Spuitgieten vanaf de werkbank

Een spuitgietmachine hoeft niet per definitie een flink deel van de productiehal in beslag te nemen. De APSX-PIM past met afmetingen van ongeveer 109 bij 25 bij 38 centimeter op een werkbank. Voor kleine series, productontwikkeling en het testen van materialen kan zo’n compacte machine een tussenstap vormen tussen prototyping en industriële serieproductie.

Voor bedrijven die zelf kunststof onderdelen willen produceren, vormt de investering in een conventionele spuitgietmachine vaak een behoorlijke drempel. Niet alleen de machine vraagt om kapitaal en ruimte, ook de benodigde infrastructuur en matrijzen maken de stap naar eigen productie groot. Door gebruik te maken van compacte spuitgietmachine is die drempel ineens een stuk lager.

Een voorbeeld is de APSX-PIM, een automatische spuitgietmachine met een vloeroppervlak van 109 bij 25 cm en een hoogte van 38 cm. (43x10x15 inch) De machine kan daardoor op een werkbank worden geplaatst. Een waterkoelsysteem is niet nodig en de machine kan op een normale stroomaansluiting worden aangesloten.

Ondanks het compacte formaat beschikt de machine over functies die ook bij grotere spuitgietmachines worden gebruikt. De PIM V3 heeft verschillende bedrijfsmodi, sensoren, elektronische temperatuurregeling, regeling van de injectiesnelheid en instelbare wachttijden tussen de cycli. Via een touchscreen kan het proces worden bediend. Een grafiek geeft tijdens het injecteren bovendien het verloop van druk en volume in de tijd weer.

Van 3D-print naar spuitgieten

De Amerikaanse fabrikant WrapOn Tools gebruikt de compacte machine voor de productie van de KnifeTucker. Dat is een klein kunststof hulpmiddel voor professionals die voertuigen met vinylfolie wrappen. Het gereedschap wordt op een afbreekmes bevestigd en wordt gebruikt om de folie tijdens de afwerking rond randen en in naden te drukken.

Uitvinder Scott Decker onderzocht aanvankelijk of het onderdeel met 3D-printen kon worden geproduceerd. Dat bleek voor deze toepassing niet geschikt. Tijdens het gebruik wordt kracht op het onderdeel uitgeoefend en door de laagopbouw van het geprinte product bestond het risico dat het zou breken. Een afgebroken deel zou vervolgens de folie of het oppervlak van het voertuig kunnen beschadigen.

Decker bouwde daarop zelf een eenvoudige spuitgietopstelling. Daarmee kon hij aantonen dat het productieprincipe werkte, maar de capaciteit bleef beperkt tot twee à drie onderdelen per tien minuten. Dat was onvoldoende om aan de vraag te voldoen.

WrapOn Tools koos daarom voor de APSX-PIM. De overstap was volgens het bedrijf relatief laagdrempelig, mede doordat het al ervaring had met desktop-3D-printers. Het kleinere formaat van de spuitgietmachine maakte de techniek bovendien toegankelijker voor een bedrijf zonder uitgebreide ervaring met kunststofverwerking.

Vier producten in 90 seconden

Na het instellen van het proces kon WrapOn Tools vier onderdelen in ongeveer 90 seconden produceren. Op een productiedag worden circa 200 producten gemaakt. De onderdelen hebben nauwelijks nabewerking nodig en kunnen volgens het bedrijf vrijwel direct na productie worden verpakt en verzonden.

Voor de machine worden aluminium matrijzen gebruikt die met conventioneel CNC-frezen kunnen worden vervaardigd. Dat biedt ook mogelijkheden tijdens de productontwikkeling. Een matrijsholte kan na een eerste proefserie opnieuw worden bewerkt om de afmetingen van het product aan te passen. Ook kunnen in een vroege ontwikkelingsfase 3D-geprinte proefinserts worden toegepast.

De APSX-PIM kan verschillende gangbare thermoplasten verwerken, waaronder polypropyleen, polyethyleen, nylon, polycarbonaat, acetaal en ABS. WrapOn Tools gebruikt nog altijd dezelfde machine die het bedrijf in 2020 aanschafte. De APSX-PIM draait doorgaans twee dagen per week en wordt op productiedagen gedurende de hele dag ingezet. Inmiddels maakt het bedrijf verschillende varianten van de KnifeTucker met verschillende matrijzen.

Tussen prototype en serieproductie

Bij verdere groei verwacht WrapOn Tools uiteindelijk grotere productieapparatuur nodig te hebben. De compacte spuitgietmachine blijft volgens het bedrijf dan wel inzetbaar voor kleine series, materiaalproeven en productontwikkeling.

Daarmee illustreert de toepassing vooral de positie die dergelijke werkbankmachines kunnen innemen. Ze zijn geen vervanging voor industriële spuitgietmachines bij grote volumes, maar maken het mogelijk om met relatief beperkte infrastructuur ervaring op te doen met het spuitgietproces en daadwerkelijk eindproducten te vervaardigen. Voor kleine fabrikanten en ontwikkelaars kan daarmee de stap van prototype naar serieproductie kleiner worden.