Gasgeassisteerde spuitgietvorming (GAIM) is een type spuitgietproces dat inert gas gebruikt om holle wanden in onderdelen te creëren. Dit leidt tot lichte onderdelen die minder materiaal gebruiken dan conventionele spuitgietvorming, maar die hun sterkte behouden en een betere afwerking hebben. GAIM wordt in een breed scala van industrieën gebruikt om lichte en sterke onderdelen te maken terwijl er op materiaal wordt bespaard.
Dit artikel zal het gasgeassisteerde spuitgietproces bespreken, hoe het werkt, materialen, toepassing, voordelen en nadelen.
Wat is gasgeassisteerde spuitgietvorming?
Gasgeassisteerde spuitgietvorming (GAIM) is een productieproces waarbij gesmolten kunststof en inert gassen in een mal worden geïnjecteerd om 3D-onderdelen te maken met kanalen in de wand van het onderdeel. Het proces lijkt op conventionele thermoplastische spuitgietvorming, maar injecteert daarnaast inert gas in de mal om holtes of kanalen in de wanden van het kunststofonderdeel te creëren.
Gasgeassisteerde spuitgietvorming produceert lichte onderdelen die het grootste deel van hun sterkte behouden. Onderdelen zijn over het algemeen goedkoper dan die gemaakt met spuitgietvorming vanwege het gebruik van minder materiaal per onderdeel. Echter, gasgeassisteerde spuitgietvorming is niet geschikt voor transparante materialen, vereist complexere mallen, en heeft hoge initiële kosten vanwege de gespecialiseerde apparatuur die nodig is.
Waarvoor wordt gasgeassisteerde spuitgietvorming gebruikt?
Gasgeassisteerde spuitgietvorming is een productieproces dat wordt gebruikt voor het maken van 3D kunststofonderdelen met holle wanden. Deze onderdelen zijn licht van gewicht, met hoge sterkte, uitstekende afwerking en nauwkeurigheid in afmetingen.
Wanneer gebruik je gasgeassisteerde spuitgietvorming?
Gasgeassisteerde spuitgietvorming wordt gebruikt wanneer lichte 3D kunststofonderdelen met hoge sterkte, uitstekende nauwkeurigheid en afwerkingskwaliteit vereist zijn. Het wordt ook gebruikt voor onderdelen met holle secties, of wanneer materiaalbesparing nodig is.
Hoe wordt gasgeassisteerde spuitgietvorming in de productie gebruikt?
Gasgeassisteerde spuitgietvorming is een productieproces dat inert gas gebruikt als onderdeel van het spuitgietproces om 3D kunststofonderdelen met holle wanden of kanalen te maken. Het wordt gebruikt om sterke, maar lichtere onderdelen te produceren dan die gemaakt door conventionele spuitgietvorming. Daarnaast levert GAIM onderdelen met een uitzonderlijke oppervlaktekwaliteit en hoge dimensionale nauwkeurigheid, terwijl er minder materiaal wordt gebruikt dan bij conventionele spuitgietvorming.
Wat is het gasgeassisteerde spuitgietproces?
Het gasgeassisteerde spuitgietproces bestaat uit de volgende stappen:
Klem de mal stevig vast, klaar om de gesmolten kunststof te ontvangen.
Voer de kunststofkorrels in de hopper, en verwarm totdat ze gesmolten zijn.
Injecteer de gesmolten kunststof in de mal. Bij GAIM wordt slechts ongeveer 70–80% van de mal gevuld met de gesmolten kunststof.
Injecteer het inert gas in de mal, dat een bubbel vormt in de gesmolten kunststof en deze gelijkmatig tegen de zijden van de mal drukt.
Naarmate de kunststof begint af te koelen, krimpt deze, waardoor de druk in de mal afneemt en mogelijk vervormingen en onnauwkeurigheden ontstaan. In deze fase wordt meer gas geïnjecteerd om een gelijkmatige druk over het onderdeel te behouden.
Zodra het onderdeel is afgekoeld en uitgehard, wordt het uit de mal verwijderd om ruimte te maken voor het volgende onderdeel.
Hoe lang duurt het gasgeassisteerde spuitgietproces?
Het gasgeassisteerde spuitgietproces kan variëren van enkele seconden tot meerdere minuten, afhankelijk van het type materiaal, de geometrie van het onderdeel en de wanddikte. In vergelijking met conventioneel spuitgieten heeft gasgeassisteerd spuitgieten een extra stap waarbij gas in de wand van het onderdeel wordt geïnjecteerd en de druk wordt gehandhaafd totdat het onderdeel voldoende is afgekoeld. Echter, zelfs met deze extra stap is gasgeassisteerd spuitgieten over het algemeen sneller dan conventioneel gieten, omdat de holle wanden minder tijd nodig hebben om af te koelen en uit te harden.
Hoe verschilt gasgeassisteerd spuitgieten van andere gietprocessen?
Gasgeassisteerd spuitgieten lijkt op conventioneel spuitgieten doordat gesmolten thermoplasten in een mal worden geïnjecteerd om een 3D kunststofonderdeel te creëren. Waar gasgeassisteerd spuitgieten van conventioneel spuitgieten verschilt, is dat inert gas ook in de mal wordt geïnjecteerd samen met het gesmolten plastic, wat resulteert in kanalen of holle wanden.
Gasgeassisteerd spuitgieten gebruikt minder druk dan conventioneel spuitgieten, omdat er minder materiaal nodig is om in alle details van de mal te passen. Het laag-viskeuze gas vereist minder druk dan het materiaal dat het vervangt. Gasgeassisteerd spuitgieten verdeelt de druk binnen de mal ook gelijkmatiger, wat resulteert in betere nauwkeurigheid, een gladdere afwerking en minder interne spanningen in het eindproduct.
Voor meer informatie, zie onze volledige gids over andere gietprocessen.
Is gasgeassisteerd spuitgieten beter dan gewoon spuitgieten?
Gasgeassisteerd spuitgieten gebruikt inert gas binnen het spuitgietproces om holtes of kanalen binnen de wanden van onderdelen te creëren. Vergeleken met conventioneel spuitgieten, resulteert dit in onderdelen met betere maatnauwkeurigheid, een betere afwerking en die goedkoper en lichter in gewicht zijn.
Dit gaat wel ten koste van een complexer proces, dat vaardige machine-operators vereist en hogere initiële kosten voor apparatuur en gereedschappen met zich meebrengt.
Voor meer informatie, zie onze volledige gids over spuitgietprocessen.
Welke mallen worden gebruikt voor gasgeassisteerd spuitgieten?
Mallen voor gasgeassisteerd spuitgieten worden meestal gemaakt van aluminium, gehard staal of beryllium-koperlegering. Stalen mallen zijn het meest duurzaam, maar ook het duurst. Aluminium is een economische optie, maar heeft niet de duurzaamheid van staal. Beryllium-koperlegering wordt gebruikt voor snelle warmteoverdracht, wat de cyclustijd verkort en de afwerking van het onderdeel verbetert.
Deze mallen worden op maat ontworpen en vervaardigd. Ze bestaan uit twee of meer secties om het onderdeel na productie uit te kunnen werpen, en ze hebben ook inlaat- en uitlaatgaten voor gas dat in de mal kan passeren.
Welke materialen worden gebruikt voor gasgeassisteerd spuitgieten?
Gasgeassisteerd spuitgieten kan een reeks thermoplasten gebruiken, waaronder:
Polybutyleentereftalaat (PBT): Voedselveilig, met uitstekende hitte- en UV-bestendigheid, en wordt gebruikt in medische en voedingsverwerkingstoepassingen.
Polypropyleen (PP): Heeft goede sterkte, goede chemische en hittebestendigheid, en lage elektrische geleidbaarheid, maar is gevoelig voor UV-degradatie.
Polycarbonaat (PC): Heeft uitstekende impact-, slijtage-, kras- en thermische weerstand, maar kan duur zijn.
Hoge-impact polystyreen (HIPS): Heeft hoge impactbestendigheid en dimensionale stabiliteit, en is kosteneffectief en vrij gemakkelijk te verwerken, maar heeft geen goede chemische weerstand.
Polyfenylether (PPE): Heeft een goede sterkte-gewichtsverhouding en goede temperatuur- en chemische resistentie.
Polyethyleen (PE): Heeft een goede chemische weerstand en een goede sterkte-gewichtsverhouding. PE komt in verschillende variëteiten qua sterkte en stijfheid, waarbij hoog-dichtheid polyethyleen (HDPE) een populaire variëteit is voor GAIM.
Polyamide (Nylon): Heeft een goede treksterkte en chemische, slijtage-, thermische en vermoeidheidsbestendigheid.
Acrylonitril Butadieen Styreen (ABS): Heeft een goede duurzaamheid, sterkte en slagvastheid, maar kan moeilijk te verwerken zijn.
Polyfthalamide (PPA, Zytel®): Heeft een hoge sterkte en stijfheid, goede vermoeidheids-, thermische en chemische weerstand, en goede dimensionale stabiliteit.
Wat zijn de toepassingen van Gas-gestuurde Injectie Gieten?
Gas-gestuurde injectie gieten wordt gebruikt in een reeks toepassingen die lichtgewicht, sterke componenten met holle wanden vereisen, zoals:
Automobielonderdelen, waaronder: spoilers, bumpers en deurgrepen.
Industriële componenten, waaronder: pijpen, containers en kleppen.
Medische apparaten, waaronder inhalatoren en spuiten.
Consumentenproducten, waaronder speelgoed en sportartikelen.
Wat is de kwaliteit van GAIM-producten?
Gas-gestuurde injectie gietproducten zijn hoogwaardig en lichtgewicht met een hoge sterkte. Ze hebben ook de neiging om een betere afwerking en minder defecten te hebben dan conventionele injectiegietproducten. Ten slotte, door gas in de mal te injecteren, wordt de druk gelijkmatig verdeeld over het onderdeel, wat resulteert in lagere interne spanningen.
Hoe lang gaan GAIM-producten mee?
Gas-gestuurde injectie gietproducten hebben vergelijkbare levensduur en levensduurfactoren als conventionele injectiegietproducten. Deze kunststofproducten gaan enkele jaren mee, maar deze levensduur hangt af van het type materiaal, de omgevingsomstandigheden waarin het product wordt gebruikt en het ontwerp van het product.
Wat zijn de voordelen van Gas-gestuurde Injectie Gieten?
Gas-gestuurde injectie gieten heeft de volgende voordelen ten opzichte van conventionele injectiegietmethoden:
Holle en Lichtgewicht Onderdelen: Het belangrijkste doel van gas-gestuurde injectie gieten is het creëren van onderdelen met holle wanden. Dit vermindert het gewicht van het uiteindelijke onderdeel terwijl de sterkte behouden blijft.
Verminderde Zinkvlekken: Het geïnjecteerde gas houdt de druk consistent op alle punten in de mal, wat helpt om zinkvlekken te verminderen.
Complexe Geometrieën: Gas-gestuurde injectie gieten kan ribben en andere ondersteunende functies creëren zonder zinkvlekken of andere defecten.
Verbeterde Esthetiek: De uniforme druk door het gas zorgt ervoor dat een gladde afwerking wordt bereikt over het hele onderdeel.
Gereduceerde vervorming: Door holle wanden is er minder krimp en vervorming.
Materiaalbesparing: Gasgeassisteerde spuitgiettechniek gebruikt 20–30% minder materiaal dan conventioneel spuitgieten.
Kortere cyclustijden: Holle wanden betekenen dat er minder materiaal is, wat leidt tot snellere afkoeling en cyclustijden.
Wat zijn de nadelen van gasgeassisteerd spuitgieten?
Gasgeassisteerd spuitgieten heeft de volgende nadelen ten opzichte van conventioneel spuitgieten:
Complex proces: Het gebruik van gasgeassisteerd spuitgieten is een complex proces dat vaardige en getrainde operators vereist.
Aanvangsinvestering: Het gebruik van gas vereist gespecialiseerde apparatuur, waardoor de initiële investering hoger is dan bij conventioneel spuitgieten.
Complexiteit van malontwerp: De complexiteit van mallen neemt toe doordat het gas correct moet worden geleid.
Gasstroomregeling: Het onderdeel vereist meerdere inlaat- en uitlaatgaten voor gasstroom, wat vanuit esthetisch oogpunt mogelijk niet wenselijk is.
Beperkte materiaalkwaliteit: Kunststoffen met hoge stroomwaarden zijn niet geschikt voor gasgeassisteerd spuitgieten. Transparante kunststoffen zijn ook ongeschikt vanwege de invloed van het proces op de uitstraling van het onderdeel.
Productiesnelheid: De extra stap van gasinjectie verlaagt de productiesnelheid licht.
Is gasgeassisteerd spuitgieten goedkoop?
Ja. Gasgeassisteerd spuitgieten is relatief goedkoop per onderdeel bij grote productieaantallen. Net als bij conventioneel spuitgieten heeft gasgeassisteerd spuitgieten hoge initiële kosten vanwege de gespecialiseerde apparatuur, evenals hoge gereedschapskosten door complexe mallen die per producttype moeten worden vervaardigd. Beide kosten zijn duurder voor gasgeassisteerd spuitgieten, omdat de apparatuur en mallen het gebruik van gas in het productieproces moeten ondersteunen.
Operationele kosten voor gasgeassisteerd spuitgieten zijn goedkoper dan voor conventioneel spuitgieten, omdat het proces minder materiaal per onderdeel gebruikt. Bij grote productieaantallen zal gasgeassisteerd spuitgieten uiteindelijk goedkoper zijn per onderdeel dan conventioneel spuitgieten, zodra de hogere initiële kosten zijn terugverdiend.
Is gasgeassisteerd spuitgieten goedkoper dan thermoplastisch spuitgieten?
Nee. Gasgeassisteerd spuitgieten heeft hogere initiële kosten en hogere gereedschapskosten dan thermoplastisch spuitgieten. Echter, de operationele kosten per onderdeel voor gasgeassisteerd spuitgieten zijn goedkoper dan voor thermoplastisch spuitgieten omdat het minder materiaal gebruikt voor de holle wanden die het produceert.
Wat betreft totale kosten, begint thermoplastisch spuitgieten goedkoper dan gasgeassisteerd spuitgieten. Zodra de initiële en gereedschapskosten zijn terugverdiend voor grotere hoeveelheden onderdelen, wordt gasgeassisteerd spuitgieten goedkoper dan thermoplastisch spuitgieten.
XTJ is een toonaangevende OEM-fabrikant die zich inzet voor het bieden van one-stop productieoplossingen van prototype tot productie. We zijn trots op ons ISO 9001 gecertificeerde systeem voor kwaliteitsbeheer en vastbesloten om waarde te creëren in elke klantrelatie. Dat doen we door samenwerking, innovatie, procesverbeteringen en uitzonderlijk vakmanschap.
