Lo stampaggio a iniezione di materiali termoplastici

CENNI STORICI

Lo stampaggio a iniezione di materiali termoplastici è un tipo di lavorazione industriale che permette di realizzare prodotti in plastiche tradizionali e tecnopolimeri. I prodotti realizzati con questo processo sono finiti, ovvero non necessitano di ulteriori lavorazioni (ad esempio, tornitura e CNC). Inoltre, questo tipo di lavorazione garantisce una produttività di serie elevata a costi di esercizio contenuti.

Lo stampaggio ad iniezione, così come lo conosciamo oggi, trova la propria origine nei primi anni ’50 del 1900, quando viene realizzata la prima pressa a iniezione con vite bifunzione (plastificazione e iniezione).

In questo articolo ci concentreremo sul processo di stampaggio e sulle attrezzature coinvolte in questo tipo di lavorazione.

I VANTAGGI DELLO STAMPAGGIO A INIEZIONE DI MATERIALI TERMOPLASTICI

Come già accennato, lo stampaggio ad iniezione è un processo tramite il quale vengono realizzati manufatti con i cosiddetti materiali termoplastici. Essi sono così chiamati perché fondono quando vengono riscaldati e portati a determinate temperature, note come “temperature di fusione”.

Questo metodo di lavorazione comporta svariati vantaggi, tra cui:

• la possibilità di realizzare un prodotto finito, anche con texture e rifiniture estetiche;
• una elevata produttività e una ripetibilità di processo ottimale;
• la capacità di produrre oggetti, sia molto piccoli che molto grandi, con geometrie anche piuttosto complesse;
• la possibilità di stampare componenti di due o più colori o materiali, anche con inserti in metallo;
• una notevole capacità di automazione di processo;
• una ampia e variegata selezione di materiali stampabili.

MACCHINARI E STRUMENTAZIONE IMPIEGATI NELLO STAMPAGGIO A INIEZIONE

Il processo di stampaggio a iniezione prevede l’impiego di molti tipi di macchinari ed attrezzature al fine di garantire lo svolgimento ottimale di tutte le fasi di lavorazione.

1) PRESSA A INIEZIONE

Lo stampaggio a iniezione di materiali termoplastici viene in genere realizzato tramite l’impiego di un macchinario chiamato pressa a iniezione (che può essere verticale o orizzontale).

La presa più utilizzata per questo tipo di lavorazione è quella orizzontale. Essa è composta di due gruppi fondamentali:

• Gruppo (o unità) di iniezione
• Gruppo (o unità) di chiusura

Il gruppo di iniezione, disposto a destra dell’operatore, è l’unità della pressa adibita alla plastificazione (o fusione) del polimero termoplastico.

I componenti di questo gruppo sono:

• la vite di plastificazione;
• la tramoggia di alimentazione;
• il miscelatore di masterbatch e polimeri;
• l’essiccatore del polimero;
• il motore per la fase di carica e il sistema di iniezione.

A sinistra dell’operatore, invece, troviamo il gruppo di chiusura, il quale è costituito da:

• un semistampo fisso collegato al gruppo di iniezione;
• un semistampo mobile collegato alla chiusura a ginocchiera;
• le centraline per la termoregolazione dello stampo;
• il sistema di estrazione per l’espulsione del prodotto finito;
• il motore elettrico o il sistema idraulico per il gruppo chiusura.

Il tutto è monitorato da un sistema di controllo che gestisce e regola la pressione e la velocità di lavorazione di tutte le fasi di processo.

Oggi, sul mercato, esistono vari tipi di pressa a iniezione orizzontale (elettrica, idraulica, ibrida) che vanno scelte in base alle necessità produttive aziendali.

2) ATTREZZATURA AUSILIARIA

A seconda del prodotto che deve essere stampato, esistono varie attrezzature, da equipaggiare o sul gruppo chiusura o sul gruppo iniezione, che sono complementari e di supporto al processo.

Alcuni esempi: i deumidificatori, gli essiccatori, i nastri trasportatori, gli alimentatori, i miscelatori, i granulatori, gli smaterozzatori, i robot.

3) STAMPI AD INIEZIONE

In estrema sintesi, si tratta di una matrice composta da due gusci, detti semistampi. Nello stampo il prodotto prende forma: in esso si inietta il fuso, il quale riempie la cavità che definisce la geometria del componente da stampare. Infine, una volta raffreddatosi, il materiale termoplastico si solidifica durante la fase di raffreddamento, dando vita al prodotto finito.

LE FASI DELLO STAMPAGGIO A INIEZIONE DI MATERIALI TERMOPLASTICI

Il processo di stampaggio a iniezione è molto complesso ed è costituito di molte “micro-fasi” che vanno impostate e gestite in modo accurato.

Tra queste, possiamo individuare delle “micro-fasi” principali:

1. miscelazione (se e quando necessaria) dei polimeri vergini con additivi, cariche, rinforzi, materiale riciclato e/o masterbatch di pigmenti colorati;
2. essicazione o deumidificazione del polimero per eliminare l’umidità in eccesso;
3. caricamento del materiale nella vite per la plastificazione tramite tramoggia;
4. regolazione di velocità e pressione del materiale nella vite;
5. plastificazione del materiale che viene fluidificato grazie al calore, generato da resistenze elettriche e dall’attrito del materiale nel cilindro di plastificazione;
6. iniezione del fuso nello stampo;
7. raffreddamento dello stampo tramite apposita centralina;
8. apertura dello stampo ed espulsione del pezzo per mezzo di estrattori;
9. eventuale estrazione manuale (operatore) o automatizzata (robot) del pezzo stampato;
10. chiusura dello stampo.

Tutti i parametri dell’iter di stampaggio vengono impostati, prima della lavorazione, dai tecnici di processo con un pannello di comando sito sul gruppo di iniezione. A settaggio completato, una unità di controllo computerizzata garantisce l’adeguata esecuzione e messa in opera dei parametri inseriti.

Infine, possiamo riassumere queste “micro-fasi” in tre macro-fasi:

1. la plastificazione del materiale termoplastico e iniezione;
2. il riempimento dello stampo e raffreddamento;
3. l’apertura dello stampo ed estrazione del pezzo.

TIPOLOGIE DI STAMPAGGIO A INIEZIONE

Esistono varie tecniche di stampaggio a iniezione che permettono di realizzare articoli costituiti ad esempio da diversi tipi di polimero, colori o che includono altri materiali non termoplastici.

A tal proposito, a seguire una lista con alcuni esempi di queste tecnologie di stampaggio:

• Tradizionale: il processo avviene come già descritto sopra.
• Bi-iniezione (bimateriale o bicolore): tecnica di stampaggio che rende possibile stampare un prodotto iniettando in contemporanea due diversi tipi di materiale, anche di colore differente, impiegando due cilindri di iniezione. È possibile iniettare anche più di due materiali e/o colori aggiungendo ulteriori testate di iniezione.
• Co-iniezione: questo tipo di stampaggio prevede l’impiego di materiale termoplastico che, quando iniettato, andrà a ricoprire o inglobare altro materiale plastico o metalli. Esso permette di ottenere il prodotto finito, senza avere la necessità di “incollare insieme” con una post lavorazione le varie componenti del pezzo.
• Stampaggio con inserto: tecnica che prevede il sovrastampaggio di una resina su inserti metallici, quali ad esempio le boccole, i filetti e i pin elettrici.
• Stampaggio gas assistito (GAIM): tecnologia che consente di realizzare componenti in plastica vuoti all’interno, poiché riempiti di gas inerte. I principali vantaggi di questo tipo di stampaggio sono l’alleggerimento del pezzo e l’eliminazione di risucchi dovuti all’eccessivo spessore dell’articolo.

IN CONCLUSIONE

Lo stampaggio ad iniezione di materiali termoplastici è il core business di Bemar Plast da oltre 25 anni. L’esperienza consolidata in questo settore ci permette di offrire un servizio efficiente e di qualità.

Se hai un progetto da sviluppare o un prodotto da stampare a iniezione, contattaci per avere una consulenza o per richiederci un preventivo.