Proces wykonania formy wtryskowej obejmuje pięć głównych kroków: przygotowanie modelu 3D detalu i raportu DFM, projekt formy, obróbkę stali, próby wtrysku T1-T3 z poprawkami oraz testy i dostawę. Sama produkcja narzędzia trwa zwykle 4-6 tygodni, a w przypadku większych form 8-10 tygodni. Decyzje podjęte na wczesnych etapach przekładają się na koszt każdego detalu przez cały okres eksploatacji formy.

Od czego zaczyna się proces?

Formy wtryskowe służą do seryjnej produkcji części z tworzyw sztucznych, m.in. dla motoryzacji, branży spożywczej i producentów obudów urządzeń. Punktem wyjścia jest projekt 3D detalu albo fizyczna próbka, którą skanuje się i przenosi do modelu 3D – przygotowanie modelu na podstawie skanu trwa zwykle 5-7 dni. Na tym etapie warto zlecić raport DFM (Design for Manufacturability) i analizę przepływu, czyli ocenę, czy detal da się poprawnie wtryskiwać: sprawdza się pochylenia ścian, grubości ścianek, podcięcia i miejsce wtrysku. Według serwisu Hubs minimalny zalecany kąt pochylenia to 2°, a zmniejszenie grubości ścianki z 3 do 2 mm może skrócić czas cyklu o 50-75%. Zmiany w projekcie są na tym etapie najtańsze, bo nie wymagają jeszcze ingerencji w stal.

Co obejmuje projekt formy?

Konstruktor ustala liczbę gniazd, układ wlewowy (zimny lub z gorącymi kanałami), system chłodzenia i wypychania. Przy dużych seriach stosuje się formy wielogniazdowe z gorącymi kanałami, które ograniczają ilość odpadu wlewowego i pozwalają skrócić cykl. Chłodzenie ma duży wpływ na wydajność, bo około połowy cyklu wtrysku to czas krzepnięcia detalu. Projekt 3D formy powstaje zwykle w 7-10 dni. W tym samym czasie dobiera się stal narzędziową do planowanej liczby wtrysków i rodzaju tworzywa – w praktyce najczęściej są to gatunki 718H, P20, S136 lub H13.

Jak wygląda obróbka i próby wtrysku?

Gniazda formy wykonuje się na podstawie danych z systemów CAD/CAM na obrabiarkach CNC. Elektroerozja (EDM) pozwala uzyskać skomplikowane kształty, ostre naroża i głębokie żebra, których nie da się wykonać frezowaniem. Wkładki formujące montuje się w bazie formy, czyli jej korpusie, który kupuje się u wyspecjalizowanego dostawcy lub wykonuje ze stali konstrukcyjnej. Rozmiar formy ogranicza pole robocze maszyn – w narzędziowniach wykonujących duże narzędzia obrabia się płyty do 1600 x 1300 mm, a masa gotowej formy sięga około 12 ton. Gotowa forma przechodzi próby T1, T2 i T3 – zazwyczaj powstaje po 2-5 próbek z każdego gniazda. Na ich podstawie sprawdza się wymiary, wypełnienie i wady powierzchni, a następnie wprowadza poprawki (7-10 dni) i przeprowadza testy technologiczne.

Ile trwa i od czego zależy koszt?

Przy projekcie 3D dostarczonym przez zamawiającego od przekazania modelu do dostawy mijają zwykle około 3 miesiące, a przy dużych formach nieco więcej. W przypadku form wykonywanych w Chinach w tym czasie mieści się około 21 dni transportu kolejowego i kilka dni na odprawę celną. Gdy zamawiający dysponuje tylko próbką, dochodzi czas na jej wysyłkę i skanowanie. Hubs podaje, że przy seriach od 1 do 10 tys. sztuk koszt narzędzia stanowi około 50-70% całkowitego kosztu wyrobu. Dlatego produkcja form wtryskowych powinna być oceniana łącznie z gwarancją na określoną liczbę wtrysków, zakresem prób i dostępem do serwisu. Zakres gwarancji zależy od gatunku stali, dlatego wybór materiału warto omówić już na etapie wyceny, razem z liczbą gniazd i rodzajem układu wlewowego.