Che cosa sono gli stampi multicavità?
La maggior parte delle officine inizia con utensili a cavità singola. Ha senso. Costi iniziali inferiori, maggiore facilità di accesso, minori rischi in caso di modifiche alla progettazione della parte. Ma ad un certo punto i conti smettono di funzionare. Fai tre turni, la stampa non si ferma mai e non riesci ancora a stare al passo con gli ordini. È qui che entrano in gioco gli stampi multicavità.
Uno stampo multi-cavità inserisce due, quattro, otto o più cavità identiche in un unico strumento. Ad ogni ciclo, ottieni tante parti invece di una. Concetto semplice. L'esecuzione è il punto in cui le cose si complicano.
Il quadro dei costi reali
L'anno scorso un cliente voleva fare un preventivo per uno stampo per tappi a 16 cavità. Avevano gestito un 4 cavità per tre anni, ma la domanda finalmente ha raggiunto. La loro ipotesi era che il 16 cavità sarebbe costato quattro volte di più. Il numero effettivo è arrivato a 2,3x. La base dello stampo non si ridimensiona in modo lineare. Nemmeno il sistema di canali o il layout di raffreddamento. Stai replicando le cavità, non ricostruendo l'intero strumento da zero.
Ma ecco ciò che il cliente non ha considerato. La macchina da stampa esistente non era in grado di gestire 16 cavità. L'area prevista ha spinto il tonnellaggio delle pinze oltre quello che la loro macchina da 300 tonnellate poteva contenere. Dovevano acquistare una pressa più grande oppure scendere a 12 cavità. Alla fine ne ho montati 12 sull'attrezzatura esistente. A volte il costo dello stampo non è il fattore limitante.
Equilibrio della cavità
È qui che gli utensili multicavità vivono o muoiono. Ogni cavità deve riempirsi allo stesso tempo, compattarsi alla stessa pressione, raffreddarsi alla stessa velocità. Sembra semplice finché non provi effettivamente a realizzarlo.
Due anni fa ho avuto un problema con un connettore medico a 8 cavità. Il cliente ci ha inviato uno strumento che aveva costruito all'estero. Le parti delle cavità 1 e 8 erano sottodimensionate di 0,003 pollici. Le cavità centrali andavano bene. Si è scoperto che il layout del canale sembrava bilanciato sulla carta ma il collettore aveva una distribuzione del calore non uniforme. Le cavità esterne stavano diventando materiale leggermente più freddo, con maggiore viscosità, e non si compattavano completamente.
La correzione non era economica. Ho dovuto staccare il collettore, rispedirlo al fornitore del canale caldo per la rilavorazione, aggiungere altre due zone di riscaldamento. Tre settimane di inattività. Il cliente ha consumato circa 40.000 dollari tra la rilavorazione e la perdita di produzione.
La lezione: i corridori naturalmente equilibrati aiutano, ma non garantiscono un riempimento equilibrato. Sono necessarie temperature dell'acciaio uniformi in tutte le cavità. Ciò significa progettare correttamente il circuito di raffreddamento, non limitarsi a forare le linee d'acqua ovunque si adattino.
Corridore caldo contro Corridore freddo
I canali freddi funzionano bene fino a forse 4 cavità su parti più piccole. Oltre a ciò, stai macinando un sacco di rottami del corridore. Alcuni materiali non si rimacinano bene. Il nylon assorbe l'umidità ogni volta che lo riprocessi. Il PC diventa giallo. SBIRCIARE? Lascia perdere, quel corridore finisce nella spazzatura a 50 dollari al chilo.
I canali caldi eliminano gli sprechi del canale ma aggiungono da $ 15.000 a $ 60.000 al costo dell'utensile a seconda del numero di cavità e della fantasia che ottieni con gli otturatori. Aggiungono anche grattacapi legati alla manutenzione. Le punte si consumano. I riscaldatori si guastano. Deriva delle termocoppie.
Per unfornitore di stampaggio a iniezione personalizzatoeseguendo la produzione 24 ore su 24, 7 giorni su 7, i canali caldi in genere ammortizzano entro il primo anno con strumenti ad alta-cavitazione. Per un'officina che esegue prototipi e lavori a breve termine-, ha più senso un canale freddo con un robot per separare il canale. Nessuna risposta universale qui.
Una cosa dirò in modo definitivo: non risparmiare sul sistema a canali caldi. Ho visto troppi strumenti forniti con collettori di-marca diversa che non riescono a mantenere la temperatura entro 5 gradi F su tutte le gocce. Mold-Masters, Husky, Synventive, Incoe-rimangono nomi che hanno reti di servizi negli Stati Uniti. Quando qualcosa si guasta alle 2 del mattino di domenica e hai bisogno di una punta sostitutiva, quello conta.
Dove la multicavità ha senso
Parti di piccole dimensioni, volumi elevati, target di costo per pezzo ristretti-. Chiusure. Articoli monouso medici. Connettori elettrici. Confezione.
Tappi e chiusure sono l'applicazione classica. I fornitori di Coca-Cola utilizzano strumenti di chiusura a 72 e 96 cavità. Tempi di ciclo inferiori a 3 secondi. È qui che questa tecnologia brilla davvero.
Il settore medico è interessante perché i volumi possono essere inferiori ma i costi di convalida sono elevati. Una volta convalidato uno strumento a 16 cavità, aggiungere capacità significa convalidare un altro strumento a 16 cavità. Alcuni clienti aumentano intenzionalmente il numero di cavità rispetto a quanto richiesto dalla domanda immediata, solo per evitare una riconvalida in futuro.
Elementi di fissaggio e clip per autoveicoli utilizzati principalmente in utensili in acciaio a cavità multipla. Ora vediamo di più di questo passaggio agli utensili prototipi in alluminio a 4 e 8 cavità per la produzione di ponti mentre viene costruito l'utensile in acciaio. L'alluminio non può sopportare l'abuso per milioni di cicli, ma eseguirà 50.000 parti mentre aspetti lo stampo di produzione.
Premere Ridimensionamento
La regola pratica è da 2,5 a 4 tonnellate per pollice quadrato di area proiettata. I materiali riempiti di vetro-si spingono verso le 5 tonnellate. Per l'imballaggio a parete sottile-potrebbero essere necessari 6 o più.
La dimensione dell'iniezione fa inciampare le persone più spesso del tonnellaggio della pinza. Vuoi che il peso totale dei pallini-parti più il corridore-arrivi tra il 30% e il 70% della capacità della canna. Funzionando al 20% significa che il materiale rimane nella canna troppo a lungo e si degrada. Funzionando al 90% significa che stai affamando lo stampo con riempimenti sensibili alla viscosità-.
A produttore di stampi multi-cavitàdovresti chiedere informazioni sulle specifiche della tua macchina da stampa nelle prime fasi del processo di quotazione. Se non lo chiedono, è un segnale di allarme. Un cliente aveva ricevuto uno strumento che si adattava fisicamente alla sua pressa ma richiedeva una capacità di iniezione di 14 once su una canna da 12 once. La Tool è rimasta sul pavimento per due mesi in attesa dell'arrivo di una nuova macchina da stampa.
Realtà di manutenzione
Ogni cavità è un potenziale punto di rottura. Più carie, più cose che possono andare storte.
Monitoriamo la manutenzione su tutti gli strumenti che costruiamo. Dati medi su circa 200 stampi multi-cavità sul campo: sostituzione della punta del canale caldo ogni 800.000-1,2 milioni di cicli. Sostituzione del perno dell'espulsore ogni 500.000 o 2 milioni di cicli a seconda del materiale. Sostituzione del perno centrale su elementi di piccole dimensioni, questa è la carta jolly-ovunque, da 100.000 cicli su un perno di diametro 0,020" in nylon riempito di vetro- a praticamente mai su elementi più grandi in PP non riempito.
Le prese d'aria si intasano più velocemente sugli strumenti a cavità multipla perché stai spingendo più materiale. La pulizia settimanale delle bocchette dovrebbe essere una pratica standard. La maggior parte dei negozi non lo fa, quindi si chiede perché inseguono il flash e gli scatti brevi.
Una strategia di manutenzione che funziona bene: numerazione delle cavità su ogni parte. Timbrare o incidere un numero all'interno di ciascuna cavità in modo che le parti stampate siano tracciabili. Quando la qualità rileva un difetto, sai esattamente quale cavità controllare. Risparmia ore di risoluzione dei problemi.
Stampi per famiglie
Gli stampi familiari inseriscono parti diverse nello stesso strumento. Alloggiamento superiore e inferiore. Parentesi sinistra e destra. Un set di quattro boccole diverse spedite insieme.
Questi sono più difficili da bilanciare rispetto agli strumenti multi-cavità identici. Volumi di parti diversi significano tempi di riempimento diversi. Diversi spessori delle pareti significano tempi di raffreddamento diversi. Sei sempre compromesso.
La mia opinione onesta: gli stampi familiari hanno senso quando le parti sono geometricamente simili e ne hai assolutamente bisogno in set abbinati. Oltre a ciò, di solito stai meglio con strumenti separati. I problemi di qualità e i compromessi sui tempi di ciclo raramente giustificano il risparmio sugli utensili.
Un espertofornitore di utensili per stampaggio a iniezionerespingerà se il concetto di stampo familiare non ha senso tecnico. I buoni fornitori perdono il sonno a causa di strumenti che non funzionano bene. Ti diranno quando dividere le parti in stampi separati, anche se ciò significa minori entrate per loro.
Quando aumentare il conteggio delle cavità
La decisione di solito dipende da tre fattori:
- Requisiti di volume annuali. Al di sotto delle 100.000 parti all'anno, la cavità singola spesso ha senso a meno che il prezzo del pezzo non sia il fattore principale. Tra 100K e 500K, da 2 a 4 cavità. Sopra 500.000, inizia a modellare da 8 cavità in su.
- Disponibilità stampa. In alcuni casi, più cavità significano tempi di ciclo più lunghi a causa dei vincoli di raffreddamento. Se hai limitazioni di capacità-sul tempo di stampa, una cavitazione più elevata libera più ore macchina.
- Obiettivi di prezzo al pezzo. Alcuni programmi funzionano in modo economico solo con determinati conteggi di cavità. Analizza i numeri in entrambi i sensi:-costo dell'utensile più elevato ammortizzato su più parti rispetto a un costo dell'utensile inferiore con un costo di produzione per-pezzo più elevato. Il punto di crossover varia in base al programma.
Ottenere citazioni da afornitore di stampi ad iniezione di precisionesu configurazioni a cavità multiple fornisce dati reali per questa analisi. Non indovinare. I preventivi effettivi degli utensili e le stime del tempo di ciclo consentono di modellare con precisione il costo totale del programma.
Cosa va storto
Ho visto abbastanza strumenti problematici per conoscerne gli schemi.
- Il riempimento sbilanciato è il numero uno. Si presenta come una variazione dimensionale da cavità a cavità, solitamente rilevata durante l'ispezione del primo articolo. La causa principale è quasi sempre un'analisi inadeguata del flusso durante la progettazione o uno scarso controllo della temperatura del collettore.
- L'incoerenza del raffreddamento è la numero due. Gli angoli dello stampo sono più caldi del centro. Le parti di tali cavità si deformano diversamente o presentano un restringimento diverso. La soluzione è il raffreddamento conformato o una migliore progettazione del circuito, ma il retrofit è costoso.
- La variazione delle vestigia del cancello è la numero tre. Alcune cavità hanno segni di accesso più grandi di altre perché gli spilli delle valvole non colpiscono tutti esattamente nella stessa posizione. Richiede la regolazione del canale caldo o la sostituzione del pin.
Tutti e tre questi sono prevenibili con un’adeguata ingegneria iniziale. UNfornitore di servizi di stampaggio a iniezionecon-l'analisi del flusso interna e la capacità di progettazione degli stampi rileva questi problemi prima che l'acciaio venga tagliato. È più economico risolvere un problema in CAD che in officina.
Risorse aggiuntive
La Society of Plastics Engineers dispone di buoni documenti tecnici sul bilanciamento multi-cavità. La rivista Plastics Technology si occupa degli sviluppi degli utensili. I fornitori di canali caldi pubblicano guide applicative-La libreria tecnica di Husky è particolarmente approfondita.
La migliore formazione è parlare con i negozi che utilizzano quotidianamente strumenti multi-cavità. Chiedi cosa non funziona, cosa farebbero di diverso, cosa vorrebbero che il costruttore dello stampo gli avesse detto in anticipo. Questa esperienza nel mondo reale-non compare nei libri di testo.