Lo stampaggio a iniezione è una tecnica per creare parti inserendo materiale liquido in una forma specifica. È fondamentale nella produzione odierna, poiché consente la produzione di grandi quantità di articoli.
Nel settore automobilistico, parti come cruscotti, paraurti e finiture interne sono impossibili da produrre senza stampaggio a iniezione. Il processo di stampaggio a iniezione per autoveicoli consente la produzione di questi componenti.
Cos'è lo stampaggio a iniezione nel settore automobilistico?
Lo stampaggio a iniezione per uso automobilistico è un processo di sviluppo di parti di automobili mediante l'iniezione di materiali liquidi in una forma specifica. È comune nel settore automobilistico produrre parti complicate ma leggere.
Tipi di stampaggio ad iniezione
Esistono diversi tipi di tecniche di stampaggio a iniezione:
Stampaggio a iniezione 2K
Nello stampaggio a iniezione 2K, due colori o materiali separati vengono iniettati in sequenza utilizzando due modelli completamente diversi. Un design di combinazione a due colori che richiede stampi diversi può persino consentire la piegatura dopo aver posizionato la prima parte.
I progettisti di stampi creano gli stampi iniettando una parte diversa nella parte pronta, utilizzando additivi, colori o vernici.
Per ottenere il prodotto finale, alcuni materiali potrebbero richiedere un'ulteriore miscelazione o fusione.
Ne consegue un processo di produzione costoso, poiché per ogni modello sono necessari utensili e parti diverse.
Ciò limita il materiale utilizzato alla realizzazione di prodotti di fascia relativamente bassa.
Di conseguenza, i prodotti che richiedono questo tipo di stampi sono di natura limitata, con elevata resistenza ma costi relativamente bassi.
Pertanto, un processo di produzione flessibile più facile da implementare sarà molto richiesto per creare parti resistenti, fragili o entrambe. Inoltre, due materiali che sono entrambi uguali ma richiedono due modelli diversi possono essere iniettati in un modello costruito.
Sovrastampaggio
Il sovrastampaggio è un processo di posizionamento di un altro strato di materiale o di rivestimento di un componente o substrato esistente. Il substrato viene posizionato nella cavità dello stampo e quindi il materiale di sovrastampaggio viene iniettato nello stampo.
I progettisti di stampi assicurano una diffusione uniforme del materiale nella cavità progettando cavità specifiche. Il materiale di sovrastampaggio si raffredda e si fissa sul substrato. La viscosità del materiale, la temperatura di iniezione e la pressione sono rigorosamente controllate durante questo processo.
Stampaggio a inserto
Lo stampaggio a inserto è il processo di stampaggio di prodotti in plastica che contengono inserti, in particolare inserti metallici. Gli inserti metallici vengono punzonati nella cavità dello stampo e il materiale plastico viene iniettato attorno a essi.
Gli specialisti degli stampi progettano le cavità attorno all'inserto in modo che siano posizionate con precisione durante lo stampaggio. Una volta in posizione, il materiale plastico fuso viene versato per raffreddarsi e indurirsi prima di fondersi con l'inserto metallico.
Ciò significa che la plastica stampata agisce come una fonte di presa attorno agli inserti metallici, formando un legame forte.
Materiali utilizzati nello stampaggio a iniezione per autoveicoli
I materiali utilizzati possono variare a seconda della natura del lavoro in questo processo. Un'iniezione di plastica comune include ABS, che è comune, cioè policarbonato e anche polipropilene. I materiali compositi rinforzati avanzati sono ampiamente utilizzati per migliorare la robustezza e le prestazioni durature.
Utilizzando questi materiali, i produttori possono rispondere alla domanda di componenti leggeri, robusti e moderni per i nuovi veicoli.
Vantaggi dello stampaggio ad iniezione automatica
Ingegneria di precisione ed efficienza
Poiché le parti con tolleranza stretta sono progettate per la produzione tramite iniezione di polimeri per l'automotive, riducono al minimo gli errori di produzione e migliorano l'efficienza. Le singole parti sono prodotte secondo gli standard minimi richiesti, migliorando l'intero processo.
Produzione ad alta quantità e lunghe serie di produzione
Questo processo è più adatto per la produzione in serie di varie parti. Consente ai produttori di produrre molte parti in poco tempo e a basso costo. Lo stampaggio a iniezione a lungo termine è efficace nel mantenere la qualità con la produzione in serie.
Soluzioni personalizzate
Lo stampaggio a iniezione fornisce opzioni personalizzate al settore automobilistico. Consente la produzione di parti di diverse forme, dimensioni e altre proprietà di stampaggio. Questa personalizzazione soddisfa le varie esigenze dei veicoli moderni e delle loro forme e applicazioni.
Peso leggero ed elettrificazione dei veicoli
La ponderazione è l'altro importante vantaggio del processo di iniezione. Alleggerisce la massa dei componenti installati in un veicolo, migliorandone la funzionalità, l'efficienza del carburante e le prestazioni. Le parti leggere sono fondamentali per le auto elettriche e ibride.
Confronto tra stampaggio a iniezione e metodi di produzione alternativi
Stampaggio a compressione
Questo processo utilizza calore e pressione per modellare il materiale all'interno di una cavità dello stampo. Viene spesso utilizzato per parti grandi, piatte o moderatamente curve, come pannelli di carrozzeria per automobili e componenti strutturali.
Rispetto allo stampaggio a iniezione, è generalmente lento e non è adatto per geometrie complesse. Tuttavia, può gestire parti di grandi dimensioni e materiali rinforzati con fibre con facilità e buona resistenza strutturale.
stampigliatura
Lo stampaggio implica la formatura della lamiera usando una matrice e una pressa. È ideale per la produzione ad alto volume di parti sottili e piatte come pannelli e staffe della carrozzeria. Lo stampaggio è ottimo per la velocità e i costi nei volumi di produzione di massa.
Tuttavia, può formare solo parti con forme semplici ed è meno efficace dello stampaggio a iniezione per forme curve complesse o parti realizzate con spessori variabili.
Applicazioni dello stampaggio ad iniezione automobilistico
Lo stampaggio a iniezione è molto diffuso per le parti esterne delle automobili, tra cui la carrozzeria esterna, i paraurti e i pannelli.
Produce anche unità per sistemi di alimentazione, come le custodie delle batterie, e unità per sistemi di visione, come i fari e le custodie dei fanali posteriori. Queste parti sono importanti per le prestazioni e la sicurezza dell'automobile.
Veicoli completi e sistemi di seduta
Nella fabbricazione dei sistemi di seduta, il componente più importante è la pressofusione dei componenti del sedile, come telai, cuscini e finiture.
In alcuni casi, il processo è incorporato nella produzione di veicoli completi, come veicoli elettrici e ibridi leggeri.
Stampaggio a iniezione nella produzione medica ed elettronica
In un ambito più ampio, lo stampaggio a iniezione aiuta anche nella produzione di strumenti e dispositivi medici. I componenti di partenza di tali dispositivi contenenti plastica stampata a iniezione sono componenti realizzati in altri materiali plastici.
Allo stesso modo, lo stampaggio a iniezione è importante nella produzione di componenti elettronici, che consentono di realizzare involucri cilindrici, connettori tubolari e componenti di circuiti.
Stampaggio a iniezione in applicazioni industriali e agricole
Lo stampaggio a iniezione è importante anche nelle applicazioni industriali e agricole. Può produrre parti robuste e resistenti per attrezzature pesanti, macchine e utensili. Questa flessibilità consente allo stampaggio a iniezione di servire diversi settori, fornendo al contempo parti di qualità che sono efficienti, precise e affidabili.
Impatto della produzione additiva sul processo di stampaggio a iniezione per autoveicoli
Cos'è esattamente la tecnologia additiva?
La stampa 3D, o tecnologia additiva, è la pratica di creazione di strutture tridimensionali da un file digitale utilizzando tecniche di creatività 3D. In questo processo, il materiale viene integrato e la struttura viene costruita strato per strato.
Questa tecnologia aumenta il grado di complessità delle forme che può produrre. I metodi classici renderebbero queste forme estremamente difficili o impossibili.
La stampa 3D può essere utilizzata in molte forme diverse, anche nel settore automobilistico. La stampa 3D viene solitamente utilizzata per creare prototipi, utensili e persino per la produzione di componenti.
Vantaggi della modellazione a deposizione fusa nella fabbricazione di stampi
Il più grande vantaggio che si può percepire e vedere è la rapidità con cui si possono progettare e creare gli stampi. Altri vantaggi sono più pronunciati. Uno svantaggio importante delle pratiche di fabbricazione degli stampi è il costo e il tempo coinvolti.
Non c'è altro modo per aggirare l'uso degli stampi. Tuttavia, con la stampa 3D, è facile progettare e produrre i prototipi in pochissimo tempo.
Gli approcci tradizionali sono completamente invertiti perché ora viene aggiunto solo ciò che è necessario. È un approccio più rispettoso dell'ambiente per ridurre gli sprechi.
Tuttavia, il processo di progettazione o revisione richiede meno tempo del solito. Ciò consente alle aziende di creare e testare i beni riprogettati più rapidamente.
Aziende manifatturiere che utilizzano la produzione additiva
Molte aziende utilizzano la produzione additiva insieme allo stampaggio a iniezione. Nicolet Plastics crea stampi prototipo utilizzando la stampa 3D, che li aiuta a testare i progetti prima di intraprendere la produzione su larga scala.
Sare Plastics utilizza anche la stampa 3D per produrre stampi. Questi stampi sono utilizzati per piccole tirature e parti realizzate su misura. Queste aziende godono di una produzione rapida e di vantaggi in termini di costi, garantendo al contempo un'eccellente qualità.
DFM nello stampaggio a iniezione per autoveicoli
Ruolo del DFM nello stampaggio a iniezione
Il DFM è una delle considerazioni più importanti nello stampaggio a iniezione per automobili. Riguarda la fabbricazione di componenti progettandoli in modo che siano economici da produrre.
Il DFM è sicuramente utile per prevenire problemi di produzione, ridurre i tassi di scarto e abbassare i costi di produzione.
Nel complesso, si può immaginare che i componenti progettati in base alla producibilità raggiungano una maggiore redditività e siano più affidabili.
I processi DFM determinano le attrezzature e i materiali utilizzati nella produzione del pezzo, nonché i requisiti che devono essere soddisfatti.
Fattori DFM automobilistici
Per il DFM occorre tenere conto anche di alcuni fattori del settore automobilistico.
Ad esempio, la geometria delle parti da produrre è un fattore importante. Deve essere progettata in modo da evitare sottosquadri e la parte è facile da rimuovere dallo stampo.
I componenti con spessori di parete variabili hanno probabilità di guastarsi a causa di deformazioni e altri problemi di materiali, quindi è necessario uno spessore uniforme. La scelta del materiale è importante anche per considerare resistenza, durata e costo.
Inoltre, il componente deve poter essere progettato per essere iniettato utilizzando parti stampate, migliorando così l'efficienza produttiva.
Per rinforzare le parti senza complicarle o aumentare i costi, è possibile utilizzare elementi quali clip a scatto integrate, nervature interne e sporgenze esterne.
DFM significa anche conoscere la tecnologia generale per produrre i componenti nel modo più rapido ed economico.
Materiali per stampaggio a iniezione per l'industria automobilistica
Nello stampaggio a iniezione per l'industria automobilistica vengono utilizzati materiali diversi per soddisfare esigenze specifiche. Polipropilene, ABS e policarbonati sono le plastiche più comuni. Queste plastiche sono relativamente economiche, leggere e molto resistenti.
Sono ideali per molti componenti automobilistici. Vengono utilizzati materiali avanzati, come plastiche rinforzate con fibra di carbonio e nylon caricato con vetro e compositi rinforzati.
Questi materiali offrono maggiore robustezza, resistenza al calore e agli urti, rendendoli adatti alla realizzazione di componenti automobilistici di alta gamma.
La nuova selezione avanzata dei materiali deve supportare le soluzioni esistenti e questo livello di competenza e conoscenza deve essere raggiunto. Ciò significa che devono essere presenti le alternative giuste e accessibili.
Gli esperti di materiali per l'automotive conoscono le caratteristiche dei diversi materiali e conoscono gli specialisti della scienza dei materiali.
Ciò aumenta ulteriormente le prestazioni del veicolo. Gli scienziati dei materiali aiutano i produttori a rispettare le normative sulla sicurezza, sulla sostenibilità e sull'ambiente.
Casi di studio sullo stampaggio a iniezione per autoveicoli
Esempi di progetti implementati con successo con progetti che sono stati utilizzati come modelli per molti fornitori di ricambi auto
Lo stampaggio a iniezione per l'industria automobilistica ha diversi progetti di successo che dimostrano come lavorare con polimeri termoplastici e compositi. Uno di questi casi esplora lo sviluppo di materiali leggeri per componenti interni in automobili elettriche.
Il problema principale era ridurre il peso mantenendo i requisiti nominali di sicurezza e resistenza.
Nuovi materiali, come il materiale rinforzato in plastica con fibra di carbonio, sono stati in grado di risolvere questo problema. Il potenziamento dei materiali ha permesso di ottenere prestazioni superbe riducendo al minimo il peso netto dell'auto.
Era difficile produrre prodotti stampati a Z con tolleranze strette. La risposta è stata la capacità dello stampaggio a iniezione 2K di combinare più composti in una parte, il che ha consentito la produzione di precisione di tutti i componenti.
Il risultato è una maggiore produttività e costi di produzione inferiori: entrambi i casi dimostrano come gli sviluppi nella tecnologia dello stampaggio a iniezione portino a risultati vincenti.
Conclusione
Le prospettive per il settore automobilistico per quanto riguarda lo stampaggio a iniezione sembrano promettenti. Nuovi materiali e tecnologie continueranno ad aumentare l'efficienza e la fornitura di prestazioni.
Man mano che nei veicoli vengono incorporati design più complessi, il mercato dei componenti di qualità superiore si espanderà. Collaborare con fornitori qualificati aiuterà a fornire la qualità e l'innovazione attese a prezzi competitivi.