Guida completa allo stampaggio a iniezione a basso volume: come sfruttare al meglio questo fantastico strumento

Molte persone e imprese si imbattono in un problema. Hanno una buona idea. Hanno persino un prototipo stampato in 3D. Ma non sono pronti a spendere un sacco di soldi per uno strumento di produzione di massa. Hanno bisogno di qualcosa che li aiuti a passare alla fase successiva. Hanno bisogno di un modo per produrre alcune centinaia o migliaia di pezzi reali. È qui che è possibile trarre vantaggio dallo stampaggio a iniezione di bassi volumi. In questa guida all'iniezione a basso volume, voglio condividere con voi ciò che ho imparato. Vi spiegherò come questo grande processo possa farvi risparmiare tempo. Inoltre, può ridurre i rischi e aiutarvi a vendere il vostro prodotto più rapidamente.

Che cos'è davvero lo stampaggio a iniezione a basso volume?

Cominciamo dalle basi. Che cos'è lo stampaggio a iniezione a basso volume? È un modo di produrre oggetti. Si usa per produrre un numero ridotto di pezzi. Si può considerare un passo intermedio. Serve quando si ha bisogno di un numero di pezzi superiore a quello che può produrre una stampante 3D. Ma non serve quando si ha bisogno di un numero di pezzi tale da giustificare il costo elevato di uno strumento di produzione ad alto volume. Mi riferisco alla produzione di 100-10.000 pezzi. L'idea principale è la stessa del normale stampaggio a iniezione. Si crea uno stampo, che è un blocco di metallo con uno spazio vuoto all'interno. Poi si inserisce nello stampo la plastica fusa e calda. La plastica si raffredda e diventa dura e si ottiene il pezzo.

La differenza sostanziale sta nell'utensile utilizzato. Per la produzione di un basso volume di pezzi, lo stampo è in genere realizzato in alluminio e non in acciaio. Questo rende la creazione dello stampo molto più rapida e meno costosa. Per questo motivo, lo stampaggio a iniezione di bassi volumi è un modo molto conveniente per ottenere pezzi stampati di buona qualità senza spendere molto all'inizio. Ho visto questo processo aiutare molte piccole aziende e nuove imprese a iniziare a vendere i loro prodotti. È una prima mossa intelligente per entrare nel mondo dello stampaggio a iniezione. Un buon stampo è la parte più importante dell'intera operazione.

Questo processo vi permette di avere tra le mani pezzi reali e funzionanti in breve tempo. Potete testare il vostro progetto. Potete mostrarlo a persone che potrebbero darvi dei soldi per la vostra attività. Potete anche iniziare a vendere il vostro prodotto. Questa flessibilità è ciò che rende così utile lo stampaggio a iniezione a basso volume. Si tratta di utilizzare il denaro in modo saggio. Vi aiuta ad assicurarvi che il vostro prodotto sia perfetto prima di decidere di produrne milioni. Il primo numero di pezzi realizzati non deve essere necessariamente enorme. Si tratta di una parte molto utile del settore dello stampaggio a iniezione.

Perché lo stampaggio a iniezione di bassi volumi è una scelta migliore rispetto ad altri metodi?

Potreste pensare: "Perché non posso stampare in 3D le mie parti? O perché non iniziare con la produzione di massa?". Queste sono ottime domande. Ho partecipato a progetti che utilizzavano tutti questi modi diversi. Un prototipo stampato in 3D è ottimo per dare una prima occhiata alla vostra idea. Ma di solito i materiali non sono molto resistenti. E le parti non hanno la stessa sensazione del prodotto finale. Non è possibile fare un buon test su un prototipo stampato in 3D per vedere come funziona nel mondo reale. Un buon prototipo deve essere realizzato con il giusto tipo di materiale.

Inoltre, decidere di passare subito alla produzione su larga scala è un grosso rischio. Un utensile in acciaio per lo stampaggio a iniezione di grandi volumi può costare molto. Può anche richiedere mesi di lavoro. Se si scopre un errore nel progetto dopo aver realizzato quel costoso utensile, si perde molto tempo e denaro. Ho visto che questo è accaduto a molte persone. È molto triste da vedere. Si spende di più, spesso molto di più, per la produzione di utensili in acciaio ad alto volume. Il costo per pezzo è basso, ma il costo per realizzare il primo utensile è molto elevato.

Lo stampaggio a iniezione a basso volume è la risposta migliore. Offre i vantaggi di entrambi i mondi. È possibile utilizzare materiali plastici reali e resistenti, in modo che i pezzi siano robusti e funzionino correttamente. Lo stampo è molto più economico e veloce da creare rispetto a un utensile in acciaio. Questo rende l'intero processo economicamente vantaggioso per un numero ridotto di pezzi. È un modo più rapido e sicuro per passare da un semplice prototipo a un prodotto vendibile. È il collegamento tra la prototipazione e la produzione di massa.

Come funziona effettivamente il processo di stampaggio per uno stampo a basso volume?

Il processo di stampaggio a iniezione per bassi volumi è semplice e intelligente. Innanzitutto, dobbiamo creare lo stampo per i vostri pezzi. Questo processo si avvale di un sistema Lavorazione CNC sistema. Un pezzo solido di alluminio viene inserito in una macchina CNC. La macchina è guidata da un programma informatico per tagliare la forma del pezzo. Questo processo di lavorazione CNC per fresare l'alluminio è molto preciso. Questo è il processo di fresatura dello stampo. La macchina è in grado di creare forme molto dettagliate. Per la maggior parte dei pezzi semplici, è sufficiente una sola cavità tagliata nello stampo.

Una volta terminato, lo stampo viene inserito in una macchina per lo stampaggio a iniezione. La macchina ha due lati e il nuovo stampo viene tenuto stretto tra di essi. Successivamente, piccoli pezzi di plastica vengono riscaldati fino a diventare liquidi. Questo liquido caldo viene spinto con una forte pressione nella cavità ricavata nello stampo. La plastica entra in ogni piccola parte dello stampo.

L'acqua scorre attraverso i canali dello stampo per farlo raffreddare rapidamente. Quando la plastica si raffredda, diventa di nuovo solida. Diventa la forma perfetta dello stampo. Infine, la macchina si apre e il nuovo pezzo viene spinto fuori. L'intera operazione, dalla chiusura dello stampo all'uscita del pezzo, può essere eseguita in meno di un minuto. Ecco perché è possibile ottenere centinaia di pezzi stampati in un solo giorno. L'utensile è una parte molto importante di questo processo di stampaggio a iniezione rapido.

Qual è l'utensile giusto per uno stampo a iniezione a basso volume?

Quando parlo di utensile, mi riferisco allo stampo. Per lo stampaggio a iniezione di bassi volumi, la scelta del materiale giusto per l'utensile è molto importante. La scelta migliore è quasi sempre l'alluminio. Suggerisco sempre di utilizzare stampi in alluminio per qualsiasi progetto che richieda meno di 10.000 pezzi. Perché dico alluminio? Per motivi di velocità e di costo.

L'alluminio è molto più morbido dell'acciaio. Ciò significa che è più facile e veloce da tagliare con una macchina. Un processo di lavorazione CNC automatizzato può produrre un utensile in alluminio in pochi giorni, anziché in settimane o mesi. Questa velocità consente di ricevere i pezzi molto prima. Inoltre, la macchina lavora per meno tempo e quindi l'utensile costa molto meno. Ecco perché la produzione di bassi volumi è facile da avviare.

Tuttavia, poiché l'alluminio è più morbido, la durata dell'utensile non è pari a quella di un utensile in acciaio. Uno stampo in alluminio può produrre da 5.000 a 10.000 pezzi. Uno stampo in acciaio duro, invece, può produrre milioni di pezzi. Ma se dovete produrre solo poche migliaia di pezzi, pagare di più per un utensile in acciaio non è una buona idea. È necessario scegliere l'utensile giusto per il lavoro che si sta svolgendo. Per i lavori a basso volume, gli utensili in alluminio sono la scelta migliore. Questo processo, lo stampaggio a iniezione per bassi volumi, che utilizza utensili in alluminio, è la risposta ideale per questa fase.

Quali sono le cose principali a cui pensare per la progettazione di uno stampo?

Assicurarsi che la progettazione del pezzo sia corretta è la cosa più importante da fare. Un buon progetto aiuta il processo di stampaggio a iniezione e consente di ottenere pezzi migliori. Ci sono alcune considerazioni importanti sulla progettazione a cui dico sempre ai miei clienti di prestare attenzione. La prima cosa da considerare è mantenere lo stesso spessore delle pareti ovunque. Le pareti del pezzo dovrebbero avere tutte lo stesso spessore, se è possibile realizzarle. Suggerisco uno spessore delle pareti compreso tra 1 e 3,5 mm per la maggior parte dei materiali plastici.

Perché è così importante? Se ci sono aree spesse e aree sottili, la plastica si raffredda a velocità diverse. Le parti sottili si raffreddano per prime e quelle spesse per ultime. In questo caso, il pezzo può piegarsi. Potrebbe anche presentare segni di affondamento o brutte macchie sulla superficie. Le pareti spesse possono sembrare una buona idea per rendere forte un pezzo, ma in realtà possono danneggiarlo. Può sembrare un buon modo per aumentare la resistenza, ma uno spessore uniforme delle pareti è molto meglio. Mantenere uno spessore costante delle pareti è un buon modo per mantenere l'aspetto dei pezzi al meglio.

Un'altra idea importante si chiama "bozza". La bozza è un angolo molto piccolo che si aggiunge alle pareti del pezzo. Si tratta delle pareti che corrono su e giù nello stampo. Si può immaginare come una vaschetta per cubetti di ghiaccio che è un po' più larga in alto rispetto al fondo. Questo piccolo angolo facilita l'estrazione del pezzo dallo stampo. Senza la bozza, il pezzo potrebbe rimanere incastrato nell'utensile. Questo potrebbe rompere il pezzo o addirittura lo stampo. Un angolo di sformo di 1 o 2 gradi è di solito sufficiente. Si tratta di una parte molto importante di una buona progettazione.

Come ottenere una migliore progettazione dei pezzi per lo stampaggio a iniezione?

Quindi, come si può migliorare la progettazione dei pezzi per lo stampaggio a iniezione? Si può iniziare con le idee di base di cui abbiamo appena parlato: uno spessore di parete costante e l'aggiunta di una bozza. Ora parliamo un po' di più. Quando si progetta una semplice scatola, ad esempio, si potrebbe desiderare che ogni angolo sia affilato. Ma per lo stampaggio a iniezione, gli angoli interni taglienti causano problemi. Creano punti deboli nel pezzo e possono provocarne la rottura. Inoltre, rendono più difficile la creazione dell'utensile.

È sempre meglio aggiungere una piccola curva agli angoli interni ed esterni. L'utensile da taglio utilizzato per realizzare lo stampo è rotondo, quindi alcuni angoli dei pezzi finiranno comunque con una curva. La macchina non è in grado di creare un angolo perfettamente netto all'interno dello stampo. Per questo motivo, il raggio d'angolo effettivo deve essere inserito nel progetto fin dall'inizio. In questo modo è possibile controllare la geometria finale dell'angolo desiderato. Il pezzo sarà molto più resistente e lo stampo sarà più semplice da realizzare. Queste piccole modifiche alla geometria del pezzo fanno una grande differenza.

Si deve anche pensare a come il pezzo verrà spinto fuori dallo stampo. Questa fase si chiama rimozione del pezzo. Il progetto deve consentire al pezzo di uscire dallo stampo senza problemi. Ecco perché la bozza è così importante. Queste regole valgono sia per la progettazione di un dispositivo medico salvavita che per un semplice giocattolo di plastica. Sono particolarmente importanti nello stampaggio a iniezione, dove gli stampi devono aprirsi e chiudersi molte migliaia di volte. Un pezzo ben progettato fa funzionare meglio l'intero processo di stampaggio a iniezione. Questo aiuta il pezzo a lasciare lo stampo ed è particolarmente importante per un buon pezzo finale.

In che modo questo processo può migliorare il mio prototipo?

Molti pensano che un prototipo sia solo un semplice modello. Ma quando si utilizza lo stampaggio a iniezione a basso volume, il prototipo può essere molto meglio di così. Può essere un pezzo completamente funzionante. Può essere realizzato con la stessa plastica che verrà utilizzata per il prodotto finale. Questo è un grande vantaggio. Potete testare il vostro prototipo in situazioni reali per verificarne il funzionamento. Potete vedere se si adatta correttamente agli altri componenti. Potete mostrarlo ai vostri clienti per vedere cosa ne pensano.

Questo modo di realizzare le cose offre un modo economicamente vantaggioso per iterare il progetto. Ad esempio, se si ottiene la prima serie di 100 pezzi e si nota un piccolo problema. Con uno strumento in alluminio a basso costo, la correzione non è un grosso problema. È possibile cambiare rapidamente l'utensile e produrre un'altra serie di pezzi. Questo processo di verifica, modifica e miglioramento si chiama iterazione. Lo stampaggio a iniezione a basso volume rende questa iterazione veloce e non troppo costosa. È possibile rendere il prodotto perfetto senza l'onere finanziario di una costosa attrezzatura in acciaio.

Ecco perché dico che è come un ponte. È il miglior collegamento tra un semplice prototipo e la produzione in serie di parti in plastica. È possibile ottenere un prototipo di alta qualità. È possibile risolvere tutti i piccoli problemi prima di spendere molti soldi per uno strumento per la produzione su larga scala. Un buon prototipo è il modo migliore per proteggersi da costosi errori successivi. Si può anche utilizzare questo metodo per realizzare la produzione iniziale in quantità per vedere se la gente acquisterà il prodotto.

Quali tipi di plastica possono essere utilizzati nello stampo?

L'aspetto più interessante dello stampaggio a iniezione è l'ampia gamma di materiali che è possibile utilizzare. Non si è bloccati dai materiali più deboli utilizzati nella stampa 3D. È possibile utilizzare materiali plastici resistenti, duraturi e flessibili realizzati per l'ingegneria. Le possibilità di scelta sono così tante che possono sembrare troppe, ma possono essere suddivise in alcuni gruppi principali.

La maggior parte dei componenti è realizzata in materiale termoplastico. Ciò significa che la plastica può essere riscaldata e raffreddata più volte. Questo fa sì che il processo funzioni bene e crei meno rifiuti. Ecco alcune delle plastiche più diffuse.

• ABS: Una plastica molto comune e resistente. Pensate ai mattoncini LEGO.
• Policarbonato (PC): Molto resistente e non si rompe facilmente. Viene spesso utilizzato per parti trasparenti come le lenti.
• Nylon (PA): È forte e ha una superficie liscia. È ottimo per le parti in movimento, come gli ingranaggi.
• Polipropilene (PP): Una plastica flessibile e poco costosa. Si usa per oggetti come le cerniere dei tappi delle bottiglie.
• TPE/TPU: Materiali morbidi e simili alla gomma. Sono ottimi per la realizzazione di maniglie o guarnizioni.

Inoltre, sono disponibili molti colori e additivi diversi. È possibile scegliere tra migliaia di colori. È inoltre possibile aggiungere elementi come pezzi di vetro per rendere le parti in plastica più resistenti. Oppure si possono aggiungere materiali che li proteggono dal sole. Il processo può anche utilizzare materiali come la gomma siliconica liquida. Con così tanti colori diversi e opzioni di riempimento additivo, è possibile far apparire e sentire il proprio pezzo proprio come lo si è immaginato. Una buona azienda può aiutarvi a scegliere il termoplastico giusto per il vostro stampo.

Quali scelte ho per la finitura superficiale dei miei pezzi stampati?

L'aspetto e la sensazione del pezzo alla fine sono molto importanti. Si tratta della cosiddetta finitura superficiale. Nello stampaggio a iniezione, la finitura superficiale del pezzo è una copia esatta della finitura superficiale all'interno dello stampo. Pertanto, se si desidera un pezzo di bell'aspetto, è necessario avere uno stampo di bell'aspetto. Esistono alcune finiture comuni tra cui è possibile scegliere.

La finitura più semplice è quella detta "as-machined". Questa finitura lascia i piccoli segni rotondi dell'utensile da taglio all'interno dello stampo. È la scelta più rapida e meno costosa. In molti casi, l'azienda può fornire un rapporto che mostra l'aspetto dello stampo. È anche possibile scegliere una finitura lucida se si desidera un aspetto brillante. Uno stampo molto lucido vi darà un pezzo molto brillante.

Un'altra scelta apprezzata è la finitura con texture. Un modo comune per farlo è utilizzare una granigliatura sulla superficie dello stampo. In questo modo si ottiene una superficie un po' ruvida e non lucida. I pezzi stampati finali avranno quindi una finitura opaca e uniforme. È un'ottima soluzione per nascondere le impronte digitali o altri piccoli difetti. Una migliore finitura superficiale può far apparire il prodotto molto più professionale. Per sapere qual è la finitura migliore per il vostro progetto e il vostro stampo, rivolgetevi alla vostra azienda di stampaggio a iniezione.

Quando è il momento giusto per passare da uno stampo a basso volume alla produzione di massa?

Lo stampaggio a iniezione a basso volume è uno strumento molto utile, ma non è fatto per creare milioni di pezzi. Lo stampo in alluminio si usura dopo qualche tempo. Come si fa a capire quando è il momento di passare alla produzione di massa? Il segno più importante è il numero di persone che vogliono acquistare il vostro prodotto. Se si vendono sempre più pezzi di quanti ne possa produrre il sistema a basso volume, è ora di pensare a produrne di più.

Quando si è pronti per una produzione su larga scala, è necessario spendere soldi per gli utensili in acciaio. Uno stampo in acciaio resistente costa di più, ma è fatto per durare a lungo. Questo tipo di stampo può lavorare tutto il giorno e tutta la notte. Può produrre pezzi a un costo molto basso per ciascuno di essi. Tutte le cose che avete imparato durante la produzione di pezzi a basso volume vi saranno molto utili. Avrete un progetto che avete testato e che sapete funzionare bene.

Il trasferimento può essere molto semplice. Potete continuare a utilizzare il vostro stampo in alluminio per produrre pezzi mentre viene creato il nuovo utensile in acciaio. Ciò significa che non dovrete interrompere la vendita del vostro prodotto. Passare dallo stampaggio a iniezione di bassi volumi a quello di alti volumi è un buon segno. Significa che il vostro prodotto è popolare e che siete pronti a ingrandire la vostra attività. Molte aziende possono aiutarvi a ottenere un prezzo per un nuovo stampo. Posso ricevere un preventivo per un lavoro in qualsiasi momento, di giorno o di notte. In genere i preventivi vengono inviati entro poche ore, sette giorni su sette.

Cose fondamentali da ricordare

• Lo stampaggio a iniezione a basso volume è il modo migliore per passare da un prototipo alla produzione di massa.
• Utilizza uno stampo in alluminio rapido ed economico per creare parti in plastica di alta qualità.
• Prestate sempre attenzione a una buona progettazione. Utilizzate uno spessore uniforme delle pareti e aggiungete angoli di sformo al vostro pezzo.
• Questo è il modo migliore per testare e iterare il vostro progetto con materiali reali senza l'onere finanziario di costose attrezzature in acciaio.
• Quando molte persone vogliono acquistare il vostro prodotto, potete passare con fiducia a uno strumento in acciaio per la produzione su larga scala.