Productontwikkeling 3EM

Transcriptie

1 Vragen Productontwikkeling 3EM Les 7 Kunststof matrijsonderdelen Zijn er nog vragen over voorgaande lessen?? Paul Janssen 2 Inleiding Kunststoffen - indeling Kunststoffen worden onderverdeeld in: - Thermoplasten - Thermoharders - Elastomeren Allen met eigen mogelijke vormgevingstechnieken Verspanende vormgeving uit halffabricaten is eveneens mogelijk - matrijzen Voordelen: Zeer vele functionaliteiten en complexiteiten te combineren Brede waaier aan diverse kunststofmaterialen (# eigenschappen) Nadelen: Thermisch procedé => vraagt veel kennis van zaken Vervormingen worden bepaald door het spuitgietproces - maatnauwkeurigheid krimp (tijdens afkoeling) - maatstabiliteit i.f.v. tijd (te verbeteren door oa. glasvulling) 3 4

2 - machines Om de maatstabiliteit, vorm- en maatvastheid te handhaven moet er rekening worden gehouden met een aantal basisregels Matrijzenbouw is een erg gespecialiseerd vak De ontwerper moet voldoende elementaire kennis hebben over de mogelijkheden en beperkingen van kunststofmatrijzen Spuitgietmachines worden ingedeeld volgens sluitkrachten: ton is een kleine machine ton is een grote machine 5 6 Concept van het spuitgieten (plastic moulding) Matrijsfabricage - een matrijs bestaat uit 2 of meer delen - eventuele schuiven (voor gaten, sleuven, ) - sluiten van de matrijs gebeurt hydraulisch - samenkomende materiaalstromen => zwakte in vloeinaden - gebruik van uitstoters (uitdrukken van het onderdeel) - druk tijdens/na injecteren = MPa vb. voor een onderdeel van 10 x 20 cm => 100 ton! - levensduur: cycli 7 8

3 Matrijsfabricage Voorbeeld - onderdeel moet lossend zijn (draft) => deelnaad definiëren tijdens ontwerp ( ontvormingshoek, bepaald door de oppervlakteruwheid) - ondersnijdingen te vermijden (afhankelijk van soepelheid materiaal) - plaats van uitstoters op niet-cosmetische vlakken - plaats van de aanspuiting zoveel mogelijk centraal - mogelijk meerdere aanspuitpunten / hotrunners 9 10 Maatnauwkeurigheid Tip: kritische maten eerst te klein maken in de matrijs zodat door wegnemen van materiaal een correctie kan gebeuren Let op: zelfde matrijs maar andere kunststof geeft andere maten van het eindproduct Goed nadenken op voorhand over de kritische maten en toleranties! Hoge maat-reproduceerbaarheid tijdens massaproductie (bij zelfde batchparameters) Matrijskosten Kostenfactoren van matrijzen Materiaalkost kunststof (variabele kost) Matrijskost klein rond bakje: 3000 EUR krat voor flessen: EUR Productiekost cyclustijd (variabele kost) stelkost = eenmalig per batch injectietijd + koeltijd + resettijd Afschrijving machine 11 12

4 Maatnauwkeurigheid Maatnauwkeurigheid wat is haalbaar? Maten in de sluitrichting van de matrijs zijn steeds het minst nauwkeurig Invloeden achteraf op de maatstabiliteit t.g.v. omgeving (temperatuur, vocht, na-kristallisatie, ) Norm: DIN EN Maatnauwkeurigheid Voorbeeld Polycarbonaat heeft een algemene tolerantieklasse van 130. Een lineaire maat van 145 mm in één matrijsdeel bedraagt in dit geval standaard +/- 0.5 mm. Wat te vermelden op tekening? Material: PC (+ eventueel merknaam of verdere specificatie) Tolerances: DIN EN Kunststof ontwerp = rekening gehouden worden met een aantal belangrijke design rules Wanddikte beperken Te dikke wanddikte geeft problemen met koeling (inval), te dunne wanddikte is te weinig stijfheid Streven naar minimale wanddikte = kostengunstig! 15 16

5 Streven naar gelijke wanddikte Om gelijkmatige vloeiing van het polymeer in de matrijs te bewerkstelligen Hoeken afronden (zowel inwendige als uitwendige) Om een vlotte doorstroming van het polymeer te bewerkstelligen Binnenstraal van de hoek is minstens gelijk aan de wanddikte Lossingshoeken voorzien Om een vlotte ontvorming uit de matrijs mogelijk te maken Min 1 2 (afhankelijk van de oppervlakteruwheid) Ribben voor stijfheid (1) Om de wanddikte te beperken maar toch voldoende stijfheid te bekomen 19 20

6 Ribben voor stijfheid (2) Max dikte is 50%...60%wanddikte Hoogte ribben is max 3x de wanddikte Onderzijde ribben afronden Schroefnippels (1) Voorziening voor zelftappende schroeven (vb. Ejot). Geometrie van de tap is te vinden in de technische documentatie van de schroef (vb. Fabory) Schroefnippels (2) Isoleren van de hoek om materiaalophoping te vermijden Matrijsontvorming Ondersnijdingen (1) Vermijden van ondersnijdingen! Uitstoters duwen het onderdeel uit de matrijs Radius aan de basis is min. 25% van de algemene wanddikte 23 24

7 Matrijsontvorming Ondersnijdingen (2) Vermijden van ondersnijdingen! Matrijsontvorming Ondersnijdingen (3) Nadeel is een gat in de bodem maar dikwijls is dit niet functioneel storend Maar in dit geval is er wel een creatieve oplossing mogelijk Schuiven Gebruik van schuiven (1) Voorbeeld: noodzaak van een zijdelingse schuif Schuiven Gebruik van schuiven (2) Voorbeeld: alternatieve oplossing zonder schuif 27 28

8 Kunststofonderdelen les 7 Taak Taak 20 Onderzoek minstens 3 kunststofonderdelen van je huishoudtoestel. Maak foto s en bespreek: - welk type kunststof werd gebruik en waarom? - waar bevindt zich het aanspuitpunt? - waar bevindt zich de deellijn? - op welke plaatsen werden uitstoters gebruikt? Taak 21 Maak enkele foto s van kunststof (bekappings)delen waaruit blijkt dat er rekening is gehouden met de vermelde design rules. Bespreek. Kunststofonderdelen les 7 Taak Taak 22 Zoek per kunststof 2 bedrijven die volgende materialen fabriceren: PE, PTFE, POM, PA, PC, ABS, PS. Geef de respectievelijke merknamen per fabrikant. Welke kunststof zou je gebruiken voor volgende onderdelen: - Spatlap over de wielen - Transparante afscherming voorlicht / reflector - Materiaal voor fietshelm Verklaar waarom Kunststofonderdelen les 7 Taak Taak 23 Teken in 3D een spatlap en nog een 2-tal kunststofonderdeel die je nodig denkt te hebben voor de raceligfiets. Maak telkens een technische tekening en duid aan op boven- en zijzichten waar je het aanspuitpunt zou plaatsen en de uitstoters. Duid ook de deellijn van de matrijs aan op tekening. Maak hiervoor de nodige 3D-tekeningen. Bereken en vermeld op tekening telkens de grootte van de spuitgietmachine, rekening houdend met een matrijsdruk van 50 MPa. 31