Tworzywa konstrukcyjne, takie jak PA66-GF30, PPS z włóknem szklanym i PEEK, są coraz częściej stosowane w wymagających aplikacjach motoryzacyjnych, elektrycznych, przemysłowych i wysokowydajnych.
W porównaniu ze standardowymi tworzywami sztucznymi, takimi jak ABS czy PP, materiały te zapewniają doskonałe właściwości mechaniczne, termiczne i wymiarowe. Stwarzają one jednak dodatkowe wyzwania w zakresie projektowania form wtryskowych oraz kontroli procesu formowania wtryskowego.
Dodanie włókna szklanego znacząco zmienia zachowanie tworzywa termoplastycznego podczas formowania wtryskowego.
Materiał ten może zapewnić lepszą:
Jednakże włókna wpływają również na płynięcie tworzywa, skurcz, wygląd powierzchni oraz zużycie formy.
Dlatego formę należy zaprojektować z uwzględnieniem rzeczywistego materiału, zamiast traktować tworzywo z włóknem szklanym tak samo jak żywicę nienapełnioną.
Podczas wtrysku włókna szklane wykazują tendencję do orientowania się zgodnie z kierunkiem płynięcia tworzywa.
Oznacza to, że skurcz w kierunku płynięcia i w kierunku poprzecznym może być różny.
W przypadku elementów o krytycznych wymiarach może to prowadzić do:
Dlatego położenie punktu wtrysku i kierunek wypełniania powinny być brane pod uwagę na wczesnym etapie projektowania formy.
Wysokowydajne tworzywa konstrukcyjne wymagają starannego zaprojektowania kanałów i punktów wtrysku.
Celem jest osiągnięcie stabilnego wypełniania przy jednoczesnym uniknięciu nadmiernego ciśnienia, ścinania i niekorzystnej orientacji włókien.
W przypadku skomplikowanych elementów analiza płynięcia (Moldflow) może pomóc inżynierom ocenić zachowanie tworzywa podczas wypełniania i porównać różne układy punktów wtrysku przed wykonaniem formy.
Włókna szklane mają właściwości ścierne.
Podczas powtarzających się cykli formowania materiały wzmacniane włóknem szklanym mogą zwiększać zużycie:
W przypadku form produkcyjnych o przewidywanej dużej liczbie cykli wtrysku należy rozważyć odpowiednią stal narzędziową, obróbkę cieplną oraz lokalne rozwiązania zwiększające odporność na zużycie.
Materiały takie jak PA66-GF30, PPS i PEEK mają bardzo zróżnicowane wymagania przetwórcze.
Polimery wysokowydajne mogą wymagać znacznie wyższych temperatur formy niż konwencjonalne tworzywa sztuczne.
Dlatego układ kontroli temperatury formy musi być projektowany z myślą o konkretnym tworzywie i procesie formowania, a nie poprzez stosowanie standardowego układu chłodzenia w każdym projekcie.
Tworzywa konstrukcyjne są często wybierane do elementów wymagających precyzyjnego montażu.
Jednak sam wybór materiału wysokowydajnego nie gwarantuje automatycznie wąskich tolerancji.
Na ostateczne wymiary nadal mogą wpływać:
W przypadku wymiarów krytycznych czynniki te należy przeanalizować podczas analizy DFM i zweryfikować podczas prób formy oraz kontroli wymiarowej.
Gdy sam materiał ma kluczowe znaczenie dla funkcjonowania produktu, testowanie prototypu z użyciem niepowiązanego materiału zastępczego może nie odzwierciedlać dokładnie zachowania w produkcji seryjnej.
Na przykład prototyp wydrukowany w 3D lub wykonany z ABS może posłużyć do weryfikacji podstawowej geometrii, ale nie odtworzy w pełni skurczu, sztywności ani zachowania wynikającego z orientacji włókien w elemencie wtryskiwanym z PA66-GF30 lub PPS.
W przypadku zastosowań krytycznych prototypowa forma wtryskowa z użyciem docelowego materiału produkcyjnego może zapewnić znacznie bardziej miarodajną walidację.
Przed przystąpieniem do budowy formy dla elementów z tworzyw konstrukcyjnych należy przeanalizować następujące informacje:
Geometria detalu → Gatunek materiału → Wymagania funkcjonalne → Krytyczne tolerancje → Przewidywana wielkość produkcji → Żywotność formy → Projekt formy → Próby formy i walidacja
Łączne uwzględnienie tych czynników pozwala ograniczyć modyfikacje formy i poprawić stabilność produkcji.
Formowanie wtryskowe PA66-GF30, PPS, PEEK i innych tworzyw konstrukcyjnych wymaga czegoś więcej niż tylko doboru odpowiedniej temperatury formowania.
Zachowanie materiału należy uwzględnić już na etapie projektowania detalu, doboru przewężek, projektowania chłodzenia, doboru stali oraz walidacji procesu.
Firma MID Mould oferuje produkcję form wtryskowych na zamówienie oraz usługi formowania wtryskowego elementów z tworzyw konstrukcyjnych — od analiz DFM i analiz płynięcia po próby form i produkcję.
Jeśli opracowujesz element z tworzyw konstrukcyjnych wzmacnianych włóknem szklanym lub wysokowydajnych polimerów, prześlij nam swoje rysunki, gatunek materiału oraz wymagania projektowe w celu oceny oprzyrządowania.
