Früher waren Metalle die Hauptlösung bei der Auswahl von Komponentenmaterialien, die Festigkeit, Haltbarkeit und die Fähigkeit erforderten, Belastungen unter verschiedenen Belastungen standzuhalten; Schlag-, Scher-, Zug- und Verzugsbeanspruchungen. Mit modernen technologischen Fortschritten in der Finite-Elemente-Analyse (FEA), Composite Engineering und Präzisions-Spritzgussverfahrenist die Umwandlung von Teilen von Metall in Kunststoff zu einer praktikablen, wirtschaftlichen und beliebten Lösung geworden.

Die Verwendung von Kunststoffen reduziert nicht nur das Teilegewicht und die Herstellungskosten, sondern verbessert auch die Designflexibilität durch weniger Herstellungsvorgänge. Die Verwendung wissenschaftlicher Methoden, um Kunststoffkomponenten mit Metallkomponenten vergleichbar zu machen, kann zu Komponenten mit der gleichen strukturellen Integrität führen, mit zusätzlichen Vorteilen wie chemischer Beständigkeit und elektromagnetischer (EM) und Hochfrequenz (RF)-Abschirmung.

Um das Fahrzeuggewicht zu reduzieren und die Kraftstoffeffizienz zu verbessern, haben die Automobil- und Luft- und Raumfahrtindustrie Pionierarbeit geleistet, indem sie Metallteile durch Kunststoffteile ersetzten. In einem kürzlich von der American Society of Mechanical Engineers (ASME) veröffentlichten Artikel heißt es:

Durch die Verwendung von Materialien in technischer Qualität mit einem geeigneten strukturellen Design können Kunststoffteile tatsächlich stärker sein als Metallteile. Die Möglichkeit, strukturelle Festigkeitsmerkmale (wie Rippen, Buckel und Eckstreben) zum Zeitpunkt der Erstproduktion zu formen (anstatt später zu befestigen, zu schweißen und zu kleben), erhöht die Gesamtfestigkeit des zusammengesetzten Teils und reduziert zusätzliche Kosten.

Das geeignete Polymermaterial und der Formungseffekt können vorläufig durch Verwendung von Finite-Elemente-Analyse-Engineering-Software und Mold-Flow-Tests bestätigt werden. Zusätzliche Spannungsbelastungssimulationen, die von Maschinenbauexperten durchgeführt werden, können den Kunden die Gewissheit geben, dass ihre Teileumwandlung durch wissenschaftliche, objektive und Echtzeitdaten unterstützt wird.

Betrachten Sie die folgenden drei Faktoren, die die Umstellung von Metallteilen auf Kunststoff überzeugend unterstützen:

  • Geringeres Gewicht

In Anbetracht des spezifischen Gewichts von Aluminium (das Verhältnis von Dichte oder Masse zweier Substanzen) wird es normalerweise wegen seines lobenswerten Gewichts-Festigkeits-Verhältnisses verwendet, das zwischen 2.5 und 2.8 SG liegt. Zum Vergleich: Polycarbonat, einer der dichteren Kunststoffe, hat einen Dichtebereich von 1.2 bis 1.4 SG. Die Umstellung von Metall- auf Kunststoffteile war sehr erfolgreich bei der Reduzierung des Gewichts von Komponenten, was direkt die Transportkosten senkt und auch die Herstellungs- und Verarbeitungskosten senken wird. Die Herstellung von Metallteilen erforderte schon immer leistungsstarke Maschinen, viele Betriebszyklen und qualifizierte Mechaniker. Ein einziger Spritzgussvorgang, der in weniger als einer Minute abgeschlossen werden kann, produziert ähnliche Kunststoffteile.

  • Mehrteilige Fusion

Spritzgießen ist in der Lage, komplexe Geometrien herzustellen, einschließlich Vorsprünge, Rippen, Löcher, Gewinde, Bodenschnitte und Anschlüsse – alles mit strengen Toleranzen. Durch die Erstellung einer konstruierte Präzisionsform und Hochgeschwindigkeits-Produktionsprozess können vielseitige Kunststoffteile effizient hergestellt werden. Während Druckguss als das Metalläquivalent von angesehen wird Kunststoffspritzguss ziehen Sie diese potenziellen Materialzusätze in Betracht, die Kunststoffteile zu einer besseren Lösung machen:

  • Schmierstoffe: verbessern den Verschleiß und reduzieren die Reibung
  • Kohlenstoffstahl oder Edelstahl: Verbesserte elektrische Leitfähigkeit und EMI/RFI-Abschirmung
  • Mineralien: elektrische Eigenschaften, Dimensionsstabilität und Schlagfestigkeit
  • Modifikator: Erhöht die Zähigkeit
  • UV-Schutz: Behalten Sie die Stabilität in der Außenumgebung bei
  • Farbstoffe: Unbegrenzte Farbauswahl
  • Festigkeitsmodifikator: Glas, Wolfram, Kevlar, Kupfer
  • Reduzieren Sie die Kosten

Durch die Verwendung von Kunstharzen wie Nylon oder ABS können dickere und schwerere Druckguss-Metallteile durch stärkere, dünnere und gleichmäßigere Kunststoffteile ersetzt werden. Weniger Material bedeutet geringere Materialkosten. Durch den Wegfall von Multi-Pass-Bearbeitungsvorgängen (wie Gewindeschneiden, Schweißen und Oberflächenveredelung) können Hochgeschwindigkeits-Single-Pass-Produktionszyklen die Herstellungskosten im Vergleich zu Metallteilen um 25 % bis 50 % senken. Es gibt eine Vielzahl von Hochleistungspolymermischungen und Mischungen, die entwickelt werden können, um spezifische Leistungsanforderungen zu erfüllen, von denen viele eine erschwingliche Alternative zu Metallen und Legierungen darstellen.

Der Prozess wird eingeleitet, indem erfahrene Präzisionsspritzgussgeräte konsultiert werden, um die Wirtschaftlichkeit der Umwandlung von Metallteilen in Kunststoff zu bestimmen. Durch technische Überprüfungen können die aktuellen Material- und Funktionsanforderungen des Projekts bestimmt werden, um Konsistenz und höchste Qualität zwischen den Teilen während des gesamten Projektlebenszyklus sicherzustellen.

Viele Kunden von RJC sind daran interessiert, die Kosten für die Herstellung von Teilen zu senken, insbesondere für solche aus Thermoplasten. Das Aufbringen einer vollständigen Erwärmung funktioniert nicht, da es zu einem Verziehen und einer Verformung des Kunststoffs entlang der Schweißnaht kommt. Nutzen Sie unseren Ultraschallschweißservice, um sichere, effektive und sehr langlebige Schweißnähte ohne direkte Erwärmung zu erzielen.