Wat zijn mallen met meerdere holtes?
De meeste winkels beginnen met gereedschappen met één holte. Logisch. Lagere initiële kosten, gemakkelijker in te bellen, minder risico als het onderdeelontwerp verandert. Maar op een gegeven moment stopt de wiskunde met werken. Je draait drie ploegen, de pers staat nooit stil en je kunt de bestellingen nog steeds niet bijhouden. Dat is het moment waarop mallen met meerdere holtes in het gesprek komen.
Een mal met meerdere holtes plaatst twee, vier, acht of meer identieke holtes in één gereedschap. Elke cyclus krijg je zoveel onderdelen in plaats van één. Eenvoudig concept. Bij de uitvoering wordt het ingewikkeld.
Het beeld van de werkelijke kosten
Vorig jaar had een klant een dopmal met 16 caviteiten willen prijsgeven. Ze runden al drie jaar een 4-caviteit, maar de vraag haalde eindelijk in. Hun veronderstelling was dat de 16-holte vier keer zoveel zou kosten. Het werkelijke aantal kwam uit op 2,3x. De malbasis schaalt niet lineair. Hetzelfde geldt voor het runnersysteem of de koelindeling. Je repliceert gaatjes en bouwt niet het hele gereedschap helemaal opnieuw op.
Maar dit is waar de klant geen rekening mee hield. Hun bestaande pers kon geen zestien gaatjes aan. Het geprojecteerde gebied duwde het klemtonnage voorbij wat hun machine van 300 ton kon dragen. Ze moesten óf een grotere pers kopen óf naar twaalf gaatjes gaan. Uiteindelijk gingen we met 12 op de bestaande apparatuur. Soms zijn de matrijskosten niet de beperkende factor.
Holte balans
Dit is waar gereedschappen met meerdere holtes leven of sterven. Elke holte moet tegelijkertijd worden gevuld, met dezelfde druk worden verpakt en met dezelfde snelheid worden gekoeld. Klinkt eenvoudig totdat je het daadwerkelijk probeert te laten gebeuren.
Twee jaar geleden kwam ik in de problemen met een medische connector met 8 gaatjes. De klant stuurde ons een tool die ze in het buitenland hadden gebouwd. Onderdelen uit holtes 1 en 8 waren 0,003 inch ondermaats. De middelste holtes waren prima. Het bleek dat de lay-out van de runner er op papier evenwichtig uitzag, maar het verdeelstuk had een ongelijkmatige warmteverdeling. De buitenste holtes kregen iets koeler materiaal, een hogere viscositeit, en zouden niet volledig uitpakken.
Reparatie was niet goedkoop. Moest het spruitstuk eruit halen, terugsturen naar de hotrunnerleverancier voor herbewerking en nog twee verwarmingszones toevoegen. Drie weken stilstand. De klant heeft ongeveer $ 40.000 verloren tussen het herwerken en het verloren gaan van de productie.
De les: natuurlijk uitgebalanceerde hardlopers helpen, maar garanderen geen evenwichtige vulling. U hebt uniforme staaltemperaturen nodig voor alle holtes. Dat betekent een goed ontwerp van het koelcircuit, en niet alleen maar waterleidingen boren waar ze maar passen.
Hot Runner versus Cold Runner
Coldrunners werken prima tot misschien 4 gaatjes op kleinere onderdelen. Voorbij dat, vermaal je een hoop runner-schroot. Sommige materialen zijn niet goed te slijpen. Nylon neemt elke keer dat u het opnieuw verwerkt, vocht op. PC wordt geel. KIJKJE? Vergeet het maar, die hardloper gaat voor $ 50 per pond de prullenbak in.
Hot Runners elimineren de runner-verspilling, maar voegen €15.000 tot €60.000 toe aan de gereedschapskosten, afhankelijk van het aantal holtes en hoe luxe je bent met de kleppoorten. Ze voegen ook onderhoudshoofdpijn toe. Tips verslijten. Verwarmingselementen falen. Thermokoppels drijven.
Voor eenleverancier van spuitgietproducten op maatAls de productie 24/7 draait, betalen hotrunners zich gewoonlijk binnen het eerste jaar terug op gereedschappen met hoge-cavitatie. Voor een winkel die prototypes en korte{4}}runs doet, is een cold runner met een robot om de runner te scheiden zinvoller. Geen universeel antwoord hier.
Eén ding zal ik definitief zeggen: bezuinig niet op het hot runner-systeem. Ik heb te veel gereedschap gezien met spruitstukken van een ander merk- die de temperatuur niet binnen 5 graden F kunnen houden over alle druppels. Mold-Masters, Husky, Synventive, Incoe-blijf bij namen die servicenetwerken hebben in de VS. Als er op zondag om 02.00 uur iets kapot gaat en je een vervangende fooi nodig hebt, dan is dat belangrijk.
Waar meerdere holtes zinvol zijn
Kleine onderdelen, grote volumes, strakke kostendoelstellingen per-stuk. Sluitingen. Medische wegwerpartikelen. Elektrische connectoren. Verpakking.
Doppen en sluitingen zijn de klassieke toepassing. De leveranciers van Coca-Cola maken gebruik van sluitgereedschappen met 72 en 96 gaatjes. Cyclustijden onder de 3 seconden. Dat is waar deze technologie echt uitblinkt.
Medisch is interessant omdat de volumes lager kunnen zijn, maar de validatiekosten hoog zijn. Zodra u een gereedschap met 16 gaatjes heeft gevalideerd, betekent het toevoegen van capaciteit dat u nog een gereedschap met 16 gaatjes valideert. Sommige klanten gaan opzettelijk hoger in het aantal gaatjes dan de onmiddellijke vraag vereist, alleen maar om revalidatie later te voorkomen.
Autobevestigingsmiddelen en clips werden vroeger vooral gebruikt in stalen gereedschappen met meerdere holtes. We zien nu meer van die beweging naar aluminium prototypegereedschappen met 4 en 8 holten voor de productie van bruggen terwijl het stalen gereedschap wordt gebouwd. Aluminium kan miljoenen cycli niet tegen het misbruik, maar er kunnen 50.000 onderdelen in worden verwerkt terwijl u op de productiematrijs wacht.
Druk op Grootte
De vuistregel is 2,5 tot 4 ton per vierkante inch geprojecteerd gebied. Met glas-gevulde materialen stuwt dat naar 5 ton. Voor dun-verpakkingen zijn er mogelijk zes of meer nodig.
De schotgrootte laat mensen vaker struikelen dan de klemtonnage. Je wilt dat het totale schotgewicht-onderdelen plus runner- tussen 30% en 70% van de cilinderinhoud landt. Als het op 20% draait, betekent dit dat het materiaal te lang in de loop blijft zitten en wordt afgebroken. Als u op 90% draait, betekent dit dat u de schimmel uithongert bij viscositeit-gevoelige vullingen.
A fabrikant van matrijzen met meerdere holtesvroeg in het offerteproces naar uw persspecificaties zou moeten vragen. Als ze niet vragen, is dat een rode vlag. Laat een klant een gereedschap leveren dat fysiek in de pers past, maar een opnamecapaciteit van 14 oz vereist op een vat van 12 oz. Tool heeft twee maanden op de grond gelegen, wachtend op de komst van een nieuwe pers.
Onderhoud Realiteit
Elke holte is een potentieel faalpunt. Meer gaatjes, meer dingen die fout kunnen gaan.
We houden het onderhoud bij van alle tools die we bouwen. Gemiddelde gegevens over ongeveer 200 matrijzen met meerdere holtes in het veld: vervanging van de hotrunner-tip elke 800K tot 1,2M cycli. Vervanging van de uitwerppen elke 500K tot 2M cycli, afhankelijk van het materiaal. Vervanging van de kernpin bij kleine onderdelen, dat is de joker-van 100.000 cycli op een pin met een diameter van 0,020 inch in glas-gevuld nylon tot vrijwel nooit bij grotere onderdelen in ongevuld PP.
Bij gereedschappen met meerdere holtes raken de ventilatieopeningen sneller verstopt, omdat u meer materiaal erdoor duwt. Het wekelijks reinigen van de ventilatieopeningen moet een standaardpraktijk zijn. De meeste winkels doen dit niet en vragen zich dan af waarom ze op zoek zijn naar flitsers en korte opnames.
Eén onderhoudsstrategie die goed werkt: caviteitsnummering op elk onderdeel. Stempel of graveer een nummer in elke holte, zodat de gegoten onderdelen traceerbaar zijn. Wanneer de kwaliteit een defect constateert, weet u precies welke holte u moet controleren. Bespaart uren aan probleemoplossing.
Familie mallen
Familievormen plaatsen verschillende onderdelen in hetzelfde gereedschap. Behuizing boven en onder. Linker- en rechterbeugels. Een set van vier verschillende bussen die samen worden verzonden.
Deze zijn moeilijker uit te balanceren dan identieke gereedschappen met meerdere holtes. Verschillende deelvolumes betekenen verschillende vultijden. Verschillende wanddiktes betekenen verschillende koeltijden. Je sluit altijd compromissen.
Mijn eerlijke mening: familiemallen zijn logisch als de onderdelen geometrisch vergelijkbaar zijn en je ze absoluut in bijpassende sets nodig hebt. Daarnaast ben je meestal beter af met aparte tools. De problemen met de kwaliteit en de cyclustijd rechtvaardigen zelden de gereedschapsbesparingen.
Een ervarenleverancier van spuitgietgereedschappenzal terugdringen als uw familievormconcept technisch gezien niet logisch is. Goede leveranciers liggen wakker als gereedschap niet goed werkt. Ze vertellen u wanneer u de onderdelen in afzonderlijke mallen moet splitsen, ook al betekent dit voor hen een lagere omzet.
Wanneer moet u het aantal gaatjes verhogen?
De beslissing komt meestal neer op drie factoren:
- Jaarlijkse volumevereisten. Onder de 100.000 onderdelen per jaar is een enkele holte vaak zinvol, tenzij de stukprijs de belangrijkste drijfveer is. Tussen 100K en 500K, 2 tot 4 caviteiten. Boven de 500K, begin met het modelleren van 8-caviteiten en hoger.
- Beschikbaarheid van pers. Meer caviteiten betekenen in sommige gevallen langere cyclustijden als gevolg van koelingsbeperkingen. Als uw capaciteit-beperkt is qua perstijd, maakt een hogere cavitatie machine-uren vrij.
- Richtprijzen per stuk. Sommige programma's werken alleen economisch bij een bepaald aantal gaatjes. Voer de cijfers in beide richtingen uit-hogere gereedschapskosten afgeschreven over meer onderdelen versus lagere gereedschapskosten met hogere-productiekosten per stuk. Het crossoverpunt verschilt per programma.
Offertes opvragen bij aleverancier van precisie-spuitgietmatrijzenop meerdere caviteitsconfiguraties geeft u echte gegevens voor deze analyse. Raad het niet. Met werkelijke toolingoffertes plus schattingen van de cyclustijd kunt u de totale programmakosten nauwkeurig modelleren.
Wat gaat er mis
Ik heb genoeg problematische tools gezien om de patronen te kennen.
- Ongebalanceerde vulling is nummer één. Verschijnt als dimensionale variatie van holte tot holte, meestal ontdekt tijdens de eerste artikelinspectie. De hoofdoorzaak is bijna altijd een ontoereikende stromingsanalyse tijdens het ontwerp of een slechte temperatuurregeling van het verdeelstuk.
- Inconsistentie in de koeling is nummer twee. De hoeken van de mal worden heter dan het midden. Delen uit die holtes vervormen anders of krimpen op verschillende manieren. De oplossing is conforme koeling of een beter circuitontwerp, maar dat is duur om achteraf in te bouwen.
- Poortoverblijfselvariatie is nummer drie. Sommige holtes hebben grotere poortmarkeringen dan andere, omdat de kleppennen niet allemaal op precies dezelfde positie raken. Vereist hotrunner-tuning of pinvervanging.
Deze drie kunnen worden voorkomen met de juiste engineering vooraf. Aaanbieder van spuitgietdienstenMet de interne- capaciteit voor stroomanalyse en matrijsontwerp worden deze problemen ondervangen voordat het staal wordt gesneden. Goedkoper een probleem in CAD oplossen dan op de werkvloer.
Aanvullende bronnen
Society of Plastics Engineers heeft goede technische papieren over het balanceren van meerdere holtes. Het tijdschrift Plastics Technology besteedt aandacht aan gereedschapsontwikkelingen. Hotrunner-leveranciers publiceren toepassingshandleidingen-De technische bibliotheek van Husky is bijzonder uitgebreid.
Het beste onderwijs is praten met winkels die dagelijks gereedschap met meerdere holtes gebruiken. Vraag wat er niet lukt, wat ze anders zouden doen, wat ze graag wilden dat de matrijzenbouwer hen vooraf had verteld. Die echte-wereldervaring komt niet voor in schoolboeken.