Śledź mnie na: 
Jak wybrać odpowiedni materiał do formowania wtryskowego?
Według niepełnych statystyk w bibliotece materiałów znajduje się obecnie 45 serii polimerów, czyli aż 85,000 XNUMX rodzajów tworzyw sztucznych, które można z grubsza podzielić na dwie kategorie: tworzywa termoutwardzalne i tworzywa termoplastyczne. Formowanie wtryskowe jest jedną z najpopularniejszych metod wytwarzania części na dużą skalę, a wybór odpowiedniego materiału może wydawać się trudnym zadaniem. Wymaga to szczegółowego zrozumienia materiału i musi odnosić się do celu, wydajności i kosztów wykonania części. Z pewnością niektóre materiały mogą być bardziej odpowiednie, ale nie ma jednego uniwersalnego rozwiązania, jeśli chodzi o formowanie wtryskowe. Wybierając odpowiedni materiał, możesz poprawić formę, dopasowanie i funkcjonalność swoich części. W ostatecznym rozrachunku wybrany materiał jest zawsze bezpośrednio związany z zastosowaniem części.
1. Różnica między tworzywami termoutwardzalnymi a tworzywami termoplastycznymi
Kluczowa różnica między termoutwardzalnymi i termoplastycznymi tworzywami sztucznymi polega na tym, że reagują one na ciepło z różnymi wynikami.
Tworzywo termoutwardzalne. Materiał ten zwiększa wytrzymałość po podgrzaniu lub wystawieniu na działanie wysokich temperatur; na przykład termoutwardzalne produkty z tworzyw sztucznych zachowują swoją ogólną wytrzymałość i kształt po wystawieniu lub wystawieniu na działanie wyższych temperatur. Ta charakterystyczna decyzja jest korzystna przy produkcji dużych stałych części i zespołów. Dobrze znoszą więcej zastosowań i ekstremalne warunki. Termoutwardzalne mają również istotne wady. Po podgrzaniu ich wewnętrzna struktura zmienia się i nie można ich zmienić, co uniemożliwia ich ponowne użycie. Wysoka temperatura topnienia termoutwardzalnych tworzyw sztucznych nie nadaje się do procesu formowania wtryskowego. Ponadto nie wszystkie tworzywa termoutwardzalne mają tę samą temperaturę topnienia. Każdy materiał inaczej reaguje na ciepło, dlatego w przypadku określonego rodzaju termoutwardzalnego tworzywa sztucznego może być wymagana specjalna maszyna, która generalnie nie jest uniwersalna.
Tworzywa termoplastyczne.Tworzywa termoplastyczne to materiały nadające się do recyklingu, które można ponownie wykorzystać bez zmiany ich struktury chemicznej po wielokrotnym ogrzewaniu i chłodzeniu. W przypadku formowania wtryskowego tworzywa termoplastyczne mają tę zaletę, że mają stosunkowo niską temperaturę topnienia, co czyni je bardziej odpowiednimi do produkcji części z tworzyw sztucznych na dużą skalę.
* Tworzywa termoplastyczne generalnie kosztują więcej niż tworzywa termoutwardzalne.
2. Czynniki, które należy wziąć pod uwagę przy wyborze materiałów
Aby znaleźć odpowiedni materiał na część z tworzywa sztucznego, warto pomyśleć wstecz. Przygotuj się na udzielenie odpowiedzi na następujące pytania: Do czego będzie używana dana część? Jakiemu naciskowi będzie podlegać ta część? Czy pracują w trudnych warunkach? Czy montaż jest skomplikowany? Ustalenie priorytetów następujących czynników może pomóc w wyborze odpowiedniego materiału:
pozycja montażowa: Pozycja montażu części jest czynnikiem, który należy wziąć pod uwagę.
W słońcu, na świeżym powietrzu, w wilgotnym środowisku lub zainstalowany wewnątrz lub na zewnątrz modułu?
Temperatura: Czy część działa w zimnej lodówce lub w środowisku o wysokiej temperaturze, takiej jak temperatura pokojowa lub pod maską?
Koło życia: Czy średni czas pracy części wynosi 5 lat, 10 lat lub dłużej?
Gwarancja: Zwłaszcza w branży motoryzacyjnej należy liczyć się z tym, że części mogą ulec uszkodzeniu po kilku latach. Ile będzie kosztować naprawa?
Ograniczenia kosztowe: Komercyjne tworzywa sztuczne, takie jak polietylen o dużej gęstości lub polipropylen, zwykle mają dużą gęstość, niskie ciepło i stosunkowo tanie. Drugi to tworzywa konstrukcyjne, takie jak PEEK, PEI i inne materiały, które są odporne na wysokie temperatury i bardzo twarde, ale ich koszt jest stosunkowo wysoki.
Wymagania dotyczące wyglądu: czy część wymaga tekstury, jak wysokie musi być wykończenie powierzchni, czy części kolorowe są bardziej odpowiednie niż części przezroczyste itp.
Po wymyśleniu początkowego pytania, możesz wykluczyć większość materiału, ale nadal musisz rozważyć następną serię pytań, aby jeszcze bardziej zawęzić materiał:
Funkcja projektowania: Biorąc pod uwagę właściwości mechaniczne części, czy potrzebujesz takich funkcji, jak elastyczność, ściśliwość i przyczepność? Czy wymaga wytrzymałości na rozciąganie? Jakie są wymagania dotyczące udarności lub izolacji elektrycznej części? Czy materiał wymaga wkładek klejonych, takich jak wielomateriałowe obtryskiwanie lub formowanie wkładek? Ważnym czynnikiem jest również waga części.
Czynniki środowiskowe: W jakim środowisku operacyjnym będzie narażona część? Czy będzie narażony na chemikalia, czy musi być trudnopalny, jakie są wymagania UV?
Zobowiązania: W przypadku niektórych branż części wymagają progów dostępu do materiałów. Czy twoja część wymaga certyfikacji żywności, czy musi być zgodna z FDA? A może wymaga klasy medycznej, ISO, zgodności elektrycznej itp.?
Różnice między tworzywami termoutwardzalnymi a tworzywami termoplastycznymi
| Polimery termoutwardzalne | Polimery termoplastyczne |
| Można go podgrzać i uformować tylko raz | Można wielokrotnie podgrzewać i formować |
| Twardnieją podczas formowania i nie miękną po podgrzaniu | Po podgrzaniu miękną (czasem upłynniają) |
| Nie topią się. Mogą wytrzymać wysokie temperatury. | Po zastosowaniu ciepła stają się białe, odzyskując twardość po schłodzeniu. |
| Do 5 minut do stabilizacji | Stabilizację można osiągnąć w 10 sekund |
| Wysoka odporność termiczna i chemiczna. | Dobre właściwości mechaniczne i łatwa obróbka. |
| Nierozpuszczalny. | Nierozpuszczalny w rozpuszczalnikach organicznych. |
| Przykłady: silikony, niektóre rodzaje poliestrów i materiałów fenolowych. | Przykłady: polietylen, polipropylen, polistyren, polichlorek winylu. |
3. Zalety i zastosowania powszechnie stosowanych tworzyw termoplastycznych
Profesjonalny wtryskiwanie fabryka zwykle dostarcza na stanie dziesiątki tworzyw sztucznych klasy inżynierskiej, a także musi obsługiwać więcej specjalnych materiałów wymaganych przez klientów. Zalety i zastosowania powszechnie stosowanych tworzyw termoplastycznych zostały podsumowane na podstawie inwentaryzacji materiałów w magazynie firmy DDPROTOTYPE, dostawcy form wtryskowych w Chinach.
① ABS (akrylonitryl-butadien-styren).
Zalety: ABS jest twardym, odpornym na uderzenia tworzywem sztucznym o niskim skurczu, stabilnych wymiarach i doskonałej odporności na kwasy i zasady, szeroko stosowanym w różnych dziedzinach. Cena tego materiału jest stosunkowo tania.
Pola aplikacji: W tym między innymi produkty elektroniczne, piloty zdalnego sterowania, komputery, telefony, kosmetyki, urządzenia podręczne, obudowy itp.
Środki ostrożności: Części formowane wtryskowo wykonane z ABS będą miały linie spawu i mogą mieć wgłębienia i puste przestrzenie w niektórych obszarach, w których jest grubszy. Na szczęście ABS można mieszać z PC, a ulepszony materiał może znacznie rozwiązać wady.
②ABS/PC
Zalety: Hybrydowy materiał ABS/PC ma zarówno wytrzymałość i odporność termiczną poliwęglanu, jak i elastyczność i stabilność wymiarową ABS, który jest materiałem o doskonałych właściwościach mechanicznych. Materiał ten ma wyższą odporność na ciepło niż ABS. W niskich temperaturach materiał ten ma wyższą odporność na uderzenia niż PC.
Aplikacje: Te materiały hybrydowe są powszechne między innymi w przemyśle motoryzacyjnym, elektronicznym i telekomunikacyjnym.
Środki ostrożności: Materiał ABS/PC maksymalizuje wady podczas formowania z jednego materiału, takie jak problemy z grubym formowaniem. W przypadku wyboru doskonałych właściwości mechanicznych i chęci obniżenia kosztów można wybrać ten materiał hybrydowy.
③PC (poliwęglan)
Zalety: PC to przezroczyste tworzywo sztuczne o optycznie czystym gatunku, wysokiej wytrzymałości, ekstremalnej odporności na uderzenia, niskim skurczu i dobrej stabilności wymiarowej. Ponadto PC ma dobrą odporność na ciepło, a wykończenie powierzchni obrabianych części jest bardzo wysokie.
Aplikacje: W tym między innymi soczewki, światła, obudowy telefonów komórkowych, komponenty elektroniczne, sprzęt medyczny, szkło kuloodporne itp.
Środki ostrożności: PC sprawia, że części są grubsze, mogą występować puste przestrzenie, pęcherzyki powietrza lub wgłębienia. Ponadto odporność chemiczna części PC jest stosunkowo słaba. Mieszanka ABS/PC jest dobrym zamiennikiem PC i może rozwiązać niektóre wady, ale wyprodukowane części są nieprzezroczyste.
④PA lub PPA (poliamid alifatyczny)
Zalety: PA to tworzywo konstrukcyjne o doskonałych parametrach. Ma doskonałe właściwości mechaniczne, wyjątkową odporność na korozję, olejoodporność, odporność na ciepło itp., a jego wzmocnienie i modyfikacja uniepalniająca mogą znacznie poprawić jego odporność na ciepło. właściwości, stabilność i ognioodporność. Nylon występuje w wielu odmianach (4, 6/6, 6, 6/10, 6/12, 12 itd.). Każdy materiał ma swoje zalety. Nylon ma wysoką wytrzymałość i odporność na wysoką temperaturę, doskonałą odporność chemiczną. Na przykład nylon 6/6 ma wysoką wytrzymałość i twardość oraz jest bardzo odporny na zużycie. Nylon 6 jest bardzo sztywny i wytrzymały w niskich temperaturach. Nylon 6/12 ma lepszą odporność na uderzenia.
Aplikacje: W tym między innymi części o cienkich ściankach, wały, koła zębate i łożyska, śruby, pompy, prowadnice itp.
Środki ostrożności: Nylon łatwo się odkształca, o czym powszechnie wiadomo. W niektórych określonych środowiskach, na przykład wewnątrz wilgotnej lodówki, na ogół unika się części nylonowych. Ponieważ nylon jest materiałem pochłaniającym wodę, może powodować zmiany w rozmiarze i strukturze części oraz jej uszkodzenie.
⑤POM (polioksymetylen)
Zalety: Dzięki wytrzymałości, sztywności, twardości i wytrzymałości jest bardzo twardy w porównaniu z innymi tworzywami sztucznymi. Jednocześnie ma dobrą smarowność i odporność na rozpuszczalniki organiczne, a także ma dobrą elastyczność. Dlatego to tworzywo sztuczne jest bardzo odpowiednie do produkcji powierzchni łożysk i kół zębatych.
Aplikacje: W tym między innymi koła zębate, pompy, wirniki, łopatki, łańcuchy przenośników, wentylatory, elementy przełączników, przyciski i pokrętła itp.
Środki ostrożności: Ze względu na skurcz POM konieczne jest zaprojektowanie jednolitej grubości ścianki podczas produkcji części. Ze względu na swoją śliskość trudno ją malować czy pokrywać, trudno też uzyskać efekt estetyczny.
⑥PMMA (polimetakrylan metylu)
Zalety: Znany również jako akryl, jest również przezroczystym tworzywem sztucznym o dobrych właściwościach optycznych, wykończeniu powierzchni, odporności na zarysowania i niskim skurczu.
Podanie: W tym między innymi soczewka, rura świetlna, soczewka, abażur, światłowód, logo itp.
Środki ostrożności: PMMA jest stosunkowo kruchy, łatwo pęka po przyłożeniu siły i ma słabą odporność chemiczną.
⑦PP (polipropylen)
Zalety: PP ma dobrą plastyczność, dobrą sztywność powierzchni i odporność na zarysowania. Jest to niedrogie tworzywo sztuczne o dobrej odporności na uderzenia, odporności na zużycie, bardzo ciągliwości, dobrym wydłużeniu, kwasoodporności alkaliach.
Aplikacje: W tym między innymi zawiasy, wentylatory, zakrętki do butelek, pipety medyczne itp.
Środki ostrożności: PP stanie się kruchy w niskiej temperaturze. Wytwarzanie grubszych części może powodować tworzenie się pęcherzyków powietrza, istnieje również ryzyko skurczu i wypaczenia.
⑧PBT (politereftalan butylenu)
Zalety: PBT to materiał inżynierski o doskonałych parametrach, który ma doskonałą wytrzymałość i odporność na zmęczenie, odporność na ciepło, dobrą odporność na warunki atmosferyczne, dobre właściwości elektryczne i niską absorpcję wody. Wzmocnienie i modyfikacja uniepalniająca może znacznie poprawić jego odporność na ciepło, stabilność wymiarową i trudnopalność. Jest bardzo odpowiedni do samochodów i zapewnia dobre właściwości elektryczne elementom elektronicznym. Jest średniej do wysokiej wytrzymałości, twardy, ma również dobrą odporność na paliwa, oleje, tłuszcze i wiele rozpuszczalników i nie pochłania zapachów.
Podanie: Nie ogranicza się do łożysk ślizgowych, kół zębatych, szlifierek, odkurzaczy; guziki itp.
Środki ostrożności: Żywica PBT jest łatwa do wypaczenia i trudna do przetworzenia na części cienkościenne.
⑨PPSU (polifenylosulfon)
Zalety: PPSU charakteryzuje się wysoką ciągliwością i odpornością na ciepło, jest materiałem odpornym na wysokie temperatury i stabilnym wymiarowo. Ma również odporność na promieniowanie i pewną odporność na kwasy i zasady.
Aplikacje: Nie ogranicza się do elementów urządzeń medycznych, tac do sterylizacji, akcesoriów do ciepłej wody, gniazd i złączy itp.
Środki ostrożności: W przypadku grubszych części PPSU może powodować puste przestrzenie, pęcherzyki powietrza. Rozpuszczalniki organiczne i węglowodory powodują pewną korozję materiałów PPSU. Barwników na ogół nie można dodawać do żywicy PPSU.
⑩PEEK (polieteroeteroketon)
Zalety: PEEK to materiał odporny na wysokie temperatury, dobrą odporność chemiczną, trudnopalny, doskonałą wytrzymałość i stabilność wymiarową, powszechnie stosowany w przemyśle medycznym, lotniczym i motoryzacyjnym.
Podanie: Nie ogranicza się do łożysk, części tłoków i pomp, przewodów izolowanych itp.
Uwagi: PEEK to materiał o wysokiej wydajności, więc koszt jest bardzo wysoki.
⓫PEI (polieteroimid)
Zalety: Podobnie jak PEEK, PEI jest materiałem o odporności cieplnej i ognioodporności, doskonałej wytrzymałości i stabilności wymiarowej oraz dobrej odporności chemicznej. Powszechnie stosowany w przemyśle medycznym, lotniczym i motoryzacyjnym.
Aplikacje: nie ograniczając się do instrumentów medycznych i chemicznych; klimatyzatory, rurociągi itp.
Uwagi: PEI to również materiał o dużej rotacji, ale tańszy od PEEK.
Powyższe 11 materiałów jest powszechnie stosowanych w formowaniu wtryskowym. Pamięci DDPROTOTYPE zawierają również inne plastikowe opcje, takie jak PPS, TPE, TPU, LCP, HDPE, LDPE i PSU, a żywice te mogą również poprawić wydajność poprzez dodanie włókna szklanego i węglowego.
4. Typowe materiały do medycznego formowania wtryskowego
Od dawna uważa się, że tworzywa sztuczne mają przewagę nad metalami w zastosowaniach medycznych. Ponieważ w kontakcie z ludzkim ciałem metal może reagować chemicznie z roztworem soli w ludzkim ciele. W procesie formowania wtryskowego branża medyczna ma najwyższe wymagania i jest bardzo poszukiwana. Jakość medycznych elementów formowanych wtryskowo jest związana ze zdrowiem człowieka, a nawet zagraża jego życiu. Podczas współpracy z producentami form wtryskowych do zastosowań medycznych bardzo ważne jest, aby w pełni rozumieli oni właściwości najczęściej stosowanych tworzyw termoplastycznych w formowaniu wtryskowym w medycynie, co jest jednym z przejawów przestrzegania przez producenta surowych norm produkcyjnych. Poniżej przedstawiamy typowe materiały i zastosowania medycznych części do formowania wtryskowego. Zwykle te materiały medyczne nie są używane jako materiały zapasowe, ale muszą być używane w produkcji po dokładnych testach przed produkcją.
Polietylen (DPE)
Polietylen, zdecydowanie najczęściej stosowane tworzywo sztuczne na świecie, jest ekonomicznym materiałem klasy medycznej, który jest niechłonny, nie ulega biodegradacji i jest odporny na kolory, dzięki czemu idealnie nadaje się do wrażliwych urządzeń i komponentów medycznych. Polietylen nie zatrzymuje łatwo niebezpiecznych bakterii i jest odporny na ostre środki czyszczące. Jest powszechnie stosowany w pojemnikach, butelkach i rurach itp., ale jest wrażliwy na promieniowanie UV i jest łatwopalny. Ma wytrzymałość na rozciąganie 4,000 psi.
Polipropylen – powszechnie stosowany termoplast do formowania wtryskowego wyrobów medycznych.
Polipropylen jest materiałem termoplastycznym o doskonałych właściwościach mechanicznych i odporności chemicznej. Polipropylen jest stosunkowo wytrzymały i trwały, o bardzo wysokiej wytrzymałości na rozciąganie wynoszącej 4,800 psi i jest używany w różnych zastosowaniach, od zderzaków samochodowych po narzędzia medyczne. Polipropylen jest powszechnie stosowany między innymi do produkcji jednorazowych strzykawek, łączników, protez golonka, niewchłanialnych szwów, pojemników, fiolek i przezroczystych toreb.
Polistyren
Polistyren jest jednym z najczęściej stosowanych tworzyw sztucznych. Jest to szkliste, przezroczyste, twarde tworzywo sztuczne, które jest stosunkowo niedrogie, ale ma słabą barierę dla tlenu i pary wodnej oraz stosunkowo niską temperaturę topnienia. Polistyren jest powszechnie stosowany do produkcji probówek, szalek Petriego, tacek, jednorazowych plastikowych zastaw stołowych itp.
Akryl
PMMA ma prawie idealną transmisję światła widzialnego i ma niezwykłą właściwość zatrzymywania wiązek światła odbijanych na swojej powierzchni, dlatego często jest używany do produkcji światłowodów. Jest często stosowany w urządzeniach medycznych do wykonywania sztucznych zębów, implantów dentystycznych, materiałów na protezy dentystyczne, wypełnień dentystycznych, soczewek wewnątrzgałkowych i membran do dializy.
Chlorek winylu
Polichlorek winylu (PVC) jest jednym z najczęściej stosowanych polimerów termoplastycznych na świecie. Jest najczęściej stosowany w przemyśle budowlanym, takim jak podłogi, rurociągi i siding w sterylnych laboratoriach szpitalnych. W niektórych przypadkach jest również stosowany jako substytut gumy, a także jest powszechnie stosowany w produkcji urządzeń do hemodializy lub hemoperfuzji, rurek do krwi, worków na krew i materiałów protetycznych.
Poliwęglan – powszechnie stosowany termoplast do formowania wtryskowego wyrobów medycznych
Poliwęglany to grupa termoplastycznych polimerów, które są naturalnie przezroczyste dla światła widzialnego i odporne na promienie UV. Są powszechnie stosowane w soczewkach okularowych i są uważane za dobry zamiennik szkła. Poliwęglan to bardzo mocny materiał, który nie jest kruchy i jest powszechnie stosowany w urządzeniach medycznych. Części wykonane z poliwęglanu można sterylizować metodą parową o temperaturze 120°C, promieniowaniem gamma lub tlenkiem etylenu (Eto).
5. Znajdź godnego zaufania producenta form wtryskowych
Kiedy powierzasz swój projekt formowania wtryskowego producentowi, oczekujesz, że będzie konsekwentnie spełniał Twoje oczekiwania i dodawał wartość do Twojego projektu. Trzeba więc wiedzieć, jak szukać u producenta form wtryskowych.
Odpowiednia certyfikacja formowania wtryskowego.
Przemysł formowania wtryskowego ma surowe wytyczne, szczególnie dla branż specjalnych, takich jak medycyna.
Kwalifikacje projektowe i produkcyjne:
Bardzo ważne jest, aby sprzęt producenta spełniał standardy jakościowe dla walidacji procesu IQ/OQ/PQ. Ponadto korzystanie z oprogramowania do projektowania, takiego jak SolidWorks CAD, jest ważnym czynnikiem określającym ich zdolność do tworzenia prototypów.
Certyfikat kontroli jakości i oceny
Dla producentów ISO 9001:2015 jest ważnym certyfikatem, ponieważ oznacza odpowiedni system zarządzania jakością.
Certyfikacja bezpieczeństwa materiałów i zaopatrzenia
Szczególnie w medycynie identyfikowalność jest bardzo ważna. Upewnij się, że dokumentacja produkcyjna producenta jest w pełni zgodna z odpowiednimi ograniczeniami prawnymi i etycznymi.
Poziom kontroli jakości producenta
Formowanie wtryskowe wymaga wyjątkowo wysokiej stabilności, dlatego upewnij się, że Twój dostawca wdraża środki kontroli jakości i bezpieczeństwa w całym procesie produkcyjnym. Sprawdź ich fabrykę, aby znaleźć praktyczne rozwiązanie do produkcji szeregu części termoplastycznych. Mądrze jest słuchać, jak opisują konkretne przykłady praktyki.
Własny sprzęt produkcyjny i profesjonalni mechanicy
Własny zaawansowany sprzęt produkcyjny i mechanicy są ważną podstawą do zapewniania wysokiej jakości i spełniania oczekiwań produkcyjnych. 5-osiowa obrabiarka CNC, trójrzędowy przyrząd pomiarowy itp. to warunek konieczny. Oczywiście doświadczeni mechanicy będą musieli prześledzić cały etap rozwoju.
W przypadku jakichkolwiek wątpliwości w doborze materiałów do formowania wtryskowego zapraszamy do kontaktu PROTOTYP DD natychmiast, bezpłatnie doradzą, opierając się na swoim ponad 20-letnim doświadczeniu.