Spuitgieten is een techniek voor het maken van onderdelen door vloeibaar materiaal in een specifieke vorm te brengen. Het is cruciaal in de hedendaagse productie, omdat het de productie van grote hoeveelheden items mogelijk maakt.
In de automobielsector zijn onderdelen zoals dashboards, bumpers en interieurbekleding onmogelijk te produceren zonder spuitgieten. Het automotive molding injection-proces maakt de productie van deze componenten mogelijk.
Wat is spuitgieten in de auto-industrie?
Automotive spuitgieten is een proces van het ontwikkelen van auto-onderdelen door vloeibare materialen in een specifieke vorm te injecteren. Het is gebruikelijk in de automobielsector om ingewikkelde maar lichtgewicht onderdelen te produceren.
Soorten spuitgieten
Er zijn verschillende soorten spuitgiettechnieken:
2K spuitgieten
Bij 2K-spuitgieten worden twee afzonderlijke kleuren of materialen achter elkaar ingespoten met behulp van twee totaal verschillende sjablonen. Een ontwerp met een combinatie van twee kleuren waarvoor verschillende mallen nodig zijn, kan zelfs buigen toestaan na het plaatsen van het eerste onderdeel.
Matrijsontwerpers maken mallen door een ander onderdeel in het afgewerkte onderdeel te spuiten. Hierbij gebruiken ze additieven, kleuren of verf.
Sommige materialen moeten nog verder gemengd of versmolten worden om het eindproduct te verkrijgen.
Het is een duur productieproces, omdat voor elk sjabloon andere gereedschappen en onderdelen nodig zijn.
Dit beperkt het materiaalgebruik, dat alleen voor relatief goedkope producten kan worden gebruikt.
Hierdoor zijn de producten waarvoor dit type mallen nodig zijn, beperkt van aard: ze zijn zeer sterk, maar relatief goedkoop.
Daarom zal er veel vraag zijn naar een flexibel productieproces dat gemakkelijker te implementeren is voor het maken van sterke, broze onderdelen of beide. Bovendien kunnen twee materialen die hetzelfde zijn, maar twee verschillende sjablonen vereisen, in één gebouwde sjabloon worden geïnjecteerd.
Overgieten
Overmolding is een proces waarbij een andere laag materiaal wordt geplaatst of een bestaand onderdeel of substraat wordt gecoat. Het substraat wordt in de matrijsholte geplaatst en vervolgens wordt het overmoldingmateriaal in de matrijs gespoten.
Vormontwerpers zorgen voor een uniforme materiaaldiffusie in de holte door specifieke holtes te ontwerpen. Het overmoldingmateriaal koelt af en zet uit op het substraat. De viscositeit, injectietemperatuur en druk van het materiaal worden tijdens dit proces strikt gecontroleerd.
Invoegen Molding
Insert molding is het proces van het vormen van kunststofproducten die inserts bevatten, met name metalen inserts. Metalen inserts worden in de matrijsholte geponst en er wordt kunststofmateriaal omheen gespoten.
Vormspecialisten ontwerpen holtes rond het inzetstuk, zodat ze nauwkeurig worden geplaatst tijdens het vormen. Zodra het op zijn plaats zit, wordt het gesmolten plastic materiaal gegoten om af te koelen en te harden voordat het samensmelt met het metalen inzetstuk.
Dit betekent dat het gegoten plastic als gripbron fungeert rond de metalen inzetstukken en zo een sterke verbinding vormt.
Materialen die worden gebruikt bij spuitgieten in de automobielindustrie
De gebruikte materialen kunnen verschillen afhankelijk van de aard van het werk in dit proces. Een veelvoorkomende plastic injectie omvat ABS, dat is gebruikelijk, dat is polycarbonaat en ook polypropyleen. Geavanceerde materialen versterkte composieten worden op grote schaal gebruikt om de robuustheid en duurzame prestaties te verbeteren.
Door gebruik te maken van deze materialen kunnen fabrikanten inspelen op de vraag naar lichte, robuuste en moderne onderdelen voor nieuwe voertuigen.
Voordelen van auto-spuitgieten
Precisietechniek en efficiëntie
Omdat onderdelen met nauwe toleranties zijn ontworpen voor productie via automotive polymeerinjectie, minimaliseren ze productiefouten en verbeteren ze de efficiëntie. Individuele onderdelen worden geproduceerd volgens de minimaal vereiste normen, waardoor het hele proces wordt verbeterd.
Hoge kwantiteitsproductie en lange productieruns
Dit proces is het meest geschikt voor massaproductie van verschillende onderdelen. Het stelt fabrikanten in staat om veel onderdelen in korte tijd en tegen lage kosten te produceren. Spuitgieten op lange termijn is goed in het behouden van kwaliteit bij massaproductie.
Op maat gemaakte oplossingen
Spuitgieten biedt op maat gemaakte opties voor de automobielsector. Het maakt de productie mogelijk van onderdelen met verschillende vormen, afmetingen en andere gegoten eigenschappen. Deze aanpasbaarheid voldoet aan de verschillende behoeften van moderne voertuigen en hun vormen en toepassingen.
Lichtgewicht en voertuigelektrificatie
Gewicht is het andere belangrijke voordeel van het injectieproces. Het verlicht de massa van componenten die in een voertuig zijn geïnstalleerd, waardoor de functionaliteit, brandstofefficiëntie en prestaties worden verbeterd. Lichtgewicht onderdelen zijn cruciaal voor elektrische en hybride auto's.
Vergelijking van spuitgieten met alternatieve productiemethoden
Persvormen
Dit proces gebruikt hitte en druk om materiaal in een malholte te vormen. Het wordt vaak gebruikt voor grote, platte of matig gebogen onderdelen, zoals carrosseriepanelen en structurele componenten van auto's.
Vergeleken met spuitgieten is het over het algemeen langzaam en niet zo geschikt voor complexe geometrieën. Het kan echter grote onderdelen en vezelversterkte materialen met gemak en goede structurele sterkte aan.
stempelen
Stansen omvat het vormen van plaatmetaal met behulp van een matrijs en pers. Het is ideaal voor grootschalige productie van dunne, platte onderdelen zoals carrosseriepanelen en beugels. Stansen is goed voor snelheid en kosten in massaproductievolumes.
Het kan echter alleen onderdelen met eenvoudige vormen vormen en is minder effectief dan spuitgieten voor complexe gebogen vormen of onderdelen met verschillende diktes.
Toepassingen van autospuitgieten
Spuitgieten is erg populair voor exterieuronderdelen van auto's, zoals de carrosserie, bumpers en panelen.
Het maakt ook units voor energiesystemen, zoals batterijbehuizingen, en units voor zichtsystemen, zoals koplampen en achterlichtbehuizingen. Deze onderdelen zijn belangrijk voor de prestaties en veiligheid van de auto.
Complete voertuigen en zitsystemen
Bij de productie van zitsystemen vormen de spuitgegoten stoelcomponenten, zoals stoelframes, kussens en bekleding, het belangrijkste onderdeel.
In sommige gevallen wordt het proces opgenomen in de productie van complete voertuigen, zoals lichtgewicht elektrische en hybride voertuigen.
Spuitgieten in de medische en elektronische productie
In bredere zin helpt spuitgieten ook bij het produceren van medische instrumenten en apparaten. De startcomponenten van dergelijke apparaten die spuitgegoten plastic bevatten, zijn componenten die zijn gemaakt van andere plastic materialen.
Spuitgieten is eveneens belangrijk bij de productie van elektronica, waarbij cilindrische behuizingen, buisvormige connectoren en circuitonderdelen worden geproduceerd.
Spuitgieten in industriële en agrarische toepassingen
Spuitgieten is ook belangrijk in industriële en agrarische toepassingen. Het kan stevige, taaie onderdelen produceren voor zware apparatuur, machines en gereedschappen. Deze flexibiliteit zorgt ervoor dat spuitgieten verschillende industrieën kan bedienen en tegelijkertijd kwaliteitsonderdelen kan leveren die efficiënt, nauwkeurig en betrouwbaar zijn.
Impact van additieve productie op het spuitgietproces in de automobielindustrie
Wat is additieve technologie precies?
3D-printen, of Additive Technology, is de praktijk van het creëren van driedimensionale structuren uit een digitaal bestand met behulp van 3D-creativiteitstechnieken. In dit proces wordt het materiaal geïntegreerd en wordt de structuur laag voor laag opgebouwd.
Deze technologie verhoogt de mate van complexiteit van de vormen die het kan produceren. Klassieke methoden zouden deze vormen extreem moeilijk of onmogelijk maken.
3D-printen is in veel verschillende vormen te vinden, ook in de auto-industrie. 3D-printen wordt meestal toegepast voor het maken van prototypes, gereedschappen en zelfs voor het produceren van onderdelen.
Voordelen van Fused Deposition Modeling bij het maken van mallen
Het grootste pluspunt dat je kunt voelen en zien is hoe snel mallen ontworpen en gemaakt kunnen worden. Enkele andere voordelen zijn daarvan meer uitgesproken. Een groot nadeel van mallen maken is de kosten en tijd die ermee gemoeid zijn.
Er is geen andere manier om mallen te gebruiken. Met 3D-printen is het echter eenvoudig om prototypes in een mum van tijd te ontwerpen en produceren.
Traditionele benaderingen worden volledig omgedraaid, omdat nu alleen het noodzakelijke wordt toegevoegd. Het is een milieuvriendelijkere benadering om afval te verminderen.
Desondanks duurt het ontwerp- of revisieproces minder lang dan normaal. Hierdoor kunnen bedrijven sneller herontworpen goederen maken en testen.
Productiebedrijven die gebruikmaken van additieve productie
Veel bedrijven gebruiken additieve productie naast spuitgieten. Nicolet Plastics maakt prototypemallen met behulp van 3D-printen, wat hen helpt ontwerpen te testen voordat ze beginnen met grootschalige productie.
Sare Plastics gebruikt ook 3D-printen om mallen te produceren. Deze mallen worden gebruikt voor kleine series en op maat gemaakte onderdelen. Deze bedrijven profiteren van snelle productie en kostenvoordelen, terwijl ze uitstekende kwaliteit garanderen.
DFM in spuitgieten in de automobielindustrie
Rol van DFM met betrekking tot spuitgieten
DFM is een van de belangrijkste overwegingen bij spuitgieten van auto's. Het betreft de productie van componenten door ze zo te ontwerpen dat ze economisch te produceren zijn.
DFM is absoluut nuttig bij het voorkomen van productieproblemen, het verminderen van afvalpercentages en het verlagen van de productiekosten.
Over het algemeen kan worden aangenomen dat componenten die op maakbaarheid zijn ontworpen, een hogere winstgevendheid opleveren en betrouwbaarder zijn.
DFM-processen bepalen welke apparatuur en materialen worden gebruikt bij de productie van het onderdeel en aan welke eisen moet worden voldaan.
Automobiel DFM-factoren
Bij het DFM moet ook rekening worden gehouden met een aantal factoren in de automobielindustrie.
Zo is bijvoorbeeld de geometrie van de te produceren onderdelen een belangrijke factor. Deze moet zo ontworpen worden dat ondersnijdingen worden vermeden en het onderdeel eenvoudig uit de mal te halen is.
Componenten met verschillende wanddiktes zullen waarschijnlijk falen door kromtrekken en andere materiaalproblemen, dus een uniforme dikte is noodzakelijk. De keuze van het materiaal is ook belangrijk bij het overwegen van sterkte, duurzaamheid en kosten.
Bovendien moet het componentontwerp spuitgegoten kunnen worden met behulp van gegoten onderdelen, waardoor de productie-efficiëntie wordt verbeterd.
Elementen zoals geïntegreerde klikklemmen, interne ribben en externe nokken kunnen worden gebruikt om onderdelen te versterken zonder dat dit de kosten verhoogt of de constructie ingewikkelder maakt.
DFM betekent ook dat je de algemene technologie kent om de onderdelen zo snel en kosteneffectief mogelijk te produceren.
Materialen voor spuitgieten in de automobielindustrie
Verschillende materialen worden gebruikt bij spuitgieten in de automobielindustrie om aan specifieke behoeften te voldoen. Polypropyleen, ABS en polycarbonaten zijn de meest voorkomende kunststoffen. Deze kunststoffen zijn relatief goedkoop, lichtgewicht en zeer sterk.
Ze zijn ideaal voor veel auto-onderdelen. Geavanceerde materialen, zoals glasvezelversterkte nylon koolstofvezelversterkte kunststoffen en versterkte composieten, worden gebruikt.
Deze materialen zijn sterker en beter bestand tegen hitte en stoten. Hierdoor zijn ze uitermate geschikt voor hoogwaardige auto-onderdelen.
Nieuwe geavanceerde materiaalselectie moet bestaande oplossingen ondersteunen en dit expertise- en kennisniveau moet worden bereikt. Dit betekent dat de juiste, betaalbare alternatieven aanwezig moeten zijn.
Deskundigen op het gebied van automaterialen kennen de eigenschappen van verschillende materialen en kennen de specialisten op het gebied van materiaalkunde.
Dit verhoogt de prestaties van het voertuig verder. Materiaalwetenschappers helpen fabrikanten bij het naleven van veiligheids-, duurzaamheids- en milieuvoorschriften.
Casestudies over spuitgieten in de automobielindustrie
Projectvoorbeelden die succesvol zijn geïmplementeerd met projecten die als model hebben gediend voor veel leveranciers van auto-onderdelen
Automotive injection molding heeft verschillende succesvolle projecten die laten zien hoe je met thermoplastische polymeren en composieten kunt werken. Een van deze cases onderzoekt de ontwikkeling van lichtgewicht materialen voor interne componenten in elektrische auto's.
Het belangrijkste doel was om het gewicht te verminderen, maar toch de nominale veiligheids- en sterkte-eisen te behouden.
Nieuwe materialen, zoals koolstofvezel-kunststofversterkt materiaal, konden dit probleem oplossen. Door de materialen te verbeteren, werden uitstekende prestaties bereikt terwijl het nettogewicht van de auto werd geminimaliseerd.
Het was een uitdaging om Z-geprinte producten te produceren met nauwe toleranties. Het antwoord was de capaciteit van 2K-spuitgieten om meerdere verbindingen te combineren tot een onderdeel, wat de precisieproductie van alle componenten mogelijk maakte.
Het resultaat is een verbeterde productiviteit en lagere productiekosten. Beide voorbeelden laten zien hoe ontwikkelingen in de spuitgiettechnologie tot winnende resultaten leiden.
Conclusie
De vooruitzichten voor de automobielsector met betrekking tot spuitgieten lijken veelbelovend. Nieuwe materialen en technologieën zullen blijven bijdragen aan de efficiëntie en de levering van prestaties.
Naarmate er meer ingewikkelde ontwerpen in voertuigen worden verwerkt, zal de markt voor componenten van superieure kwaliteit groeien. Samenwerken met bekwame leveranciers zal helpen de verwachte kwaliteit en innovatie te leveren tegen concurrerende prijzen.
