La colata e lo stampaggio a iniezione sono due comuni processi di produzione con cui si fabbricano molti prodotti di uso quotidiano. Il poliuretano, un materiale termoplastico, viene normalmente utilizzato per realizzare diversi tipi di parti: guarnizioni per il settore automobilistico, rotelle e rulli per carrelli medici o hardware come pulegge, boccole, ammortizzatori e spatole.

Per stabilire quale processo tra colata sottovuoto e stampaggio a iniezione faccia al caso tuo, pensa alla destinazione della tua parte: prototipazione o produzione di massa? Infine, fai una stima di quante parti intendi creare.

Che cos’è la colata sottovuoto?

La colata sottovuoto è un processo che prevede la creazione di parti versando plastica liquida in uno stampo. Lo stampo viene solitamente realizzato in un materiale morbido come il silicone e, una volta riempito con la plastica liquida, viene posto in un forno per la polimerizzazione. Ma non tutte le plastiche richiedono il calore per essere polimerizzate, infatti alcune possono polimerizzarsi a temperatura ambiente dopo un certo periodo di tempo. Una volta polimerizzate, lo stampo viene aperto e la parte colata può essere rimossa.

Il processo di colata sottovuoto viene spesso utilizzato per produrre volumi ridotti di parti finite in plastica o per la prototipazione rapida di un prodotto destinato allo stampaggio a iniezione.

Gli stampi morbidi per la colata sottovuoto vengono creati da un “modello master”, ovvero una replica realizzata tramite stampa 3D o lavorazione CNC della parte da colare. Il modello master viene immerso in silicone liquido che in seguito si polimerizza e indurisce. Una volta indurito, viene tagliato a metà e la parte realizzata tramite stampa 3D o lavorazione CNC viene rimossa. Il processo consente così di ottenere due metà dello stampo le cui cavità interne, quando assemblate, risultano identiche alla parte da colare.

Quali sono i tempi di consegna della colata sottovuoto per la produzione?

I tempi di consegna della colata sottovuoto per la produzione sono generalmente di una o due settimane. Mentre il modello master e lo stampo per la colata sottovuoto possono essere realizzati nel giro di tre/sette giorni, soddisfare i volumi di produzione può richiedere più tempo. Ciò è dovuto al fatto che la plastica deve polimerizzarsi prima di poter essere rimossa dallo stampo, e i tempi di polimerizzazione non possono essere accorciati.

La produttività di un singolo stampo per la colata sottovuoto va all’incirca da una a dieci parti al giorno. La quantità dipende fortemente da fattori quali il tipo di plastica e la geometria della parte.

Qual è il volume di produzione della colata sottovuoto?

Il volume di produzione della colata sottovuoto è limitato rispetto ad altri metodi. Si tratta infatti di un processo manuale e come tale richiede molta manodopera, un’esigenza che lo differenzia dai processi di stampaggio a iniezione o lavorazione CNC, che sono invece fortemente automatizzati e richiedono interventi manuali minimi. La plastica da colata deve essere accuratamente preparata prima di essere utilizzata. Alcune tipologie possono essere acquistate già allo stato liquido, mentre altre sono disponibili allo stato solido e devono essere fuse in un forno.

Una volta liquefatta, la plastica deve essere miscelata a rapporti appropriati con varie sostanze chimiche, una procedura che agevola la polimerizzazione e permette di ottenere caratteristiche desiderabili come, ad esempio, un colore particolare. Inoltre, questi rapporti possono essere regolati per ottenere proprietà specifiche, come la resistenza all’abrasione o un aumento della resistenza alla compressione.

Sebbene alcune plastiche a indurimento rapido siano in grado di polimerizzarsi entro 30 minuti, altre possono richiedere diverse ore. L’insieme di tutti questi aspetti rende il processo adatto alla prototipazione e a cicli di produzione con volumi ridotti, ma non a operazioni di produzione su larga scala.

Quanto costano gli strumenti e le parti per la colata sottovuoto?

Gli strumenti e le parti richieste nella colata sottovuoto sono molto più convenienti rispetto a quelli utilizzati in altri metodi di produzione. Oltre al fatto che il silicone per gli stampi è economico, gli  stampi flessibili sono molto più semplici da realizzare rispetto ai set di stampi dello stampaggio a iniezione.

Inoltre, le resine plastiche e gli agenti di polimerizzazione sono convenienti. Lo svantaggio principale, dal momento che le stampanti SLA o gli apparecchi CNC sono molto costosi, è rappresentato dal modello master. Molte aziende produttrici ne esternalizzano la produzione a terze parti, una soluzione che risulta comunque molto più conveniente rispetto ad altre tecnologie di produzione come lo stampaggio a iniezione.

Qual è la tolleranza della colata sottovuoto?

La tolleranza della colata sottovuoto è generalmente di 0,3%, ma il valore può dipendere da diversi fattori, come il tipo di plastica, le dimensioni e la complessità della parte. Le tolleranze possono variare a seconda dei casi.

La colata sottovuoto è costosa?

La risposta è no, la colata sottovuoto non è costosa. Anzi, è vantaggiosa sia per la prototipazione che per la produzione (in base ai volumi di produzione richiesti).

Che cos’è lo stampaggio a iniezione?

Lo stampaggio a iniezione è un processo per creare prodotti ad alta precisione in cui materiale plastico fuso viene spinto nelle cavità di uno stampo a pressione molto elevata. Nel processo di colata, invece, la cavità dello stampo viene riempita  dalla resina plastica per effetto della gravità. Nello stampaggio a iniezione, il riempimento a pressione delle cavità e il rapido raffreddamento delle parti in plastica lo rendono un processo decisamente più rapido e ripetibile rispetto alla colata. Come tale, rappresenta la soluzione ideale per operazioni di produzione su larga scala.

Gli stampi per lo stampaggio a iniezione in plastica vengono prodotti con metodi come la lavorazione CNC e l’elettroerosione (EDM). Questi processi consentono di formare cavità con tolleranze ridotte di ±0,1 mm che in alcuni casi, a seconda dell’applicazione, possono arrivare fino a ±0,025 mm.

A causa delle pressioni e delle temperature elevate tipiche dello stampaggio a iniezione, gli stampi vengono solitamente prodotti in acciaio temprato o alluminio.

Qual è il tempo di consegna dello stampaggio a iniezione per la produzione?

I tempi di consegna per l’attrezzatura dello stampaggio a iniezione sono lunghi, soprattutto a causa del tempo richiesto per ottenere stampi metallici ad alta precisione. Una volta realizzati, tuttavia, lo stampaggio prevede minori tempi di consegna rispetto alla colata, consentendo una produzione molto più rapida di grandi quantità di parti in plastica.

L’elevata pressione e il rapido raffreddamento determinano un tempo di ciclo molto più rapido. Mentre alcuni set di stampi per lo stampaggio a iniezione possiedono solo una o due cavità, altri possono averne anche più di 100. Ciò significa che questo metodo consente di produrre centinaia, se non migliaia, di parti al giorno, permettendo di far fronte agli ordini di produzione.

Qual è il volume di produzione dello stampaggio a iniezione?

Il volume di parti realizzabili con lo stampaggio a iniezione è significativamente superiore rispetto alla colata. Gli stampi a iniezione possono includere più cavità per produrre componenti plastici identici e nel complesso i tempi di ciclo sono brevi.

Quanto costano gli strumenti e le parti per lo stampaggio a iniezione?

Gli strumenti e le parti richieste nello stampaggio a iniezione sono molto più convenienti rispetto a quelli utilizzati nella colata sottovuoto. I set di stampi per lo stampaggio a iniezione vengono normalmente realizzati in metalli come l’acciaio temprato o l’alluminio e rispettano tolleranze precise. La creazione di uno stampo idoneo richiede diversi processi di lavorazione meccanica e post-lavorazione.

I set di stampi sono generalmente costituiti da più parti diverse, come perni di espulsione, molle e interruttori di fine corsa. I loro costi di produzione e assemblaggio si aggirano intorno alle migliaia o, in alcuni casi, centinaia di migliaia di euro.

Qual è la tolleranza dello stampaggio a iniezione?

La precisione dimensionale e le tolleranze ridotte sono tra i fattori più importanti dello stampaggio a iniezione per quanto riguarda design e produzione. Per questo motivo consigliamo di fare riferimento alle norme industriali DIN 16742:2013, dove sono disponibili le tolleranze generali per diversi intervalli di dimensioni lineari.

Come scegliere il processo di produzione corretto

Nella scelta tra la colata sottovuoto o lo stampaggio a iniezione, considera i seguenti punti:

1. Volume di produzione: la colata sottovuoto è più adatta alla prototipazione o ai cicli di produzione ridotti, mentre lo stampaggio a iniezione è più indicato per i cicli di produzione medio-grandi. La produttività della colata è di 1-10 parti al giorno, mentre quella dello stampaggio a iniezione è nell’ordine delle centinaia (se non migliaia) di parti, a seconda del numero di cavità dello stampo.
2. Costi delle attrezzature: le attrezzature della colata sottovuoto sono molto più economiche rispetto a quelle dello stampaggio a iniezione. La resina plastica, gli agenti di polimerizzazione e gli stampi in silicone per la colata sono meno costosi rispetto ai set di stampi in acciaio temprato o alluminio necessari nello stampaggio a iniezione.
3. Costo per parte: le parti realizzate tramite colata sottovuoto, per via della manodopera e dei volumi di produzione ridotti, sono molto più costose rispetto a quelle stampate a iniezione.
4. Materiale: per la colata è possibile utilizzare solo un numero limitato di plastiche polimerizzabili, mentre lo stampaggio a iniezione è compatibile con un’ampia gamma di termoplastiche e materiali termoindurenti.
5. Vita utile: gli stampi in silicone per la colata sottovuoto non sono resistenti quanto quelli in acciaio temprato o alluminio per l’iniezione, che possono durare decenni. Valuta quindi per quanto tempo prevedi di utilizzare il tuo stampo.

Quali sono le differenze tra colata sottovuoto e stampaggio a iniezione?

La seguente tabella presenta le differenze, i vantaggi e gli svantaggi della colata sottovuoto e dello stampaggio a iniezione:

Riassunto

Questo articolo ha messo a confronto la colata sottovuoto e lo stampaggio a iniezione, illustrandone caratteristiche e migliori destinazioni d’uso.

Xometry offre un’ampia gamma di capacità di produzione, tra cui colata sottovuoto, stampaggio a iniezione, pressofusione, stampaggio a compressione e altri servizi a valore aggiunto, per tutte le esigenze di prototipazione e produzione.

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