Ghid de conversie de la metal la plastic

Ce este conversia de la metal la plastic?

Conversia de la metal la plastic este la fel de simplă pe cât sună: este procesul de a lua piese fabricate inițial din metal și a le reproduce sau reproiecta pentru a fi realizate din plastic.

Componentele din plastic și procesul de injecție a plasticului care le-au făcut atât de dinamice au fost dezvoltate la sfârșitul secolului al XIX-lea. Aceste piese și procese au devenit extrem de populare în timpul celui de-al Doilea Război Mondial, deoarece războiul a creat o cerere uriașă și urgentă pentru produse accesibile, fiabile și realizate în masă. Piesele din plastic injectat au înlocuit multe piese metalice, iar beneficiile de care s-au bucurat producătorii sunt în continuă creștere pe măsură ce tehnologia plasticului evoluează.

Pe măsură ce rășinile de calitate inginerească și materialele plastice au fost perfecționate în anii 1950, multe piese fabricate anterior din metal au fost înlocuite cu piese produse prin injectare de plastic.

De ce sunt producătorii reticenți la conversia pieselor metalice în piese din plastic?

De la provocări de proiectare percepute, la teama de rezistență inferioară și până la rezistența la schimbare – există multe motive pentru care unii producători nu au luat încă în considerare procesul de conversie de la metal la plastic. Atunci când producătorii nu iau în considerare înlocuirea metalului cu plastic, este probabil ca aceștia să nu cunoască proprietățile complexe pe care plasticul le oferă. Alții pur și simplu apreciază predictibilitatea utilizării aceluiași material inclus în proiectul inițial al piesei, decât să ia în calcul materiale plastice care pot egala sau depăși performanțele materialului actual. Din fericire, aproape orice barieră poate fi depășită cu expertiza partenerului potrivit, iar avantajele conversiei la plastic pot fi exploatate de aproape orice OEM sau producător de produse care conțin piese metalice.

Pe parcursul acestui articol, vom răspunde la cele mai frecvente întrebări și la informațiile esențiale necesare pentru a realiza cu succes o conversie de la metal la plastic, inclusiv:

• Care sunt avantajele conversiei de la metal la plastic?
• Care sunt atributele ce pot fi obținute cu ajutorul plasticului?
• Care sunt pașii pentru conversia de la metal la plastic?
• Ce întrebări ar trebui luate în considerare înainte de a converti componentele către plastic?
• Ce rol are proiectarea pentru fabricare (DFM) în conversia de la metal la plastic?
• Ce materiale plastice pot fi folosite pentru conversia componentelor metalice la plastic?
• Care industrii beneficiază cel mai mult de pe urma conversiei de la metal la plastic?
• Care sunt costurile asociate conversiei pieselor în plastic?
• Revizuirea unui studiu de caz pentru conversia de la metal la plastic
• De ce Rosti este partenerul ideal pentru un proiect de conversie de la metal la plastic?

De la economii de costuri și actualizări de proiect, până la îmbunătățirea procesului de fabricație, există multe motive pentru a converti componentele metalice în componente din plastic. Citiți mai departe pentru a afla mai multe despre totul, de la atributele pieselor din plastic până la un studiu de caz cu detalii din viața reală.

Care sunt avantajele conversiei de la metal la plastic?

Dacă piesele metalice pe care le folosiți în prezent vă satisfac nevoile, o conversie poate să nu pară o prioritate urgentă. Totuși, există beneficii semnificative dacă explorați opțiunile de conversie de la metal la plastic. Iată șase moduri în care o conversie de la metal la plastic poate influența aproape fiecare aspect al afacerii dumneavoastră.

1. Calitatea și libertatea de proiectare: Plasticul poate fi mai rezistent, mai ușor și oferă mai multe opțiuni estetice decât metalul. Ca material de producție, amestecurile de plastic pot fi personalizate pentru a răspunde cerințelor specifice de mediu, structură și funcționare. Prin proiectarea și alegerea corectă a materialului, se poate obține o componentă din plastic care să depășească performanțele metalului. De asemenea, adăugarea de elemente de armare precum nervuri și console care pot fi mulate direct în plastic va spori rezistența și durabilitatea, reducând totodată timpul de producție. Atunci când aditivii sunt amestecați direct în plastic, aceștia pot îmbunătăți caracteristici specifice și pot crea un material extrem de personalizat. Acești aditivi cresc performanța plasticului în privința rezistenței la impact și tracțiune, frecare, zgârieturi și flacără. Ei fac materialele plastice mai ușoare, sigure pentru utilizarea în domeniul alimentar și medical și mai prietenoase cu mediul. Calitățile și libertatea de proiectare oferite de piesele din plastic sunt ideale pentru aplicații din domenii precum instalații, electrocasnice, filtrare și motoare, unde evitarea scurgerilor este o preocupare majoră. În plus, procesele moderne de injectare științifică a plasticului produc piese cu toleranțe precise, gata de utilizare fără a fi necesară prelucrare suplimentară. Un ultim aspect important legat de proiectare este estetica. Atributele de proiectare ale componentelor din plastic includ:
   • Când sunt folosite cele mai noi programe software și tehnologii, producătorii de piese injectate pot testa o varietate de materiale încă din faza de proiectare – permițând ajustări predictive de proiect și rezultate de performanță îmbunătățite.
   • Capacitatea de integrare și acomodare a unor forme și geometrie complexe, precum și consolidarea pieselor.
   • Reducerea greutății și îmbunătățirea limitelor structurale.
   • Deoarece plasticele sunt disponibile într-o gamă largă de culori, oferind în același timp finisaje și texturi de suprafață mai atractive decât metalul, piesele injectate din plastic tind să domine variantele metalice. Totodată, piesele de plastic permit decorarea sau etichetarea în matriță, extinzând și mai mult atractivitatea estetică.
   • Acestea sunt doar câteva dintre caracteristicile care vă permit să descoperiți noi posibilități de proiectare și performanță pentru produsele dumneavoastră.
2. Economie de costuri: Conversia unei piese din metal în plastic aduce, în medie, economii totale de costuri între 25-50%, aceste beneficii regăsindu-se în mai multe arii, de la producție și timp la logistică.
3. Un proces mai rapid: Conversia din metal în plastic asigură cicluri de fabricație mult mai rapide și o productivitate crescută. Precizia oferită de injecția de mase plastice elimină, de asemenea, procesele consumatoare de timp precum șlefuirea și retușările la piesele finale.
4. Eficiență mai mare în producție: Prin avantajele estetice menționate anterior, culorile finale și opțiunile de finisare pot fi adăugate direct în procesul de turnare, eliminând necesitatea vopsirii, gravării cu laser și alte etape separate. Caracteristici suplimentare includ:

• Liber de întreținere – Spre deosebire de piesele metalice, componentele din plastic nu necesită acoperire sau vopsire pentru protecția materialului, făcându-le practic fără întreținere.
• Durată de viață mai lungă a matrițelor – Chiar dacă costul matriței pentru o piesă metalică și una din plastic este, de obicei, similar, viteza de producție este adesea mai redusă în cazul pieselor metalice. În plus, durata de viață a matrițelor pentru piesele din plastic este, în medie, de zece ori mai mare decât a celor pentru aluminiul turnat.
• Modificări mai ușoare – Practic, este imposibil să treci la un metal mai ieftin fără o reproiectare completă. Însă costul rășinilor, de obicei, nu influențează matrița, oferind un nivel mai ridicat de flexibilitate privind calitatea și costul materialului.
• Componentele din plastic pot fi produse mai rapid decât echivalentele lor din metal folosind procese ciclice și extrem de repetitive, cu pași generali mai puțini. Spre deosebire de procesele de producție ale pieselor metalice, fabricarea pieselor din plastic este deseori automatizată, mecanizată și necesită o supraveghere minimă.
• Matrițele pentru injecție de plastic pot elimina necesitatea proceselor secundare de asamblare prin producerea unor componente complexe și cu geometrii variate într-o singură etapă. Prelucrarea metalică post-producție implică adesea sudarea mai multor piese, atașarea de piese adiacente precum rulmenți sau aplicarea de straturi de protecție. Matrițele de injecție din plastic generează o singură componentă gata de utilizare, permițând proiecte din mai multe piese, integrarea elementelor de susținere și amestecarea straturilor de protecție direct în material.

• Dimensiuni, greutate și grosime reduse – Având în vedere restricțiile strâmte de spațiu din producția electrocasnicelor mici, a motoarelor, echipamentelor medicale și dispozitivelor tehnologice, faptul că piesele turnate prin injecție pot fi realizate mai mici, mai subțiri și mai ușoare decât cele metalice reprezintă un avantaj considerabil.
• Rezistență și durabilitate sporite – Plasticele tehnice moderne pot suporta niveluri ridicate de stres, iar piesele realizate din acestea pot menține toleranțe stricte, făcându-le la fel de robuste și fiabile ca piesele metalice.
• Rezistență la impact, coroziune și căldură – Având la dispoziție peste 25.000 de materiale plastice tehnice, inclusiv noi amestecuri și formulări hibride, piesele obținute prin injecție pot fi proiectate pentru a îndeplini cerințe de performanță foarte specifice. Unele amestecuri sunt ideale pentru aplicații care cer absorbția șocului și rezistență la elemente corozive și temperaturi ridicate.

Care sunt PRINCIPALELE atribute ce pot fi obținute cu plasticul?

Pe lângă libertatea de proiectare și economiile de cost oferite de conversia din metal în plastic, plasticul are numeroase avantaje pe care piesele metalice nu le pot oferi. Există peste 25.000 de materiale plastice tehnice disponibile, iar acestea pot fi adaptate pentru aproape orice nevoie de producție. În plus, pot fi create amestecuri personalizate noi pentru a răspunde aproape oricărei cerințe specifice de performanță pe care o aveți. Iată câteva dintre modurile în care aceste materiale plastice personalizabile pot ajuta la creșterea performanței produselor dumneavoastră:

Greutate: Piesele din plastic sunt, de obicei, cu cel puțin 50% mai ușoare decât cele metalice comparabile. Pot oferi, de asemenea, dimensiuni mai mici și grosimi reduse, ceea ce poate fi un avantaj important la fabricarea motoarelor, electrocasnicelor, pieselor auto și a oricărui alt proces unde spațiul este limitat.

Rezistență: Plasticele moderne turnate prin injecție sunt la fel de fiabile ca piesele metalice atunci când vine vorba de rezistența la stres, iar rezistența la tracțiune poate fi chiar mai mare decât la piesele metalice. De asemenea, folosirea unei singure piese turnate din plastic în locul mai multor componente metalice elimină necesitatea sudurii și slăbiciunile care pot apărea la zonele sudate.

Întreținere: Comparativ cu metalul, piesele din plastic necesită aproape zero întreținere, deoarece nu au nevoie de vopsire sau acoperire inițială sau periodică pentru protecție. De asemenea, pot rezista mai bine la impact, mișcare, căldură și factori corozivi decât multe piese metalice.

Inovație: Cu libertatea oferită de fabricarea pieselor din plastic, inginerii dumneavoastră pot rezolva ușor probleme complexe. Indiferent dacă aveți de-a face cu medii dure, forme complicate, procese complexe, restricții de structură sau greutate, ori chiar cerințe privind aspectul produsului, o conversie spre plastic vă poate oferi flexibilitatea de care aveți nevoie pentru soluții creative și eficiente.

Care sunt etapele conversiei din metal în plastic?

Unul dintre cele mai importante aspecte de luat în calcul la începutul unui proiect de conversie din metal în plastic este înțelegerea completă a scopului inițiativei. Deși numeroase beneficii de reducere a costurilor pot fi obținute de producători, precum eliminarea unor operațiuni de fabricație, consolidarea componentelor, reducerea consumului de material și a greutății componentelor, adesea există ocazia de a adăuga valoare prin texte, finisări de suprafață sau funcțiuni dificil de obținut prin prelucrare metalică. Programarea unei vizite sau a unei colaborări online cu un producător de piese din plastic cu experiență reprezintă primul pas ideal pentru identificarea oportunităților și potențialelor limitări.

Este de așteptat să parcurgeți un proces pas cu pas similar cu acesta:

1. Analiza atentă a scopului de proiect și identificarea piesei: Ce face ca o piesă metalică să fie un candidat bun pentru înlocuirea cu plastic?

• Piese cu producție de volum mare
• Piese cu geometrie complexă, ansambluri sau operațiuni secundare ce pot fi eliminate sau reduse
• Piese care necesită greutate redusă și opțiuni de design mai diverse

• Expuneri de mediu, inclusiv temperatură, radiație ultravioletă (UV), substanțe chimice și umiditate
• Nevoi de performanță structurală, inclusiv rezistență, rigiditate și impact

• Cerințe de reglementare
• Caracteristici unice (uzură, conductivitate, culoare, rezistență la flacără)
  Aceste considerații vor influența tipul de material plastic selectat și modul de procesare al acestuia.

• Costurilor și densității materiilor prime
• Costurilor cu sculele și procesarea
• Timpilor de ciclu
• Pașilor de asamblare și a forței de muncă
• Operațiunilor secundare

• Prototipare
• Revizuiri ale pieselor, sculelor, procesului și designului
• Simulare SOLIDWORKS și validare a designului

Ce întrebări ar trebui puse înainte de a face conversia la componente din plastic?

Pe măsură ce producătorii iau în considerare conversia de la metal la plastic și evaluează fiecare aspect al procesului, apar multe întrebări referitoare la calificarea diferitelor proprietăți ale materialelor, modificările de design, validarea piesei și multe altele. Nu ezita să adresezi aceste întrebări pe parcursul procesului și asigură-te că îți menții obiectivele la baza proiectului tău pentru a obține un rezultat de succes. Vrei să reduci greutatea piesei? Să îmbunătățești calitatea sau consistența? Sunt importante pentru tine calitățile funcționale și estetice ale componentei din plastic și cum va fi influențată de noul material? Punând aceste întrebări din timp vei menține proiectul pe o direcție optimă.

Este recomandat să parcurgi cu atenție următoarele întrebări, cât și altele care apar pe parcursul procesului, alături de un producător cu experiență în injectare, care îți va oferi îndrumare pentru fiecare etapă a proiectului tău unic.

Ce caracteristici și/sau cerințe de calitate fac ca această piesă să fie dificilă pentru scule sau injectare, și cât de ușor se va transfera designul?

Cu un design optimizat, majoritatea componentelor pot fi realizate prin injectare. Totuși, este esențial să se găsească un echilibru între ceea ce poate fi turnat fizic și tipurile de materiale care vor asigura o performanță mai bună pentru piesă. Cerințele de calitate, utilizarea intenționată a componentei și posibila expunere la diferiți factori de mediu trebuie să fie toate discutate cu partenerul tău pentru injectare.

Concret, proiectarea unei piese din plastic pentru fabricație (DFM) implică factori importanți care vizează designul piesei din plastic, sculele, selecția materialului și producția. Când proiectanții de piese din plastic abordează colaborativ implicarea făuritorilor de matrițe încă din faza de proiectare, pot fi obținute numeroase beneficii.

De fapt, cercetările au arătat că 70 – 80 la sută din costul unui produs nou depinde de design, iar producătorii consideră consultanța în proiectarea plasticului ca un factor principal pentru reducerea costurilor totale de fabricație. Linia clară care exista odinioară între dezvoltare și producție nu mai există, deoarece producătorii se bazează tot mai mult pe experții în proiectarea injecției pentru a se implica în proces mult mai devreme decât înainte.

Analizăm mai detaliat această întrebare în secțiunea DFM de mai jos, însă câteva elemente critice de optimizare a designului și caracteristici ce ar trebui avute în vedere încă din faza de transfer sau dezvoltare a designului includ:

1. • Unghi de scoatere
   • Grosimea pereților
   • Radii la margini
   • Nervuri
   • Unghi de eliberare
   • Elemente de finisare
2. 
   

   De ce este atât de important să te concentrezi pe grosimea pereților la o piesă din plastic?

   
   

   Grosimea uniformă a pereților este esențială în proiectarea unei piese injectate. O grosime neuniformă a pereților cauzează probleme de control dimensional, deformări și alte probleme legate de integritatea piesei pe măsură ce materialul topit se răcește.

   
   

   Dacă sunt necesare secțiuni cu grosimi diferite, inginerii proiectanți recomandă ca tranziția să fie cât mai lină posibil, pentru a permite materialului să curgă uniform în cavitate. Astfel se asigură umplerea completă a matriței și se reduce considerabil riscul apariției defectelor. Rotunjirea sau înclinarea tranzițiilor de grosime va minimiza tensiunile reziduale și concentrarea acestora asociate schimbărilor bruște.

   
   

   Incorporarea grosimii potrivite a pereților pentru piesa ta poate avea efecte semnificative asupra costului de fabricație și a vitezei de producție. Grosimea minimă a pereților utilizată depinde de mărimea și geometria piesei, cerințele structurale și comportamentul de curgere al rășinii. Grosimea pereților pentru o piesă injectată variază de obicei între 2mm – 4mm (0,080″ – 0,160″). Injecția cu pereți subțiri poate produce pereți cu grosime de până la 0,5mm (0,020″). Consultă-te cu furnizorul și inginerul tău pentru a te asigura că piesa ta are grosimea potrivită pentru designul și materialul ales.

   
   
3. 
   

   Care este locația optimă pentru canalele de injecție la această piesă?

   
   

   Deși piesele de plastic injectate de calitate trebuie să aibă pereți cu grosime uniformă, uneori utilizarea dorită a piesei cere prezența unor zone groase și subțiri. Dacă te confrunți cu această situație în proiectul tău de conversie metal-plastic, se va recomanda amplasarea canalului de injecție în cea mai groasă zonă, evitându-se zonele subțiri. Plastics Technology explică bine acest lucru, menționând că nerespectarea recomandării poate duce la apariția cavităților sau urmelor de contracție. Presiunea de compactare este folosită pentru a comprima complet plasticul pe măsură ce se răcește și se contractă în matriță. Modificările de presiune vor controla compactarea topiturii de-a lungul traseului de curgere.

   
   

   Cea mai bună compactare se realizează la canalul de injecție, iar cea mai bună compactare trebuie avută la o secțiune groasă pentru a evita defectele. Poziționarea canalului de injecție influențează și orientarea moleculelor de polimer și modul în care piesa se va contracta. Contracția reprezintă reducerea volumului piesei injectate la răcire. Toate materialele au rate diferite de contracție în funcție de familia rășinii (materiale amorfe vs. cristaline), designul matriței și condițiile de procesare. Vom detalia mai jos aspecte despre materiale și proprietățile lor.

   
   

   Pe lângă locația optimă a canalului de injecție, se recomandă ca piesele precum pereți, nervuri, stâlpi și șefi paraleli cu direcția de scoatere să aibă prevăzute unghiuri sau pante adecvate, pentru a facilita ejectarea piesei.

   
   

   Dorești să afli mai multe despre cum influențează contracția retragerea unei piese injectate la răcire? Descarcă Ghidul de Rată de Contracție a Materialelor pentru Injecție Plastică Rosti.

   
   
4. 
   

   Există materiale sau procese suplimentare pe care să le avem în vedere pentru a adăuga valoare piesei?

   
   

   Când performanța materialului nu poate fi obținută cu rășinile disponibile, se pot crea blenduri personalizate de materiale pentru a îmbunătăți proprietățile mai multor rășini. Întărirea materialelor cu aditivi poate crește rezistența pieselor și rigiditatea, reducând riscul de deformare și contracție. Aditivi precum fibrele de sticlă sau de carbon se pot folosi pentru a îmbunătăți performanța pieselor și a optimiza curgerea, ejectarea și dispersia.

   
   

   Când aditivii sunt amestecați direct în plastic, aceștia amplifică proprietăți specifice și creează un material extrem de personalizat. Aditivii cresc performanța materialului plastic la impact, rezistență la tracțiune, fricțiune, zgâriere sau flacără. Aditivii fac plasticul mai ușor, mai sigur pentru utilizare în industria alimentară și medicală și mai prietenos cu mediul.

   
   

   În anumite situații, rășinile exotice sau pentru temperaturi înalte pot fi luate în calcul. Aceste materiale au un cost mai mare față de rășinile standard, însă adaugă durabilitate ridicată și performanțe superioare pieselor complexe – ajutând astfel la reducerea costului total de producție.

   
   

   Există capabilități suplimentare față de injecția clasică ce pot aduce valoare și funcționalitate piesei tale. Opțiunile de producție secundară, asamblări și serviciile post-proces pot optimiza procesul și eficientiza costurile. Printre servicii se pot număra marcarea la cald, inserția, sudarea la cald și altele.

   
   
5. 
   

   Ce testări pot fi realizate pentru a valida decizia și performanța unei piese?

   
   

   Furnizorii de injecții care adoptă o abordare inovatoare și științifică a procesului de fabricație obțin rezultate mai bune.

   
   

   Prototipare din plastic: Rosti se asigură că sculele de turnare prin injecție sunt construite la specificație, oferind clientului încrederea totală că prototipul poate fi testat, promovat sau chiar utilizat pentru producție pe termen scurt sau serii mici. Acest lucru se realizează colaborând cu parteneri de prototipare pentru a crea scule și componente personalizate construite cu mentalitatea producției. Timpul rapid de livrare și prețurile atractive permit comandarea de prototipuri care să reproducă designul final al piesei de producție.

   
   

   SOLIDWORKS: Rosti îmbunătățește mereu resursele disponibile pentru inginerii săi, oferind suport în proiectare de piese din plastic, matrițe de injecție și simulări de curgere a materialului. Cu pachetul software predictiv II SOLIDWORKS^® Plastics Premium, echipa de ingineri Rosti poate oferi perspective predictive suplimentare asupra designului componentelor din plastic încă din etapele de început, reducând timpul total până la lansare prin comprimarea ciclului de dezvoltare. SolidWorks Plastics Premium este un instrument de validare de design care oferă informații valoroase, greu sau costisitor de obținut prin metode convenționale.

   
   

   

   
   

   Timpul de rezidență al plasticului: Calcularea exactă a timpului de rezidență pentru procesul de fabricație îmbunătățește performanța materialului și calitatea produsului final.

   
   

   Materialul este influențat rapid de timpul de expunere și temperatura procesului. Potrivit Injection Molding Handbook, unele polimeri sunt „degradabili hidrolitic” și pot suferi efecte nedorite de depolimerizare din cauza reacției chimice a umezelii cu polimerul înainte de devolatilizare. Înțelegerea timpului de rezidență te ajută să stabilești temperatura optimă și timpul potrivit pentru procesul de fabricație.

   
   

   Validarea piesei: Validarea piesei este un aspect cheie deoarece proiectarea pentru injecție plastic diferă adesea de cea pentru prelucrare metalică. Prin urmare, designul piesei va fi nou și diferit. Ce abordare vei adopta pentru a valida și garanta că designul satisface cerințele tale? Inginerii Rosti consideră că cea mai bună metodă este crearea unui pilot cu o cavitate sau a unui prototip în oțel pentru a valida toate presupunerile. Pe lângă validarea designului, acest pas validează și scula și condițiile de proces, garantând succesul.

   
   

Ce rol are proiectarea pentru fabricație (DFM) în conversia de la metal la plastic?

Procesul de proiectare pentru fabricație (DFM) este un element esențial al oricărui proiect de conversie metal-plastic. Odată ce scopul proiectului este definit, procesul DFM creează un cadru pentru ca inginerii de injecție să colaboreze la proiectarea piesei pentru scule, turnare, funcționalitate și sustenabilitate. Rosti are o experiență vastă în recomandarea de modificări de design pentru a face piesele mai ușoare și mai robuste, cu un accent deosebit pe elementele de design pentru plastic, precum grosimea nominală a pereților, unghiurile de eliberare, intersecțiile nervurilor structurale, caracteristicile de asamblare etc. Inginerii de proiectare Rosti, de regulă, mulează caracteristici cu toleranțe stricte, oferind mai mult control și posibilitatea de a menține un nivel extrem de ridicat de repetabilitate a procesului. Scopul final este să te asiguri că o componentă din plastic poate fi injectată cu caracteristici și calitate optime pe toată durata proiectului.

Proiectarea pentru fabricație (DFM) presupune proiectarea unui produs ce optimizează eficiențele de fabricație pentru echipamentul și/sau procesul folosit, astfel încât să se obțină cele mai mici costuri pe unitate la cea mai ridicată calitate posibilă. Cel mai important motiv pentru integrarea DFM în fabricarea unui produs injectat este că, după cum s-a menționat mai sus, 70 – 80% din costurile de fabricație se stabilesc prin deciziile de proiectare.

DFM presupune alegerea procesului de fabricație potrivit pentru o piesă sau produs, investiții în tehnologii diverse, folosirea principiilor de proiectare de ultimă generație, precum și alegerea materialelor potrivite cu proprietățile necesare pentru a asigura consistența și calitatea cerute de clienți și potențiali clienți.

Este, de asemenea, un element esențial în reducerea costurilor de fabricație și asamblare. O scurtă prezentare a modului în care se realizează acest lucru este redată mai jos; totuși, când un plan DFM este elaborat, acesta trebuie să fie un document ingineresc axat pe obținerea echilibrului optim între calitate și costuri.

13 principii DFM pentru reducerea costurilor și provocărilor asociate fabricării unei componente din plastic

1. Începe DFM devreme, înainte de începutul execuției sculelor
2. Implică inginerii, proiectanții, contractantul, producătorul de matrițe și furnizorul de materiale pentru a analiza designul
3. Proiectează pentru a reduce numărul total de piese
4. Realizează un design modular
5. Limitează numărul de operațiuni mecanice necesare
6. Folosește componente standard
7. Proiectează piese multifuncționale
8. Proiectează piesele pentru utilizări multiple
9. Proiectează pentru ușurință la fabricație
10. Evită elementele de fixare separate
11. Minimizează direcțiile de asamblare
12. Maximizează flexibilitatea
13. Minimizează manipularea și ia în considerare modul în care designul afectează ambalarea și transportul pieselor

Ce materiale plastice se folosesc la conversia componentelor metalice în plastic?

Plasticele sunt cu adevărat la fel de rezistente și durabile precum oțelul? Cei mai mulți producători nu realizează că, atunci când sunt proiectate și inginerizate corespunzător, aceste materiale pot oferi aceleași toleranțe stricte ca piesele metalice, cu performanțe superioare. Materialele plastice pot fi formulate precis în amestecuri performante care depășesc cerințele de rezistență, flexibilitate, temperatură, rezistență la coroziune și multe altele.

alegerea pentru aplicația ta unică poate dura, necesitând parteneriatul cu un furnizor de injecție cu experiență, care colaborează cu experți în rășini pentru a evalua atent proiectul și scopul final al piesei. În mod specific, Rosti procesează peste 150 de tipuri de rășini anual și este specializată în următoarele:

• PPS (Polifenilen Sulfurat)
• PPSU (Polifenilsulfonă)
• PSU (Polisulfonă)
• Acetal
• PPO (Polifenilen Oxid)
• TPV (Vulcanizați Termoplastici)
• TPE (Elastomer Termoplastic)
• PP (Polipropilenă)
• HDPE (Polietilenă cu Densitate Mare)
• LDPE (Polietilenă cu Densitate Mică)
• Rășini pentru temperaturi înalte
• Rășini cu încărcătură mare (sticlă, mineral, talc)
• Toate tipurile de nylon de grad inginerești

Potrivit American Society of Mechanical Engineers, unul dintre cele mai mari avantaje ale plasticului este disponibilitatea a peste 25.000 de materiale inginerești pentru aplicații de fabricație. Aspectele cheie de luat în considerare pentru tipurile de plastic sunt:

• Cristalin vs. amorf: Rășinile utilizate în procesul de injectare sunt formate din structuri definite în termeni de gradul lor de cristalinizare – adică modul în care moleculele polimerului sunt aranjate între ele. Structurile cristaline sunt, în majoritatea cazurilor, foarte ordonate, ceea ce conferă materialului rezistență și rigiditate. Polimerii amorfi sunt opusul.
• Aditivi: Aditivii vor influența rezistența, rigiditatea, performanța la temperatură, aspectul, cerințele de ambalare și costul.
• Încărcături din oțel carbon și inox îmbunătățesc proprietățile conductive și/sau de ecranare.
• Încărcături lubrifiante îmbunătățesc rezistența la uzură și proprietățile de frecare.
• Încărcături minerale îmbunătățesc performanța electrică, greutatea percepută, amortizarea sunetului, asigură o gravitate specifică mai mare și îmbunătățesc stabilitatea dimensională.
• Modificatori de impact îmbunătățesc tenacitatea.

Atunci când se are în vedere scopul final al unei piese injectate, înțelegerea principalelor caracteristici este esențială pentru alegerea celui mai bun material plastic. Analizați aceste diferențe cheie între unele dintre cele mai utilizate rășini.

ABS (acrilonitril butadien stiren) este un material comun pentru injectare care poate fi aprovizionat și turnat relativ ușor, la un preț accesibil. Este un material puternic, robust, care oferă o bună rezistență la impact, se prelucrează ușor și corespunde multor cerințe estetice. Rășina nu este ideală pentru piese care vor fi expuse la căldură intensă susținută, deoarece se deformează sau topește peste/aproximativ 200 de grade Fahrenheit.

Policarbonatele sunt o clasă avansată de termoplastice care pot fi prelucrate ușor și adesea sporesc rezistența la spargere. În mod natural transparente, policarbonatul este ideal pentru aplicații ce necesită un material asemănător sticlei, cu rezistență mare (ochelari de protecție, aplicații medicale de laborator etc.). Policarbonatul nu este potrivit pentru aplicații care necesită flexibilitate ridicată sau opțiuni estetice de culoare.

Nylon cu adaos de fibră de sticlă este un termoplastic ranforsat, unde rășina de bază din nylon are adăugate fibre de sticlă pentru o rezistență și rezistență la căldură sporite. Această rășină este de asemenea mai puțin conductivă electric decât multe alte materiale, dar, în ciuda punctului său ridicat de topire, este mai susceptibilă la ardere decât alte materiale.

Polipropilena este un termoplastic flexibil, potrivit atât pentru aplicații industriale, cât și de consum. Este cunoscută ca fiind o rășină foarte maleabilă, care poate fi modelată în multe moduri fără a-și pierde forma originală. Polipropilena oferă, de asemenea, rezistență la solvenți, substanțe chimice și raze UV.

Acetalul este cunoscut pentru rezistența mare la frecare și este un material foarte rigid. Poate fi colorat și vopsit ușor în procesul de turnare; totuși, nu oferă o rezistență termică superioară.

Adresarea nevoilor specifice încă din faza de proiectare vă poate ajuta să evitați modificări costisitoare ulterior. Echilibrarea caracteristicilor precum rigiditatea, durabilitatea, rezistența la impact și altele este esențială pentru obținerea unei funcționalități optime a piesei. Importanța consultării în faza timpurie a proiectării în procesul de injectare a fost subliniată pe tot parcursul acestei pagini. Totuși, nu este niciodată mai critică această etapă decât atunci când se utilizează materiale pentru temperaturi înalte pentru creșterea rezistenței, stabilității și a altor proprietăți esențiale pentru aplicațiile unice ale piesei respective. De fapt, tehnicile convenționale de turnare nu sunt întotdeauna eficiente în cazul rășinilor pentru temperaturi ridicate și exotice.

Ce industrii beneficiază cel mai mult de pe urma conversiei de la metal la plastic?

Multe dintre piețele deservite de Rosti profită de valoarea pe care o poate aduce conversia de la metal la plastic. Aplicațiile se concentrează de obicei pe componente metalice care sunt grele sau care presupun mai mulți pași de fabricație pentru a crea caracteristicile dorite.

De exemplu, industriile auto și de aviație au folosit conversia de la metal la plastic pentru a reduce greutatea și a îmbunătăți eficiența consumului de combustibil (înlocuirea unei componente metalice cu una din plastic duce la o reducere de aproximativ 50% a greutății). Pe lângă reducerea greutății, componentele fabricate din materiale plastice de inginerie pot fi la fel de durabile, rezistente la căldură și la substanțe chimice precum componentele metalice, fiind potrivite pentru condiții de mediu sau de operare dificile.

O creștere a conversiei de la metal la plastic are loc și în industria dispozitivelor medicale. Instrumentele și uneltele care erau făcute odinioară din metal sunt acum realizate din plastic pentru a reduce greutatea, continuând totodată să ofere un nivel ridicat de rezistență și rigiditate. Atunci când se folosesc materiale plastice cu rezistență la temperaturi înalte, componentele pot suporta cerințele crescute de dezinfectare și sterilizare.

Alte aplicații din industrie pentru conversia de la metal la plastic, aflate în creștere, includ agricultura, echipamentele de construcții, pompele industriale, aplicațiile de putere hidraulică, utilajele grele, electrocasnicele și multe produse de consum.

Ce costuri sunt asociate cu conversia de la metal la plastic?

De cele mai multe ori, dezvoltarea unei noi piese din plastic necesită matrițare. Matrițele pentru injecție plastic trebuie să reziste ciclurilor repetate de temperatură, presiunilor în cavitate de peste 30.000 psi, temperaturilor oțelului de peste 300 de grade Fahrenheit și temperaturilor plasticului de peste 700 de grade Fahrenheit. Rășinile cu umpluturi ridicate sunt, de asemenea, extrem de abrazive pentru oțelurile tradiționale de matriță. Ca atare, matrițele pentru injecție sunt mai costisitoare în comparație cu matrițele pentru multe alte procese. Chiar dacă economiile pe unitate din procesul de injecție de obicei compensează aceste costuri ale matriței, matrițarea rămâne un factor important de luat în calcul în buget.

Nu există nicio îndoială că injecția de mase plastice presupune o investiție inițială în matrițe. Totuși, datorită timpului scurt de ciclu al injectării, este foarte probabil ca o versiune din plastic a piesei dvs. să fie semnificativ mai puțin costisitoare.

Sursa: Design for Manufacturing and Assemble, D. Havel, https://www.slideshare.net/dhaval6693/dfma-57014998