Tecnica di stampaggio a iniezione assistita da gas in produzione

La tecnica di produzione dello stampaggio a iniezione assistito da gas (GAIM) migliora le prestazioni dei pezzi attraverso metodi di iniezione di gas. La procedura di stampaggio a iniezione standard (SIM) si differenzia perché l'iniezione di gas avviene all'interno della cavità dello stampo durante tutto il periodo di iniezione del materiale. Questo approccio è fondamentale rispetto al SIM come metodo tradizionale. Riduce e migliora la qualità dei pezzi e il consumo di materiale. L'impatto complessivo è di alto livello e di geometrie complesse e pareti sottili dei pezzi di produzione.

Principi di base del GAIM

Gli operatori introducono quantità precise di gas nella cavità dello stampo attraverso lo stampaggio a iniezione assistito da gas. Il processo di fusione della plastica avviene prima del completamento del montaggio del gas. Il gas produce un'area centrale cava all'interno del pezzo esistente. L'area centrale consente ai processi di produzione di ridurre i materiali e il peso richiesti. Il metodo mantiene la qualità strutturale e l'integrità del sistema.

Iniezione di materiale

Lo stampaggio a iniezione assistito da gas inizia con lo stampaggio a iniezione standard. La plastica fusa viene inserita nella cavità dello stampo ad alta pressione. Sottoposta a una forte forza, la plastica viene inserita nello stampo per creare una forma accurata del pezzo. I prodotti ottenuti con il GAIM sono superiori a quelli ottenuti con lo stampaggio a iniezione standard.

Fase di iniezione del gas

L'azoto gassoso passa attraverso un ugello a pozzetto al momento del riempimento dell'anima. Il gas passa attraverso i canali del gas attraverso il materiale plastico. Sviluppa una pressione che regola la plastica fusa nell'anima. Il processo riduce al minimo la quantità di materiale applicabile, le pareti esterne sottili e i contenitori di gas.

Fase di raffreddamento

La terza fase del processo di stampaggio a iniezione assistito da gas è la fase di raffreddamento. La fase di raffreddamento richiede tempo, poiché la forma del prodotto è già pronta. La fase di raffreddamento precede la fase di iniezione di gas. L'obiettivo è quello di solidificare il materiale plastico sulla bolla di gas. Il processo segue la navigazione del gas in una sezione trasversale di un canale di gas. L'approccio è generalmente semicircolare. La solidificazione come processo assicura che la sezione cava non collassi. Inoltre, è responsabile del mantenimento di una velocità di raffreddamento uniforme per il gas. Questo processo di raffreddamento è fondamentale per favorire una solidificazione efficace delle materie plastiche.

Stampaggio a iniezione

La fase finale è l'espulsione dello stampo. Si tratta di aprire lo stampo per rilasciare il pezzo finito. L'ingresso nello stampo deve avvenire prima della scadenza del periodo stabilito. Il gas svolge un ruolo essenziale quando lo stampo si apre per fuoriuscire attraverso l'intercapedine. La cavità all'interno dello stampo completa il segmento rimanente. Dopo la formazione dello stampo, il pezzo esce attraverso la sezione aperta dello stampo.

I principali esponenti del GAIM

Una struttura adeguata di componenti essenziali rimane fondamentale per lo stampaggio a iniezione assistito da gas.

• Sistema di iniezione del gas: I maestri dei sistemi di iniezione di gas facilitano l'operazione di stampaggio a iniezione assistita da gas. Il sistema contiene una regolazione della pressione di alimentazione dell'azoto e una valvola di regolazione che controlla il flusso di gas. L'ugello utilizza il suo design per trasportare il gas esistente nella cavità dello stampo.
• Macchina per lo stampaggio a iniezione: Le valvole speciali e i controlli per la gestione del flusso di gas modificano in modo significativo le macchine a iniezione standard grazie all'integrazione del sistema di iniezione di gas. I produttori implementano le attrezzature di produzione aggiornate per eseguire la produzione simultanea di pezzi standard e lo stampaggio assistito da gas da un'unica installazione. Questo riduce le spese di produzione dei produttori.

Progettazione di stampi

Gli stampi progettati contengono elementi assistiti dal gas per un corretto flusso d'aria che genera elementi cavi all'interno dei componenti stampati. L'assemblaggio dello stampo appropriato rimane essenziale per ottenere una corretta distribuzione del gas. Il gas attraversa fratture specifiche lungo le linee di debolezza per formare una sezione essenziale. Gli stampi a iniezione devono contenere caratteristiche che consentano al gas di entrare nello spazio dello stampo.

Confronto con lo stampaggio a iniezione standard

I materiali nello stampaggio a iniezione assistito da gas richiedono un miglioramento delle prestazioni a causa del fattore di efficienza di questo metodo. Lo stampaggio a iniezione di vecchia data richiede il materiale completo della cavità per la formazione del pezzo. L'impatto è l'elevata quantità di materiale utilizzato, soprattutto per i pezzi spessi e di grandi dimensioni. D'altra parte, il gas crea un centro cavo. L'effetto è la bassa quantità di materiale utilizzato per mantenere resistenza e durata.

Riduzione del peso: L'uso limitato di materiale offre un vantaggio nella riduzione del peso. Il processo di stampaggio assistito da gas sviluppa sezioni cave al centro del pezzo, con conseguente riduzione del peso e aumento della resistenza. Lo stampaggio a iniezione standard richiede un riempimento della cavità, che comporta costi aggiuntivi in termini di peso. Il riempimento è quindi uno spreco rispetto allo stampaggio assistito da gas.

Finitura e qualità della superficie: Lo stampaggio a iniezione assistito da gas può offrire più finiture superficiali rispetto ai pezzi ottenuti con lo stampaggio a iniezione standard. La pressione dell'iniezione di gas aiuta a rimuovere il flusso di materiale, l'aria e le imperfezioni.

Timeframe del ciclo: I processi di stampaggio assistito da gas richiedono più tempo rispetto allo stampaggio a iniezione standard per eseguire un ciclo. L'intero processo richiede tempi più lunghi rispetto al tempo di raffreddamento durante l'iniezione di gas. Il tempo di ciclo a volte completa la sua esecuzione in un breve periodo. La tecnologia di stampaggio a iniezione standard si scontra con le difficoltà di lavorazione dei tempi brevi, che diventano difficili nelle forme complesse e nelle applicazioni leggere.

Flessibilità nella progettazione dei pezzi: GAIM eccelle quando la creazione di pezzi richiede geometrie complesse. Inoltre, porta a pareti sottili e strutture interne tecniche. La creazione di anime cave nei progetti dei prodotti si rivela difficile o irraggiungibile con i processi di stampaggio a iniezione standard.

Quando utilizzare lo stampaggio a iniezione assistito da gas

Per le industrie che necessitano di una qualità di finitura superficiale superiore, lo stampaggio a iniezione assistito da gas è una tecnologia essenziale. La pressione del gas aiuta a eliminare gli errori e i difetti dovuti alle trappole d'aria. Inoltre, consente di eliminare le linee di flusso e i segni di affossamento, tipici dei processi assistiti standard che producono pareti spesse. La finitura superficiale più liscia riduce al minimo la richiesta di post-lavorazione.

Riduzione significativa di parti e peso

Lo stampaggio a iniezione assistito da gas è fondamentale per lo sviluppo di pezzi di grandi dimensioni e per la riduzione del peso. La riduzione del peso è favorita dall'attenzione alle pareti sottili. I pezzi di grandi dimensioni si formano dalla sezione cava all'interno dello stampo. I componenti in plastica, soprattutto nei settori automobilistico, dei prodotti di consumo e aerospaziale, si concentrano su livelli di peso minimi. La percentuale di peso non utilizzata è compresa tra il 20 e il 40%. L'integrità strutturale è un risultato essenziale di questo processo di produzione, perché consente di produrre in modo consapevole i cruscotti, garantendo al contempo una forte integrità degli schienali dei sedili e dei componenti delle finiture.

Sviluppo di strutture complesse

Il processo di stampaggio a iniezione con assistenza di gas offre risultati adeguati per la creazione di pezzi che richiedono design intricati e strutture di pareti sottili. I produttori ottengono spazi vuoti con l'iniezione a gas per rendere meno complicata la produzione di strutture interne complesse. L'industria automobilistica può sviluppare paraurti e pannelli interni con lo stampaggio a iniezione assistito da gas. I progetti si collocano tra i processi di iniezione tradizionali e le procedure assistite da gas. I produttori incontrano difficoltà nel lavorare con pareti di dimensioni considerevoli e materiali solidi e ad alta pressione.

Uso limitato del materiale

I produttori controllano attivamente le spese per le materie prime durante la produzione di grandi dimensioni, perché svolgono un ruolo essenziale. La tecnica di iniezione assistita è fondamentale per ridurre le spese per i materiali senza compromettere le prestazioni di resistenza del prodotto. Il processo è necessario soprattutto quando si producono pezzi con volumi elevati. L'approccio al risparmio dei costi è tipico dell'industria automobilistica e viene utilizzato per i pezzi di elettrodomestici, come gli elementi di alloggiamento industriali.

Parti con strutture interne

GAIM è una soluzione per i pezzi che richiedono caratteristiche interne come cavità, nervature e canali. Il processo rende possibile la produzione di strutture cave con forme interne. I vantaggi che lo stampaggio a iniezione standard offre sono difficili da superare. I dispositivi medici essenziali derivati da questa tecnologia includono bottiglie, siringhe e contenitori.

Materiali comuni utilizzati nello stampaggio a iniezione assistito da gas

ABS

L'acrilonitrile butadiene stirene (ABS) è una delle materie prime principali per le operazioni GAIM. Presenta eccellenti caratteristiche di fluidità, proprietà meccaniche adeguate e facilità di lavorazione. L'ABS è fondamentale per la produzione di beni di consumo e di case elettroniche. La sua buona permeabilità ai gas lo rende pratico per il processo di stampaggio a iniezione assistito da gas.

PP

Il polipropilene (PP) è efficace per l'industria automobilistica e degli imballaggi. La sua buona stabilità termica e la sua fluidità gli consentono di formare parti complesse all'interno di strutture cave e di aumentarne la resistenza. Le buone proprietà di resistenza chimica del polipropilene lo rendono adatto ad ambienti chimicamente difficili.

PA

La poliammide (nylon) è fondamentale nel GAIM per l'elevata resistenza meccanica e termica. Il processo GAIM produce efficacemente parti di automobili e la sua applicazione si estende a componenti medici, industriali ed elettrici. Tuttavia, richiede un controllo efficace e talvolta presenta un'elevata viscosità.

PC

Il policarbonato (PC) è fondamentale per la produzione di componenti GAIM di alto livello. Il processo GAIM si concentra su stabilità dimensionale, resistenza, impatto e trasparenza. La struttura in carbonio fa parte del prodotto più grande. L'elevata stabilità termica e la resistenza lo rendono adatto a componenti in ambienti ad alta temperatura. Ha anche una permeabilità ai gas che lo rende utile per il processo GAIM. Tuttavia, è necessario un efficace controllo dei prezzi per evitare eventuali difetti.

PS

GAIM offre prestazioni efficaci e compatibilità con il materiale vitale polistirene (PS). I progettisti utilizzano il PS nei loro sistemi per risparmiare sui costi quando l'alta priorità è più importante. Le caratteristiche del materiale PS includono bassa resistenza, resistenza al calore e facilità di produzione.

PE

Il polietilene (PE) è utilizzato nella tecnica di stampaggio a iniezione assistita da gas per produrre vari componenti e contenitori industriali. Questo materiale dimostra fluidità, resistenza agli agenti chimici e un'efficace resistenza agli urti. Nonostante le sue buone proprietà durante l'applicazione, il PE dimostra una minore resistenza al calore rispetto ad altri materiali del processo GAIM.

Ingegneria delle materie plastiche

I tecnopolimeri definiscono un gruppo collettivo di materiali sotto un'unica categoria di denominazione. I tre materiali che costituiscono i tecnopolimeri sono PEEK, PEI e PPS. Questi polimeri offrono funzionalità essenziali grazie alle loro notevoli proprietà meccaniche e alle solide caratteristiche chimiche e termiche. Le caratteristiche delle loro applicazioni consentono alle aziende aerospaziali, ai produttori di dispositivi medici e alle case automobilistiche di diventare potenziali utilizzatori. La produzione dei materiali richiede sistemi di stampaggio all'avanguardia attualmente disponibili sul mercato.

Meriti e demeriti dello stampaggio a iniezione assistito da gas

Meriti

• Progettazione di parti complesse: L'iniezione di gas attraverso lo stampo forma elementi strutturali, tra cui canali vuoti e cavità. La soluzione di cavità e nervature viene stampata a iniezione. Il sistema consente la produzione di forme intricate che producono risultati funzionali avanzati. Inoltre, il processo consente di ottenere flessibilità di progettazione ed estetica, nonché flessibilità ed estetica complicate e stimolanti multifunzionalità dei pezzi, pur adottando le stesse fasi di produzione.
• Materiali minori per la progettazione: L'anima cava nello stampaggio a iniezione assistito da gas utilizza meno materiale rispetto allo stampaggio a iniezione standard. Oltre il 20-40% del materiale non è applicabile. Il volume ridotto è fondamentale per i pezzi, riducendo gli sprechi del 20-40% e il riempimento eccessivo dello stampo. I produttori beneficiano della riduzione dei costi dei materiali, creando un processo economico.
• Riduzione del peso: Il processo assistito da gas è fondamentale per creare pezzi leggeri che mantengono l'integrità strutturale. Durante lo stampaggio a iniezione assistito da gas, l'incavo al centro è fondamentale per i pannelli delle porte, i vassoi dei frigoriferi e i costruttori di aerei assistiti da gas Questi prodotti sono più leggeri e la leggerezza contribuisce a migliorare le prestazioni complessive. La riduzione del peso è fondamentale per il trasporto e aumenta il rapporto costo-efficacia complessivo.
• Miglioramento della finitura superficiale: L'intera pressione del gas rafforza la riduzione dei difetti durante lo stampaggio. I segni di affondamento, le linee di flusso e le trappole d'aria sono difetti prevalenti durante lo stampaggio. La qualità della finitura superficiale raggiunge uno stato omogeneo e costante, perché i pezzi da modellare devono avere un aspetto eccellente. I difetti superficiali minori richiedono una post-lavorazione minima per essere rifiniti, con conseguente risparmio di tempo e di costi di produzione.

Demeriti

• Tempo di ciclo lungo: Il processo di stampaggio a iniezione assistito da gas richiede un maggior numero di fasi, tra cui l'iniezione di gas e il raffreddamento, con conseguente aumento dei tempi. Il processo può essere competitivo in alcune aree. Tuttavia, il tempo aggiuntivo rappresenta una sfida a causa delle fasi supplementari. Gli ambienti di produzione ad alta velocità danno priorità a fattori diversi dal processo, poiché non influiscono sulla velocità di produzione. La tecnica funziona meno bene quando la rapidità di produzione è il requisito chiave.
• Restrizioni che limitano i materiali applicabili a un insieme specifico: I prodotti realizzati con materiali che resistono alla trasmissione del gas e presentano scarse caratteristiche di fluidità diventano problematici durante la produzione. Ostacolano il processo di iniezione del gas e il suo successo. I materiali che presentano un'elevata viscosità possono essere responsabili di un riempimento incompleto dello stampo. Possono anche essere responsabili di un riempimento incompleto e di una distribuzione impropria del gas. Il prodotto finito presenterà difetti estesi. I produttori devono scegliere opzioni di materiali validi per i loro prodotti. I processi di produzione realizzati con lo stampaggio a gas richiedono materiali che funzionino adeguatamente con queste procedure, il che comporta una scelta ridotta di materiali.

Conclusione

Lo stampaggio a iniezione assistito da gas è una tecnica di produzione flessibile che offre risultati eccellenti. Offre enormi vantaggi rispetto al processo di stampaggio a iniezione standard, soprattutto grazie alla leggerezza dei materiali e all'alta qualità dei prodotti. L'adozione dello stampaggio a iniezione con gas nelle anime cave dei pezzi fusi è fondamentale per i produttori. I sistemi di gestione dei prezzi devono essere applicati in modo efficace per ridurre al minimo i possibili problemi di produzione. Il polistirene (PS) è un materiale essenziale che funziona efficacemente con il GAIM. Il GAIM diventa essenziale quando il risparmio è fondamentale insieme alla gestione delle priorità. Il PS possiede tre proprietà primarie: semplice lavorabilità, bassa resistenza e buona tolleranza al calore. Industrie chiave come quella automobilistica, medica, aerospaziale e dei consumatori sono fondamentali e traggono vantaggio dall'incorporazione dello stampaggio a iniezione assistito da gas.