Dvoubarevné vstřikování plastů vstřikuje dva materiály – nebo dvě barvy stejného materiálu – do jedné formy v rámci jednoho strojního cyklu, takže hotový díl vychází z nástroje již z více materiálů. Tato jediná změna odstraňuje několik následných operací najednou: žádné lepidlo ani zacvakávací montáž pro spojení měkké rukojeti s pevným pouzdrem, žádné lakování ani tamponový tisk pro druhou barvu, žádná samostatná čočka lepená do otvoru v okně a žádný štítek, který by mohl opotřebovat klíč. Měkké rukojeti, utěsněná rozhraní, permanentní dvoubarevné popisky a světlo propouštějící okénka lze vyrobit v jednom cyklu.
Nevýhodou je, že se o všem rozhoduje dříve a je to dražší. Dvojice pryskyřic musí být fixována před řezáním oceli, nástroj potřebuje dvě sady dutin a přesné uzávěry a lis potřebuje druhou vstřikovací jednotku. Tato příručka sleduje tento rozhodovací řetězec v pořadí: terminologie, cyklus a hlavní konfigurace forem, jak párovat pryskyřice, konstrukční pravidla, která je třeba aplikovat před uvolněním nástrojů, poruchové režimy, které se projevují ve výrobě, a jak jsou kontrolovány, a jak se dvoubarevné vstřikování srovnává s dvounástrojovým přestřikováním, vstřikováním vložek, zdobením a svařováním. Závěrečná část obsahuje pokyny k posuzování shody podle dílu a objemu, cestu od prototypu do výroby a jak NOBLE podporuje projekty dvoubarevného vstřikování.
Co je to dvoubarevné Vstřikování plastů a jak spolu tyto pojmy souvisí?
Dvoubarevné vstřikování plastů je proces vstřikování více materiálů, při kterém se první materiál vstříkne do dutiny, forma se poté indexuje, otáčí nebo posouvá a druhý materiál se vstříkne nad nebo vedle prvního materiálu, zatímco díl zůstává uvnitř nástroje. První dávka vytvoří substrát – obvykle tuhou konstrukční součást – a druhá dávka přidá kontrastní barvu, měkký elastomer nebo průhledné okénko. Výsledkem je jeden díl bez nutnosti montáže.
Dvouvrstvé, 2K, dvojité a vícemateriálové lisování: jedna rodina, jiné zaměření
Dvoubarevný, dual-shot a 2K jsou téměř synonyma pro stejný sekvenční proces se dvěma materiály a dodavatel může pro stejnou cenovou nabídku použít kterýkoli z nich. Důraz se mírně liší. „Dvoubarevný“ popisuje vizuální výsledek – dvě barvy v jedné části. „Dvoubarevný“ popisuje sekvenci – dva kroky vstřikování. „2K“ je zkratka pro dvě komponenty (Komponenten), běžná v evropské literatuře o nástrojích a strojích.
„Vícemateriálové“ nebo „vícekomponentní“ lisování je širší pojem. Zahrnuje práci se dvěma komponentami, ale rozšiřuje se i na tři nebo více komponent a na varianty, jako je sendvičové nebo společné vstřikování, kde se materiál vnějšího pláště a materiál jádra – často recyklovaný, pěnový nebo plněný – vstřikují stejným nástrojem. Při sendvičovém vstřikování se dutina nejprve částečně vyplní materiálem pláště a materiál jádra se poté vstřikuje do středu pláště; k vytvoření mramorových efektů lze také použít střídavé komponenty různých barev.
Jeden díl může být legitimně popsán několika těmito termíny najednou, proto je vhodné ověřit si u dodavatele, jakou konfiguraci a jaký stroj cenová nabídka předpokládá, spíše než se spoléhat na štítek.
Co dvoubarevné lištování není
Tři procesy jsou často zaměňovány s dvoubarevným lisováním a toto rozlišení je důležité, protože každý z nich vyžaduje jiné nástroje a jiný mechanismus spojování.
Jednorázově vyrobený díl, který je později lakován, potištěn nebo značen laserem, není dvoubarevně vstřikován. Druhá barva se nanáší po vyhození, v samostatné operaci, a sedí na povrchu, spíše než aby byla vstřikována do dílu.
Dvounástrojové vstřikování používá dvě samostatné formy. Substrát se vstřikuje v prvním nástroji a poté se – ručně nebo roboticky – přenese do druhé formy, kde se vstřikuje pryskyřice pro vstřikování. Díl opouští nástroj mezi jednotlivými vstřiky, a proto se součástí procesu stává kontrola kontaminace a tolerance pro opětovné upínání.
Vstřikování vložek zapouzdřuje předem vyrobený komponent, obvykle kov, do jediného plastového vstřiku. Mezi kovem a termoplastem není žádná chemická vazba a žádná není ani potřeba: retence je čistě mechanická a je dosažena smršťováním plastu, uchopením vroubkováním, podřezáním nebo drážkami na vložce.
Dvoubarevné vstřikování se od všech tří liší tím, že oba materiály se vstřikují v jednom strojním cyklu a díl mezi jednotlivými vstřiky nikdy neopouští nástroj. To je zdrojem jeho nejtěsnějšího soutisku a nejsilnější chemické vazby – a zároveň nejvyšších nákladů na výrobu nástrojů.
Cyklus dvoubarevného vstřikování plastů a konfigurace forem
Pochopení cyklu vysvětluje, proč se dvoubarevné tvarování uvádí tak, jak se uvádí, a proč doba cyklu není jednoduše dvojnásobkem jednorázového cyklu.
Krok za krokem dvoustupňovým cyklem
První dávka se vstříkne do jeho dutiny a ochladí. Forma se otevře a polovina formy nesoucí předlisek pro první dávku se indexuje, otáčí nebo posouvá do zákrytu s ocelí dutiny pro druhou dávku. Druhá dávka se poté vstříkne nad předlisek nebo vedle něj, zatímco první dávka pro další díl se vstříkne do nyní volné dutiny pro první dávku. Hotový díl – ten, který obsahuje oba materiály – je vyhozen, zatímco předlisek, který právě dostal druhou dávku, zůstává v nástroji.
Po spuštění proto oba vstřiky probíhají souběžně, nikoli postupně: v každém cyklu jedna stanice formuje první vstřik, zatímco druhá přetváří předlisek z předchozího cyklu. U rotačního deskového nástroje nese rotující polovina identické dutiny pro první vstřik, zatímco stacionární polovina nese dutiny pro první i druhý vstřik; strana vyhazovače má dvě sady vyhazovacích desek, protože v každém cyklu se vyhazují pouze díly s oběma materiály.
Konfigurace forem a strojů
Hlavní konfigurace se liší ve způsobu, jakým je předlisek prezentován druhému záběru, a to zase určuje, které geometrie dílů si každá z nich může poradit.
Rotační deska / otočný stůl. Polovina formy se po vstřikování a ochlazení první součásti otáčí na pohyblivé upínací desce ve dvoudobém nebo čtyřdobém cyklu. Předlisek se poté naplní druhým dílem, zatímco první díl se současně vstřikuje do volné dutiny. To je vhodné pro díly, kde je předlisek částečně nebo jednostranně odkrytý, a používá se pro jednostranné přestřikování velkého množství. Jednodušší varianta otáčí svislou desku kolem vodorovné osy; složitější „krychlová forma“ nebo „rotační zásobník“ otáčí středový zásobník se dvěma nebo čtyřmi plochami kolem svislé osy a je nejdražší verzí.
Indexovací deska. První komponenta se vstříkne do dutiny, která je součástí indexovací desky; předlisek se vytlačí a otočí a pohybem indexovací desky zpět se předlisek umístí na druhé jádro formy a přelije se z obou stran. To je vhodné pro předlisky, které musí být na jedné straně volné nahoře a částečně volné dole.
Posuvné dělení. Je vyžadována pouze jedna dutina s funkcí tažení jádra: po vstřikování a ochlazení předlisku se dělicí šoupátko zasune a vytvoří druhou dutinu, kterou vyplní druhá součást. Protože je potřeba pouze jedna dutina, je proces jednoduchý a nákladově efektivní a je vhodný pro předlisky, které je nutné částečně uvolnit.
Posuvný stůl. Forma má jádro a dvě dutiny; po vstřikování první součásti se forma otevře a jádro se nasune na druhou polovinu dutiny. Je vhodný pro částečně nebo jednostranně odkryté předlisky a je obzvláště vhodný pro jednostranné přestřikování malých množství při výrobě prototypů nebo malých sérií.
Přenos. Robot vyjme předlisek z první dutiny a vloží ho do druhé dutiny, kde se po uzavření formy vstříkne druhý komponent, zatímco druhá dutina se již plní prvním komponentem. To zahrnuje konstrukce, u kterých musí být předlisek volný na obou stranách, a může zahrnovat všechny konstrukční stupně.
Sendvič / společné vstřikování. Dutina je částečně vyplněna materiálem potahu a materiál jádra je vstřikován do jádra vnějšího materiálu, čímž vzniká struktura jádra a potahu, nikoli geometrie vedle sebe nebo přelitá.
Existují také varianty s rotační deskou, pohyblivým jádrem a obstřikovací formy; první dvě vyžadují druhou vstřikovací jednotku, dva systémy vtoků a dva procesy, zatímco varianta s obstřikovací formou ve většině případů zahrnuje dvě samostatné formy.
Výběr materiálů pro dvoubarevné vstřikování plastů
Výběr materiálu je rozhodnutí, které určuje, zda díl drží pohromadě, a musí být finalizován před zahájením návrhu formy – pozdější výměna páru je extrémně nákladná.
Chemické propojení versus mechanické propojení
Dvouvrstvé vstřikování materiálu funguje prostřednictvím dvou mechanismů. Chemická adheze nastává, když se druhý materiál částečně roztaví a propojí s ještě poloroztaveným povrchem první dávky na molekulární úrovni, čímž vznikne vazba, která může být stejně silná jako u obou materiálů samostatně. Proto se dvouvrstvé vstřikování silně spoléhá na chemickou vazbu: druhý materiál se vstřikuje na ještě teplou první dávku a okno pro silnou vazbu je úzké.
Mechanické propojení je alternativou nebo zálohou. Když pryskyřice prolití nalije do otvorů v substrátu – zejména do otvorů, které jsou dole zasunuty do rybinového spoje – ochlazený materiál se k substrátu přichytí. Stejného efektu se dosáhne obalením nalitím kolem substrátu nebo zvětšením plochy rozhraní pomocí drážek, kolíků, sloupků nebo výstupků. Porézní substrát poskytuje drobné otvory, do kterých může migrovat elastomer.
Některé páry se chemicky dobře spojují, jiné vyžadují mechanické vlastnosti. TPE určený pro spojování polypropylenu neslepí polykarbonát a standardní styrenový TPE vůbec neslepí PP, pokud se nejedná o typ na bázi PP. Prvním rozhodnutím o materiálu je proto sladění chemického složení TPE s typem substrátu a provádí se spíše podle adhezních tabulek zveřejněných výrobcem směsí než na základě zkoušek.
Běžné párování substrátů a překryvů
Níže uvedené párování představuje kombinace, které jsou ve výrobě nejkonzistentněji uváděny, s kvalitou spoje a typickými aplikacemi, jak je publikováno v pokynech pro kompatibilitu.
| Substrát (dávka 1) | Překrytí (záběr 2) | Kvalita dluhopisů | Typická aplikace |
| břišní svaly | Styrenový TPE | vynikající | Nástroje s měkkou rukojetí, spotřební elektronika |
| PC | Styrenový TPE | vynikající | Lékařské přístroje, pouzdra elektrického nářadí |
| Směs PC/ABS | Styrenový TPE | vynikající | Obložení interiéru automobilu |
| PA6 / PA66 (nylon) | TPE na bázi polyamidu | Dobré až vynikající | Automobilové konektory pod kapotou |
| PP | Olefinický TPE / TPV | dobrý | Automobilová těsnění, spotřebitelské obaly |
| POM (acetal) | Modifikovaný TPE | Dostatečné – vyžaduje mechanický zámek | Převodové sestavy, blokovací mechanismy |
| břišní svaly | ASA | Výborné (stejná rodina) | Venkovní vybavení, dvoubarevné díly |
| PMMA | břišní svaly | dobrý | Průhledná okna nad barevnými těly |
Pro automobilový průmysl je standardem PA6 nebo PA66 v kombinaci s TPE na bázi polyamidu: nylonový substrát odolává tepelnému a chemickému působení, zatímco TPE překrytí zajišťuje těsnění nebo přilnavost a TPE musí být specificky formulován pro adhezi polyamidu, spíše než generický styrenový typ. Existují tisíce možných kombinací substrátů a povlaků a dodavatelé materiálů mohou identifikovat speciální typy, u kterých standardní pár nesplňuje výkonnostní požadavky.
Jedno strukturální upozornění: amorfní a semikrystalické kombinace, jako je PC a PA6, mohou fungovat, ale rozdíl smrštění vytváří vnitřní napětí na rozhraní. Semikrystalické materiály se během chlazení smršťují více – zhruba o 1.5–2.5 % oproti 0.4–0.7 % u amorfních pryskyřic – což vytváří smykové napětí na linii spoje. Je to zvládnutelné, pokud je to navrženo, ale je to častý zdroj deformace v pozdní fázi.
Rozdíly v teplotě taveniny a smrštění
První dávka musí přežít teplo druhé dávky. Materiál druhé dávky musí být zpracovatelný při teplotě, která nedegraduje první dávku, ale je dostatečně horká, aby podpořila vzájemnou difuzi; jako pracovní rozsah se běžně uvádí teplotní rozdíl mezi oběma materiály zhruba 30–40 °C. Teplota taveniny příliš nízká na to, aby změkla povrch substrátu, je jednou ze standardních příčin selhání spoje.
Smrštění je druhou veličinou k porovnání. Smrštění formy je geometrické zmenšení velikosti dílu vzhledem k dutině formy, měřené podle normy ASTM D955-08 po 24–48 hodinách po vyjmutí z formy. Deformace je deformace způsobená nehomogenním smrštěním, která vzniká třemi způsoby: rozdíly ve smrštění v různých směrech v důsledku anizotropie materiálu, regionální odchylky v důsledku nerovnoměrného tlaku a teploty a nerovnoměrné smrštění napříč tloušťkou v důsledku rozdílného chlazení na protilehlých plochách formy. U dvoubarevného dílu přidává rozdílné smrštění dvou pryskyřic čtvrtý zdroj, a proto se párování materiálů a kontrola deformace řeší společně v níže uvedené části o rizicích.
Pravidla návrhu před Nástroje Uvolnění
Níže uvedená pravidla lze použít před řezáním oceli. Jsou seskupena podle prvku, který řídí, a každé z nich je levnější upevnit na výkresu než na nástroji.
Tloušťka stěny, žebra a přechody
Udržujte tloušťku stěny co nejkonzistentnější a vyvrtejte jádra z tlustých hmot, místo abyste ponechali plné části. Těžké výstupky a silná žebra jsou standardní konstrukční příčinou propadlin a vnitřních dutin, protože silné části se chladnou nerovnoměrně; nahrazení plné hmoty žebry a výztuhami snižuje obojí. Nerovnoměrná tloušťka stěny, nerovnoměrné chlazení a vysoké smrštění jsou standardními příčinami deformace, takže postupné přechody mezi tlustými a tenkými oblastmi odvádějí stejnou práci pro rozměrovou stabilitu.
Průvan, uzavírací a dělicí linie
Úkos umožňuje čisté uvolnění dílu; stěny substrátu, které budou nést přelití, jsou obvykle nakloněny o 1 až 1.5 stupně na každou stranu. Uzavírací otvory regulují otřepy a špatný návrh uzavíracího otvoru nebo obtížně uspořádaná dělicí linie je obvyklou příčinou tenkého přebytečného plastu na okrajích. Umístění dělicí linie je kosmetické i technické rozhodnutí, protože linie bude na hotovém dílu viditelná.
U dvouvrstvého obrábění je nejdůležitějším uzavíracím prostorem „smrštění“: vyvýšená oblast oceli z druhého vstřiku v dutině, která se tlačí do prvního vstřiku, aby se zabránilo přestřiku nebo prosakování materiálu z druhého vstřiku na povrch prvního vstřiku, kam nepatří. Smrštění je obvykle 0.003–0.005 palce. V oblastech, kde má první vstřik silnější stěnu, může být pro kompenzaci většího smrštění nutné další smrštění – čehož se dosáhne buď přidáním oceli do uzavíracího prostoru z druhého vstřiku, nebo přidáním materiálu z prvního vstřiku odstraněním oceli.
Spojovací oblasti a mechanické blokování
Tam, kde se očekává chemická vazba, musí se druhý vstřik dotknout čistého, horkého povrchu prvního vstřiku. Kontaminace, zbytky separačního činidla, kontakt s kůží během manipulace nebo dostatečně dlouhá prodleva pro vychladnutí rozhraní před dopadem druhého vstřiku, to vše zničí jinak kompatibilní pár.
Pokud není k dispozici chemická vazba, navrhněte vzájemné propojení: otvory (pokud možno rybinové), žebra, podříznutí, drážky nebo sloupky na rozhraní. Abyste zabránili odlupování, vyhněte se odkrytým okrajům nastřikovaného materiálu; zvýšený okraj podkladového materiálu může chránit okraje elastomeru, kde by jinak k odlupování došlo.
Dvě praktické poznámky k měkké vrstvě. Tenké vrstvy potahu – obvykle pod 10 mm – se budou zdát tvrdé bez ohledu na volbu materiálu, a proto spotřební výrobky často používají řady vyšších žeber ke zvýšení vnímané tloušťky a zároveň ke snížení objemu materiálu. A tvrdoměr není spolehlivým měřítkem vnímané měkkosti: modul pružnosti v ohybu, který měří odolnost vůči ohybu, je lepším ukazatelem, přičemž nižší modul pružnosti působí měkčeji.
Tolerance umístění brány a registrace
Umístění vtoku ovlivňuje výplň u obou vstřiků. Tenké stěny, dlouhé dráhy proudění a špatné umístění vtoku jsou standardními příčinami krátkých vstřiků a vtok, který umožňuje pryskyřici příliš rychle vniknout do otevřeného prostoru, způsobuje tryskání. Umístění vtoku musí také respektovat dutinu pro druhý vstřik: díl pro první vstřik musí být v dutině pro druhý vstřik plně podepřen proti tlaku v dutině, protože druhý vstřik vyvíjí tisíce liber plastického tlaku na plast pro první vstřik, nejen na ocel. V praxi to znamená, že žádný nepodepřený prvek nesmí být delší než asi trojnásobek jeho vlastní tloušťky, s žebry nebo podřezy za plochami, na které bude nanesena přelitá forma.
Soutisk je oblastí, kde se dvoubarevné nástroje vyplatí. Dvoubarevné nástroje sdílejí jednu referenci nástroje, takže oba materiály jsou umístěny stejnou ocelí a soutisk je nejpřesnější dostupný. Dvounástrojové přestřikování zvyšuje toleranci opětovným upevněním mezi oběma formami. U rotačních desek jsou lokátory na formě a deskách stroje zásadní pro udržení formy přesně ve středu rotační desky; pokud je mimo střed, může otočení o 180° poškodit vodicí čepy, pouzdra a uzavírací ventily.
Výrobní rizika a jejich kontrola
Režimy selhání u dvoubarevných forem jsou dobře charakterizovány a každý z nich má standardní sadu kontrol, které patří do validačního plánu spíše než do reakce na zmetkovitost.
Deformace v důsledku nesouladu smrštění
Deformace je deformace způsobená nehomogenním smrštěním a u dvoubarevného dílu je rozdílné smrštění obou pryskyřic dalším zdrojem kromě směrových, regionální a tloušťkových variací, které může jakýkoli lisovaný díl vykazovat. Amorfní-nad-polokrystalickými páry jsou nejzřetelnějším případem, protože rozdíl smrštění vytváří smykové napětí na linii spoje a může se projevit jako deformace v pozdní fázi.
Ovládací prvky jsou spíše strukturální a tepelné než kosmetické: vyvážená tloušťka stěny a postupné přechody, vyvážené chlazení na obou čelech formy, dvojice materiálů, jejíž rozdíl smrštění je pochopitelný a přijatelný, a simulace toku ve formě před řezáním oceli. Simulace je levným místem, kde lze zjistit, že geometrie nemůže zůstat plochá.
Delaminace a slabá vazba
Selhání spoje se může objevit po tepelném cyklování, i když díl prošel odběrem vzorků, a proto by validace spoje měla zahrnovat tepelné cyklování spíše než jednorázovou tahovou zkoušku na čerstvém dílu. Příčinami jsou příliš nízká teplota taveniny, která změkčuje povrch substrátu, nekompatibilní chemie TPE, mokrý nebo kontaminovaný substrát, zbytky separátoru z formy, manipulace během přenosu nebo dostatečně dlouhá prodleva, aby rozhraní vychladlo před dopadem druhého výstřelu.
Způsob selhání vám řekne, který z nich je. Kohezivní selhání – kdy se TPE roztrhne dříve, než se rozhraní uvolní – je preferovaným výsledkem, protože to znamená, že spoj je pevnější než elastomer. Adhezivní selhání, kdy se TPE odlupuje od podkladu, ukazuje na rozhraní, a tedy na chemický proces. Publikované testy odlupování dle normy ASTM D6862 považují adhezi nad přibližně 15 lbf na palec šířky za vynikající a adhezi pod přibližně 10 lbf na palec za špatnou. Tam, kde je chemický stav marginální, fungují mechanické zámky jako záloha a kontroly lepení patří do fáze odběru vzorků.
Krátké záběry, blesk rozhraní a disciplína v okně procesu
Krátké vstřiky vznikají v důsledku tenkých stěn, dlouhých drah proudění a špatného umístění vtoku a řeší se spíše v nástroji a vzoru plnění než neomezeným zvyšováním tlaku. Přetřepy na rozhraní vznikají v důsledku nedostatečného stlačení, nedostatečné podpory prvního vstřiku, špatné konstrukce uzavíracího mechanismu nebo hydraulických válců, které nejsou dostatečně robustní, aby odolaly plastickému tlaku v dutině.
Jemnějším rizikem je procesní disciplína. Protože dva záběry vzájemně ovlivňují, formovači často zpracovávají první záběr, aby řešili problémy s procesem druhého záběru, nebo naopak. To zužuje procesní okno a zvyšuje riziko zmetkovitosti: rozdrcení, podepření, průhyb a poddimenzované válce lze zpracovávat na úkor kvalitativní rezervy. Tonáž se také částečně spotřebovává u rotačních nástrojů, protože dutiny jsou umístěny mimo střed – první záběr na jedné polovině, druhý záběr na druhé – takže plná tonáž stroje není k dispozici pro kompenzaci plastického tlaku v dutině.
Dvoubarevné lisování ve srovnání s jinými procesy
Alternativy k dvoubarevnému lisování nejsou jeho horší verze; jedná se o odlišné postoje k nákladům na nástroje, struktuře cyklu, pevnosti spoje a objemové ekonomice.
Zalisování (dvounástrojové) a vstřikování vložek
Dvounástrojové vstřikování využívá dvě samostatné formy a standardní lisy, přičemž substrát se mezi nástroji přenáší ručně nebo robotem. Je to nejflexibilnější z těchto postupů: nástroj pro vstřikování lze vyměnit nebo přestavět bez nutnosti sešrotovat nástroj pro substrát, dva vstřiky mohou probíhat na různých lisech nebo dokonce na různých místech a je vhodné pro vývojové práce, zavádění nových produktů a objemy, které by dvounástrojové nástroje neodpisovaly. Náklady představují krok přesunu, riziko kontaminace a práce mezi vstřiky a volnější soutisk, protože opětovné upínání zvyšuje toleranci.
Vstřikování vložek využívá jednu formu plus prvky pro usazení vložek a zapouzdřuje předem vyrobený komponent, obvykle kov, do jediného plastového vstřiku. Retence je čistě mechanická – vroubkování, podřezání, drážkování – bez chemické vazby. Nástroje jsou nejnižší z těchto tří, ale vkládání vložek je operace prováděná na cyklus: při malém objemu vkládá operátor vložky do otevřeného nástroje v každém cyklu, což zavádí mezi jednotlivými osobami variace v usazení a orientaci; při velkém objemu roboti nebo miskovité nakladače obnovují opakovatelnost a odstraňují operátora z cyklu.
Dvouvrstvé vstřikování využívá specializovaný lis se dvěma nebo více vstřikovacími jednotkami a jeden 2K nástroj se dvěma sadami dutin a přesným řízením stlačování a uzavírání. Má nejvyšší náklady na nástroje a nejnižší náklady na díl při objemu, nejsilnější chemickou vazbu, protože rozhraní zůstává horké, a nejtěsnější soutisk, protože oba vstřiky sdílejí jeden referenční bod nástroje.
| Atribut | Dvounástrojové přestřikování | Vložte lištu | Dvouvrstvé formování |
| Co je spojeno | Pevný plastový substrát plus druhý plast, obvykle TPE nebo TPU | Předem vyrobená součástka, obvykle kovová, zapouzdřená v plastu | Dva plasty v jednom dílu, často tuhý a elastomerový |
| Stroj | Dva standardní lisy nebo jeden lis a dvě formy | Jeden standardní lis; společná vertikální upínací svorka | Vyhrazený lis se dvěma nebo více vstřikovacími jednotkami |
| Plíseň | Dvě samostatné formy | Jedna forma plus funkce pro umisťování břitových destiček | Jeden nástroj 2K, dvě sady dutin, těsné stlačení a kontrola uzavření |
| Cyklus | Dva cykly plus krok přenosu | Jeden cyklus plus plnění vložek při každém výstřelu | Jeden kombinovaný cyklus; dávky probíhají paralelně po spuštění |
| Mechanismus vazby | Chemická adheze taveniny a mechanické propojení v případě potřeby | Čistě mechanické zapouzdření | Chemická tavenina, nejsilnější, protože rozhraní zůstává horké |
| Manipulace mezi kroky | Díl přenášen ručně nebo robotem | Vložka se vkládá v každém cyklu | Žádné; součást nikdy neopouští nástroj |
| Relativní náklady na nástroje | Střední | Nejnižší | Nejvyšší |
| Relativní náklady na díl při objemu | Střední | Zvedá se s námahou při vkládání vložek | Nejnižší objem |
| Registrace mezi materiály | Volnější; tolerance pro opětovné upevnění stohů | Nastaveno podle umístění břitové destičky | Nejtěsnější; oba záběry sdílejí jeden referenční bod nástroje |
| Typické použití | Úchopy, těsnění, měkký povrch při nízké a střední hlasitosti | Závitové vložky, svorky, kolíky, pouzdra | Vysokoobjemové rukojeti, permanentní popisky, kosmetické úpravy |
Malování, tisk a dekorace ve formě
Dekorační procesy přidávají další kroky po formování, zatímco dvoubarevné formování vytváří barvu, texturu a popisky ve formě. Lakování a tamponový tisk nanášejí druhou barvu na hotový díl a s sebou nesou náklady na zpracování na díl plus limit trvanlivosti vázaný na povlak nebo barvu; dvoubarevné formování nemá takový opotřebitelný povrch, protože barva je materiál.
In-mold dekorace (IMD) je samostatná rodina technologií – in-mold labeling (IML), in-mold film (IMF) a in-mold transfer (IMR) – při kterých se film nebo potištěná barva umístí do dutiny a spojí se během formování. IMD se někdy kombinuje s dvoubarevným formováním a tato kombinace je náročnější než použití obou metod samostatně. Kvalita dvoubarevné IMD závisí na struktuře produktu, designu vstupu lepidla, výběru materiálu pro první i druhou barevnou složku, technice zpracování filmu, tloušťce filmu a parametrech vstřikování a mezi charakteristické vady patří vymývání inkoustu, slabá adheze mezi barevnými vrstvami, povrchové konkávnosti a nejasné textury. Vymývání inkoustu u dvoubarevné IMD je primárně způsobeno neoptimálním designem vstupu do formy, přičemž výběr filmu a tloušťka filmu jsou sekundárními faktory; druhé vstřikování zvyšuje složitost, protože tavenina se dotýká horní části filmu před potenciálním rozptýlením inkoustu ve spodní části. Pokud se materiál filmu shoduje s první a druhou barevnou složkou – například PC pro všechny tři – zlepšuje se pevnost spoje.
Ultrazvukové svařování a montáž
Svařování spojuje samostatně lisované díly a přidává krok montáže plus omezení návrhu spoje: obě součásti potřebují jednoduchý nástroj z jednoho materiálu, materiály nemusí být chemicky kompatibilní a oba lze revidovat samostatně. Co však nemůže udělat, je odstranit spoj. Dvoubarevné lisování eliminuje jak montážní operaci, tak i spoj, a proto je standardním řešením pro trvale čitelné klíče a kosmetické lišty tam, kde není přijatelná žádná dělicí linie. Nevýhodou jsou náklady na nástroje a omezení párů materiálů, které se spojí.
Rámec objemu a ekonomiky
Logika nákladů je běžná a stojí za to ji jasně uvést. Dvoubarevné nástroje s sebou nesou nejvyšší počáteční náklady – dvě sady dutin, přesné uzávěry a specializovaný lis – takže se vyplatí při vyšších objemech. Dvounástrojové vstřikování je uprostřed: dva nástroje na standardních lisech. Vstřikování vložek má nejnižší náklady na nástroje, ale s rostoucím objemem roste i prácnost na díl. Dekorace přidává zpracování na díl a svařování přidává montážní operaci.
Praktická rozhodovací posloupnost probíhá takto: nejprve požadavek na spoj (vyžaduje spoj chemickou adhezi, nebo postačí mechanická retence?), poté dvojice materiálů, poté objem, poté rozpočet na nástroje a nakonec tolerance registrace. Zodpovězení těchto otázek v tomto pořadí zabraňuje běžné chybě, kdy se vybírá proces předtím, než je ustálen pár spoje a materiálu.
Vhodná je dvoubarevná vstřikovací technika pro váš díl a Objem nádrží?
Dvoubarevné lišty jsou správnou odpovědí pro specifickou kombinaci funkce a objemu dílu a signály jsou rozpoznatelné ještě před vyžádáním cenové nabídky.
Kritéria vhodnosti
Čtyři signály hovoří ve prospěch dvoubarevného tvarování. Zaprvé, skutečná dvoumateriálová funkce: měkký úchop, těsnění, okénko nebo permanentní dvoubarevná legenda, která se neopotřebuje. Zadruhé, spojení, které musí být pevné a konzistentní, kde je chemická adheze na horkém rozhraní spíše výhodou než rizikem. Zatřetí, registrace, která musí být těsná – kosmetické ořezy, kde není přijatelná žádná dělicí linie, nebo klíče a legendy, které musí zůstat na místě. Začtvrté, objem dostatečně vysoký na amortizování nástroje a specializovaného lisu.
Pokud je konstrukce stále v pohybu nebo objem neamortizuje nástroj 2K, je obvykle lepší volbou dvounástrojové vstřikování. Pokud je druhým materiálem kov spíše než plast, je relevantním srovnáním vstřikování břitových destiček.
Od prototypu až po sériovou výrobu
Realistická cesta vede šesti fázemi. Nejprve je párování konceptu a materiálu, které se spíše než na základě zkušebních dat o adhezi řeší spárováním. Následuje kontrola DFM a simulace toku ve formě, které otestují plnění, rovnováhu chlazení a deformaci před zahájením výroby oceli. Další fází je prototypování: vícemateriálové díly s měkkým povrchem lze prototypovat z aditivních materiálů, které se blíží sestavě tuhého materiálu a elastomeru, což obvykle stačí k otestování geometrie úchopu a ergonomie, nebo lze pro malé série, kde jsou v rané fázi potřeba skutečné dvounásobné díly, použít nástroj s posuvným stolem. Vzorkování T1 poté ověří rozměry a vlastnosti spoje, včetně tepelných cyklů. Následuje stanovení procesního okna, kdy se oba díly ladí společně, místo aby jeden kompenzoval druhý. Výroba poté probíhá s průběžnou kontrolou.
Ověření vazby patří do této fáze, nikoli až po ní. Nejspolehlivějším testem před obráběním je postupné formování plochých destiček z obou materiálů pomocí zkušební formy a následné provedení testu odlupování dle normy ASTM D903 a testu adheze křížovou šrafováním dle normy ASTM D3359. Většina dodavatelů TPE také zveřejňuje datové listy o adhezi, které ukazují naměřenou pevnost v odlupování na běžných podkladech, a ty by si měly být vyžádány před konečným výběrem materiálu.
Zvolte NOBLE pro podporu vašich projektů dvoubarevného vstřikování plastů
NOBLE je čínsko-britský společný podnik a čínský výrobní partner, kterému vláda udělila ocenění „Národní high-tech podnik“. S více než 10 lety zkušeností poskytuje NOBLE komplexní zakázkovou výrobu od prototypování až po sériovou výrobu a naše inženýrské a zpracovatelské kapacity podporují zákazníky jak při prototypování, tak při dávkové výrobě pro projekty dvoubarevného vstřikování plastů.
Naše řízení kvality je certifikováno dle norem ISO 9001:2015 a ISO 13485:2016. Druhá certifikace je důležitá pro týmy vyvíjející zdravotnické prostředky a chirurgické nástroje, kde se používá dvoubarevné lití ke kombinaci různých tvrdostí a barev v jedné součásti.
Poskytujeme kompletní služby od návrhu až po montáž – nejen výrobu. Díky tomuto rozsahu lze rozhodnutí popsaná v této příručce zpracovat v rámci jednoho projektu: párování materiálů a kontrola DFM před uvedením nástrojů do výroby, prototypy dílů pro testování geometrie a ergonomie úchopu, simulace toku ve formě a odběr vzorků a výroba s kontrolou.
Podpůrné schopnosti, jakožto informace z první strany o našich operacích:
- Rychlá dodací lhůta. Vaše díly mohou být hotové rychle, během 7–10 dnů, s podporou komplexního CNC softwaru a zkušených inženýrů.
- Ceny v reálném čase. Rychlou a profesionální cenovou nabídku vám můžeme poskytnout do 24 hodin od odeslání poptávky s potřebnými informacemi.
- Interní kapacity. Rozsáhlé interní kapacity splňují požadavky od návrhu a prototypů až po hromadnou výrobu dílů, spíše než spoléhání se na externí zakázky.
- Sofistikované testovací zařízení. Kompletní sada kontrolního vybavení a komplexní systém kontroly kvality pomáhají zajistit, aby prototypy a součástky byly vyráběny s vysokou přesností.
- Špičkové odborné znalosti v oboru. Pokročilá technologie rychlého prototypování a rychlé výroby pro obrábění různých kovových a plastových materiálů dle stanovených specifikací.
Chcete-li prodiskutovat projekt dvoubarevného vstřikování plastů, odešlete poptávku s potřebnými informacemi o dílu a náš tým vám zašle cenovou nabídku a doporučený postup od prototypu až po výrobu.
Nejčastější dotazy k dvoubarevnému vstřikování plastů
Jaký je rozdíl mezi dvouvrstvým, dvoukomponentním, dvouvrstvým a vícemateriálovým lisováním?
Dvouvrstvé, 2K a dual-shot jsou téměř synonyma pro stejný sekvenční proces se dvěma materiály v jednom strojním cyklu. Vícemateriálové nebo vícekomponentní vstřikování je širší termín, který zahrnuje dvoukomponentní práci plus tří- nebo vícekomponentní varianty a sendvičové/společné vstřikování. „Dvoubarevné“ zdůrazňuje vizuální výsledek; „dvouvrstvé“ zdůrazňuje počet kroků vstřikování.
Která konfigurace formy se hodí k jakému dílu?
Rotační deska je vhodná pro částečně nebo jednostranně odkryté předlisky při velkém objemu. Indexovací deska je vhodná pro předlisky volné na jedné straně nahoře a částečně volné dole, s oboustranným přelitím. Posuvný dělený stůl je jednoduchá a cenově výhodná volba v případech, kdy musí být předlisek částečně uvolněn. Posuvný stůl je vhodný pro prototypy a malé série s jednostranným přelitím. Přenosový stůl pokrývá konstrukce, kde musí být předlisek volný na obou stranách. Sendvičové/společné vstřikování vytváří strukturu pláště a jádra.
Které páry pryskyřic se spojují chemicky a které potřebují mechanický zámek?
ABS, PC a PC/ABS se styrenovým TPE se výborně spojují; PA6/PA66 s TPE na bázi polyamidu se spojuje dobře až výborně; PP s olefinickým TPE nebo TPV se spojuje dobře; ABS s ASA se spojuje výborně jako pár z jedné skupiny materiálů; PMMA s ABS se spojuje dobře. POM s modifikovaným TPE je pouze přiměřený a vyžaduje mechanickou pojistku. Standardní styrenový TPE se s PP vůbec nespojí, pokud se nejedná o jakost na bázi PP.
Jaká jsou klíčová konstrukční pravidla před uvedením nástrojů na trh?
Konzistentní tloušťka stěny s vyfrézovanými hmotami a žebry místo plných profilů; dostatečný úhel sklonu (obvykle 1–1.5 stupně na každou stranu u stěn substrátu s přelitím); stlačení typicky 0.003–0.005 palce při uzavření druhého vstřiku s extra stlačením tam, kde je první vstřik silný; plná opora prvního vstřiku proti tlaku v dutině druhého vstřiku, bez nepodepřeného prvku delšího než přibližně trojnásobek jeho tloušťky; a mechanické zámky všude, kde není zajištěna chemická vazba.
Jak se kontroluje deformace a delaminace?
Deformace je kontrolována vyváženými stěnami a postupnými přechody, vyváženým chlazením, párováním materiálů s pochopeným rozdílem smrštění a simulací toku ve formě před obráběním. Delaminace je kontrolována správným párováním materiálů, udržováním povrchu prvního vstřiku horkého a čistého, mechanickými zámky jako zálohou a kontrolami spojů při odběru vzorků, které zahrnují tepelné cyklování. Kohezní selhání (trhání TPE) je preferovaným výsledkem; adhezní selhání (čisté odlupování) ukazuje na chemii nebo proces.
Jak si dvoubarevné lisování vede v porovnání s přelitím, vstřikováním vložek, zdobením a svařováním z hlediska nástrojové a objemové ekonomiky?
Dvoubarevné vstřikování má nejvyšší náklady na nástroje a nejnižší náklady na díl při objemu, s nejsilnější chemickou vazbou a nejtěsnější registrací. Dvoubarevné vstřikování se nachází uprostřed, pokud jde o náklady na nástroje a náklady na díl, a je nejflexibilnější pro vývoj. Vstřikování vložek má nejnižší náklady na nástroje, ale zvyšuje pracnost na díl při objemu. Dekorace přidává zpracování na díl po vstřikování. Svařování přidává krok montáže a omezení v návrhu spoje.
Jak posoudím, zda dvoubarevná lišta vyhovuje mému dílu a objemu?
Hledejte skutečnou funkci pro dva materiály, vazbu, která musí být silná a konzistentní, přísné požadavky na registraci a objem dostatečně vysoký, aby se nástroj amortizoval. Poté sledujte cestu od prototypu k výrobě: párování materiálů, DFM a simulace, prototyp (aditivní nebo nástroj s posuvným stolem pro malé série), odběr vzorků T1 s validací vazby a tepelného cyklu, stanovení procesního okna a výroba s kontrolou během procesu.
