Rubrica: Si può fare anche con la plastica? Stampaggio a iniezione anche con stampi in plastica…?

Gli utensili utilizzati nello stampaggio a iniezione devono necessariamente essere in acciaio? Gli inserti in resina realizzati con la produzione additiva consentono di realizzare prototipi simili a quelli di serie e piccole serie in materiali plastici come il PP o il PA6 in pochi giorni.

Chi lavora nel settore della lavorazione delle materie plastiche conosce solitamente la domanda alla base di questa serie di articoli da un unico punto di vista: quale componente metallico o inorganico può essere sostituito da un polimero intelligente? Ma oggi ribaltiamo la prospettiva e consideriamo la questione da un altro punto di vista: è possibile realizzare lo stampaggio a iniezione anche con la plastica – e precisamente per quanto riguarda lo stampo, che può essere prodotto con la tecnologia additiva a partire da una resina caricata?

La prima reazione da parte degli operatori del settore è solitamente cauta: perché mai si dovrebbero usare inserti per utensili in resina? Non reggono a nulla!

Just in Time e Just Enough

Il vero vantaggio non risiede nell’utensile in sé, ma nel componente. Anziché realizzare un prototipo con filamento, polvere o resina tramite produzione additiva, si ottiene un componente realizzato esattamente con lo stesso materiale che verrà poi utilizzato nella produzione in serie. Ciò risulta interessante quando si devono lavorare materiali che difficilmente o per nulla si prestano alla produzione additiva, come ad esempio PP, POM o PA6. Allo stesso tempo, le superfici, il ritiro e i sottosquadri corrispondono in modo molto più fedele al successivo processo di produzione in serie rispetto a un componente realizzato con la produzione additiva.

Gli inserti in resina stampata non sostituiscono l'acciaio, ma colmano alcune lacune nella produzione di prototipi e piccole serie.

Tutto ciò è possibile a una frazione del costo di uno stampo in metallo e con tempi di produzione estremamente ridotti: i cicli di sviluppo si accorciano e le modifiche progettuali possono essere valutate nel giro di pochi giorni anziché di diverse settimane. L’esperienza maturata presso lo SKZ dimostra quanto possa essere consistente questo risparmio di tempo: tra una richiesta del cliente il lunedì mattina e i primi pezzi stampati a iniezione sono trascorsi appena quattro giorni. Ciò rende economicamente fattibili diverse iterazioni dello stampo, i prodotti raggiungono più rapidamente la maturità di mercato e anche le piccole serie diventano interessanti dal punto di vista dello stampaggio a iniezione. Ciò vale dall’avvio della produzione in serie fino alla produzione economica di pezzi di ricambio e prodotti fuori produzione in piccole quantità. Per tali applicazioni, uno stampo convenzionale in acciaio sarebbe spesso difficilmente giustificabile dal punto di vista economico.

Sfide specifiche legate ai materiali 

Tuttavia, l’impiego delle resine comporta alcune sfide specifiche legate al materiale. Mentre l’acciaio dissipa rapidamente il calore dal componente, la resina agisce piuttosto come uno strato isolante e, con tempi di ciclo ridotti, diventa rapidamente un fattore limitante. Inoltre, le elevate pressioni di iniezione e le forze di sformatura richiedono una progettazione strutturale precisa e una gestione adeguata del processo di stampaggio a iniezione: chi applica alla lettera i parametri di processo abituali per uno stampo in acciaio va presto incontro a una brutta sorpresa.

Gli stampi realizzati con la produzione additiva non sostituiranno l’acciaio, e non è nemmeno questo l’obiettivo. Piuttosto, colmano il divario tra i prototipi realizzati con la produzione additiva e gli stampi vicini alla produzione in serie. In questo modo è possibile accelerare in modo significativo lo sviluppo, la sperimentazione e la produzione in piccole serie. Forse, quindi, la risposta alla domanda posta in questa rubrica non è solo «sì». Essa dimostra anche che la plastica a volte convince proprio dove meno ce lo si aspetta – persino negli stampi a iniezione.