Wat is Plasticonderdelen?Type,Productieproces en Toepassing in de Industrie?
Plasticen zijn de meest voorkomende materialen voor het produceren van eindgebruik onderdelen en producten, voor alles van consumentengoederen tot medische apparaten. Plasticen zijn een veelzijdige categorie materialen, met duizenden polymeeropties, elk met hun eigen specifieke mechanische eigenschappen. Maar hoe worden plasticonderdelen gemaakt?
Er zijn verschillende productieprocessen voor plastic ontwikkeld om een breed scala aan toepassingen, onderdeelgeometrieën en soorten plasticen te dekken. Voor elke ontwerper en ingenieur die in productontwikkeling werkt, is het essentieel om bekend te zijn met de beschikbare fabricagemogelijkheden van vandaag en de nieuwe ontwikkelingen die aangeven hoe onderdelen morgen zullen worden gemaakt.
Deze gids biedt een overzicht van de meest voorkomende productieprocessen voor het maken van plasticonderdelen en richtlijnen om u te helpen de beste optie voor uw toepassing te kiezen.
Hoe kies je het juiste productieproces voor plastic
Overweeg de volgende factoren bij het selecteren van een productieproces voor uw product:
Vorm: Hebben uw onderdelen complexe interne functies of strakke toleranties? Afhankelijk van de geometrie van een ontwerp kunnen fabricagemogelijkheden beperkt zijn, of ze kunnen aanzienlijke ontwerp-voor-fabricage (DFM) optimalisatie vereisen om ze economisch te maken.
Volume/kosten: Wat is het totale of jaarlijkse volume onderdelen dat u van plan bent te produceren? Sommige productieprocessen hebben hoge initiële kosten voor gereedschap en opzet, maar produceren onderdelen die goedkoop zijn per stuk. Daarentegen hebben processen voor lage volumes lage opstartkosten, maar door langzamere cyclustijden, minder automatisering en handarbeid blijft de kost per stuk constant of daalt slechts marginaal bij toenemend volume.
Levertijd: Hoe snel heeft u onderdelen of afgewerkte producten nodig? Sommige processen produceren eerste onderdelen binnen 24 uur,
terwijl gereedschap en opzet voor bepaalde hoge-volume productieprocessen maanden in beslag nemen.
Materiaal: Aan welke spanningen en belastingen moet uw product bestand zijn? Het optimale materiaal voor een bepaalde toepassing wordt bepaald door een aantal factoren. Kosten moeten worden afgewogen tegen functionele en esthetische eisen. Overweeg de ideale eigenschappen voor uw specifieke toepassing en vergelijk deze met de beschikbare keuzes in een bepaald productieproces.
Soorten plasticen
Plasticen komen in duizenden variëteiten met verschillende basischemies, afgeleiden en additieven die zijn geformuleerd om een breed scala aan functionele en esthetische eigenschappen te dekken.
Om het proces van het vinden van het meest geschikte materiaal voor een bepaald onderdeel of product te vereenvoudigen, kijken we eerst naar de twee hoofdtypen plastic: thermoplasten en thermoharders.
Thermoplasten
Thermoplasten zijn het meest gebruikte type plastic. Het belangrijkste kenmerk dat hen onderscheidt van thermoharders is hun vermogen om door meerdere smelt- en uithardingscycli te gaan zonder significante degradatie. Thermoplasten worden meestal geleverd in de vorm van kleine korrels of platen die worden verwarmd en gevormd tot de gewenste vorm met behulp van verschillende productieprocessen. Het proces is volledig omkeerbaar, omdat er geen chemische binding plaatsvindt, wat recycling of smelten en hergebruik van thermoplasten mogelijk maakt.
Veelvoorkomende typen thermoplastische materialen:
Acryl (PMMA)
Acrylonitril-butadieen-styreen (ABS)
Polyamide (PA)
Polylactisch zuur (PLA)
Polycarbonaat (PC)
Polyether ether keton (PEEK)
Polyethyleen (PE)
Polypropyleen (PP)
Polyvinylchloride (PVC)
Thermoset Kunststoffen
In tegenstelling tot thermoplasten blijven thermoharders (ook wel thermosets genoemd) na uitharding in een permanente vaste toestand. Polymers in thermohardende materialen vormen tijdens een uithardingsproces dat wordt geïnduceerd door warmte, licht of geschikte straling, kruisverbindingen. Dit uithardingsproces vormt een onomkeerbare chemische binding. Thermoharders ontbinden bij verwarming in plaats van smelten, en zullen niet opnieuw vormen bij afkoeling. Recycling van thermoharders of het terugbrengen van het materiaal naar de basisgrondstoffen is niet mogelijk.
Veelvoorkomende typen thermoplastische materialen:
Cyanaatester
Epoxy
Polyester
Polyurethaan
Silicone
Vulkaniseer rubber
Soorten Productieprocessen
3D-printen
CNC-bewerking
Polymeer Gieten
Rotatiegieten
Vacuumvormen
Spuitgieten
Extrusie
Blazen Gieten
3D-printen
Professionele 3D-printers maken driedimensionale onderdelen rechtstreeks uit CAD-modellen door materiaal laag voor laag op te bouwen totdat een volledig fysiek onderdeel is gevormd.
Soorten kunststofmaterialen die worden gebruikt bij de productie van onderdelen
Niet alle kunststoffen zijn gelijk. Het materiaal dat u kiest, beïnvloedt alles, van de prestaties van het onderdeel tot de productieprocessen. Hier zijn de belangrijkste categorieën kunststoffen die in de productie worden gebruikt:
Thermoplasten
Thermoplasten worden zacht wanneer ze worden verwarmd en hard wanneer ze worden afgekoeld. Dit maakt herverwarming en hervorming mogelijk. Veelvoorkomende thermoplasten zijn polyethyleen, polypropyleen, polystyreen en ABS. Voordelen zijn veelzijdigheid, recyclebaarheid en duurzaamheid.
Thermoharders
Thermoharders vormen permanente chemische bindingen wanneer ze worden verwarmd, waardoor ze na de eerste vormgeving niet opnieuw kunnen worden gevormd. Polyurethaan, epoxy en fenolharsen zijn gangbare thermoharders. Ze bieden verbeterde mechanische eigenschappen en thermische weerstand.
Elastomeren
Elastomeren vertonen rubberachtige flexibiliteit en veerkracht. Siliconenrubber en thermoplastische elastomeren zoals TPE worden veel gebruikt voor onderdelen die elasticiteit vereisen. Voordelen zijn impactabsorptie en conformabiliteit.
Composieten
Composieten combineren kunststoffen met versterkingen zoals glasvezels of koolstofnanobuisjes. Dit past eigenschappen aan zoals sterkte en slijtvastheid. Vezelversterkte nylons zijn populaire composietopties.
Factoren die de ontwerp van kunststofonderdelen beïnvloeden
Het ontwerp van kunststofonderdelen vereist het afstemmen van vele onderling afhankelijke factoren. Hier zijn belangrijke overwegingen voordat u gaat produceren:
Mechanische eigenschappen: Sterkte, ductiliteit, impactbestendigheid op basis van materiaalkeuze en onderdeelgeometrie.
Dimensies nauwkeurigheid: Het handhaven van precieze toleranties en rekening houden met krimp.
Gewicht van het onderdeel: Dikkere wanden kunnen het gewicht verhogen, maar de duurzaamheid verminderen.
Esthetiek: Oppervlakteafwerking, texturen, samenvoeging van onderdelen, enz.
Montage: In elkaar grijpende functies voor vereenvoudigde montage en bevestiging.
Houd deze factoren in gedachten vanaf het begin om de maakbaarheid en prestaties te optimaliseren.
Populaire kunststofvormprocessen uitgelegd
Het kiezen van de juiste vormtechniek hangt af van productievolumes, ontwerp van het onderdeel, kunststofeigenschappen en precisiebehoeften. Hier zijn de meest voorkomende methoden:
Spuitgieten
maakt gebruik van hoge druk om gesmolten kunststof in een malholte te persen, wat complexe onderdelen oplevert met uitstekende consistentie en gedetailleerde kenmerken. Ideaal voor massaproductie.
Blazen Gieten
Verwarmingssoftening van plastic en vervolgens het opblazen ervan in een mal met behulp van gecomprimeerde lucht. Maakt holle onderdelen mogelijk zoals flessen met dunne, aanpasbare wanden.
Rotatiegieten
Gebruikt biaxiale rotatie om plastic poeder gelijkmatig op een mal te coaten. Biedt naadloze, holle onderdelen zoals tanks en laadcontainers. Minimale materiaalverspilling.
Compressiepersen
Gebruikt thermohardende kunststoffen, geperst met warmte en druk tussen mannelijke/vrouwelijke malhelften. Eenvoudig, hoog-volume proces voor kleine precisieonderdelen.
Thermoforming
Verwarmd dunne thermoplastische platen en vervolgens vacuüm/drukken ze op een mal. Snel en economisch voor grootschalige verpakking en basisonderdelen.
Nieuwste trends en innovaties
De productie van kunststofonderdelen blijft zich ontwikkelen door nieuwe technologieën:
Multi-materiaal mallen combineren harde en zachte kunststoffen voor hybride materiaaleigenschappen.
Micro-mallen produceert gedetailleerde micro-onderdelen voor medische en elektronische toepassingen.
3D-printen maakt snelle prototyping en lage-volume productie zonder mallen mogelijk.
Automatisering en IoT brengen datagestuurde efficiëntie, kwaliteitscontrole en toeleveringsketenintegratie.
Duurzame materialen zoals bioplastics verminderen de milieubelasting.
Door dergelijke innovaties te benutten, kunnen fabrikanten beter presterende kunststofonderdelen sneller en flexibeler dan ooit tevoren creëren.
Essentiële inzichten
Kunststoffen bieden ongeëvenaarde veelzijdigheid voor het fabriceren van diverse onderdeelgeometrieën en materiaaleigenschappen kosteneffectief.
Optimaal onderdeelontwerp vereist een balans tussen factoren zoals functie, maakbaarheid en esthetiek.
Spuitgieten leidt voor productie op grote schaal, maar alternatieve processen dienen andere behoeften.
Voortdurende ontwikkelingen breiden de ontwerpmogelijkheden en het concurrentievermogen van kunststofonderdelen uit.
Met zorgvuldige materiaalselectie en proceskennis kan bijna elk kunststofonderdeel efficiënt worden geproduceerd. Werk nauw samen met uw productiepartner om het volledige potentieel van kunststoffen te benutten en uw ideeën efficiënt tot leven te brengen.
