Turnare prin injecție cu două lovituri: Un ghid în profunzime pentru fabricarea avansată

În industria în creștere rapidă a producției de mase plastice, turnarea în două reprize, cunoscută și sub denumirea de turnare prin injecție în două reprize, a devenit din ce în ce mai mult următorul lucru important în revoluționarea industriei cu eficiență, precizie și utilizarea eficientă a materialelor multiple. Această tehnologie este cea care poate fi utilizată pentru fabricarea de componente complexe multi-color și multi-material, într-o singură lovitură. Ea asigură o performanță îmbunătățită a produsului, o mai bună lipire a materialelor, costuri reduse cu forța de muncă și costurile de asamblare. Fiind foarte populară în industrii precum cea auto, medicală, electronică de consum și electrocasnice, tehnica de turnare prin injecție în două timpi sprijină libertatea de proiectare și o performanță mai bună a produselor. Aceasta este perfectă pentru fabricarea pieselor care necesită mânere moi la atingere, finisaje în două culori, zone flexibile sau garnituri impermeabile. În comparație cu vechile metode de asamblare, acest proces reduce forța de muncă, risipa de materiale și timpul utilizat pentru realizarea produsului.

 În acest articol, vom afla cum funcționează acest proces, cum a fost explicat de știință, ce echipament este utilizat, care sunt aplicațiile sale tipice și de ce serviciile de turnare prin injecție în 2 timpi sunt în prezent solicitate în toate industriile.

Ce este turnarea cu două lovituri?

Turnarea cu două injecții este o metodă tehnică de turnare a plasticului, în care două materiale sau culori diferite de plastic sunt injectate într-o singură matriță, pentru a da naștere unei porțiuni finite. Procesul are loc în două etape succesive în timpul aceluiași ciclu de turnare care dispune de o mașină de turnare prin injecție special concepută care se ocupă cu două materiale diferite.

Spre deosebire de turnarea prin injecție tradițională, care modelează doar un singur material la un moment dat, tehnologia turnare cu două lovituri poate produce piese care sunt dual dure sau de contrast estetic, sau chiar multifuncționale, cum ar fi mânerele, garniturile sau sigiliile încorporate soft-touch.

Cum funcționează turnarea prin injecție în 2 timpi?

Procesul de turnare prin injecție în 2 timpi include următorii pași:

Pasul 1: Prima injecție de material

Materialul de bază, care este de obicei un termoplastic rigid, cum ar fi policarbonatul (PC) sau acrilonitril butadien stiren (ABS), este introdus în matriță pentru a crea structura primei piese. Acest material este de obicei injectat la:

• Temperatura: 230°C-290°C (446F-554 F) în funcție de rășina utilizată
• Presiunea de injecție: 800-1.500 bar (11.600-21.750 psi)
• Timp de răcire: 5 - 15 secunde, în funcție de grosimea peretelui și de geometria unei piese

Matrița este apoi fixată și se rotește (în cazul mașinilor cu platan rotativ) sau alunecă (în cazul sistemelor core-back), astfel încât prima lovitură să fie corect aliniată pentru a doua lovitură.

Etapa 2: A doua injecție de material

Un al doilea material, care este de obicei mai moale sau de altă culoare, este injectat deasupra sau în jurul primei componente care a fost turnată. Materiale precum elastomerii termoplastici (TPE) sau poliuretanii termoplastici (TPU) sunt comune. Parametrii lor de injectare includ:

• Temperatura: 180°C până la 240°C (356°F până la 464°F)
• Presiunea de injecție: 600-1,200 bar (8,700-17,400 psi)

Această etapă asigură legătura moleculară sau mecanică între cele două materiale. Se răcește, iar ultima piesă este ejectată în stare asamblată și este utilizabilă sau supusă unei postprocesări.

Materiale utilizate în turnarea în două timpi

Alegerea materialului este unul dintre cei mai importanți factori ai turnării în două timpi. Proprietățile de lipire ale primului și celui de-al doilea material, atât din punct de vedere chimic, cât și mecanic, sunt factori cheie în succesul procesului. Nepotrivirea componentelor poate cauza defecte precum delaminarea, deformarea sau rezistența structurală scăzută.

În cazul turnării în două etape, structura de bază dură a articolului este produsă în prima etapă, în timp ce a doua etapă produce o suprafață moale la atingere, o suprapunere funcțională sau o culoare secundară a articolului. În cele ce urmează sunt prezentate materialele comune pentru cele două etape:

Materiale First Shot (bază rigidă):

1. Policarbonat (PC):

PC a devenit popular datorită proprietăților sale de duritate și rezistență la impact și este utilizat în industria auto, electronică și medicală.

2. Acrilonitril butadien stiren (ABS):

Un material dur, al cărui plastic este ușor modelabil, cu o bună stabilitate dimensională și cu o suprafață netedă. Utilizat frecvent în electronica de larg consum.

3. Polipropilenă (PP):

Ușoare, rezistente chimic și rentabile. Utilizat în ambalaje, în bunuri de consum și produse auto.

4. Nylon (poliamidă/PA):

Oferă rezistență superioară, rezistență la abraziune, precum și proprietăți de stabilitate termică. Perfect pentru piesele structurale și mecanice.

Materiale pentru a doua lovitură: acoperire moale/flexibilă

1. Elastomeri termoplastici (TPE):

TPE-urile sunt materiale plastice flexibile, catifelate, cu o senzație moale la atingere. Excelente pentru mânere, garnituri, precum și pentru piese de uzură.

2. Poliuretan termoplastic (TPU):

Oferă o tensiune bună, transparență și o purtabilitate remarcabilă. Predomină în carcasele telefoanelor mobile și în ornamentele auto.

3. Polipropilenă modificată sau PP moale:

Pentru utilizare în cazul în care este necesar să se mențină un sistem cu un singur material, în special în cazul modelelor reciclabile sau cu un singur material.

4. Silicon (în anumite cazuri):

Aplicat în echipamente avansate, acesta posedă flexibilitate și rezistență la căldură, în special în aplicații medicale sau la temperaturi ridicate.

Împerecheri populare de materiale

Lipirea materialelor, în care lipirea mecanică constă în îmbinarea mecanică (întrepătrunderi și subtăieri) sau chimică, prin topirea împreună la interfață. Inginerii trebuie să ia în considerare ratele de contracție, temperatura de topire și forțele de lipire atunci când proiectează piese pentru turnarea în două etape.

Alternative la turnarea cu două lovituri

1. Suprapunere

Supramoldoarea se referă la procesul de supramoldoare a unui al doilea material peste o piesă deja turnată. În mod normal, trebuie să se utilizeze două procese sau mașini de turnare diferite. Este perfect pentru volume mai mici de producție și/sau piese mai simple.

2. Introduceți mulajul

În această tehnică, componentele preformate (cum ar fi inserțiile metalice sau electronice) sunt puse într-o matriță și umplute cu plastic. Este utilă pentru fabricarea pieselor hibride, care vor fi compuse din plastic și non-plastic.

3. Asamblare prin lipire adezivă sau mecanică

În loc să se modeleze două materiale într-unul singur, piesele individuale pot fi modelate și apoi fixate prin adezivi, șuruburi sau sudură cu ultrasunete. Această abordare este flexibilă, dar nu foarte eficientă în ceea ce privește producția în masă.

4. Turnare în mai multe cavități cu unelte separate

Uneori, piesele sunt turnate în diferite matrițe și apoi asamblate manual sau cu asamblare automată. Acest lucru durează mai mult, dar se poate avea o gamă mai largă de materiale și flexibilitate. 

Avantajele serviciilor de turnare prin injecție în 2 timpi

Cererea de servicii de turnare prin injecție în 2 timpi a crescut foarte mult din cauza numeroaselor beneficii care decurg din acestea:

1. Îmbunătățirea calității produselor

Turnarea cu două injecții creează o legătură între două materiale care este de obicei mai puternică decât orice fel de lipici sau fixare mecanică. Acest lucru garantează o durabilitate și o performanță optime, în special pentru aplicațiile supuse unor solicitări ridicate.

2. Eficiența costurilor

Costul uneltelor inițiale unelte de Turnare prin injecție cu 2 lovituri este totuși mai mare, dar economiile pe termen lung sunt semnificative. Prin evitarea operațiunilor secundare, cum ar fi asamblarea sau lipirea, producătorii economisesc forță de muncă și timp de producție.

3. Flexibilitate de proiectare

Produsele pot avea forme complicate, estetică multicoloră, zone funcționale (butoane soft-touch) etc., ceea ce reprezintă o mare provocare pentru turnarea dintr-o singură lovitură.

4. Impactul asupra mediului

Deoarece serviciile de turnare prin injecție în 2 timpi simplifică întregul proces într-un singur ciclu, serviciile reduc consumul de energie și risipa de materie primă. De asemenea, procesul permite realizarea de modele ușoare, care sunt, de asemenea, durabile.

Dezavantaje ale turnării în două timpi

Deși turnarea cu două injecții (cunoscută și sub denumirea de turnare prin injecție cu două injecții) oferă multe beneficii în ceea ce privește flexibilitatea designului, eficiența și performanța produsului, este, de asemenea, esențial să se cunoască deficiențele acestei opțiuni. Astfel de restricții pot afecta costul, termenul de execuție și fezabilitatea proiectului în general - în special atunci când este vorba de producții la scară mică sau de volume reduse.

1. Costul uneltelor și echipamentelor inițiale

Costul ridicat al sculelor și al utilajelor este unul dintre principalele dezavantaje ale turnării în două timpi. Matrițele sunt mai complexe, deoarece trebuie să conțină două materiale diferite și să prevadă posibilitatea de rotație sau de deplasare a miezului între injecții. De asemenea, sunt necesare mașini specializate de turnare prin injecție cu două butoaie.

Costul sculelor: Adesea 30-50% mai mare decât matrițele convenționale.

Costul mașinii: De exemplu, unele mașini high-end destinate serviciilor de turnare prin injecție în 2 timpi pot fi mult mai scumpe decât presele normale.

Acest lucru face ca procesul să fie mai adecvat atunci când există volume mari de producție, iar costul poate fi repartizat pe mai multe unități.

2. Compatibilitate limitată a materialelor

Nu toate materialele plastice se lipesc bine între ele. Termoformarea în două etape se bazează pe capacitatea de aderență a celor două materiale, chimică sau mecanică. Se știe că materialele diferite cauzează interfețe slabe, delaminare sau deformare.

Exemplu: PP și ABS nu formează, de obicei, o conexiune adezivă bună fără niciun tratament de suprafață sau cu ajutorul adezivilor chimici.

• Nepotrivirile de temperatură cauzează, de asemenea, răcirea neuniformă și probleme de deformare a pieselor.
• Selectarea și testarea materialelor trebuie să se facă cu precauție pentru a preveni problemele de performanță.

3. Design de matriță complex și timp de execuție mai lung

Proiectarea unei matrițe cu două lovituri este un lucru mai anevoios și mai dificil de realizat. Inginerii trebuie să ia în considerare:

• Ratele de contracție ale ambelor materiale
• Aliniere corectă între fotografii
• Gating precum și căi de curgere pentru ambele materiale

Timpul de fabricație al matriței poate dura de la săptămâni la luni, în funcție de complexitatea matriței, ceea ce împinge și mai mult termenele de introducere a produsului.

4. Expertiza specializată necesară

Operarea mașinilor de turnare cu două injecții, precum și proiectarea matrițelor multi-materiale necesită mână de lucru calificată și competențe de inginerie. Nu toți producătorii oferă servicii de turnare prin injecție în două etape, iar localizarea unui furnizor calificat va fi dificilă în unele zone și costisitoare.

Varietăți de mașini de turnare cu două lovituri

Sunt necesare tipuri speciale de mașini de turnare prin injecție pentru turnarea în două timpi. Acestea se încadrează de obicei în două categorii principale.

Mașini cu platan rotativ

Aceste mașini rotesc matrița/ miezul între 2 unități de injecție. Acestea sunt potrivite pentru producția pe scară largă de piese simetrice.

• Forța de strângere: 150-500 tone
• Durata ciclului: 20-60 secunde
• Toleranță de precizie: ±0,02 mm

Core-Back sau turnare prin transfer

În loc să se rotească, acest sistem se bazează pe un miez mobil pentru a deplasa componenta pentru a doua lovitură. Este potrivit pentru piese pentru aliniere precisă.

• Forța de strângere: 100-300 tone
• Durata ciclului: 25-70 secunde

Ambele tipuri de mașini sunt compatibile cu automatizarea, ceea ce sporește eficiența serviciilor de turnare prin injecție în 2 timpi.

Aplicații ale turnării în două timpi

Turnarea în două timpi sau turnarea prin injecție în două timpi este un proces care are numeroase aplicații în diferite industrii datorită capacității sale de a integra două materiale sau culori într-o singură piesă, fără sudură. Acest proces economisește timp la asamblare, face posibilă creșterea durabilității produsului și, de asemenea, îl corectează în scopuri ergonomice și estetice. Aplicațiile sale sunt deosebit de utile în acele situații în care funcționalitatea și experiența utilizatorului sunt foarte importante.

1. Componente auto

Turnarea în două timpi este una dintre industriile cele mai utilizate de industria auto. O astfel de metodă este o alegere perfectă pentru producerea de piese care trebuie să fie structural puternice și confortabile pentru un utilizator. Componentele comune includ:

• Butoane de control pentru tabloul de bord: Un miez dur din plastic dur cu un strat de elastomer moale la atingere pentru senzație și rezistență.
• Piese de tapițerie interioară: Ornamente și panouri multicolore, pregătite prin tratarea a doi polimeri pentru o mai bună atractivitate vizuală.
• Etanșări și garnituri de etanșare: Aduce un cadru puternic, dur și un material de etanșare moale, adaptabil pentru o potrivire strânsă și solidă.

Aceste piese trebuie să reziste la o presiune de 800-1500 bar și să funcționeze la temperaturi cuprinse între -40°C și 120°C, în funcție de condițiile vehiculului.

2. Electronice de consum

Serviciile de turnare prin injecție în 2 timpi sunt utilizate în mod obișnuit în fabricarea de produse electronice, unde trebuie utilizate componente multifuncționale mici.

• Carcase pentru telefoane mobile: Carcase dure din policarbonat suprapuse cu TPU moale pentru o prindere mai bună și protecție la impact.
• Telecomandă: Butoanele din cauciuc moale au fost presate direct în corpul din plastic pentru a realiza etanșări impermeabile.
• Căști și dispozitive portabile: Îmbinarea elastomerilor de confort cu materiale plastice structurale ușoare.

Această aplicație contribuie la o mai bună durabilitate, tactilitate și rezistență la apă, toate acestea fiind esențiale în aplicațiile electronice grele.

3. Dispozitive medicale

În domeniul sănătății, turnarea în două etape oferă soluții igienice, ergonomice și biocompatibile. Câteva exemple includ:

• Plombe de seringă: Un corp din plastic solid plus un vârf de etanșare moale fac utilizarea lor ușoară și rezistentă la scurgeri.
• Instrumente de diagnosticare: Comandante care sunt manevrate cu mânere cauciucate turnate peste plastic rigid pentru confort atunci când sunt utilizate pe perioade lungi
• Învelișuri de protecție: Carcase rezistente cu etanșări moi sau bumpere pentru protecție la impact.

Aceste dispozitive sunt în mod normal fabricate din ABS, polipropilenă și TPE de calitate medicală, unde toleranța la sterilizare și rezistența chimică au devenit cerințe cheie.

4. Produse casnice și de consum

• Periuțe de dinți: Mânere din plastic rigid cu închizători moi, anti-alunecare.
• Ustensile de bucătărie: Spatule și mânere rezistente la căldură pentru confort.
• Unelte electrice: Mânere de absorbție a șocurilor atașate la corpuri rigide.

Aceste produse de zi cu zi demonstrează varietatea de design și ceea ce aduce pe masă în ceea ce privește avantajele pentru utilizatori ale utilizării tehnologiei de turnare cu două injecții.

Considerații privind proiectarea

În planificarea unei piese pentru turnare în două etape, există anumiți factori care trebuie luați în considerare.

1. Compatibilitatea materialelor

Asigurați o lipire bună între primul și al doilea material de injecție, în mod chimic sau prin tăieturi subțiri și interblocare mecanică.

2. Ratele de contracție

Contracția este unică pentru diferite materiale. Faptul că piesa este deformată sau conține goluri depinde de compensarea corespunzătoare sau nu a nepotrivirilor în proiectarea matriței.

3. Aerisirea și curgerea mucegaiului

O bună aerisire previne capcanele de aer dintre fotografii, iar căile de curgere bune asigură o acoperire uniformă, în special în cazul materialelor moi sau vâscoase.

4. Secvența și sincronizarea injecției

Sincronizarea precisă este esențială. Decalajele dintre fotografii pot duce la o aderență proastă sau la îmbinări reci, în special pentru cele mai tehnice aplicații.

Servicii de turnare prin injecție 2-Shot

Serviciile de turnare prin injecție în două etape sunt definite ca servicii speciale de producție furnizate de companii care dețin instrumentele, competența și tehnologia necesare pentru producerea pieselor complicate din două materiale diferite într-un singur ciclu de turnare. Aceste servicii sunt esențiale pentru întreprinderile care caută să simplifice procesul de fabricație, să minimizeze etapele de asamblare, precum și să îmbunătățească performanța și aspectul produselor.

Ce servicii sunt incluse în serviciile de turnare prin injecție în 2 timpi?

Companiile care oferă servicii de turnare prin injecție în 2 timpi oferă de obicei întregul spectru de asistență, inclusiv:

• Asistență pentru proiectarea produselor: Optimizarea geometriei piesei pentru o turnare multi-material.
• Ghid de selecție a materialelor: Ajută la selectarea materialelor compatibile pentru legături chimice sau mecanice puternice.
• Proiectarea și fabricarea matrițelor: Proiectarea matrițelor de precizie care se pot adapta rotației sau mișcării implicate în procesul cu două fotografii.
• Producție de turnare prin injecție: Prin utilizarea platanelor rotative de înaltă calitate sau a mașinilor core-back prin care ambele materiale pot fi injectate într-un singur ciclu.
• Controlul și testarea calității: Obținerea unei bune aderențe, alinieri și producerea de piese fără defecte utilizând inspecția automată și manuală.

Există, de asemenea, unii furnizori care oferă servicii secundare, cum ar fi sudarea cu ultrasunete, imprimarea sau asamblarea.

Viitorul turnării cu două lovituri

Viitorul turnării în două etape este luminos, deoarece industriile necesită în continuare produse inovatoare, rentabile și de înaltă performanță. Prin evoluțiile din domeniul materialelor, automatizării și durabilității, turnarea în două etape nu numai că își găsește un nou viitor, dar explorează și noi orizonturi de producție, proiectare și tehnologie.

1. Creșterea cererii pentru piese speciale, cu performanțe ridicate.

În timp ce modelele de produse devin din ce în ce mai complexe, în special în domeniile vehiculelor, medicinei și electronicii de larg consum, turnarea prin injecție în două timpi capătă o importanță tot mai mare pentru integrarea simultană a mai multor materiale și funcții într-o singură piesă. Aplicațiile viitoare vor implica, probabil, senzori integrați, componente electronice încorporate, precum și suprafețe multifuncționale, pentru care sunt necesare proprietăți tactile și funcționale într-o dimensiune miniaturală.

2. Inovare materială

Știința materialelor se dezvoltă într-un ritm rapid, iar acest lucru va avea o mare importanță în turnarea în două timpi. Noi polimeri de înaltă performanță, materiale biocompatibile și materiale termoplastice reciclabile sunt concepute pentru a îmbunătăți legătura chimică și performanța de mediu. De exemplu:

• TPE-urile pe bază biologică și amestecurile ABS reciclabile vor satisface reglementările de mediu.
• Materialele antimicrobiene pentru asistență medicală și tehnologia portabilă vor crește numărul cazurilor de utilizare medicală.
• Compozitele ușoare vor îmbunătăți economia de combustibil pentru sectoarele auto și aerospațial.

Aceste evoluții vor permite producătorilor să producă piese cu un grad sporit de rezistență, siguranță și compatibilitate ecologică.

3. Integrarea cu fabricarea inteligentă

Serviciile de turnare prin injecție în 2 timpi sunt adoptate în industria 4.0 și în platformele fabricilor inteligente. Mașinile avansate includ acum:

• Rotații automatizate ale matrițelor și sisteme de prindere
• Monitorizarea intruziunilor și colectarea datelor în timp real.
• Controlul calității și întreținerea predictivă bazate pe IA

Aceste îmbunătățiri asigură cantități mai mici de deșeuri, o repetabilitate mai mare și timpi de oprire mai mici - esențiale atunci când vine vorba de producția de masă.

4. Obiectivele privind durabilitatea și economia circulară

Având în vedere reducerea deșeurilor de plastic în lume, turnarea în două etape se adaptează. Unii producători se orientează către:

• Design monomaterial pentru o reciclare mai ușoară
• Sisteme în buclă închisă care reciclează matrițele și resturile
• Tehnologii de turnare cu emisii reduse

Odată cu creșterea numărului de întreprinderi care oferă 2 shot servicii de turnare prin injecție cu practici durabile, pe măsură ce regulile se vor înăspri, companiile vor ieși în evidență.

Sincere Tech: Servicii specializate de turnare prin injecție cu două lovituri

La Sincere Tech, oferim soluții avansate de turnare în două etape care contribuie la aducerea preciziei, productivității și inovației în procesul de fabricație a produselor dvs. Cu utilaje avansate și ingineri foarte talentați, putem realiza piese complexe din mai multe materiale într-un singur ciclu de turnare, eliminând operațiunile secundare. Serviciile noastre de turnare prin injecție în 2 timpi vor fi perfecte pentru realizarea de piese de lungă durată, cu două culori și ergonomice pentru industrii precum cea auto, medicală și electronică de consum. Fiecare dintre acestea este produsă la cele mai înalte niveluri de calitate ale aderenței superioare și ale finisajelor de suprafață superbe. Aflați cum putem face designul produsului dvs. mai bun la plasticmold.net.

Concluzie

Turnarea în două timpi este una dintre cele mai moderne abordări ale producției de plastic, utilizată în prezent. Aceasta face posibilă turnarea cu precizie a două materiale/culori într-o singură piesă și, prin urmare, economisește timp de asamblare, crește durabilitatea produsului și lărgește sfera de proiectare. Indiferent dacă lucrați în domeniul auto, medical, al bunurilor de consum sau electronic, este posibil să profitați de tehnologia 2-shot turnare prin injecție să stimuleze inovarea, minimizând în același timp costurile de producție. Pe măsură ce crește cererea de piese specializate și foarte performante, companiile care pot investi în servicii eficiente de turnare prin injecție în două etape sunt cele care vor avea de câștigat în ceea ce privește calitatea produselor și timpul de lansare pe piață, precum și competitivitatea.

Întrebări frecvente

1. Care este diferența dintre turnarea cu două lovituri și supramotare?

Turnarea în două timpi implică injectarea a două materiale de către o mașină într-un singur ciclu, în timp ce supramoulare implică două operațiuni sau mașini.

2. Care sunt materialele utilizate în turnarea prin injecție în 2 timpi?

Astfel de combinații precum ABS cu TPE, PC cu TPU și PP cu elastomeri sunt tipice, datorită legăturii chimice sau mecanice puternice.

3. Sunt mulurile cu două lovituri mai scumpe?

Costurile inițiale cu sculele sunt, de asemenea, mai mari, dar reduc costurile cu forța de muncă și costurile de asamblare în producția de volum mare.

4. De ce să folosiți serviciile de turnare prin injecție în 2 timpi?

Acestea oferă precizie, eficiență și piese multi-materiale de calitate, care sunt cele mai potrivite pentru industria auto, medicală și a produselor de larg consum.