STAMPAGGIO AD INIEZIONE ASSISTITO DA FLUIDI

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1 STAMPAGGIO AD INIEZIONE ASSISTITO DA FLUIDI Giuseppe Crippa I N C O N T R I T E C N I C I Relatore: Giuseppe Crippa Slide n 1

2 Introduzione Le materie plastiche offrono non soltanto un estrema varietà di caratteristiche (e quindi di possibilità applicative) ma anche di processi di produzione. In questa presentazione, orientata sui processi e non sui materiali, verranno sinteticamente presentati alcuni processi di stampaggio ad iniezione coi quali è possibile produrre dei pezzi connotati dalla presenza di una o più cavità al loro interno grazie all impiego di alcuni fluidi. I N C O N T R I T E C N I C I Relatore: Giuseppe Crippa Slide n 2

3 Stampaggio assistito da gas (GIT) Lo stampaggio assistito da gas ha un inventore, James Watson Hendry, che sviluppò questo processo negli anni 70. A Hendry dobbiamo anche l ancora più importante realizzazione della prima pressa ad iniezione a vite punzonante, realizzata nel I N C O N T R I T E C N I C I Relatore: Giuseppe Crippa Slide n 3

4 Stampaggio assistito da gas (GIT) Sono possibili diversi lay-out di stampo e differenti impostazioni del processo. La più semplice consiste nel riempire parzialmente lo stampo e completare il riempimento «svuotando» la cavità. I N C O N T R I T E C N I C I Relatore: Giuseppe Crippa Slide n 4

5 Stampaggio assistito da gas (GIT) Un secondo approccio prevede l inserimento del gas a stampo già riempito, con lo scopo di compensare i ritiri e ridurre le deformazioni I N C O N T R I T E C N I C I Relatore: Giuseppe Crippa Slide n 5

6 Stampaggio assistito da gas (GIT) Per creare dei vuoti consistenti dopo aver riempito lo stampo sono necessari dei pozzetti (dwells) nei quali far defluire il fuso in eccesso I N C O N T R I T E C N I C I Relatore: Giuseppe Crippa Slide n 6

7 Stampaggio assistito da gas (GIT) Con la tecnologia detta «push back» è possibile recuperare il fuso in eccesso ed iniettarlo con la stampata successiva. I N C O N T R I T E C N I C I Relatore: Giuseppe Crippa Slide n 7

8 Stampaggio assistito da gas (GIT) Stampo con parti in movimento consentono la creazione di vuoti ancora più grandi senza «spreco» di materiale. I N C O N T R I T E C N I C I Relatore: Giuseppe Crippa Slide n 8

9 Stampaggio assistito da gas (GIT) I principali programmi di simulazione di stampaggio dispongono di moduli utili a prevedere l entità dello svuotamento possibile con determinati parametri di stampaggio. I N C O N T R I T E C N I C I Relatore: Giuseppe Crippa Slide n 9

10 (GIT) Maniglie in ABS e in PA I N C O N T R I T E C N I C I Relatore: Giuseppe Crippa Slide n 10

11 (GIT) Sedie in PP e PC I N C O N T R I T E C N I C I Relatore: Giuseppe Crippa Slide n 11

12 Pezzi di grandi dimensioni in PP e PC-ABS A questi pezzi è richiesta una grande planarità e in particolare l assenza di risucchi (sink marks) I N C O N T R I T E C N I C I Relatore: Giuseppe Crippa Slide n 12

13 External gas molding (EGM) La pressione dell azoto sotto al pezzo compensa il ritiro ed i sink marks senza che il gas penetri all interno del materiale I N C O N T R I T E C N I C I Relatore: Giuseppe Crippa Slide n 13

14 External gas molding (EGM) Pezzo di grandi dimensioni esente da risucchi Senza EGM Con EGM I N C O N T R I T E C N I C I Relatore: Giuseppe Crippa Slide n 14

15 Kool Gas Università di Warwick (UK) Una variante del processo sperimentata circa 10 anni fa ma con poco successo consiste nell'utilizzare azoto liquido per raffreddare l'azoto utilizzato per il processo di stampaggio che viene così ad entrare nello stampo a temperature bassissime (da -20 C a -180 C) Il processo consiste nell interporre uno scambiatore di calore azoto liquido/azoto tra il generatore di azoto (o le bombole) e lo stampo. Ne risultano tempi di raffreddamento ridotti e tempi di ciclo quasi dimezzati ma con i problemi connessi alla gestione ed al consumo dell azoto liquido. I N C O N T R I T E C N I C I Relatore: Giuseppe Crippa Slide n 15

16 Stampaggio assistito da CO2 Recentemente (nel 2013) è stato proposto l utilizzo dell anidride carbonica al posto dell azoto. La CO2 entra nel fuso in fase liquida, e quindi con un comportamento reologico diverso dall azoto (che penetra nel fuso mentre è in fase gassosa) ed essendo dotata di una superiore capacità di assorbire calore, consente cicli del 20% - 30% più brevi. INCONTRI TECNICI 2016 Relatore: Giuseppe Crippa Slide n 16

17 Stampaggio assistito da CO 2 Termofotografie eseguite su di uno stampo con due impronte, una svuotata con azoto e l altra con anidride carbonica, mostrano la differente temperatura della superficie dei pezzi immediatamente dopo l estrazione. I N C O N T R I T E C N I C I Relatore: Giuseppe Crippa Slide n 17

18 Stampaggio assistito da CO 2 Kühlschrankgriff (Maniglia di frigorifero) Fa. Engel Formenbau und Spritzguss GmbH Material: ABS Prozess: Push back Zykluszeitreduzierung mit CO 2 : 36 % (riduzione del tempo di ciclo) Ölmessstabführungsrohr (tubo guida astina livello) Fa. Gebr. Wielpütz GmbH & Co. KG Material: PA6.6 GF 30 Prozess: Overflow Zykluszeitreduzierung mit CO 2 : 22 % (riduzione del tempo di ciclo) I N C O N T R I T E C N I C I Relatore: Giuseppe Crippa Slide n 18

19 Stampaggio assistito da gas (GIT) Prelievo del gas da pacco bombole e successiva compressione e/o distribuzione T< -195 C T= -20 C (*) (*) Prelievo del gas serbatoio esterno e successiva compressione e/o distribuzione (*) = compressore Tipici lay-out di sistemi di iniezione assistiti da gas I N C O N T R I T E C N I C I Relatore: Giuseppe Crippa Slide n 19

20 Stampaggio assistito da acqua (WIT) L'utilizzo di acqua (a pressioni più alte rispetto ai gas) consente di svuotare meglio le cavità e di ottenere cicli di stampaggio ridotti grazie al più efficace raffreddamento del fuso I N C O N T R I T E C N I C I Relatore: Giuseppe Crippa Slide n 20

21 Stampaggio assistito da acqua (WIT) E' preferibile stampare pezzi ricurvi mediante stampaggio assistito da acqua che non mediante stampaggio assistito da gas perché l'acqua resta al centro del tubo nelle curve, mentre il gas genera spessori più sottili all'esterno della curvatura. I N C O N T R I T E C N I C I Relatore: Giuseppe Crippa Slide n 21

22 Stampaggio assistito da acqua (WIT) WIT GIT Lo stampaggio assistito da acqua (Water Injection Technology) è stato sviluppato alla fine degli anni 90 dall Institut für Kunststoffverarbeitung (IKV) dell univertità di Aachen (Aquisgrana) in Germania. Ai prevedibili vantaggi legati al costo minimo dell acqua e del suo stoccaggio e della maggior capacità di raffreddare il fuso, si aggiungono quelli realtivi alla maggior capacità di svuotamento ed alla miglior finitura della superficie interna. I N C O N T R I T E C N I C I Relatore: Giuseppe Crippa Slide n 22

23 Stampaggio assistito da acqua (WIT) 0,0146 GIT WIT 1630 Termofotografie della superficie del pezzo appena rimosso dallo stampo. I N C O N T R I T E C N I C I Relatore: Giuseppe Crippa Slide n 23

24 Stampaggio assistito da acqua (WIT) Anche nello stampaggio assistito da acqua sono praticati differenti approcci. In genere per ottenere il miglior aspetto superficiale si deve sacrificare più materiale accettando la presenza di pozzetti. I N C O N T R I T E C N I C I Relatore: Giuseppe Crippa Slide n 24

25 Stampaggio assistito da acqua (WIT) I N C O N T R I T E C N I C I Relatore: Giuseppe Crippa Slide n 25

26 Stampaggio assistito da acqua (WIT) I N C O N T R I T E C N I C I Relatore: Giuseppe Crippa Slide n 26

27 Stampaggio assistito da proiettile (PIT) La necessità di produrre tubi con buona costanza dimensionale e superficie interna liscia ha reso conveniente la tecnologia dello «stampaggio assistito da proiettile» (Projectile Injection Technology). Questa tecnologia, brevettata in Giappone circa 20 anni fa, è stata sviluppata anche in Italia a partire dagli anni I N C O N T R I T E C N I C I Relatore: Giuseppe Crippa Slide n 27

28 Stampaggio assistito da proiettile (PIT) Con questa tecnologia si riesce a produrre con una sola stampata un tubo con curvature anche severe e dotato di punti di attacco variamente conformati. I N C O N T R I T E C N I C I Relatore: Giuseppe Crippa Slide n 28

29 Stampaggio assistito da proiettile (PIT) Il confronto tra due sezioni di tubo mostra con evidenza la maggior regolarità dello spessore del tubo realizzato con tecnologia PIT. I N C O N T R I T E C N I C I Relatore: Giuseppe Crippa Slide n 29

30 Stampaggio assistito da proiettile (PIT) GIT o WIT PIT Un ulteriore vantaggio della tecnologia PIT risiede nel fatto che teoricamente la sezione del proiettile non deve necessariamente essere circolare ma non risultano finora applicazioni che implementino questa possibilità che peraltro non si adatta a percorsi sinuosi con curve strette. I N C O N T R I T E C N I C I Relatore: Giuseppe Crippa Slide n 30

31 Stampaggio assistito da proiettile (PIT) Una tipica applicazione di questa tecnologia è la produzione di tubi per il passaggio della miscela acqua-glicole necessaria al raffreddamento dei motori. Questo tubo (montato su alcune motorizzazioni della BMW Serie 3) è molto lungo, con una curvatura severa ed è dotato di due diramazioni e di tre punti di ancoraggio. I N C O N T R I T E C N I C I Relatore: Giuseppe Crippa Slide n 31

32 Stampaggio assistito da proiettile (PIT) E possibile anche l impiego contemporaneo di due proiettili. I N C O N T R I T E C N I C I Relatore: Giuseppe Crippa Slide n 32

33 Conclusione Ricordiamo che questa presentazione è stata preparata unicamente con l intento di fornire semplici cognizioni di base relative alle citate tecnologie di produzione, che sono disponibili in numerose aziende italiane. Grazie e buon lavoro a tutti! Giuseppe Crippa giuscrip@gmail.com I N C O N T R I T E C N I C I Relatore: Giuseppe Crippa Slide n 33