Injection Moulding (Spuitgieten): Technologie Overzicht

Injection moulding, een gemoderniseerde en veel geavanceerdere vorm van gieten, is een van de productiemethoden die door de jaren heen zijn ontwikkeld om de productie van verschillende producten te versnellen en te verbeteren. Snelheid en productiegemak zijn kritieke overwegingen bij de productie, vooral bij bulkproductie, omdat ze veel voordelen met zich meebrengen. Deze voordelen zijn onder andere lagere ontwikkelingskosten, grotere nauwkeurigheid bij voorspellingen, snellere innovatie en een groter marktaandeel.

Wat is injection moulding? 

Spuitgieten is een productieproces waarbij gesmolten materiaal in een vooraf voorbereide matrijs wordt gespoten en wordt afgekoeld. Na afkoeling stolt het materiaal en neemt het de vorm van de matrijs aan, voordat het wordt verwijderd. Hoewel dit proces kan worden gebruikt voor eenmalige producties, wordt het meestal gebruikt voor massaproductie van identieke onderdelen. De meest gebruikte materialen bij injection moulding zijn kunststoffen of elastomeren.

Vanwege de hoge productiesnelheid en constante kwaliteit wordt injection moulding veel gebruikt in verschillende industrieën om onderdelen te maken, zoals elektronica-onderdelen, auto-onderdelen, eenvoudige plastic onderdelen voor consumenten, meubelonderdelen en nog veel meer.

Hoe werkt injection moulding?

Een speciale injection moulding machine voert het spuitgieten uit. Het fabricageproces is onderverdeeld in de onderstaande stappen:

Stap 1 – De mal maken

De eerste stap bij injection moulding is het maken van matrijzen. De matrijs voor het te maken onderdeel wordt ontworpen volgens de specificaties van het 3D-model van het onderdeel, met behulp van computerondersteund ontwerp, waarbij verschillende richtlijnen voor spuitgieten worden gevolgd. Vervolgens wordt het in twee delen gefabriceerd, meestal met behulp van CNC bewerking. Matrijzen worden gemaakt van metalen (voornamelijk staal of aluminium).

Stap 2 – Injectie

De afzonderlijke matrijshelften worden in de spuitgietmachine geplaatst en stevig bij elkaar gehouden door de sluiteenheid van de spuitgietmachine. In de vorm van korrels of pellets wordt de grondstof in een vat gebracht waar het op hoge temperatuur en onder hoge druk wordt verhit tot het smelt. Nu in gesmolten vorm, wordt het materiaal onmiddellijk in de matrijsholte geïnjecteerd en vult het de volledige ruimte in de matrijs. Daarna koelt het af en stolt het en vormt het de vorm van de mal.

Stap 3 – Uitwerpen en afwerken

Nadat het materiaal volledig is afgekoeld en gestold, wordt de matrijs geopend door de sluiteenheid en wordt het gestolde eindproduct uitgeworpen. Het afgewerkte onderdeel ondergaat een aantal nabewerkingen. Deze bewerkingen omvatten het verwijderen van overtollig materiaal en de ondersteunende structuur, oppervlakteafwerking en, indien nodig, verven, galvaniseren, warmtebehandeling enz.

Andere injection moulding processen

Er zijn andere vormen van injection moulding die afwijken van het beschreven proces.

Over moulding

Overmoulding is een spuitgietproces waarbij een onderdeel wordt gemaakt van twee verschillende materialen. Het eerste materiaal wordt gegoten en voor het afkoelen wordt het overmoulding materiaal ingebracht, waardoor een sterke verbinding ontstaat tussen het substraat en het overmoulding materiaal. Deze techniek wordt gebruikt om voorwerpen van meerdere materialen te maken met een verbeterde esthetiek en functionaliteit, terwijl er geen secundaire bewerkingen nodig zijn.

Insert moulding

Insert moulding is vergelijkbaar met over moulding. Bij deze spuitgiettechniek wordt een voorgevormd voorwerp in de matrijs geplaatst voordat het gesmolten materiaal wordt gegoten. De bedoeling is dat het voorgevormde materiaal in het gegoten product wordt geplaatst. Een toepassing van insert moulding is het inbrengen van metalen schroefgaten in kunststof onderdelen.

Metaal injection moulding

In dit proces wordt fijn metaalpoeder gecombineerd met was, polypropyleen bindmiddelen of andere polymeren om een basismengsel te vormen. Vervolgens wordt het in de mal geïnjecteerd en laat men het afkoelen. Zodra het stolt, wordt een deel van de blinder verwijderd met behulp van methoden zoals het katalytische proces en het gebruik van oplosmiddelen.

Die casting 

Bij het die casting proces, ook wel hoge-druk gieten genoemd, wordt gesmolten metaal onder hoge druk in een matrijsholte geperst. Het proces verloopt als volgt:

• Eerst worden de matrijzen (mallen) voorbereid, wat inhoudt dat de matrijsholte wordt gesmeerd om het gieten te vergemakkelijken en de temperatuur te regelen.
• Daarna wordt de gietvorm gesloten en geïnjecteerd met gesmolten metalen onder relatief hoge druk tussen 1500psi en 25400psi.

Gietproducten worden gemaakt van non-ferrometalen zoals koper, zink, aluminium en lood.

Injectie van dunne wanden

Dit spuitgietproces wordt gebruikt om kunststof onderdelen met zeer dunne wanden te maken, zoals voedselverpakkingen, apparatuuronderdelen en laboratoriumapparatuur. De afmetingen van deze onderdelen zijn groter dan hun dikte. Dit proces om dunne wanden te maken is moeilijker dan andere processen.

Micro injection moulding

Zoals de naam al aangeeft, is “micro injection moulding” een spuitgietproces dat wordt gebruikt om minuscule kunststofonderdelen met een gewicht van ongeveer 1 tot 0,1 gram te maken. Hierdoor kunnen micro onderdelen met verschillende ingewikkelde geometrieën met maximale precisie en nauwkeurigheid worden gemaakt.

Gas-ondersteund spuitgieten

Bij de productie van dikke kunststof onderdelen met injection moulding bestaat het risico op vervormde onderdelen tijdens het afkoeling proces van de gesmolten kunststof. Dit wordt voorkomen bij gas-ondersteund spuitgieten. Terwijl de gesmolten kunststof stolt, wordt gas via gaskanalen in de matrijs gebracht, waardoor gladde oppervlakken ontstaan.

Voordelen van injection moulding

Als productieproces heeft injection moulding talloze voordelen. Enkele daarvan zijn:

Hoge productie-output

Dit is een van de belangrijkste voordelen van het proces. Het proces heeft 20-120 seconden nodig om een cyclus te voltooien, waardoor het honderden onderdelen per uur kan maken.

Minimale arbeidskosten

Het injection moulding proces is volledig geautomatiseerd en kan bediend worden door slechts één operator. Daarom zijn de productiekosten lager door het kleinere aantal man.

Ontwerpflexibiliteit

Injection moulding stelt fabrikanten in staat om verschillende ontwerpen te maken, ongeacht hun complexiteit en ingewikkeldheid.

Consistente kwaliteit

Dit proces volgt een sequentieel patroon in het maken van identieke onderdelen. Daarom zou de kwaliteit van het eerste gelijk zijn aan die van het tweede, derde en volgende.

Weinig afval

In tegenstelling tot andere productieprocessen zoals CNC-verspaning, waarbij grote onderdelen worden weggesneden, produceert injection moulding heel weinig afval. De geringe ongebruikte materialen kunnen worden verzameld en gerecycled.

Compatibiliteit van meerdere materialen

Met dit proces kunt u meerdere materialen en kleuren tegelijk gebruiken. En omdat het uitgeworpen onderdeel er afgewerkt uitziet, is er daarna weinig of geen werk meer nodig.

Beperkingen van injection moulding

Ondanks de vele voordelen heeft injection moulding ook een aantal nadelen.

Visuele defecten op de onderdelen

Hoewel het proces nauwkeurig is, kunnen de eindproducten kleine defecten vertonen als gevolg van het spuitgietproces. De defecten mogen de verwerkbaarheid van de onderdelen niet aantasten. Enkele defecten zijn kromtrekken, jetting, sink marks, vloeilijnen, laslijnen, korte shots en vacuümshots.

Hoge kosten

De setup kosten van injection moulding zijn hoog. De gebruikte machines en gereedschappen zijn duur. Er moet ook een prototype van de mal worden gemaakt en getest. Bovendien zijn er zeer bekwame werknemers nodig om de mal te ontwerpen, om toekomstige kosten bij de productie van onderdelen te vermijden.

Niet geschikt voor grote onderdelen

De productie van grote onderdelen met gelijke dichtheid is erg moeilijk. Dit komt door de beperkingen van de mal. Grote onderdelen zouden moeten worden gemaakt als kleinere onderdelen en dan gecombineerd.

Conclusie

Het gebruik van injection moulding in diverse industrieën heeft geleid tot de naadloze en nauwkeurige productie van onderdelen in massa binnen een kort tijdsbestek. Via ons uitgebreide netwerk van fabrikanten biedt Xometry Europe spuitgietdiensten aan voor tientallen materialen, waaronder kunststoffen en elastomeren. Ga naar onze Instant Quoting Engine om uw model te uploaden en een offerte te ontvangen om onderdelen te bestellen.