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Come scegliere il giusto materiale per lo stampaggio a iniezione?
Secondo statistiche incomplete, ci sono attualmente 45 serie di polimeri nella libreria dei materiali, ben 85,000 tipi di plastica, che possono essere suddivisi approssimativamente in due categorie: plastica termoindurente e termoplastica. Lo stampaggio a iniezione è uno dei metodi più comuni per la produzione di pezzi ad alto volume e la scelta di un materiale adatto può sembrare un compito arduo. Ciò richiede una comprensione dettagliata del materiale e deve fare riferimento allo scopo, all'efficienza e al costo di realizzazione della parte. Sicuramente alcuni materiali possono essere più adatti, ma non esiste una "taglia unica" quando si tratta di stampaggio a iniezione. Scegliendo il materiale giusto, puoi migliorare la forma, l'adattamento e la funzione delle tue parti. In ultima analisi, il materiale scelto è sempre direttamente correlato all'applicazione della parte.
1. La differenza tra plastiche termoindurenti e termoplastiche
La differenza fondamentale tra termoindurenti e termoplastici è che reagiscono al calore con risultati diversi.
Plastica termoindurente. Questo materiale aumenta di resistenza se riscaldato o esposto a temperature elevate; ad esempio, i prodotti in plastica termoindurente mantengono la loro resistenza e forma complessive se esposti o esposti a temperature più elevate. Questa decisione caratteristica è vantaggiosa quando si producono parti e assiemi permanenti di grandi dimensioni. Resistono bene a più usi e condizioni estreme. I termoindurenti presentano anche svantaggi significativi. Una volta riscaldate, la loro struttura interna cambia e non può essere rimodellata, rendendone impossibile il riutilizzo. L'alto punto di fusione della plastica termoindurente non è adatto per il processo di stampaggio a iniezione. Inoltre, non tutti i termoindurenti hanno lo stesso punto di fusione. Ogni materiale reagisce in modo diverso al calore, quindi per un certo tipo di plastica termoindurente può essere necessaria una macchina speciale, generalmente non universale.
Termoplastici.I materiali termoplastici sono materiali riciclabili che possono essere riutilizzati senza modificare la loro struttura chimica dopo ripetuti riscaldamenti e raffreddamenti. Per lo stampaggio a iniezione, i termoplastici hanno il vantaggio di avere un punto di fusione relativamente basso, che li rende più adatti alla produzione su larga scala di parti in plastica.
* I termoplastici generalmente costano di più dei termoindurenti.
2. Fattori da considerare nella scelta dei materiali
Per trovare il materiale giusto per la tua parte in plastica, può essere utile pensare all'indietro. Preparati a rispondere a queste domande: per cosa verrà utilizzata la parte? Che tipo di pressione subirà la parte? Stanno lavorando in un ambiente difficile? Il montaggio è complicato? Dare la priorità ai seguenti fattori può aiutare nella selezione del materiale giusto:
posizione di montaggio: La posizione di installazione delle parti è un fattore che deve essere considerato.
Al sole, all'aperto, in un ambiente umido o installato all'interno o all'esterno del modulo?
Temperatura: La parte funziona in un frigorifero freddo o in un ambiente ad alta temperatura come la temperatura ambiente o sotto il cofano?
Ciclo vitale: Il tempo medio di lavoro delle parti è di 5 anni, 10 anni o più?
Garanzia: Soprattutto nel settore automobilistico, è necessario considerare che le parti potrebbero danneggiarsi dopo alcuni anni. Quanto costerà la riparazione?
Vincoli di costo: Le materie plastiche di qualità commerciale come il polietilene ad alta densità o il polipropilene, di solito hanno un'alta densità, un calore ridotto e sono relativamente economiche. L'altro è la plastica tecnica, come PEEK, PEI e altri materiali, che sono resistenti alle alte temperature e molto duri, ma il costo è relativamente alto.
Requisiti di aspetto: se la parte ha bisogno di consistenza, quanto deve essere alta la finitura superficiale, se le parti colorate sono più adatte delle parti trasparenti, ecc.
Dopo aver capito la domanda iniziale, puoi escludere la maggior parte del materiale, ma devi comunque considerare la prossima serie di domande per restringere ulteriormente il materiale:
Funzione di progettazione: Considerando le proprietà meccaniche della parte, hai bisogno di funzioni come flessibilità, compressibilità e adesione? Richiede resistenza alla trazione? Quali sono i requisiti di resilienza o isolamento elettrico della parte? Il materiale richiede inserti incollati, come il sovrastampaggio di più materiali o lo stampaggio di inserti? Anche il peso della parte è una considerazione importante.
I fattori ambientali: A quale ambiente operativo sarà esposta la parte? Sarà esposto a sostanze chimiche, deve essere ignifugo, quali sono i requisiti UV?
Conformità: Per alcuni settori specifici, le parti richiedono soglie di accesso ai materiali. La tua parte necessita di certificazione alimentare, deve essere conforme alla FDA? Oppure richiede grado medico, ISO, conformità elettrica, ecc.?
Differenze tra termoindurenti e termoplastici
| Polimeri termoindurenti | Polimeri termoplastici |
| Può essere riscaldato e modellato una sola volta | Può essere riscaldato e modellato più volte |
| Si induriscono durante la loro formazione e non si ammorbidiscono se riscaldati | Si ammorbidiscono quando riscaldati (a volte si liquefanno) |
| Non si sciolgono. Possono resistere alle alte temperature. | Quando viene applicato il calore, diventano bianchi, riacquistando la loro durezza al raffreddamento. |
| Fino a 5 minuti per stabilizzarsi | La stabilizzazione può essere raggiunta in 10 secondi |
| Elevata resistenza termica e chimica. | Buone proprietà meccaniche e facile lavorazione. |
| Insolubile. | Insolubile in solventi organici. |
| Esempi: siliconi, alcuni tipi di poliestere e materiali fenolici. | Esempi: polietilene, polipropilene, polistirene, cloruro di polivinile. |
3. Vantaggi e applicazioni dei materiali termoplastici di uso comune
Un professionista stampaggio a iniezione La fabbrica di solito fornisce dozzine di materie plastiche di livello tecnico in magazzino e deve anche supportare materiali più speciali richiesti dai clienti. I vantaggi e le applicazioni dei materiali termoplastici comunemente usati sono riassunti sulla base dell'inventario dei materiali in magazzino di DDPROTOTYPE, un fornitore di stampaggio a iniezione in Cina.
① ABS (Acrilonitrile Butadiene Stirene).
Vantaggi: L'ABS è una plastica dura e resistente agli urti con basso restringimento, dimensioni stabili ed eccellente resistenza agli acidi e agli alcali ed è ampiamente utilizzata in diversi campi. Il prezzo di questo materiale è relativamente economico.
Campi di applicazione: inclusi, a titolo esemplificativo ma non esaustivo, prodotti elettronici, telecomandi, computer, telefoni, cosmetici, dispositivi portatili, custodie, ecc.
Precauzioni: Le parti stampate a iniezione realizzate in ABS mostreranno linee di saldatura e potrebbero presentare depressioni e vuoti in alcune aree dove è più spesso. Fortunatamente, l'ABS può essere miscelato con il PC e il materiale migliorato può risolvere notevolmente i difetti.
②ABS/PC
Vantaggi: Il materiale ibrido ABS/PC ha sia la forza e la resistenza al calore del policarbonato che la flessibilità e la stabilità dimensionale dell'ABS, che è un materiale con eccellenti proprietà meccaniche. Questo materiale ha una maggiore resistenza al calore rispetto all'ABS. A basse temperature, questo materiale ha una maggiore resistenza agli urti rispetto al PC.
applicazioni: Questi materiali ibridi sono comuni nei settori automobilistico, elettronico e delle telecomunicazioni, tra gli altri settori.
Precauzioni: Il materiale ABS/PC massimizza i difetti durante lo stampaggio con un singolo materiale, come i problemi di stampaggio spesso. In caso di scelta di eccellenti proprietà meccaniche e di voler ridurre i costi, è possibile selezionare questo materiale ibrido.
③PC (policarbonato)
vantaggi: Il PC è una plastica trasparente con un grado otticamente trasparente, elevata resistenza, estrema resistenza agli urti, basso restringimento e buona stabilità dimensionale. Inoltre, il PC ha una buona resistenza al calore e la finitura superficiale delle parti lavorate è molto elevata.
applicazioni: Compresi ma non limitati a obiettivi, luci, involucri di telefoni cellulari, componenti elettronici, apparecchiature mediche, vetri antiproiettile, ecc.
Precauzioni: Il PC crea parti più spesse, potrebbero esserci vuoti, bolle d'aria o depressioni. Inoltre, la resistenza chimica delle parti in PC è relativamente scarsa. Il materiale misto ABS/PC è un buon sostituto del PC e può risolvere alcuni difetti, ma le parti prodotte sono opache.
④PA o PPA (poliammide alifatica)
vantaggi: Il PA è un tecnopolimero dalle prestazioni eccellenti. Ha eccellenti proprietà meccaniche, eccezionale resistenza alla corrosione, resistenza all'olio, resistenza al calore, ecc., e il suo rinforzo e la modifica ignifuga possono migliorare significativamente la sua resistenza al calore. proprietà, stabilità e ritardo di fiamma. Il nylon è disponibile in molte varietà (4, 6/6, 6, 6/10, 6/12, 12, ecc.). Ogni materiale ha i suoi vantaggi. Il nylon ha un'elevata resistenza e resistenza alle alte temperature, eccellente resistenza chimica. Ad esempio, il nylon 6/6 ha un'elevata resistenza e durezza ed è molto resistente all'usura. Il nylon 6 è molto rigido e resistente alle basse temperature. Il nylon 6/12 ha una migliore resistenza agli urti.
applicazioni: Compresi ma non limitati a parti con caratteristiche a parete sottile, alberi, ingranaggi e cuscinetti, viti, pompe, guide, ecc.
Precauzioni: Il nylon è facile da deformare, il che è risaputo. In alcuni ambienti specifici, come all'interno di un frigorifero umido, le parti in nylon sono generalmente evitate. Poiché il nylon è un materiale che assorbe l'acqua, può causare cambiamenti nelle dimensioni e nella struttura della parte e danneggiarla.
⑤POM (poliossimetilene)
vantaggi: Con tenacità, rigidità, durezza e resistenza, è molto duro rispetto ad altre materie plastiche. Allo stesso tempo, ha una buona lubrificazione e resistenza ai solventi organici e ha anche una buona elasticità. Pertanto, questa plastica è molto adatta per la produzione di superfici di cuscinetti e ingranaggi.
applicazioni: Compresi, a titolo esemplificativo ma non esaustivo, ingranaggi, pompe, giranti, lame, catene di trasporto, ventole, componenti di interruttori, pulsanti e manopole, ecc.
Precauzioni: A causa del restringimento del POM, è necessario progettare uno spessore di parete uniforme durante la produzione delle parti. A causa del suo potere lubrificante, è difficile verniciarlo o rivestirlo, ed è anche difficile ottenere un effetto estetico.
⑥PMMA (polimetilmetacrilato)
vantaggi: Conosciuto anche come acrilico, è anche una plastica trasparente con buone proprietà ottiche, finitura superficiale, resistenza ai graffi e basso restringimento.
Utilizzo: Compreso ma non limitato a lente, tubo luminoso, lente, paralume, fibra ottica, logo, ecc.
Precauzioni: Il PMMA è relativamente fragile, facile da spezzare dopo l'applicazione della forza e ha una scarsa resistenza chimica.
⑦PP (polipropilene)
vantaggi: Il PP ha una buona formabilità, buona rigidità superficiale e resistenza ai graffi. È una plastica a basso costo con buona resistenza all'urto, resistenza all'usura, molto tenacità, buon allungamento, resistenza agli acidi alcali.
applicazioni: Compresi ma non limitati a cerniere, ventole, tappi di bottiglia, pipette mediche, ecc.
Precauzioni: Il PP diventerà fragile a bassa temperatura. La produzione di parti più spesse può creare sacche d'aria e c'è anche la possibilità di restringimento e deformazione.
⑧PBT (polibutilene tereftalato)
vantaggi: PBT è un materiale tecnico con prestazioni eccellenti, che ha un'eccellente tenacità e resistenza alla fatica, resistenza al calore, buona resistenza agli agenti atmosferici, buone proprietà elettriche e basso assorbimento d'acqua. Il rinforzo e la modifica ritardante di fiamma possono migliorare significativamente la resistenza al calore, la stabilità dimensionale e il ritardo di fiamma. È molto adatto per le automobili e fornisce buone proprietà elettriche per i componenti elettronici. È di resistenza medio-alta, tenace, ha anche una buona resistenza a carburanti, oli, grassi e molti solventi e non assorbe gli odori.
Utilizzo: Non limitato a cuscinetti scorrevoli, ingranaggi, smerigliatrici, aspirapolvere; pulsanti, ecc.
Precauzioni: La resina PBT è facile da deformare e difficile da lavorare in parti a parete sottile.
⑨PPSU (polifenilsulfone)
vantaggi: PPSU ha le caratteristiche di elevata tenacità e resistenza al calore ed è un materiale resistente alle alte temperature e dimensionalmente stabile. Ha anche resistenza alle radiazioni e una certa resistenza agli acidi e agli alcali.
applicazioni: Non limitato a componenti di dispositivi medici, vassoi di sterilizzazione, accessori per acqua calda, prese e connettori, ecc.
Precauzioni: Per le parti più spesse, il PPSU può causare vuoti, bolle d'aria. I solventi organici e gli idrocarburi hanno una certa corrosione sui materiali PPSU. I coloranti generalmente non possono essere aggiunti alla resina PPSU.
⑩PEEK (polietere etere chetone)
vantaggi: PEEK è un materiale resistente alle alte temperature, buona resistenza chimica, ritardante di fiamma, eccellente resistenza e dimensionalmente stabile, comunemente utilizzato nell'industria medica, aerospaziale e automobilistica.
Utilizzo: Non limitato a cuscinetti, parti di pistoni e pompe, fili isolati, ecc.
Note: Il PEEK è un materiale ad alte prestazioni, quindi il costo è molto elevato.
⓫PEI (Polieterimmide)
vantaggi: Simile al PEEK, il PEI è un materiale con resistenza al calore e ritardo di fiamma, eccellente resistenza e stabilità dimensionale e buona resistenza chimica. Comunemente utilizzato nell'industria medica, aerospaziale e automobilistica.
applicazioni: non limitato a strumenti medici e chimici; condizionatori d'aria, tubazioni, ecc.
Note: Anche il PEI è un materiale ad alto turnover, ma è più economico del PEEK.
Gli 11 materiali di cui sopra sono comunemente usati nello stampaggio a iniezione. Nella memoria DDPROTOTYPE sono incluse anche altre opzioni di plastica, come PPS, TPE, TPU, LCP, HDPE, LDPE e PSU, e queste resine possono anche migliorare le prestazioni aggiungendo vetro e fibra di carbonio.
4. Materiali tipici per lo stampaggio ad iniezione medicale
Le materie plastiche sono state a lungo considerate vantaggiose rispetto ai metalli per applicazioni mediche. Perché, a contatto con il corpo umano, il metallo può reagire chimicamente con la soluzione salina nel corpo umano. Nel processo di stampaggio a iniezione, l'industria medica ha i requisiti più elevati ed è molto richiesta. La qualità delle parti medicali stampate a iniezione è correlata alla salute umana e minaccia persino la vita umana. Quando si lavora con produttori di stampaggio a iniezione medicale, è molto importante che comprendano appieno le caratteristiche dei materiali termoplastici più comunemente utilizzati nello stampaggio a iniezione medicale, che è una delle manifestazioni del fatto che il produttore aderisce a rigorosi standard di produzione. Di seguito presentiamo i materiali e le applicazioni comuni delle parti per stampaggio a iniezione medicale. Di solito questi materiali medici non vengono utilizzati come materiali di riserva, ma devono essere utilizzati in produzione dopo severi test prima della produzione.
Polietilene (DPE)
Il polietilene, di gran lunga la plastica più utilizzata al mondo, è un materiale medico economico non assorbente, non biodegradabile e resistente al colore, che lo rende ideale per dispositivi e componenti medici sensibili. Il polietilene non trattiene facilmente batteri pericolosi e può resistere a detergenti aggressivi. È comunemente usato in contenitori, bottiglie e tubi, ecc., ma è suscettibile alle radiazioni UV ed è infiammabile. Ha una resistenza alla trazione di 4,000 psi.
Polipropilene: una termoplastica comunemente utilizzata per lo stampaggio a iniezione di dispositivi medici.
Il polipropilene è un materiale termoplastico con ottime proprietà meccaniche e resistenza chimica. Il polipropilene è relativamente forte e durevole, con una resistenza alla trazione molto elevata di 4,800 psi, e viene utilizzato in applicazioni che vanno dai paraurti automobilistici agli strumenti medici. Il polipropilene è comunemente usato nella produzione di siringhe monouso, connettori, protesi per nocche, suture non assorbibili, contenitori, fiale e sacchetti trasparenti, tra gli altri.
Polistirolo
Il polistirene è una delle materie plastiche più utilizzate. È una plastica vetrosa, trasparente e dura che è relativamente poco costosa ma ha una scarsa barriera all'ossigeno e al vapore acqueo e un punto di fusione relativamente basso. Il polistirene è comunemente usato nella produzione di provette, capsule di Petri, vassoi, stoviglie di plastica usa e getta, ecc.
Acrilico
Il PMMA ha una trasmissione quasi perfetta della luce visibile e ha l'insolita proprietà di trattenere i raggi di luce riflessi all'interno della sua superficie, quindi viene spesso utilizzato per realizzare fibre ottiche. Viene spesso utilizzato nei dispositivi medici per realizzare denti artificiali, impianti dentali, materiali per protesi dentarie, otturazioni dentali, lenti intraoculari e membrane per la dialisi.
Cloruro di polivinile
Il cloruro di polivinile (PVC) è uno dei polimeri termoplastici più utilizzati al mondo. È più comunemente utilizzato nelle industrie edilizie come pavimentazioni, tubazioni e rivestimenti nei laboratori sterili ospedalieri. In alcuni casi è anche usato come sostituto della gomma ed è anche comunemente usato nella produzione di dispositivi per emodialisi o emoperfusione, tubi per il sangue, sacche per il sangue e materiali protesici.
Policarbonato: una termoplastica comunemente utilizzata per lo stampaggio a iniezione di dispositivi medici
I policarbonati sono un gruppo di polimeri termoplastici naturalmente trasparenti alla luce visibile e resistenti ai raggi UV. Sono comunemente usati nelle lenti degli occhiali e sono considerati un buon sostituto del vetro. Il policarbonato è un materiale molto resistente che non è fragile ed è comunemente usato nei dispositivi medici. Le parti realizzate in policarbonato possono essere sterilizzate utilizzando vapore a 120°C, radiazioni gamma o metodi con ossido di etilene (Eto).
5. Trova un produttore di stampaggio ad iniezione affidabile
Quando affidi il tuo progetto di stampaggio a iniezione a un produttore, ti aspetti che soddisfi costantemente le tue aspettative e aggiunga valore al tuo progetto. Quindi, devi sapere come cercare in un produttore di stampaggio a iniezione.
Adeguata certificazione di stampaggio ad iniezione.
L'industria dello stampaggio a iniezione ha linee guida rigorose, in particolare per industrie speciali come quella medica.
Qualifica di progettazione e fabbricazione:
È molto importante che l'apparecchiatura del produttore soddisfi gli standard di qualità per la convalida del processo IQ/OQ/PQ. Inoltre, l'utilizzo di software di progettazione come SolidWorks CAD è una prestazione importante per determinare la loro capacità di prototipazione.
Certificazione di controllo e valutazione della qualità
Per i produttori, ISO 9001:2015 è una certificazione importante in quanto implica un adeguato sistema di gestione della qualità.
Sicurezza dei materiali e certificazione degli acquisti
Soprattutto in campo medico, la tracciabilità è molto importante. Garantire che i registri di produzione del produttore siano pienamente conformi ai vincoli legali ed etici pertinenti.
Livello di controllo di qualità del produttore
Lo stampaggio a iniezione richiede una stabilità estremamente elevata, quindi assicurati che il tuo fornitore implementi il controllo della qualità e le misure di sicurezza durante l'intero processo di produzione. Dai un'occhiata alla loro fabbrica per una soluzione pratica per la produzione di una gamma di parti termoplastiche. È saggio sentirli descrivere esempi specifici di pratica.
Attrezzature di produzione interne e meccanica professionale
Attrezzature di produzione avanzate e macchinisti interni sono una base importante per fornire alta qualità e soddisfare le aspettative di produzione. Una macchina utensile CNC a 5 assi, uno strumento di misura a tre coordinate, ecc. sono una condizione necessaria. Naturalmente, meccanici esperti dovranno seguire l'intera fase di sviluppo.
In caso di dubbi nella scelta dei materiali per lo stampaggio a iniezione, non esitate a contattarci DDPROTOTIPO immediatamente, vi consiglieranno gratuitamente, sulla base della loro esperienza di oltre 20 anni.