Considerazioni sulla progettazione di parti in plastica e stampi, parte 1

Michele Paloiano

La plastica stampata a iniezione ha rivoluzionato il design, l'innovazione e la produzione nel 20° secolo. Prima del 1950, la maggior parte dei prodotti erano fabbricati in acciaio stampato, alluminio pressofuso, zinco e legno. I prodotti di plastica erano principalmente limitati a fenoli, polistirene e altri materiali termoindurenti. Tuttavia, il boom economico del secondo dopoguerra ha dato vita a una rinascita della ricerca e dello sviluppo di nuovi materiali plastici e di innovazioni di lavorazione, che hanno portato alle centinaia di migliaia di materie plastiche di cui disponiamo oggi. Nel corso degli ultimi 70 anni, lo stampaggio a iniezione è maturato ed è diventato più sofisticato, versatile e complicato, consentendogli di dominare oggi la produzione della maggior parte dei prodotti di massa. Sfortunatamente, la maggior parte dei progettisti di prodotto non ha esperienza nella progettazione di parti stampate a iniezione a causa della lunga curva di apprendimento necessaria per sviluppare abilmente una parte che possa essere facilmente stampata a iniezione rispettando centinaia di altri requisiti. La conoscenza più fondamentale necessaria per qualsiasi progettista che si trovi a dover progettare una parte stampata a iniezione è comprendere le basi della progettazione dello stampo (noto anche come strumento). Il resto di questo articolo discuterà le interrelazioni tra la progettazione degli strumenti di stampaggio a iniezione e la progettazione delle parti.

Sebbene lo stampaggio a iniezione sia una delle opzioni di produzione più convenienti, presenta uno svantaggio. Richiede un investimento di capitale significativo e tempi di lavorazione relativamente lunghi per la lavorazione degli utensili. Dopo che gli stampi sono stati lavorati, le modifiche al design possono essere molto costose o talvolta impossibili senza sostituire completamente lo stampo. Questo è il motivo per cui il progetto deve essere quasi perfetto prima che i file CAD vengano rilasciati per la lavorazione. Una comprensione completa dei principi di base della progettazione degli strumenti è quindi molto utile per evitare problemi costosi e ritardi nei progetti. Esaminiamo ora i fondamenti di uno stampo ad iniezione.

Il motivo per iniziare con lo stampo a iniezione stesso è perché può influenzare la progettazione del pezzo. La resina plastica fusa viene iniettata nello stampo dal lato destro (piano fisso) nello stampo chiuso dove viene tenuta sotto pressione finché non si raffredda fino allo stato solido. Dopo il raffreddamento, lo stampo viene aperto mentre la piastra sinistra si sposta indietro. Durante questo ciclo di apertura, la piastra di estrazione colpisce un montante fisso che muove i perni di espulsione, espellendo il pezzo. I perni estraibili lasciano sempre un'impressione indesiderata sulla parte (solitamente circolare), motivo per cui sono generalmente posizionati sul lato posteriore non estetico o all'interno della parte. Inoltre, la plastica si restringe sempre durante il ciclo di raffreddamento. Si ritirano dalla cavità o dalle superfici esterne e attorno al nucleo o all'interno della parte. Ciò richiede forza per espellere la parte dal nucleo, che viene erogata dai perni di espulsione. Perché è importante che i designer lo comprendano? Perché è necessario pensare a dove e come verrà recintata la parte. Il cancello è definito come il punto di ingresso in uno stampo. Esistono molti tipi diversi di cancelli, ma tutti lasciano qualche segno residuo sulla superficie di una parte. Poiché la superficie esterna del cosmetico è solitamente rivolta verso la piastra fissa dove viene iniettata la resina, i progettisti devono decidere dove e come affrontare questo problema. Esaminiamo alcuni esempi.

L'esempio sopra mostra una posizione del cancello posizionata centralmente per un flusso di materiale uniforme e nascosta da un coperchio della batteria rimovibile. Questo è un metodo per posizionare i punti di accesso sulle superfici cosmetiche che risolve due problemi: ottimizzare il flusso del materiale e fornire una posizione dei punti di accesso che non influisca negativamente sull'aspetto della parte.

I cancelli laterali, come mostrato sopra, sono un altro mezzo per fornire un punto di ingresso affinché la resina plastica possa fluire nella cavità dello stampo in modo convenzionale. Questa opzione è adatta se lo spessore della parete consente un facile scorrimento in tutta la parte senza segni di flusso indesiderati, deformazioni, allargamenti o ritiri indesiderati. Da considerare anche la superficie irregolare nella zona del cancello, che tipicamente viene rimossa dalle cesoie. A volte le superfici lungo il bordo della parte devono adattarsi perfettamente a un pezzo accoppiato. In questi casi, l'area del cancello deve essere post-lavorata per adattarsi correttamente.