Formowanie wtryskowe – na czym polega proces i gdzie znajduje zastosowanie?

Formowanie wtryskowe to jedna z najpopularniejszych metod kształtowania tworzyw sztucznych, stosowana w wielu gałęziach przemysłu. Do realizacji procesu potrzebne są odpowiednie formy wtryskowe, jednak w niniejszym artykule skupimy się na samym przebiegu formowania wtryskowego. Na czym on polega i jakie ma zastosowania w różnych branżach?

Zapytaj o wycenę

Czym jest formowanie wtryskowe tworzyw sztucznych?

Formowanie wtryskowe to proces, w którym tworzywo sztuczne w postaci granulatu zostaje najpierw stopione (uplastycznione) w maszynie zwanej wtryskarką, a następnie wtryśnięte pod wysokim ciśnieniem do metalowej formy mającej kształt projektowanego wyrobu. Wewnątrz formy materiał szybko stygnie i zestala się, dzięki czemu po otwarciu formy otrzymujemy utwardzony element plastikowy dokładnie odzwierciedlający kształt gniazda formy (tzw. wypraskę). Ponieważ do produkcji każdego typu wyrobu potrzebna jest osobna, dedykowana forma wtryskowa, technologia ta jest najbardziej opłacalna przy produkcji masowej – koszt wytworzenia formy rozkłada się wtedy na bardzo dużą liczbę elementów. Formowanie wtryskowe jest procesem cyklicznym, co oznacza, że kolejne wypraski powstają w powtarzających się cyklach pracy maszyny. Pojedynczy cykl produkcyjny wtrysku tworzyw sztucznych (od dozowania granulatu do wypchnięcia gotowej części z formy) trwa zaledwie od kilku do kilkudziesięciu sekund, w zależności od wielkości i złożoności detalu oraz zastosowanych ustawień maszyny.

Jak przebiega proces formowania wtryskowego?

Proces formowania wtryskowego tworzyw sztucznych składa się z poniższych etapów.

1. Zamknięcie formy – dwuczęściowa forma wtryskowa (składająca się z tzw. strony ruchomej i stałej) zostaje ściśnięta w wtryskarce, tworząc zamkniętą wnękę o kształcie gotowego wyrobu.
2. Wtrysk tworzywa do formy – uplastycznione (stopione) tworzywo sztuczne jest wstrzykiwane przez dyszę wtryskarki do zamkniętej formy pod wysokim ciśnieniem. Wypełnia ono całą przestrzeń formy, przyjmując jej kształt.
3. Chłodzenie wypraski – tworzywo pozostaje przez krótki czas w zamkniętej formie, gdzie stopniowo stygnie i twardnieje. Formy wtryskowe wyposażone są w układy chłodzenia (np. kanały wodne), które przyspieszają odprowadzanie ciepła i umożliwiają kontrolę temperatury procesu.
4. Otwarcie formy i usunięcie detalu – po wystarczającym schłodzeniu tworzywa forma otwiera się. Wbudowany mechanizm wypychaczy (pinów) lub robot odbierający produkt usuwa gotowy, uformowany element z wnęki formy. Cykl produkcyjny może następnie rozpocząć się od nowa dla kolejnej sztuki.

Wszystkie opisane etapy następują po sobie automatycznie w ramach jednego cyklu pracy wtryskarki. Dzięki temu formowanie wtryskowe cechuje się bardzo wysoką wydajnością. Pełen cykl wytworzenia pojedynczego wyrobu trwa często tylko kilka lub kilkanaście sekund (przy mniejszych elementach), rzadko przekraczając kilkadziesiąt sekund nawet dla większych części. Czas cyklu zależy od wielu czynników, takich jak wielkość i grubość detalu, typ tworzywa, temperatura i efektywność chłodzenia formy czy parametry samej wtryskarki.

Zalety i możliwości formowania wtryskowego

Technologia formowania wtryskowego tworzyw sztucznych oferuje liczne korzyści w porównaniu z innymi metodami wytwarzania wyrobów z plastiku. Do najważniejszych zalet formowania wtryskowego należą m.in.:

• Wysoka precyzja i powtarzalność. Nowoczesne wtryskarki zapewniają bardzo dokładne dozowanie materiału i identyczne warunki procesu dla każdej sztuki, co przekłada się na uzyskiwanie wyprasek o niemal jednakowych wymiarach i wysokiej jakości powierzchni. Pozwala to osiągnąć wyjątkową powtarzalność detali nawet przy produkcji milionów sztuk.
• Możliwość tworzenia złożonych kształtów. Formowanie wtryskowe umożliwia wykonanie bardzo skomplikowanych geometrycznie elementów, trudnych do uzyskania innymi metodami. Dzięki precyzyjnie obrobionym formom można wytwarzać detale z drobnymi szczegółami, otworami, a nawet podcięciami (z zastosowaniem odpowiednich wkładek i suwaków w formie). Technologia ta daje projektantom dużą swobodę w tworzeniu skomplikowanych kształtów wyrobów.
• Wysoka wydajność i opłacalność przy dużych seriach. Proces wtrysku jest szybki i zautomatyzowany, co pozwala na produkcję ogromnej liczby elementów w krótkim czasie. Przy dużych seriach jednostkowy koszt wyrobu jest bardzo niski, ponieważ czas cyklu jest krótki, a jedna forma może wykonywać nawet kilka lub kilkanaście detali jednocześnie (przy zastosowaniu form wielogniazdowych). Formowanie wtryskowe jest więc idealnym rozwiązaniem dla produkcji masowej, gdzie wymagana jest duża wydajność i relatywnie niska cena jednostkowa.
• Automatyzacja procesu i niski poziom odpadów. Wtrysk tworzyw sztucznych można w dużym stopniu zautomatyzować. Maszyna samoczynnie dozuje granulat, topi go, wtryskuje do formy i wydaje gotowy produkt, a rolę operatora ogranicza często jedynie do kontroli i pakowania wyrobów. Dodatkowo, proces ten cechuje się małą ilością odpadów – nadmiar tworzywa (np. w postaci układu wlewowego) bywa często mielony i zawracany do ponownego użycia. Automatyzacja i niski poziom odpadów przekładają się na oszczędność materiału oraz redukcję kosztów produkcji.

Zastosowania formowania wtryskowego w różnych branżach

Jedną z przyczyn ogromnej popularności formowania wtryskowego jest jego uniwersalność. Technologia ta znajduje zastosowanie w niemal każdej branży wykorzystującej elementy z tworzyw sztucznych. Poniżej przedstawiamy wybrane przykłady zastosowań wtrysku w różnych sektorach przemysłu, w których działamy.

• Motoryzacja (automotive) – w przemyśle samochodowym metodą wtryskową produkuje się bardzo wiele komponentów, od elementów karoserii po drobne części wyposażenia. Przykłady to m.in. zderzaki, nadkola, obudowy lusterek, elementy deski rozdzielczej i wnętrza pojazdu czy osłony silnika. Zastosowanie tworzyw sztucznych pozwala znacząco obniżyć masę pojazdu (w porównaniu z metalowymi odpowiednikami), co przekłada się na lepszą efektywność paliwową lub zasięg pojazdów elektrycznych. Ponadto formowanie wtryskowe zapewnia wysoką precyzję wykonania tych elementów, co jest istotne dla bezpieczeństwa i estetyki w motoryzacji.
• Sprzęt AGD i RTV – w branży AGD/RTV większość obudów i wielu podzespołów powstaje dzięki formowaniu wtryskowemu. Typowe przykłady to obudowy telewizorów i monitorów, panele frontowe pralek i zmywarek, szuflady i półki do lodówek, obudowy pilotów, a także drobne elementy, takie jak pokrętła, przyciski czy uchwyty w sprzęcie AGD. Tworzywa sztuczne zapewniają tym wyrobom trwałość oraz estetyczny wygląd, a jednocześnie łatwość formowania nawet skomplikowanych kształtów obudów pozwala projektantom urządzeń na dużą swobodę wzorniczą. Elementy produkowane wtryskowo można też łatwo dostosować kolorystycznie, a także pod kątem tekstury powierzchni do designu produktu, co ułatwia integrację komponentów w gotowym wyrobie.
• HVAC – formowanie wtryskowe jest powszechnie wykorzystywane do produkcji komponentów systemów HVAC, takich jak obudowy urządzeń klimatyzacyjnych i grzewczych, elementy wentylatorów, kratki wentylacyjne, złączki czy elementy obudów termostatów. Tworzywa sztuczne sprawdzają się tu ze względu na odporność na czynniki środowiskowe. Nie korodują jak metal, dobrze znoszą podwyższoną wilgotność i kontakt z kondensatem, a przy tym są lżejsze. Dzięki wtryskowi można formować elementy o wymaganej szczelności i izolacyjności termicznej, co bywa istotne w urządzeniach HVAC. W efekcie komponenty z plastiku przyczyniają się do niezawodności i energooszczędności systemów ogrzewania, wentylacji i klimatyzacji.

Oprócz wyżej wymienionych przykładów, metoda formowania wtryskowego tworzyw sztucznych znajduje zastosowanie także w wielu innych sektorach. Wszędzie tam, gdzie potrzebne są precyzyjnie wykonane i trwałe elementy plastikowe w dużych ilościach, wtrysk stanowi podstawową technologię produkcji.

Izabela Liniewska-Maza (Business Development Manager w Knauf Industries)

Knauf Industries – Twój partner w formowaniu wtryskowym

Jako Knauf Industries posiadamy ponad 25 lat doświadczenia w formowaniu wtryskowym tworzyw sztucznych, dostarczając innowacyjne rozwiązania dla wielu wymagających sektorów przemysłu. Dysponujemy nowoczesnym parkiem maszynowym obejmującym wtryskarki o sile zwarcia od 80 do 2000 ton, na których można realizować zarówno produkcję małych precyzyjnych komponentów, jak i dużych wyprasek o znacznych gabarytach.

Jeśli chcesz dowiedzieć się więcej o możliwościach, jakie daje formowanie wtryskowe tworzyw sztucznych, lub potrzebujesz indywidualnej oferty na produkcję konkretnego wyrobu, skontaktuj się z nami za pomocą formularza kontaktowego.