9 errori da evitare nel design di componenti da stampare a iniezione
Affrontate queste sfide per migliorare il design, ridurre i tempi di produzione e i costi dei pezzi stampati
A prima vista, il design dei componenti da sottoporre a stampaggio a iniezione potrebbe sembrare una semplice operazione, in quanto un polimero fuso viene compresso in una cavità. Semplice, no? In realtà, molti sono i modi in cui i vostri design possono incorrere in errori e dai pezzi progettati senza considerare i vari aspetti che influiscono sulla realizzabilità possono emergere numerosi problemi.
Questo suggerimento vi aiuterà a migliorare il design dei vostri pezzi, a ridurre i tempi di produzione e potrebbe persino consentirvi di risparmiare sui costi. L’elenco è stato compilato raccogliendo le problematiche più comuni che i nostri Application Engineer incontrano spesso quando esaminano le richieste di preventivo. Non si tratta di un elenco esaustivo, ma mette in luce alcuni aspetti importanti.
1. Evitate lo spessore di parete non uniforme
Nel design di un pezzo da stampare a iniezione, lo spessore delle pareti il più uniforme possibile contribuirà a rendere il componente più robusto. Altrimenti, le aree più sottili saranno soggette, per esempio, a depressione e deformazione. Se dovete progettare pareti più sottili in determinate posizioni, il loro spessore non deve essere inferiore al 40-60% della larghezza delle pareti adiacenti. Occorre ricordare che alcuni materiali presentano requisiti di spessore alquanto specifici se si intende ottenere da essi pezzi robusti. Conoscere le specifiche dei materiali usati vi permette di evitare molti problemi in un secondo tempo.
2. Passate gradualmente dalle aree spesse a quelle sottili
I pezzi fragili e deformati non piacciono a nessuno, per cui vi suggeriamo alcuni aspetti da tenere in considerazione per evitare che ciò accada. Dopo l’espulsione dallo stampo, i pezzi devono raffreddarsi. Le aree sottili si raffreddano inevitabilmente in modo più rapido rispetto a quelle spesse. La differenza tra le temperature può portare alla formazione di aree deboli, con il conseguente insorgere di depressioni e deformazioni. La soluzione a tale problema consiste nell’evitare forti differenze nello spessore delle pareti, di cui abbiamo appena parlato. Tra queste aree occorre creare invece delle transizioni graduali, che risulteranno in pezzi rispondenti alle vostre aspettative.
3. Siate molto cauti nel design di pezzi a forma di C
Indipendentemente dal loro orientamento, concavi sono intrinsecamente deboli se privi di sostegno. I pezzi dal design inadeguato una volta stampati hanno la tendenza a deformarsi, particolarmente quando si utilizzano materiali rinforzati in fibra di vetro. Questo tipo di materiale viene usato per le sue proprietà di maggiore robustezza, anche in termini di resistenza termica. Le fibre presenti nella plastica contrastano gli effetti del ritiro dovuti all'orientamento molecolare sia nei materiali amorfi che in quelli semicristallini. Ma non si espandono o contraggono con il cambiamento della temperatura, per cui i materiali rinforzati con fibra registrano solitamente un ritiro ridotto nella direzione del loro orientamento.
Poiché le fibre provocano un ritiro non uniforme nel pezzo stampato, i pezzi a forma di C sostenuti possono deformarsi in misura ancora maggiore rispetto ai materiali non rinforzati.
4. Valutate attentamente il formato del vostro file CAD
A volte riceviamo file CAD convertiti da file in formato .STL. Sebbene i file .STL siano accettabili per la stampa 3D, creano problemi con nello stampaggio ad iniezione. Ciò è dovuto al fatto che essi mostrano la superficie di un componente sotto forma di una serie di triangoli anziché delle curve vere e proprie presenti un pezzi reali.
Pertanto, non saremo in grado di quotare questi disegni e di rispedirveli richiedendo di apportare modifiche, con un conseguente dispendio di tempo per voi.
Se invece presentate i vostri design come file STEP utilizzando software CAD come SOLIDWORKS, Inventor, Pro-E, Catia o qualsiasi altro software e definite chiaramente gli spessori, non ci saranno problemi.
5. Siate parsimoniosi con le raggiature
L’inserimento di raggiature in un pezzo può avere un risultato incerto. Utilizzatele solo nelle aree che lo richiedono veramente, per esempio per eliminare gli spigoli vivi che potrebbero essere toccati dall’utilizzatore finale, o in aree funzionali critiche come il punto d’ingresso di un assemblaggio.
Alcune raggiature sono usate negli angoli interni di elementi fondamentali per rendere la geometria del pezzo più robusta. Le raggiature interne possono anche facilitare il flusso del materiale. In generale, il corretto posizionamento delle raggiature degli angoli può contribuire a creare pezzi stampati più robusti.
6. Prestate attenzione alle linee di giunzione e alle raggiature
Le linee di giunzione consentono sempre di affrontare interessanti sfide in termini di design e produzione. In genere, vogliamo che siano il più impercettibili possibile, e decidere dove posizionarle è un esercizio che richiede molte valutazioni estetiche e meccaniche. Ma dovete fare attenzione. Se provate a inserire una raggiatura attorno ad una linea di giunzione, potreste ritrovarvi con piccoli sottosquadri indesiderati nel vostro stampo e forse a dover anche fare i conti con la presenza di bava.
7. Se possibile, eliminate i sottosquadri
I sottosquadri sono elementi che rendono difficile l’espulsione del pezzo dallo stampo. A volte, i sottosquadri vengono creati mediante l’inserimento di camme ad azionamento laterale o pick-out, che aumentano però i tempi di produzione a causa dei costi e della complessità dello stampaggio. Se possibile, eliminate i sottosquadri per velocizzare notevolmente i tempi di produzione.
8. Stabilite se le finiture estetiche sono davvero necessarie
Probabilmente, le finiture estetiche sono l’aspetto più sottovalutato del design di un pezzo. Se non ne avete bisogno, non richiedetele. Potete sempre aggiungerle ai pezzi futuri, se necessario. Questo è un altro modo per risparmiare tempo e denaro. Detto ciò, se avete dubbi o desiderate ricevere dei chiarimenti, non esitate a contattare i nostri Application Engineers per discutere con loro le specifiche tipologie di finitura. Non dimenticate poi che le finiture applicate a tutte le superfici di un pezzo richiedono tempi di lavorazione più lunghi rispetto a quelle che interessano solo aree specifiche.
9. Considerate ogni pezzo come preventivo a se stante
Gli assemblaggi rappresentano una raccolta di pezzi e a volte avete bisogno del preventivo e della successiva produzione di uno soltanto di essi. Anche se desiderate ricevere il costo di ogni singolo elemento dell’assemblaggio, considerate ciascun pezzo come un preventivo a se stante. Questo ci facilita la comprensione di quello per cui dobbiamo fornirvi un costo e permette di accelerare il processo di preventivazione.
Regole generali per lo stampaggio a iniezione da osservare rigorosamente
Oltre ai problemi esaminati, da evitare o prendere attentamente in considerazione, forniamo alcuni suggerimenti di Best Practice che consigliamo di ricordare sempre. Non potremmo analizzare tutte queste informazioni senza elencare alcune misure che dovreste adottare.
Inclinazione delle chiusure
Per ottenere stampi durevoli e robusti è fondamentale mantenere una chiusura di 3 gradi tra i loro componenti.
Testo/Incisioni
Per ottenere testo in rilievo nel vostro pezzo, prevedete incisioni nel design dello stampo. Il testo fresato nello stampo apparirà in rilievo sul pezzo. La fresatura del testo nello stampo è un processo rapido, con tempi di produzione più celeri. Se volete che il testo sia ben definito, mantenete una larghezza minima del tratto che compone il carattere di 0,508 mm.
Angolo di spoglia/Spessore
Il nostro processo di stampaggio a iniezione standard fa affidamento sulla fresatura ad alta velocità. Come regola generale, utilizzate un angolo di spoglia di un grado per mm di profondità e uno spessore sufficiente da consentire la penetrazione della lama della fresa.
Apri e chudi dello stampaggio a iniezione
Ricordate di evitare i sottosquadri superflui (cfr. N. 7). Gli stampi “push/pull”, rispetto a quelli che presentano componenti o azionamenti aggiuntivi, non vi permettono soltanto di risparmiare denaro ma aumentano anche le vostre possibilità di ridurre i tempi di produzione.
Per ricapitolare
Come sempre, nessun suggerimento è in grado di parlare diffusamente di tutti gli errori che si riscontrano nello stampaggio a iniezione, ma questo documento è un punto di partenza, che riepiloga quelli più frequenti o importanti. Consultate le nostre linee guida di progettazione per lo stampaggio a iniezione, per essere sicuri di procedere nel modo corretto.
Per qualsiasi domanda, rivolgetevi ai nostri Application Engineer al numero +39 0321 381211 oppure scriveteci all’indirizzo [email protected]. Per iniziare oggi stesso il vostro prossimo progetto, non dovete fare altro che caricare un file CAD 3D per ottenere in poche ore un preventivo interattivo.