3D

May 18, 2023

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Nello stampaggio a microiniezione, la dimensione della produzione aumenta man mano che si va avanti nel tempo e ora spesso ammonta a milioni. Gli scienziati del Kunststoff-Zentrum (Centro della plastica) di Lipsia/Germania (KUZ), insieme ad Hasco, hanno sviluppato una tecnologia per la produzione economica su macchine per lo stampaggio a iniezione convenzionali.

La domanda di microcomponenti stampati a iniezione con una dimensione di pochi millimetri cubi e un peso di soli pochi milligrammi è in costante crescita, soprattutto nell'industria medica, automobilistica e nell'elettronica di consumo. Qui, numeri di unità nell’ordine dei milioni a tre cifre non sono più rari. In linea di principio, questi requisiti possono essere soddisfatti in due modi. Oltre a disporre di un gran numero di macchine per microstampaggio a iniezione dedicate con un numero relativamente piccolo di cavità, è possibile ottenere quantità altrettanto elevate utilizzando soluzioni di stampi a cavità elevata con macchine per stampaggio a iniezione standard, sebbene ciò richieda una certa quantità di lavoro extra. Sebbene ciò offra una maggiore affidabilità del processo e una minore probabilità di guasto, è notevolmente più costoso in termini di investimenti e requisiti di spazio. La seconda variante offre quindi notevoli vantaggi economici, ma porta con sé altre sfide legate al processo.

Gli esperti del Kunststoff-Zentrum di Lipsia (KUZ) lavorano sullo stampaggio a microiniezione dalla fine degli anni '90 [1]. Il Dr. Gábor Jüttner, team leader nella tecnologia delle microplastiche, fornisce uno spaccato del principio tecnologico: “Uno dei primi progetti è stato lo sviluppo della nostra macchina per lo stampaggio a microiniezione Formica Plast con un’unità di iniezione a pistone a due stadi”. In questo processo i granuli vengono prima fusi nel cilindro di preplastificazione e convogliati dal pistone di preplastificazione nel cilindro di iniezione. Da lì, un micropistone azionato servoelettricamente con un diametro di pochi millimetri spinge con elevata precisione una quantità corrispondentemente piccola di materiale fuso nella cavità. Tuttavia, poiché questa tecnologia è progettata per la lavorazione delicata e precisa di volumi di fusione molto piccoli di ca. Da 4 a 400 mm3, l'upscaling raggiunge rapidamente i suoi limiti.

“Quando circa tre o quattro anni fa è diventato evidente che una produzione di poche centinaia di migliaia di pezzi non era più sufficiente per un numero crescente di applicazioni, abbiamo deciso di affrontare il compito della produzione di precisione con cavità elevate per pezzi microstampati, ” spiega Steffen Jacob, project manager della KUZ.

Nell’ambito del progetto Scale-Mi [2], finanziato con fondi pubblici, la suddetta tecnologia dei micropistoni servoelettrici è stata ampliata negli ultimi due anni per accogliere un numero maggiore di cavità. Con questo approccio, il materiale fuso viene alimentato dall'unità di plastificazione di una convenzionale macchina per stampaggio a iniezione a vite in un collettore a canale caldo, dove viene suddiviso, ad esempio, in quattro moduli di iniezione. Su ciascuno di questi moduli, un'unità di iniezione a micropistone inietta attivamente il materiale fuso in un'area dello stampo, dotata ciascuna, ad esempio, di quattro cavità. In questo esempio è quindi possibile ottenere una produzione di 16 cavità. In questo modo si combinano i vantaggi della plastificazione vite/pistone nel fornire una quantità di materiale fuso per volumi più elevati con i vantaggi della dinamica di iniezione e della precisione delle unità di iniezione a pistone piccolo.

Poiché ciascun modulo di iniezione può essere controllato o regolato individualmente entro certi limiti in termini di volume di iniezione, velocità di iniezione, ecc., è possibile produrre anche pezzi stampati diversi. In questo modo è possibile la realizzazione di stampi familiari senza i consueti inconvenienti.

Tuttavia, questa combinazione della speciale tecnologia dei micropistoni con un canale caldo rappresenta una sfida importante per la produzione dei canali che trasportano il materiale fuso.

In questo caso, lo Streamrunner prodotto in modo additivo di Hasco non solo consente un notevole risparmio di spazio, ma grazie alla sua geometria ottimizzata è anche possibile mantenere la quantità di materiale fuso di riserva la più piccola possibile, riducendo al minimo il tempo di permanenza del materiale fuso.