Spuitgieten gebruikt mallen onder hoge druk en is bedoeld voor massaproductie. Beide processen vertrouwen op mallen om het materiaal vorm te geven, maar er zijn veel verschillen.

U ziet het verschil tussen spuitgieten en spuitgieten terug in prijs, tijd, expertise en materialen. Deze gids behandelt de basisprincipes van spuitgieten, wat spuitgieten onderscheidt van gieten en tips om u te helpen het juiste productieproces te vinden. 

 

Wat is spuitgieten?

Spuitgieten is een proces van het vervaardigen van onderdelen met behulp van een malholte en gesmolten metaal. Het gesmolten metaal wordt in de mal gegoten, een matrijs genoemd, en stolt onder druk, waarbij het de vorm van de holte aanneemt. 

spuitgieten wordt gebruikt voor grootschalige productie van complexe metalen vormen en wanneer metalen onderdelen een gebruiksklaar oppervlak nodig hebben. Spuitgieten met behulp van een mal produceert een glad oppervlak. 

U moet er rekening mee houden dat spuitgieten afhankelijk is van verhitting en ovens, die energie gebruiken. Spuitgieten wordt meestal gebruikt voor metalen met gematigde smeltpunten, zoals aluminium bij 660°C of zinklegeringen, die zacht zijn en gemakkelijker vloeien. 

 

Stap-voor-stap spuitgietproces

Alle spuitgietonderdelen worden volgens hetzelfde basisproces vervaardigd. 

Het ontwerpen van de matrijs

Voordat u begint met metaal spuitgieten en matrijsselectie, moet u uw matrijs ontwerpen. U kunt 3D-modelleringsprogramma's gebruiken die gespecialiseerd zijn in de productie van tweedelige matrijs. 

Matrijzen zijn gemaakt van gehard gereedschapsstaal, zoals H11, H13 en hoogwaardige staallegeringen, omdat ze bestand zijn tegen hoge temperaturen. Gehard gereedschapsstaal heeft ook een hoge sterkte tegen de injectiedruk, waardoor knikken (vervorming onder belasting) wordt voorkomen.

De matrijs voorbereiden

De voorbereiding van de matrijs heeft een eenvoudige smeerstap. Een smeermiddel zoals DIE SLICK, minerale olie of synthetische olie die is afgestemd op materialen kan de matrijsholte besproeien, wat helpt bij het losmaken van de mal en het uitwerpen van het onderdeel. 

Gesmolten metaal

Spuitgieten is afhankelijk van specifieke materialen en legeringen vanwege hun eigenschappen. Viscositeit, smeltpunt en hoge sterkte zijn belangrijk voor het gieten. Spuitgietmaterialen omvatten: 

• Zink,
• Messing, 
• Bronzen,
• Aluminium,
• Koper en sommige legeringen van lood en tin

Injectie

Het injecteren van materiaal in de matrijs is vergelijkbaar met het spuitgietproces. Er zijn echter een paar verschillen in deze fase. 

Hete kamer: Bij dit type metaaloverdracht haalt een zuiger het gesmolten metaal uit de oven en spuit het in de mal. 

Voor metalen zoals zink wordt een hete kamer gebruikt, omdat deze metalen weinig reageren met staal en stalen onderdelen niet aantasten. 

Koude kamer: Hierbij wordt het gesmolten metaal eerst in een spuitkamer geladen, waar een zuiger het gesmolten metaal in de matrijs drukt. 

De koude kamer houdt de injectiekamer kouder en scheidt reactieve metalen zoals aluminium waarvan het hoge smeltpunt componenten kan beschadigen hete kamer. Andere metalen met een hoog smeltpunt kunnen de matrijs ook verslijten. 

Titel: Warme en koude kamers in spuitgieten

Stolling

Gegoten metalen kunnen worden afgekoeld met de normale snelheid, maar de optimale productiemethode vereist waternevels om de mal snel af te koelen en het gestolde onderdeel eruit te werpen.   

uitwerping

Zodra de mal is afgekoeld, kunt u de klemdruk loslaten en de mal openen om het onderdeel uit te werpen. 

Titel: aluminium spuitgietonderdeel

Aluminium spuitgieten is een van de meest populaire vormen van spuitgieten. 

Voordelen van spuitgieten:

Er zijn veel voordelen aan spuitgieten en waarom het de voorkeur verdient boven metaalspuitgieten. 

• Oppervlakteafwerking: Gegoten onderdelen onder hoge druk hebben een glad oppervlakteafwerking. 
• Efficiëntie van grote productievolumes: wanneer er gebruik wordt gemaakt van hete kamers, kunnen de cyclustijden slechts 15 seconden bedragen. Dit betekent dat er duizenden onderdelen per dag kunnen worden geproduceerd.
• Duurzaamheid: Door te koelen met water verandert de korrelstructuur, waardoor het onderdeel duurzamer en sterker wordt.
• Minder afval en recyclebaarheid: al het verspilde materiaal kan opnieuw worden gesmolten of gerecycled voor de volgende productierun. Bron: Onderzoek naar hete kamer spuitgieten
• Consistente productie: Vaste matrijscontrole van het productieproces en de toleranties
• Shots: Gietvormen hoeven niet één enkel onderdeel te produceren. Ze kunnen zo worden ontworpen dat ze meer dan één matrijsholte bevatten, en elk resulterend onderdeel uit de matrijsholte wordt een shot genoemd. Dit kan het spuitgietproces efficiënter maken. 

 

Nadelen van spuitgieten

• Hoge gereedschapskosten: De gietmatrijs moet worden bewerkt met exacte bewerkingstoleranties, wat duizenden dollars kan kosten. Bovendien kunnen de kosten voor de oven, zuiger en de bedrijfskosten oplopen door de initiële investering. 
• Alleen kosteneffectief bij grote volumes: spuitgietmachines zijn alleen kosteneffectief voor productieruns van 10,000+ onderdelen. U kunt CNC-bewerking gebruiken als alternatief voor productie in kleine volumes. 
• Beperkt tot een paar materialen: Spuitgieten is sterk afhankelijk van materialen met lage tot matige smeltpunten (tot 1000°C). Dit beperkt spuitgietmaterialen over het algemeen tot aluminium, zink, magnesium of koperlegeringen. 

Metalen met een hoog smeltpunt, zoals roestvrij staal, kunnen de matrijzen van gereedschapsstaal beschadigen. Het gieten van deze materialen gebeurt doorgaans via zandgieten. 

• Onderdeelporositeit: Hoge druk, slechte ontluchting of gassen die in het gesmolten metaal gevangen zitten, kunnen stollen en leiden tot porositeit in het onderdeel. Porositeit kan de structurele integriteit en sterkte van gegoten onderdelen verzwakken. 
• Schade aan de matrijs: Het verhitten en afkoelen van de matrijzen tijdens het spuitgieten kan permanente schade veroorzaken, zoals scheuren, thermische vermoeidheid of erosie. 
• Levertijden: Een van de grootste nadelen van spuitgieten is de lange levertijd. Van ontwerp tot gereedschap en onderdelenproductie kan het meerdere weken duren. 

 

Wat is spuitgieten?

spuitgieten is een productietechniek met een hoog volume waarbij een injectiespuitmond wordt gebruikt om gesmolten materiaal in een mal te duwen. Spuitgieten maakt doorgaans gebruik van thermohardende kunststoffen of polymeren. 

Het belangrijkste verschil tussen spuitgieten en spuitgieten is het materiaal. Bij kunststof spuitgieten worden kunststofkorrels in een vat gesmolten en onder hoge druk in een mal geperst. 

 

Stap-voor-stap spuitgieten

Productie van matrijzen

Voor kunststof spuitgieten is een tweedelige mal nodig. Een kunststof spuitgietmal heeft twee kanten. 

Holte (A) Zijde: Holtezijde houdt de loop en de schotinjectie vast. De matrijsgereedschappen zijn geavanceerder dan spuitgieten. Het vereist koelkanalen, klemplaten, sparrenhout en de holte. 

Kernzijde (B): De kernzijde beweegt naar binnen en naar buiten en houdt de uitwerppennen, geleidepennen, klemgleuf en uitwerpplaat vast. 

Smeltmateriaal

Het plastic spuitgietproces omvat het gebruik van thermoplastische pellets door een trechter die in de verwarmde cilinder wordt gevoerd. Hier smelt het plastic en behoudt het een uniforme consistentie. 

Bij metaalspuitgieten worden metalen en legeringen als poeders met bindmiddelen in de cilinder gebruikt en in de matrijs gespoten. 

Kunststoffen zoals ABS vereisen doorgaans temperaturen van meer dan 200°C, en metaalspuitgieten (MIM) gebruikt ongeveer 150°C om het bindmiddel te smelten; het metaalpoeder hoeft niet te worden gesmolten en wordt in suspensie gehouden. Bron: Wetenschap direct

Schotlevering 

Bij spuitgieten wordt het plastic in de matrijs gespoten met dezelfde roterende schroef in de cilinder die plastic pellets mengt. Om spuitgegoten plastic onderdelen te produceren, stopt de schroef met draaien en schuift naar voren richting de spuitmond, waardoor het materiaal eruit wordt gedrukt en in de matrijsholte terechtkomt. 

Terwijl het gebruikte materiaal in de mal begint af te koelen, blijven de schroeven druk uitoefenen om te voorkomen dat het materiaal terugstroomt en om krimp te compenseren. 

Stolling 

De spuitgietmachine maakt gebruik van waterkoelkanalen die in de machine zijn ingebouwd. Het water koelt het materiaal sneller, waardoor de productiesnelheid toeneemt, en het is belangrijk om de matrijstemperatuur onder het smeltpunt van het gebruikte materiaal te houden. 

Nabewerking

Spuitgieten kan leiden tot bramen en defecten langs de scheidingslijn. De meeste grote onderdelen, zoals blikken en gallons, vereisen het bijsnijden van extra plastic uitsteeksels en bramen. 

 

Voordelen van spuitgieten

Er zijn veel redenen waarom fabrikanten de voorkeur geven aan spuitgieten boven andere methoden voor het vormen van kunststof. 

Herhaalbaarheid 

Omdat plastic veel zachter is dan het materiaal van de mal, is het gemakkelijk te vormen en levert het consistente resultaten op met geen tot minimale variatie. 

Productiesnelheid

Voor kunststoffen varieert de spuitgietcyclustijd van 10 tot 30 seconden, afhankelijk van de koelsnelheid van het materiaal en het gewicht van het onderdeel. Voor metalen is de koelsnelheid aanzienlijk hoger, afhankelijk van de grootte van de poederdeeltjes en het materiaal. Het kan variëren van 80 seconden tot 500 seconden voor sommige kopermaterialen. 

Materiaalkeuzes

Spuitgieten biedt veel meer keuzemogelijkheden qua materiaal. U kunt thermoplasten, thermoharders, elastomeren, glas en metalen gebruiken. 

Weinig afval

Spuitgieten verspilt geen materiaal zoals andere productieprocessen. Sterker nog, alle flash, overtollig plastic of materiaal dat lekt, kan opnieuw worden verhit en hergebruikt. 

Kosteneffectief

In eerste instantie kan spuitgieten duur zijn met gereedschaps- en matrijskosten. Dit wordt echter snel gecompenseerd door hoge productiesnelheden en herhaalbare productie verdeelt de kosten over duizenden onderdelen.

Produceert dunne wanden

Qua ontwerp kunnen veel functies die precisie en nauwkeurigheid vereisen, eenvoudig worden geproduceerd met behulp van spuitgieten. Dunne wanden in kunststofproducten zijn moeilijk te produceren omdat het bewerken ervan hitte kan produceren en de randen kan kromtrekken. 

Dunwandige kunststof onderdelen kunnen eenvoudig worden geproduceerd door middel van spuitgieten, omdat het materiaal in de wandholte vloeit en daar stolt. 

Complexe interne kenmerken

Spuitgieten is een populair productieproces geworden vanwege de mogelijkheid om draden en scharnieren in één proces te produceren. Veel interne kenmerken kunnen ook worden geproduceerd door simpelweg een kern te plaatsen. 

Overmolding-mogelijkheid

Het is mogelijk om over te gieten op plastic met behulp van spuitgieten. Vergeleken met spuitgieten heeft het het voordeel dat het een twee- of drie-textuurgevoel aan het onderdeel geeft. 

Een onderdeel kan bijvoorbeeld een kunststof basis hebben en daaroverheen een rubberen of siliconen grip worden gegoten. 

Titel: Productie van spuitgietonderdelen in grote volumes

 

Nadelen van spuitgieten

Initiële kosten van het gieten

Net als bij spuitgieten zijn de gereedschapskosten van een spuitgietmatrijs ook hoog. Het vereist zorgvuldig ontwerp en nauwkeurige metaalbewerkingstechnieken zoals EDM. 

Levertijd

Van het eerste matrijsontwerp naar de productie van het eerste onderdeel gaan, vergt aanzienlijke ontwerpiteraties en testen. Alle last-minute wijzigingen vereisen het bewerken van de matrijs vanaf nul en het prototypingproces is traag. 

Geen ontwerpflexibiliteit

Spuitgieten heeft geen flexibiliteit in ontwerpvariatie. Zodra uw ontwerp op zijn plaats is en de mal is geproduceerd, moeten alle onderdelen voldoen aan de toleranties en geometrie van de ontworpen holte. 

Trekhoeken en uitwerppen

Bij het ontwerp van spuitgietmatrijzen moet de holte trekhoeken integreren voor het eenvoudig verwijderen van onderdelen. Trekhoeken en plaatsing van de uitwerppen vereisen mogelijk het wijzigen van het ontwerp en de oriëntatie van het onderdeel. 

poreusheid

Porositeit verwijst naar de kleine gasbelletjes die in het onderdeel vast komen te zitten na het spuitgieten. Dit kan ontstaan ​​als er geen goede ontluchting is om vastzittend gas en lucht in de mal te laten ontsnappen. 

 

Belangrijkste verschillen tussen spuitgieten en spuitgieten

	Die Casting	Injection Molding
Benodigdheden	Metalen met smeltpunten lager dan 1000°C	Optimaal voor thermoplasten en selectieve metalen
Smeltpuntbereik	400 °C tot 1000 °C (koper)	Tot 300°C voor kunststoffen
Typisch proces	Hete kamer	Spuitgiet
Druk	Injectiedruk tot 130 MPa of hoger	Hoger (>140 MPa)
Afkoeltijd (impact op cyclusuitvoering)	Snel (gemiddeld 30 seconden) tot 500 seconden	Snel voor de meeste onderdelen
Tolerantie	Hoog (ongeveer +/- 0.05 mm)	Nauwere toleranties (tot 0.01 mm)
Gereedschapskosten	Hoog	Hoog

Bron:  Gereedschapskosten, injectiedruk

Metaalspuitgieten versus spuitgieten

Titel: Metaal spuitgietmal

Metal Injection Molding (MIM) is vergelijkbaar met plastic injection molding, maar er zijn een paar verschillen in materiaal en proces. MIM is totaal anders dan spuitgieten, en in deze gedetailleerde vergelijking tussen spuitgieten en metaalspuitgieten leert u de significante verschillen. 

Proces

Bij metaalspuitgieten wordt fijn metaalpoeder (deeltjesgrootte kleiner dan 20 micrometer) gebruikt en gemengd met een bindmiddel in een vat, vergelijkbaar met kunststofspuitgieten. Het vat verhit het mengsel tot 200°C, net genoeg voor het bindmiddel. Dit mengsel wordt in een mal gespoten en het bindmiddel stolt, waardoor de structuur van het onderdeel ontstaat. 

De structuur doorloopt ontbindingsstappen om het bindmiddel te verwijderen. 

• Gebruik een oplosmiddel om het bindmiddel te verwijderen: oplosmiddelen lossen het bindmiddel op en verhitten het om het resterende bindmiddel te verwijderen. 

Het metaalpoeder wordt door middel van sinteren samengesmolten, waardoor een dichter, gebonden metalen onderdeel ontstaat. 

Spuitgieten is een single-shot productietechniek. Vloeibaar metaal wordt in een matrijs gegoten, het koelt af en neemt de vorm van de matrijs aan. Het is sneller, gemakkelijker te bedienen en veel eenvoudiger. 

Dit is het belangrijkste verschil tussen spuitgieten en metaalspuitgieten. 

Titel: Gesinterde metalen onderdelen

Benodigdheden

Spuitgieten maakt voornamelijk gebruik van non-ferrometalen. Non-ferrometalen hebben een lager smeltpunt en slijten de matrijs niet snel. Enkele veelvoorkomende spuitgietmetalen zijn aluminium, zink, magnesium en koper.

Metaalspuitgieten heeft een bredere materiaalkeuze en kan roestvrij staal, titanium, koper en andere legeringen produceren. Metaalspuitgieten smelt geen metaal, maar sint het onder het smeltpunt. 

Sterkte

MIM produceert een dicht 99% metalen onderdeel na het sinteren. De sterkte is vergelijkbaar met gesmeed metaal.

De sterkte van MIM-legeringen hangt af van hun dichtheid en legeringselementen. Aluminium spuitgegoten onderdelen hebben een sterkte van ongeveer 180 MPa en een 99% dichte Inconel heeft een maximale sterkte van 1330 MPa.

Gereedschapskosten

Vergeleken met spuitgieten zijn de gereedschapskosten voor metaalspuitgieten lager, maar nabewerkingen zoals sinteren en krimpcompensatie verhogen de totale kosten. 

 

Wanneer moet u kiezen voor spuitgiet- en spuitgietdiensten?

Bij de keuze tussen spuitgieten en spuitgieten hangt de keuze grotendeels af van de materialen waarmee u werkt en de uiteindelijke toepassing van uw onderdeel. 

Voor de meeste kunststoffen is spuitgieten de standaardkeuze. Wanneer we deze twee productietechnieken vergelijken, is het referentiemateriaal voornamelijk metaal.

• Met spuitgieten kunt u onderdelen van non-ferrometalen produceren die bestand zijn tegen zware lasten en spanningen.
• Als uw toepassing afhankelijk is van eigenschappen zoals thermische geleidbaarheid en elektrische geleidbaarheid, kunt u spuitgieten gebruiken omdat non-ferrometalen zoals koper een hogere geleidbaarheid hebben.
• Voor hoge productievolumes met snellere doorlooptijden
• MIM-gefabriceerde onderdelen vereisen oppervlakteafwerking. Gegoten onderdelen hebben een gladdere oppervlakteafwerking. 
• Voor onderdelen met een grote diameter of doorsnede
• Wanneer krimp een probleem is in de productie

 

Toepassingen van spuitgieten versus spuitgieten

Spuitgietservice kan u helpen bij de productie van onderdelen voor uiteenlopende industrieën, van industriële machines tot auto's. 

Toepassingen voor spuitgieten

• Motorblokken van aluminium die warmteafvoer vereisen
• Zinkcomponenten zoals slotbehuizingen
• Koellichamen met een groot volume
• Autotransmissiecomponenten

Toepassingen voor spuitgieten

• ABS-componenten in voertuigen
• Dashboards in auto's
• Plastic flessen en plastic containers

Spuitgieten versus metaalspuitgieten toepassingen

• Metaalspuitgieten van koperen connectoren en elektronica
• Chirurgische instrumenten van metaal

Titel: ABS-kunststof autoventilatieopening

Conclusie

Er zijn veel soorten spuitgieten gecategoriseerd op basis van materiaalkeuze. Metaalspuitgieten levert de beste vergelijking op met spuitgieten, elk met zijn eigen voor- en nadelen. 

U kunt de concepten die in deze gedetailleerde vergelijking worden beschreven, gebruiken om te beslissen tussen verschillende processen, en u kunt spuitgieten ontdekken bedrijven hier.

 

precisie Spuitgietservice bij PROLEAN TECH

Geïnteresseerd in het starten van een spuitgietproject? Proleaanse technologiebieden wij oplossingen voor matrijsontwerp en de productie van grote volumes spuitgegoten onderdelen. 

Waarom met ons samenwerken?– 

DFM-mogelijkheden

precisie Machining

Productie in grote volumes

Ontwerpconsultaties

 

FAQ

Wat is het verschil tussen spuitgieten en spuitgieten?

Spuitgieten is gespecialiseerd in de productie van non-ferro metalen onderdelen zoals aluminium, zink, magnesium en messing. Spuitgieten is voornamelijk gereserveerd voor thermoplasten zoals ABS.

Is spuitgieten goedkoper dan spuitgieten?

Spuitgieten heeft gereedschapskosten, ovenkosten en nabewerkingskosten die met het proces gepaard gaan. Dit maakt spuitgieten duurder dan spuitgieten, dat in één keer afgewerkte producten kan produceren. 

Welk proces is goedkoper voor metalen onderdelen in grote aantallen?

Bij grootschalige productie van 10,000 of meer onderdelen is spuitgieten een goedkopere methode voor de productie van metalen onderdelen.

Kan spuitgieten worden gebruikt voor metalen zoals spuitgieten?

Metaalspuitgieten kan worden gebruikt om metalen onderdelen te produceren. Het heeft een bredere metaaldekking en kan titanium onderdelen produceren, wat moeilijk is bij spuitgieten omdat titanium smelt bij 1725°C.

Hoe verhouden de oppervlakteafwerkingen van spuitgieten en MIM zich tot elkaar?

MIM vereist extra verwerking en materiaal snijden om een ​​goede oppervlaktekwaliteit te garanderen. Spuitgieten gebruikt een gesloten behuizing, wat een gladdere afwerking oplevert. 

Welk proces biedt meer ontwerpflexibiliteit?

Met spuitgieten kunt u dunnere wanden met complexere eigenschappen ontwerpen en hebt u de keuze uit een groter materiaalaanbod. 

Zijn er beperkingen qua afmetingen voor MIM versus spuitgieten?

MIM produceert doorgaans onderdelen met afmetingen van 50-100 mm en kleiner dan 250 g. Met spuitgieten kunnen grotere onderdelen worden geproduceerd. 

Is spuitgieten duurzamer dan spuitgieten?

MIM-spuitgegoten onderdelen zijn qua sterkte vergelijkbaar met spuitgietonderdelen. Bovendien zijn spuitgietonderdelen duurzamer en gaan ze langer mee in de productie.