Tuotteen valmistettavuus ruiskuvalussa

0
28

Ruiskuvalutekniikassa tuotteen valmistettavuus (engl. Design for manufacturing, DFM) tarkoittaa valettavan osan muotoilun optimointia niin, että osa on helppo valmistaa ja kustannustehokas tuottaa ja sen käyttövaatimukset täyttyvät. DFM sisältää materiaalien valinnan, muotin suunnittelun ja prosessin optimoinnin. Se vastaa myös laadusta, luotettavuudesta, turvallisuudesta, markkinoilletuontiajasta, määräystenmukaisuudesta ja kokoonpanosta.

DFM toimii parhaiten, kun osien suunnittelu evästää muotin suunnittelua ja toisin päin. Osien suunnittelijoiden on myös ymmärrettävä ruiskuvaluprosessin perusteet, jotka alkavat kun polymeeriä lämmitetään ja se pakotetaan suuttimen tai valutapin läpi. Muotin sisällä tämä materiaali kulkee valukanavien ja porttien läpi. Kun osa on valmis, muotti avataan ja osa otetaan ulos.

DFM:ään liittyy useita huomiotavia asioita, mutta monet niistä ovat erityisen tärkeitä ruiskuvalussa:

  • Materiaalin valinta
  • Seinämän paksuus
  • Vastapäästölliset muodot
  • päästökulmat
  • Portit
  • Ilmanpoistoventtiilit
  • Rakenteelliset vahvisteet
  • Valmistussyklit

Materiaalin valinta
Suunnittelijan tulee valita materiaaleja, jotka täyttävät toimivuuteen, hintaan, saatavuuteen ja hyväksyntään liittyvät kriteerit. On muistettava myös, että erilaisilla materiaaleilla on erilaiset virtausnopeudet. Polymeerin sulamisindeksi (MFI) voi vaikuttaa DFM-valintoihin aina seinämän paksuudesta portteihin ja venttiileihin.

Seinämän paksuus
Liian ohuet seinämät voivat heikentyä, mikä voi johtaa osan epäonnistumiseen. Liian paksut seinämät voivat tehdä ruiskuvaletusta osasta liian painavan, kalliin tai ulkonäöltään epämiellyttävän. Osien seinämän paksuus vaikuttaa myös kulmien astelukuun, iskunkestävyyteen ja lämpö-, sähkö-, sekä akustiseen eristävyyteen.

Vastapäästölliset muodot
Vastapäästölliset muodot ovat sisentymiä tai ulostyöntymiä, jotka estävät valettujen osien välittömän irrottamisen. Ne lisäävät valun hintaa ja tuotantoprosessin monimutkaisuutta. Joidenkin osien kohdalla vastapäästöllisiä muotoja käytetään tuotteen kokoamiseen, mutta niitä on yleensä parempi välttää asettamalla osien piirteet kohtisuoraan jakolinjaa vasten.

Päästökulmat
Valetut osat tarvitsevat muotin liikkeen suuntaisen päästökulman, jotta tilaa syntyy heti muotin alkaessa avautua. Osat, joissa on syviä sisäänvalettuja tekstuureja, tarvitsevat enemmän ilmavirtaa kuin sileitä pintoja sisältävät osat. Välttääksesi paksujen seinämien luomisen ja pitääksesi seinämäosuudet yhdenmukaisina suunnittele rinnakkaisia päästökohtia.

Portit
Portit ovat siirtymäkohtia valukanaviston ja valetun osan välillä. Niiden tulisi olla tarpeeksi suuria estääkseen ei-toivotut keskeytykset materiaalin virtauksessa, mutta tarpeeksi pieniä, jotta valukanava ja osa voidaan helposti erottaa toisistaan. Pintavirheiden minimoimiseksi tulee paikantaa ne portit, joiden kohdalla polymeeri osuu seinämiin.
Ilmanpoistoventtiilit
Muottipesissä on oltava ilmanpoistoventtiilit, joiden kautta voidaan poistaa sulan muovin sisäänvirtauksen aikana vääriin paikkoihin kulkeutuva ilma. Korkeamman virtaavuusindeksin materiaalit tarvitsevat pienemmät venttiilit, mutta ollessaan liian pieniä nämä aukot saattavat tukkeutua. Sijoita venttiilit muotin jakolinjan mukaisesti, erityisesti viimeiseksi täyttyvillä alueilla.

Rakenteelliset vahvisteet
Jos osat tarvitsevat lisävahvuutta, voidaan joidenkin mallien kohdalla käyttää vahvisteita paksumpien seinien sijaan. Esimerkiksi ruodit ovat kohotettuja rakennelmia, jotka vähentävät kuormitusta ja poikkeamia. Navat ovat ulokkeita, joita voi käyttää kiinnityskohtina. Niiden keskustan voi poistaa pohjaa myöten, jolloin niihin voidaan sovittaa kiinnike.

Valmistussyklit
Nopeammat valmistussyklit mahdollistavat sen, että osien suunnittelijat saavat tuotteet markkinoille nopeammin. Ne myös auttavat vähentämään tuotantokustannuksia, sillä tuotantoon kuluu vähemmän aikaa. Aivan kuten materiaalivalinta vaikuttaa sulamislämpötilaan, jäähdytys ja muut prosessiin kuuluvat muuttujat riippuvat myös suunnittelusta.

Seuraava artikkeliMitkä ovat ruiskupuristuksen tärkeimmät hyödyt?