Yleistä ruiskuvalumuoteista

Kun tavoitteena on valmistaa tuotetta isompia sarjoja, niin hyvänä vaihtoehtona on ruiskuvalu. Ruiskuvalun hyvänä puolena on nopeus ja edullisuus tuotannossa. Ruisvalun tuotantomenetelmänä on melko nopea, joten sitä käytetään isojen sarjojen valmistuksessa. Haasteena saattaa olla muotin toimitusaika. Varsinkin jos tehdään muotit perinteisille menetelmillä eli koneistamalla sekä kipinätyöstöllä teräksestä. Toimitusaika näillä menetelmillä on helposti 6-8 viikkoa. Jos aikataulu ja tuotantomäärä on pieni niin, alumiinimuotteja käytetään myös, jolloin saavutetaan nopeampi työstöaika, mutta haittapuolena on rajoitettu kestoikä teräsmuotteihin verrattuna ja haastavampi korjattavuus. Haasteeksi saattaa tulla myös muotin tai muottien hinta, jotka saattavat maksaa helposti kymmeniä tuhansia euroja riippuen tietysti muotin koosta, kappaleen geometriasta ja pesien määrästä.

Ruiskupuristusmuotit

Ruisvaletuille kappaleille kannattavat tuotantomäärät ovat pienentyneet tehostuneen muottituotannon vuoksi. Muottituotannossa käytetään nykyään paljon inserttimuotteja, jolloin voidaan käyttää samaa muottirunkoa erilaisten kappaleiden valmistuksessa. Tällöin tarvitsee muotista vaihtaa vain pieni alue, jolloin säästetään merkittävästi muottirunkokustannuksissa. Ongelmana tässä tulee monesti tuotteelle tuleva kokorajoite sekä erilaisten sivuliikkujien rakentamisen vaikeus. Myös optimaalisen jäähdytyksen ja vesikanavien rakentaminen on vaikeaa jos erilaisia muottipesiä on runsaasti. Normaalisti inserttimuotteja käytetään vain piensarjoissa, sillä niiden kestoikä on rajallinen verrattuna suurtuotantomuotteihin ja siten myös kappalehinnat nousevat korkeammaksi, sillä monipesäisiä inserttimuotteja ei juuri tehdä varsinkaan isommille osille.

inserttimuotti

Kuva 1. Ruispuristusmuotti

Muoviosien mekaniikkasuunnittelussa erittäin tärkeää on suunnitella osille päästöpinnat, jotta ne irtoavat helposti muoteista. Yleensä mitä isompi päästöpinta niin sitä parempi. Erityisesti jos halutaan saavuttaa hyvä pinnanlaatu. On huomioitava myös, että kipinäpinnat vaativat suuremmat päästöt kuin kiillotetut pinnat. Suositeltavat minimipäästöpinnat eri pinnanlaaduille löytyvät suunnitteluohjeistuksesta.

Ruiskuvalettujen muovituotteiden mekaniikkasuunnittelussa kannattaa huomioida myös ainevahvuudet tarkasti. Erityisesti sisäpuoliset paksut rivat ja tornit heijastuvat helposti imuina ulkopintaan ja aiheuttavat visuaalisen jäljen. Joskus lujuus ja kestävyys ovat tärkeämpiä, jolloin pienet pintavirheet eivät haittaa. Itse tuotannossa ongelmia tulee monesti siitä, että granulaatit (muovirakeet) eivät ole riittävästi kuivattuja, jolloin muoviraaka-aineen kosteus heikentää kappaleen lujuutta ja synnyttää myös visuaalisia ruiskutusjälkiä, jotka näkyvät erityisesti tummissa raaka-aineissa.

Pinnanlaatu muovituotteissa

Myös pinnanlaatu tuotteille saadaan todella hyväksi. Mekaniikkasuunnittelussa pinnanlaadulle voidaan määrittää erilaiset kiillotusasteet esim. SPI -taulukosta: esim. SPI A1 on kiillotusasteeltaan korkein luokitus, A2 siitä seuraava jne. Kiillotusasteen lisäksi määritetään normaalisti myös kipinöintiaste VDI 3400 – standardin mukaisesti. Esim. ref 12 on hieno kipinöinti ja ref 45 on karkea kipinöinti. Kipinöinnin avulla saadaan haluttu ulkonäkö ja viimeistelyaste, mutta sillä voidaan myös peittää virheitä ja estää tuotteen visuaalisen ulkonäön heikkeneminen. Pienet naarmut eivät häiritse kipinäpinnassa niin paljon kuin kiillotetussa. Mekaniikkasuunnittelussa on tärkeää määritellä piirustukseen tärkeät toleranssit ja pinnanlaadut, jotta tuotannossa ne saadaan helposti tarkastettua.

Toleranssiketjuna voidaan käyttää hienompaa ISO 2768-F -taulukkoa, jos puhutaan hienomekaniikasta. Kappaleissa, jossa ei vaadita niin suurta tarkkuutta voidaan ja suositellaan käytettäväksi karkeampaa taulukkoa.

SPI kiillotustaulukko

Kuva 2. SPI- kiillotustaulukko

VDI 3400

Kuva 3. VDI 3400 kipinäpintataulukko

Ongelmakohtia

Ruiskuvalussa esiintyviä ongelmia tulee väärästä syöttöpisteen valinnasta, materiaalivalinnasta ja lopullisen osan muodonmuutoksista. Näitä pystytään välttämään käyttämällä täyttymissimulointia ruiskuvalumuottia jo osaa suunniteltaessa. Liian ohuet seinämät eivät välttämättä täyty ja muoviosiin saattaa jäädä jälkiä ja vajaatäyttöä muotin huonosta ilmanpoistosta johtuen. Syöttöpisteen väärä valinta voi aiheuttaa yhtymäsauman tulemisen väärään kohtaan, joka heikentää rakennetta sekä syöttöjäljen ja syöttöpisteen ikävät jäljet. Tärkeintä kaikessa on suunnitella ja valmistaa tuote yhteistyössä oikeiden ammattilaisten kanssa, jolloin ongelmilta vältytään. Muottien korjaaminen on aina kallis ja hidas operaatio.

ruiskuvalun virheitä

Kuva 4. Ruiskuvalun virheitä

 

Ruiskuvalumuotin merkintöjä

Muovimuotteihin kannattaa suunnitella myös kellot, materiaalimerkinnät ja versionumerot. Vuosikello kertovat milloin tuote on valmistettu ja virheellisen erän sattuessa osat voidaan helposti löytää ja erotella. Materiaalimerkinnät ovat hyödyllisiä kierrätyksessä ja versionumeroilla saadaan tietoon mitä osia käytetään ja sopivatko tietyt osat keskenään yhteen.

vuosikello

Kuva 5. Muoteissa käytetty säädettävä vuosikello. Keskellä näkyy vuosi ja reunoilla kuukausi.

Artikkelin kirjoittaja on Kari Vatka, joka on yrittäjänä suunnittelutoimisto Conseptas Oy:ssa. Jos tulee ajatuksia artikkelista tai tarvitset apua tuotesuunnittelussa, ota rohkeasti yhteyttä meihin: http://www.conseptas.com/yhteystiedot