TMPT06 – Material & materialval
Del 1 av 2
Kerstin Johansen
Industriell Produktion
Baserat på kursboken ”Manufacturing Processes
for Design Professionals” av Rob Thompson
Filmer för plasttillverkning:
• EBM (5.55 min)
•
http://www.youtube.com/watch?v=u-eW2lrxrq0
• ISBM (1.39 min)
•
http://www.youtube.com/watch?v=rsAdkc7J-UQ
• Varmformning (5.44 min)
•
http://www.youtube.com/watch?v=_z6RgDJxZSs
• Formsprutning (2.37 min)
•
http://www.youtube.com/watch?v=CFqt1p89UZY
• Formpressning (2.42 min)
•
2
http://www.youtube.com/watch?v=c7lvK-Gw8cc
För det första …
• Materiallabben – Flyttas till period 2
• Innebär => NY ANMÄLNINGSLISTA KOMMER I VT2
• Passar bättre till ert projektarbete
3
Vanliga material som ni möter
• Metaller
•
Stål, Koppar, Aluminium, Titan, Magnesium, …
•
Legeringar som ger ”konstruerade” egenskaper hos materialet
• Polymerer
•
I folkmun = plast, men se upp här!
•
Det finns många typer av polymerer! Två huvudgrupper!
• Keramer
•
Icke-metalliska material som skapas vid höga temperaturer
•
Betong, kakel, glas, …
• Naturliga material
4
•
Träbaserade material, t ex plankor, papper, spånskiva
•
Textila fibrer som baseras på naturliga fibrer, t ex ull, lin, bomull
Polymer – Termoplaster
• Termoplast i en tillverkningsprocess innebär
•
Kan smältas till ett flytande tillstånd
•
Det flytande materialet kan gjutas i många olika typer av processer
•
All termoplast kan återvinnas – smältas om
•
•
5
Konsekvens kan bli en sämre kvalitet
Formblåst plast är mer energieffektivt än att blåsa glas
Polymer - Härdplast
• Kan anses som ett mindre miljövänligt material
• Svårt att återvinna pga att bindningarna inte tål att brytas upp
• Ofta tillsatser i materialet som ger olika egenskaper
•
Kan vara giftiga eller utveckla toxiska egenskaper
• Bidrar till växthuseffekten vid förbränning
6
Formblåsning – Översikt (s.22-29)
• Relativt låg verktygskostnad
• Lämpligt att använda i höga volymer = snabb
produktionshastighet
•
=> Låg kostnad / enhet
• Företrädesvis industriella produkter inom t ex medicin,
kemikalier eller konsumentförpackningar
7
Formblåsning
• Tre varianter
•
EBM – Extruderande formblåsning (Extrusion Blow Molding)
•
IBM – Injektionsformblåsning (Injection Blow Molding)
•
ISBM – Injektionssträckande formblåsning (Injection Stretch Blow
Molding)
Källa: Thompson, 2007
8
Extruerande formblåsning (EBM)
• Låg verktygskostnad
• Låg driftskostnad
• Kan användas för många olika former och material
• Man kan få en förpackning med många olika lager
9
Extruerande formblåsning
• Steg 1: Matar in plastisk
polymer in i formen via en dorn
som ger ett ”plaströr”
• Steg 2: ”Plaströret” har rätt
längd och gjutformen sluter sig
kring röret. En förslutning sker i
botten. Luft blåses in i röret så
att polymeren pressas mot
gjutformen. Plasten stelnar när
den nuddar de kalla
verktygsväggarna.
• Steg 3: Gjutformen öppnas.
http://www.youtube.com/watch?v=u-eW2lrxrq0
• Steg 4: Produkten trimmas /
rensas från resterna.
Källa: Thompson, 2007
10
Injektionsformblåsning
• Mer exakt process än EBM
• Används företrädesvis i medicinska eller kosmetiska
förpackningar riktat till konsumenter
Källa: Thompson, 2007
11
Injektionsformblåsning
(IBM)
• Baseras på ett roterande
arbetsbord
• Steg 1: En för-form träs över ett
munstycke som ger halsens
utformning.
• Steg 2: Luft blåses in via halsens
form in i förformen så att
behållaren får formen av
gjutformen.
Steg3 Steg1
Steg2
12
• Steg 3: Formen plundras efter
avkylning och ingen trimning
behövs efteråt.
Källa: Thompson, 2007
Injektionssträckande
formblåsning (ISBM)
Tänk en flaskfabrik av PET-flaskor
http://www.youtube.com/watch?v=r
sAdkc7J-UQ ca 0.30 in i filmen
• Använder samma teknik som IBM
men …
• I steg 2: Den ursprungliga
formens centrumstav ersätts med
en sträckande stav
• Steg 3: Den sträckande staven
sträcker ut materialet samtidigt
som det blåser in luft. Samtidigt
ställer man upp formen i
längdriktningen.
• Steg 4: Formen öppnar sig och
man plundrar den.
Källa: Thompson, 2007
13
Materialval i formblåsning
• All termoplast kan formblåsas
• Men, …
• EBM passar bäst till
•
PP, PE, PET och PVC
• IBM passar bäst till
•
PP och HDPE
• ISBM passar bäst till
•
14
PE och PET
Källa: Thompson, 2007
Varmformning
• Här formpressas termoplastiska plattor genom att använda
värme och tryck
• Högt tryck kan ge samma yta som injektionsformblåsning
Källa: Thompson, 2007
15
Varmformning
• Finns flera olika former av varmformning
•
Vakuumformning
•
Enklaste och billigaste processen
•
Pressformning
•
Stödpressformning
•
Tvålagers varmformning
Källa: Thompson, 2007
16
Varmformning
• Det finns två distinkta kategorier
•
Man matar in varje materialplatta för sig
•
Man matar in materialet via en rulle
• Enstycksinmatning av varje platta används för stora produkter
•
Resväskor, badkar etc.
• Rullinmatning sker kontinuerligt
•
Företrädesvis mindre produkter som kan staplas efter en
produktionslina
• http://www.youtube.com/watch?v=_z6RgDJxZSs
Källa: Thompson, 2007
17
Materialval i varmformning
•
Nästan all termoplast kan varmformas
•
Men, de vanligaste är
•
•
ABS
•
PET inklusive PETG (PET modifierad med glykol)
•
PP
•
PC
•
HIPS
•
HDPE
Väldigt lite restmaterial från varmformning
•
Det mest råmaterialet återvinns i processen
•
Dock finns kunder/produkter som inte vill ha återcirkulerat material
•
18
Källa: Thompson, 2007
Finns en uppfattning om att kvaliteten sjunker
Formsprutning (s.50-63)
• Väldigt vanlig när det gäller tillverkning av plastprodukter
• Passar bra i hög volym för identiska produkter
• Kan kombineras med ingjutna detaljer
• Väldigt höga verktygskostnader men beror på produktens
utformning och krav på komplexitet/ihåligheter
• Hög volym => låg kostnad per produkt
• Typiska applikationer – bilkomponenter, konsumentelektronik,
industri och hem-produkter; t ex cykeltrampor
• Cykeltid: 30-60 sekunder
Källa: Thompson, 2007
19
Formsprutning – hur går det till?
• Höga och bra toleransmöjligheter; passar när man vill ha hög
repeterbarhet och noggrannhet mellan produkter
• Högt tryck är viktigt att nå för att få bra resultat i t ex ytfinish
• Det finns många varianter av formblåsning
•
Gasformsprutning
•
Fler-skotts formsprutning
•
Gjutformsdekorerad formsprutning
Källa: Thompson, 2007
20
Att tänka på vid formsprutning
• Var tar materialet vägen i formen?
• Hur stelnar ett flytande material som kommer in i formen under
högt tryck? Förekommer turbulens i den flytande polymeren?
• Hur får man ut produkten ur formen? En liten ”pinne” som man
kan bryta bort efteråt?
• http://www.youtube.com/watch?v=CFqt1p89UZY –
Motalaföretag som tillverkar åt Husqvarna
Källa: Thompson, 2007
21
Formpressning (s.44-49)
• En process där man pressar gummi eller plast
• Används för vanligtvis för värmehärdande material
•
Backelit var det första plastmaterialet som formpressades på 1920talet.
• Används till mellan-hög volymproduktion
• Produkter vanligtvis inom köket, elektriska höljen,
tryckknappsatser, packningar mm
• http://www.youtube.com/watch?v=c7lvK-Gw8cc
Källa: Thompson, 2007
22
Polymerer - Summering
• Tänk igenom att vald plast fungerar med vald metod
• Koppla tillverkningsmetod till rätt produktionsvolym
•
Tänk verktygskostnad kopplat till antal produkter
• Betänk hur tillverkningsmetoden kan kräva trimning eller annan
putsning / slipning.
• Betänk att ett injektionsställe kan synas på produkten men
samtidigt att det kan krävas att vara just där för att få rätt
spridning av materialmassan
• Många av plastens formningsmetoder finns liknande för
metaller.
• Miljöpåverkan handlar ofta om att välja rätt plast! Undvik
härdplaster om möjligt.
23