Spuitgieten

Uit Technotheek
Ga naar: navigatie, zoeken
Spuitgieten
Spuitgieten.jpg
Eigenschappen
Categorie: Technieken
Nummer: 3.23.01
Originele auteur: Onbekend
Wikipedia link: Spuitgieten



Inhoud

Beschrijving

Spuitgieten is een gietproces waarbij een gesloten gietvorm (matrijs) door middel van een spuittechniek gevuld wordt met gesmolten materiaal. Sinds het ontstaan van de techniek (in 1925 werden voor het eerst spuitgietmachines in serie vervaardigd) is deze zo verbeterd dat het op dit moment mogelijk is om met behulp van geavanceerde gereedschapstechnolgie in combinatie met moderne besturings- en procesbeheersingstechnieken, complexe vormen te spuitgieten met toleranties in het submicrongebied (< 0,001 mm).


Proces

Kleine Spuitgietmachine.

Een spuitgietmachine in zijn meest eenvoudige vorm bestaat uit een vultrechter, een verwarmde cilinder met spuitmond, een schroeftransporteur, een plunger en een deelbare matrijs. De te verwerken gegranuleerde thermoplastische kunststof wordt in de vultrechter gestort. Vanuit deze trechter komt de kunststof in een verwarmde cilinder waarin de kunststof smelt en door de schroeftransporteur, die zowel axiaal als radiaal kan bewegen, van achteren naar voren wordt getransporteerd. Hierbij beweegt de gesmolten massa naar voren terwijl de schroeftransporteur zelf door de gesmolten massa naar achteren wordt gedrukt. Zodra er zich voldoende gesmolten massa vóór de punt van de transporteur bevindt, wordt deze massa met behulp van de hydraulisch of elektrisch aangedreven plunger onder hoge druk via de spuitmond in de matrijs gespoten. Als de matrijs geheel gevuld is stopt de toevoer en wordt de massa in de matrijs, terwijl er een bepaalde druk gehandhaafd blijft, gekoeld. Deze zogenaamde nadruk is nodig om de krimp van de ingespoten massa tijdens het afkoelen op te vangen. Hierna wordt de matrijs geopend en kan het gespoten product worden uitgenomen. De belangrijkste eigenschap die een spuitgietmachine in combinatie met de matrijs moet bezitten, is de mogelijkheid tot reproduceren. Bij de huidige machines wordt deze reproduceerbaarheid gerealiseerd door het gebruik van geavanceerde microprocessor gestuurde meet-, regel- en besturingsapparatuur. Hiermee kunnen de procesparameters, zoals smelttemperatuur, matrijstemperatuur, inspuitsnelheid, productholtedruk en afkoeling, optimaal beheerst worden. Daarnaast wordt veel aandacht besteed aan de constante kwaliteit van het te verwerken kunststofgranulaat. Vooral kunststoffen die hygroscopisch zijn, kunnen problemen opleveren. Door deze kunststoffen met behulp van droge lucht voor te drogen kunnen eventuele problemen voorkomen worden.

Varianten

Op bovenstaande ‘basis-spuitgiettechniek’ zijn in de afgelopen decennia een groot aantal varianten ontwikkeld. Voorbeelden hiervan zijn:

Meer componenten spuitgieten (zie blad 3.23.02) Een spuitgiettechniek waarmee in plaats van één, twee of meer materialen simultaan of achter elkaar in de matrijs gespoten worden.

Sandwich spuitgieten

Een variant op het ‘meer componenten spuitgieten’. Met deze techniek worden producten vervaardigd die zijn opgebouwd uit lagen van verschillende materialen of materiaal kleuren (sandwiches). Deze lagen ontstaan door het na elkaar of gelijktijdig inspuiten van de verschillende materialen door een speciale spuitneus.

Liquid Injection Moulding (LIM)

Een spuitgiettechniek voor koud vloeibare (meercomponenten) kunststoffen. Bij deze techniek is de vultrechter vervangen door een mixkop waarin de twee of meer componenten worden gepompt en vervolgens worden gemengd. Wordt ook wel Liquid Resin Moulding (LRM) genoemd.

Outsert Injection Moulding

Een spuitgiettechniek om metalen onderdelen geheel of deels te ‘omspuiten’ met een kunststof. Hierbij wordt het te omspuiten onderdeel voorafgaand aan het spuitgietproces in de matrijs gelegd.

Interval- en marmerspuitgieten

Een decoratieve meer componenten spuitgiettechniek. Bij marmerspuitgieten worden twee verschillende componenten gelijktijdig in de spuitkop gespoten waarna ze niet de gelegenheid krijgen zich goed met elkaar te vermengen. Hierdoor ontstaat een product met een marmereffect.

Push-Pull Injection Moulding

Een techniek waarbij een meercomponenten spuitgietmachine wordt gebruikt. Terwijl de eerste spuitkop ‘A’ gesmolten materiaal in de matrijs perst, zuigt de tweede kop ‘B’ de matrijs leeg. Vervolgens vindt het omgekeerde plaats, Kop ‘A’ zuigt terwijl kop ‘B’ perst. Op deze manier ontstaan producten met een uniforme moluculaire structuur en weinig interne lassen.

=Reaction Injection Moulding (RIM)= (zie blad 3.23.03) RIM is een spuitgietproces waarbij twee vloeibare materialen via een mengkop in de matrijsholte worden gespoten. Uitharding vindt vervolgens plaats door een chemische reactie tussen de beide materialen.

=TSG Thermoplastisch SchuimGieten= (zie blad 2.23.04) Een spuitgietvariant waarmee het mogelijk is producten te spuitgieten uit opgeschuimd thermoplastisch materiaal. Tijdens het spuitgietproces wordt ca 10% drijfmiddel aan de smelt (gesmolten thermoplastische massa) toegevoegd. Deze methode wordt ook wel Structural Foam Moulding (SFM) of Structural Foam Process (SFP) genoemd.

=Spuitgieten met gasinjectie= (zie blad 2.23.05) Dit is een twee componenten spuitgietproces, waarbij het tweede component een gas is. Dit gas wordt kort na de smelt in de, niet geheel gevulde, matrijsholte gespoten. Als deze gasinjectie plaatsvindt is de kunststof op de matrijswanden als enigszins gestolt terwijl het binnenste deel nog vloeibaar is. Het onder hoge druk ingespoten gas (meestal stikstof) vult nu de resterende matrijsruimte en vormt in de dikke delen van het product kanalen en holtes. Na afkoeling wordt de gasdruk opgeheven en kan het vrijkomende gas worden hergebruikt.


Basisproces Spuitgieten


Gereedschap

Spuitgietmatrijzen Spuitgieten vergt voor ieder product een speciale matrijs. Aan deze matrijzen worden hoge eisen gesteld. Vooral bij complexe producten is het daarom aan te bevelen om al tijdens de ontwerpfase van het product overleg te plegen met een matrijsbouwer. Op deze manier en door optimaal gebruikt te maken van de mogelijkheden die de hedendaagse CAD/CAE-technieken bieden, vooral op het gebied van reologische en thermische analyses, is het in veel gevallen mogelijk om, ook voor complexere producten, een matrijsontwerp te maken waarbij het achteraf aanbrengen van kostbare aanpassingen aan de matrijs zoveel mogelijk kan worden voorkomen.


Materialen

Vrijwel alle thermoplastische kunststoffen kunnen worden spuitgegoten. Ook de meeste synthetische elastomeren en natuurrubbersoorten laten zich door middel van spuitgieten verwerken waarbij de vulkanisatie in de verwarmde matrijs plaats kan vinden. Van de thermoharders laten Epoxyhars (EP), Fenolformaldehyde (PF) en onverzadigd Polyester zich goed spuitgieten. Ook tot poeder gemalen metalen (MIM) en technische keramieksoorten laten zich, mits vermengd met een (goedkope) thermoplast tot een pasta, goed spuitgieten. Het eigenlijke verharden (sinteren) van het materiaal vindt dan later plaats.


Toepassingen

Functionele toepassingen:

  1. Nauwe toleranties
  2. Homogeen product
  3. Reproduceerbaarheid
  4. Massaproductie

Producttoepassingen:

  • Massaproducten
  • Consumenten producten
  • Precisieonderdelen
  • Tandwielen
  • Modelbouwonderdelen
  • Medische artikelen
  • Tuinstoelen
  • Behuizingen
  • Lagerbussen
  • Bierkratten


Voordelen

Geschikt om veel typen materiaal mee te verwerken. Constante kwaliteit van het product Grote vormvrijheid Zeer homogeen product Geschikt voor producten van 1 gram tot 25 kg en meer


Nadelen

Hoge matrijskosten Qua kosten minder geschikt voor kleine series Hoge aanloopkosten Hoge machine-uurkosten


Milieu-aspecten

Spuitgieten vergt over het algemeen vrij veel energie. De Eco-indicator 99 bedraagt 21 mPt per kg verwerkt materiaal. Voor PVC en PC bedraagt deze waarde 44 mPt.


Bedrijven

Persoonlijke instellingen
Naamruimten
Varianten
Handelingen
Navigatie
Hulpmiddelen