Introduzione

Lo stampaggio a iniezione è un processo di fabbricazione additiva per la produzione di massa di pezzi di piccole e medie dimensioni. Granuli di plastica riscaldati vengono iniettati sotto pressione in uno stampo metallico e lasciati raffreddare per formare il prodotto desiderato. Lo stampaggio a iniezione è comunemente utilizzato per la produzione di parti in plastica in grandi volumi ed è probabilmente il metodo di produzione di plastica più diffuso.

Questo articolo illustra i pro e i contro delle strutture a reticolo per la stampa 3D.

Vantaggi dello stampaggio a iniezione

Lo stampaggio a iniezione è un processo produttivo molto diffuso, utilizzato per creare pezzi iniettando materiale in uno stampo. I materiali più comuni sono i polimeri termoplastici o termoindurenti. Lo stampo è solitamente in acciaio o alluminio. I pellet di plastica vengono versati in una camera dove il materiale viene riscaldato e liquefatto. Il materiale liquefatto viene iniettato negli stampi e lasciato solidificare e indurire nella forma del prodotto. Il processo di stampaggio a iniezione può produrre forme complesse e intricate con buone tolleranze di materiale nella produzione di massa. Per i materiali termoplastici, i pezzi difettosi, le piste, le materozze e altri scarti sono tipicamente riciclati come materiale "rimacinato". I pellet di plastica vergine possono essere combinati con pellet di plastica riciclata in percentuali specifiche, solitamente determinate dal controllo qualità.

Il rottame può essere composto da quanto segue:

 
  • Corridori
  • Cancello
  • Materozza
  • Flash - materiale in eccesso che fuoriesce dallo stampo
 

Esistono due classificazioni principali di materiali plastici: i termoindurenti e i termoplastici:

  • Materiali termoindurenti - Questi materiali sono un tipo di polimero reticolato con altri materiali per formare un materiale solido e non malleabile. Una volta induriti, i materiali termoindurenti non possono essere rimodellati o riscaldati senza rompersi. Esempi di materiali termoindurenti sono gli epossidici, i poliuretani, le resine fenoliche e i siliconi. I materiali termoindurenti sono spesso utilizzati in applicazioni che richiedono elevata resistenza e stabilità. I materiali termoindurenti sono comunemente utilizzati in applicazioni che richiedono un materiale forte e durevole, in grado di resistere alle alte temperature e con una buona resistenza chimica. Esempi di materiali termoindurenti sono le resine epossidiche, fenoliche, poliestere e vinilestere.
  • Materiali termoplastici - Questi materiali polimerici possono essere fusi e formati ripetutamente in prodotti nel processo di stampaggio a iniezione. I materiali in eccesso e i pezzi difettosi possono essere ridotti in minuscole particelle, rifusi e formati in nuovi prodotti numerose volte. I materiali sono in genere leggeri, resistenti e hanno un'ampia gamma di applicazioni. Si tratta di prodotti di consumo, imballaggi, parti di automobili e articoli medicali.

I numerosi vantaggi del processo di stampaggio a iniezione includono i seguenti:

  1. Produzione di massa/basso costo per pezzo - La capacità di produrre prodotti in serie in modo costante è il vantaggio principale del processo di stampaggio a iniezione. Il costo di produzione per pezzo è poco costoso una volta pagate le spese di capitale. Il processo è molto interessante perché i prezzi dei prodotti tendono a diminuire drasticamente con la produzione di un maggior numero di pezzi.
  2. Bassi tassi di scarto - Il processo di iniezione produce tassi di scarto relativamente bassi rispetto ai processi di produzione tradizionali.
  3. Consistenza del prodotto - Il processo di stampaggio a iniezione è noto per la sua ripetibilità e consistenza, che lo rendono ideale per la produzione di massa.
  4. Processo efficiente - Questo processo è veloce, coerente e ha tempi di ciclo rapidi. Gli stampi a più cavità aumentano ulteriormente la rapidità del ciclo produttivo.
  5. Selezione dei materiali - Per l'industria dello stampaggio è disponibile un'ampia scelta di materiali. Inoltre, sono disponibili materiali come plastica, gomma e silicone.
  6. Accuratezza dimensionale - I pezzi possono essere prodotti con tolleranze strette. Non sono rare le tolleranze dimensionali di +/- 0,005".
  7. Poca/nessuna post-elaborazione - In genere è necessaria una post-produzione minima.

Lo stampaggio a iniezione è un processo produttivo molto diffuso che produce pezzi per diversi settori, tra cui i seguenti:

  • Trasporti (compresi i settori automobilistico e aerospaziale) - I produttori di stampaggio a iniezione forniscono un'ampia gamma di componenti, tra cui tappi del carburante, manopole e interruttori, maniglie, pastiglie dei freni e pannelli della carrozzeria.
  • Alimenti e bevande - I prodotti alimentari e le bevande devono soddisfare gli elevati standard della Food and Drug Administration (FDA). Lo stampaggio a iniezione consente alle aziende del settore alimentare e delle bevande di soddisfare questi standard producendo prodotti con materiali e plastiche di grado alimentare.
  • Farmaceutica - Lo stampaggio a iniezione viene utilizzato per produrre vari prodotti farmaceutici, tra cui siringhe, fiale, inalatori, tappi, kit diagnostici, ecc. Questi pezzi sono conformi agli standard industriali e governativi in materia di composizione dei materiali, sterilizzazione, uniformità e qualità. 
  • Medicale - Lo stampaggio a iniezione fornisce una quantità significativa di prodotti medicali, tra cui strumenti medici, impianti, protesi, kit per test diagnostici, confezioni di dispositivi, prodotti per la preparazione chirurgica, parti di stetoscopi, componenti per raggi X e strumenti di ricerca medica. Seguono gli stessi standard rigorosi dei prodotti farmaceutici e degli alimenti e bevande.
  • Prodotti di consumo - Esiste una pletora di articoli fabbricati per i prodotti di consumo mediante stampaggio a iniezione di plastica. Si tratta di articoli per la casa, alloggiamenti elettronici, componenti, giocattoli, parti di automobili, articoli per il tempo libero, attrezzi per il giardinaggio, involucri per utensili elettrici, accessori per computer e telefoni, strumenti musicali, ecc.
  • Telecomunicazioni - Include adattatori, connettori, clip per cavi, staffe per antenne e altri articoli per cavi di comunicazione e dati.
  • Edilizia - I pezzi stampati nel settore dell'edilizia comprendono raccordi idraulici e di drenaggio, telai di porte e finestre, tegole, rivestimenti, finiture, altri elementi architettonici, componenti di isolamento, scatole di derivazione elettrica e altri componenti.
Vantaggi dello stampaggio a iniezione

Svantaggi dello stampaggio a iniezione

Se da un lato l'industria dello stampaggio a iniezione è caratterizzata da numerosi vantaggi, dall'altro, come per qualsiasi prodotto di massa, presenta alcuni svantaggi. Questi sono elencati di seguito:

  1. Costi elevati per utensili e attrezzature - I costi delle macchine per lo stampaggio a iniezione sono elevati. Queste macchine costano centinaia di migliaia di dollari. Gli stampi per la produzione industriale possono costare 25.000-50.000 dollari. Per lo sviluppo di attrezzature costose si utilizzano spesso utensili per prototipi.
  2. Processo di sviluppo dello stampo - I tempi di realizzazione degli stampi possono richiedere fino a 12 settimane per stampi complessi che producono pezzi precisi. La messa a punto dello stampo richiede spesso modifiche agli utensili. La posizione delle porte, gli espulsori, ecc. sono aspetti essenziali per un corretto sviluppo del prodotto.
  3. Design del prodotto - Il processo di design può essere complicato e spesso sono necessari dei prototipi per ridurre al minimo i costi. È necessario evitare grandi sottosquadri, che spesso aggiungono costi al progetto. Per espellere i pezzi dallo stampo sono necessari raggi e bozze adeguati. Lo spessore delle pareti deve essere controllato.
  4. Ritiro del materiale - Il ritiro è causato da una combinazione di fattori, tra cui il tipo di materiale plastico utilizzato, le dimensioni e la forma del pezzo da stampare, lo spessore della parete del pezzo, la velocità di raffreddamento del materiale plastico e le condizioni di stampaggio. Queste variabili devono essere regolate per ottimizzare il processo di produzione.
  5. Rischio di difetti di produzione - Se lo stampo non è progettato correttamente o i parametri di processo non sono stabiliti, i difetti possono verificarsi e accumularsi rapidamente se non vengono controllati adeguatamente durante l'allestimento e la produzione.
  6. Limitazioni per i pezzi di grandi dimensioni - Esistono limitazioni di dimensioni per le macchine e gli stampi per stampaggio a iniezione.
  7. Le piccole serie sono costose - Il processo di stampaggio è orientato alla produzione di alti volumi per ottimizzare i costi. Le piccole tirature rendono difficile assorbire i costi associati alla messa a punto.
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