Costampaggio
Your masterclass in product design and development
Insight - Masterclass videos Protolabs
La nostra serie di video Insight-Masterclass vi aiuterà a padroneggiare la produzione digitale.
Oltre ai nostri suggerimenti di progettazione mensili, pubblicheremo regolarmente un nuovo video - ognuno di essi vi darà una visione più approfondita di come progettare parti migliori. Tratteremo argomenti specifici come la scelta del giusto materiale di stampa 3D, l'ottimizzazione del vostro progetto per la lavorazione CNC, le finiture superficiali per i componenti stampati e molto altro ancora.
Insight: Costampaggio - aggiungere durevolezza e robustezza
19.06.2020
Transcript
Salve e benvenuti alla masterclass di questa settimana.
In questo video, esamineremo in dettaglio il costampaggio.
Sapete bene che i pezzi in plastica stampati a iniezione sono resistenti. Possono sopportare carichi pesanti, temperature moderatamente elevate e gli effetti corrosivi di sostanze acide e alcaline. La plastica è anche più leggera e solitamente più economica del metallo.
Ma talvolta ha bisogno di essere “rinforzata”. Può essere il foro interno di una puleggia realizzata interamente in plastica che si usura troppo rapidamente oppure i fori chiusi di manici e pomelli stampati che tendono a spanarsi. La soluzione migliore è rinforzare queste aree con un inserto metallico.
Potete ovviamente aggiungere l’inserto dopo lo stampaggio ma a volte conviene inserirlo nello stampo prima di iniettare la plastica. In questo modo, eliminerete le operazioni secondarie e assicurerete un solido accoppiamento di metallo e plastica.
Non dovete però credere che questa sia la soluzione di tutti i vostri problemi; ci sono alcune cose che occorre sapere.
Innanzitutto, il costo del costampaggio è leggermente più elevato e i tempi di produzione più lunghi rispetto a quelli dello stampaggio a iniezione di un singolo pezzo perché l’inserto filettato, la boccola, il manicotto o la borchia vengono posizionati manualmente nello stampo.
Quando dovreste, dunque, scegliere il costampaggio?
Questo processo è adatto alla realizzazione di pezzi in plastica il cui impiego richieda una robustezza maggiore o una resistenza all’usura superiore in alcune aree.
I candidati ideali? Qualsiasi componente in plastica che si fissi ad un pezzo corrispondente con viti o bulloni. Oppure una superficie di sostegno nella quale una boccola in bronzo o in ottone aumenterà la vita utile del prodotto, che potrebbe essere la pala di un ventilatore o un ingranaggio della trasmissione.
Esaminiamo ora quali tipi di materiali termoplastici potete usare per il costampaggio. Le plastiche rigide per uso industriale come il Delrin o il PA (nylon) vanno benissimo, così come il polietilene e l’etilene. Potete persino usare la gomma siliconica liquida.
Quelli invece che producono risultati mediocri sono la PEI o la PEEK, plastiche dalle temperature di fusione molto elevate. Questo perché gli inserti sono spesso caricati manualmente e se, come noi, il vostro fornitore si avvale di un processo di produzione rapido utilizzando stampi non raffreddati per ridurre il costo dei pezzi e accelerare i tempi di realizzazione, non vorrete che l’inserto sia posizionato in uno stampo riscaldato a diverse centinaia di gradi. Il risultato sarebbe identico a ciò che accade quando si toglie dal forno un biscotto appena cotto: vi brucereste le dita!
Passiamo ora agli inserti veri e propri. Probabilmente scoprirete che il vostro fornitore non li mette a disposizione, perché di questo si occupano già numerose aziende che li producono specificatamente per i pezzi stampati in plastica. Se ne osservate uno da vicino, noterete che spesso è zigrinato sull'esterno o ha una forma particolare che lo mantiene saldamente in posizione. Quando vi rivolgete a terzi per la realizzazione degli inserti, assicuratevi di chiedere loro il file CAD di cui avrete bisogno insieme al design del pezzo e ai disegni dell’assemblaggio per ottenere un preventivo e l’analisi del progetto.
Quando si tratta di progettare il pezzo, dovrete valutare quasi tutti gli aspetti che vengono presi in considerazione per qualsiasi altro componente stampato a iniezione. Prevedete angoli di spoglia adeguati, lo spessore delle pareti uniforme, eliminate i sottosquadri: sono i soliti consigli di cui abbiamo già parlato nei nostri precedenti video della serie “Insight- Masterclass”.
Occorre però ricordare che quel pezzo di metallo deve essere ancora più resistente.
Come ho già detto, la maggior parte dei fornitori caricherà probabilmente a mano l’inserto nello stampo. E poiché di solito gli stampi sono piuttosto caldi, l’operatore indosserà dei guanti. Sapete bene quanto sia difficile maneggiare con i guanti oggetti di piccole dimensioni: per questo motivo, il fornitore indicherà le dimensioni minime che gli inserti dovranno rispettare. In Protolabs, per esempio, preferiamo lavorare con inserti le cui dimensioni siano superiori a 3,17 mm di diametro, anche se si tratta sempre di dimensioni molto piccole, se ci pensate bene.
Inoltre, nessun inserto dovrebbe essere posizionato troppo in profondità nello stampo; consigliamo un rapporto di 2:1 tra lo spazio libero (per consentire il passaggio della mano dell’operatore) e la profondità dell’inserto.
Il vostro fornitore dovrà anche orientare il pezzo in modo diverso per posizionare e trattenervi l’inserto, onde evitare che cada. Infine, gli inserti devono avere dimensioni congrue; raccomandiamo una tolleranza di 0,05 mm sulle superfici di posizionamento per evitare la formazione di bave.
Per ultimo, quando la plastica fusa fluisce attorno ad un oggetto, come il vostro inserto, e si unisce poi sull’altro lato, si formeranno cordoni di saldatura. Di solito, queste linee sottili sono soltanto estetiche, ma possono portare alla successiva formazione di fessurazioni. Per evitare questo problema potete procedere in due modi: il primo consiste nell’utilizzare un materiale rinforzato con fibra di vetro e il secondo nell’aumentare lo spessore delle pareti attorno a queste aree. Pareti leggermente più spesse o nervature nell'area attorno all'inserto rappresentano un'ottima soluzione per sostenerlo e impedirne il movimento.
Si tratta di accorgimenti che il vostro fornitore dovrebbe conoscere e sui quali vi potrà consigliare nell’ambito della sua analisi di fattibilità; come sempre, vi raccomandiamo quindi di lavorare in stretta collaborazione.
È tutto per questa settimana. Alla prossima!
Con un ringraziamento speciale a Natalie Constable.
