników wpływających na czas i koszt wykonania formy wtryskowej jest stopień skomplikowania wypraski.
Produkcja elementów przez formowanie wtryskowe ma sens w produkcji seryjnej i wielkoseryjnej. Jeśli chcemy wyprodukować kilka pojedynczych sztuk, warto sięgnąć po technologię druku 3D.
Do głównych kosztów produkcji formy wtryskowej zaliczamy:
- projekt formy wtryskowej / oprogramowanie
- rodzaj materiału z jakiego wykonana będzie forma
- gabaryty formy (wysokość, głębokość, szerokość)
- ilość gniazd oraz stopień ich wykończenia (połysk, struktura, drążenie)
- konieczność wdrożenia systemu gorącokanałowego
- konieczność zastosowania elementów ruchomych czy wykręcanych
Przybliżoną wycenę formy wtryskowej można uzyskać za pośrednictwem kalkulatorów form wtryskowych dostępnych w sieci. Tym sposobem poznamy rząd wielkości ceny, co na samym wstępie pozwoli oszacować opłacalność planowanej inwestycji.
Natomiast szczegółową wycenę możemy uzyskać kontaktując się z wybranym producentem, który po zapoznaniu się ze szczegółowymi założeniami projektu przedstawi dokładna wycenę. Konieczne może być też zaprezentowanie modelu CAD detalu pod jaki chcemy wykonać formę.
Rodzaje form wtryskowych
Występują dwa główne podziały form wtryskowych. Pierwszy dzieli formy ze względu na rodzaj kanałów:
- gorącokanałowe,
- zimnokanałowe.
Biorąc pod uwagę pierwszy podział, warto zaznaczyć, że o wiele tańsze w produkcji są formy wtryskowe zimnokanałowe. Natomiast ich wadą jest konieczność zatrudnienia większej ilości pracowników. Pozostawiają również większy odpad, jak i zużywają więcej energii elektrycznej. Dlatego zanim zdecydujemy się na konkretny rodzaj formy warto dokładnie przeanalizować wszystkie propozycje, by wybrać najbardziej optymalną wersje formy pod swoje wymagania produkcyjne.
Jeśli chodzi o formy wtryskowe gorącokanałowe, to w porównani do zimnokanałowych odpowiedników, są znacznie droższe w produkcji. Jednak mogą okazać się bardziej opłacalne w dłuższym okresie czasu. Na ich ekonomiczną eksploatację wpływają:
- oszczędność materiału ze względu na mały odpad
- niższe zużycie energii elektrycznej
- mniejsze wymagania co do obsługi eksploatacyjnej (mniejsza ilość pracowników)
- duża wydajność formowania wtryskowego
Minusem form gorącokanałowych jest to, że wymagają regularnego czyszczenia, gdyż są podatne na zanieczyszczenia.
Drugi podział form wtryskowych klasyfikuje je ze względu na ilość gniazd formujących:
- jednogniazdowe,
- wielogniazdowe.
Formy jednogniazdowe – jak sama nazwa wskazuje – służą do wykonania jednej tylko wypraski w pojedynczym cyklu. Tego typu formy stosuje się do produkcji większych elementów, których multiplikacja byłaby niemożliwa ze względu na ograniczone rozmiary formy. Uplastycznione tworzywo najczęściej wtryskiwane jest wprost do gniazda.
Formy wielogniazdowe – pozwalają na bardziej wydajną produkcję. Z tego też względu idealnie nadają się do produkcji wielkoseryjnych maksymalizując wydajność produkcji. Cechą charakterystyczną w budowie tego typu form jest sposób doprowadzenia tworzywa do gniazda formującego. W tym przypadku wtrysk odbywa się za pośrednictwem kanałów doprowadzających.
Zastosowanie form wtryskowych – przetwórstwo tworzyw sztucznych
Na koniec warto powiedzieć też o zastosowaniu form wtryskowych, gdyż wykorzystuje się je w bardzo wielu sektorach produkcyjnych. Formowanie wtryskowe daje ogromne możliwości pod względem kształtowania i produkcji elementów o prostej jak i bardzo złożonej geometrii. Stąd znajduje zastosowanie w produkcji części do sprzętu RTV i AGD, elektronarzędzi czy sprzętu sportowego.
Elementy wykonane za pomocą wtryskiwania charakteryzują się wysoką estetyką, dokładnością i precyzyjnym odzwierciedleniem zaprojektowanego kształtu. Technologia ta mocno się rozwija, gdyż pozwala na stosunkowo niskie koszty jednostkowe przy produkcji wielkoseryjnej. Stąd tak duża jej popularność nie tylko w Polsce, ale też wielu krajach na świecie.