Co to jest overmolding?

Aktualizacja – Marzec 2024

Overmolding (też overmolding, lub obtrysk tworzywem) jest procesem technologicznym bardzo często stosowanym w przemyśle. Dzięki niemu możliwe jest powstawanie produktów, które wykonane są z kilku materiałów, co sprawia, że proces ten jest unikalny.

Czytając artykuł dowiesz się:

• Co to jest overmolding i na czym polega?
• Jakie materiały możemy łączyć ze sobą w procesie obtrysku?
• W jaki sposób projektować elementy pod overmolding?
• Jakie są wady i zalety procesu?

Jakie materiały podlegają procesowi overmolding?

W technologii obtrysku można zastosować wiele rodzajów tworzyw sztucznych. 

Najczęściej stosowanymi są PP (polipropylen), PE (polietylen) czy ABS (akrylonitrylo-butadieno-styren). Najważniejszym aspektem jest wcześniejsze sprawdzenie i potwierdzenie, czy wybrane materiały są ze sobą na tyle kompatybilne, że ich połączenie będzie możliwe. 

Najczęściej wyróżnia się 4 podstawowe kombinacje materiałowe:

Tworzywo sztuczne – tworzywo sztuczne

Proces ten polega na wtryśnięciu głównej konstrukcji, bazy produktu, a następnie wokół powstałego korpusu wtryskiwana jest dookoła dalsza część. Powierzchnia obu materiałów jest zazwyczaj zbliżona, często różnią się jedynie aspektami wizualnymi, takimi jak np. kolor.

Tworzywo sztuczne – guma

Korpus produktu wykonany jest z wytrzymałego i stosunkowo twardego tworzywa sztucznego na którym formowana jest guma. Takie rozwiązanie stosowane jest najczęściej w przypadku produktów, których części, za które są chwytane, powinny być ergonomiczne.

Metal – tworzywo sztuczne

Korpus produktu wykonany jest z metalu, natomiast na jego powierzchni formowane są elementy z tworzywa sztucznego.

Metal – guma

Korpusem produktu jest metal, natomiast na jego powierzchni formowana jest gumowa część. Funkcją gumowego elementu jest zapewnienie ergonomii uchwytu. Dzięki temu mamy możliwość połączenia zalet zastosowania metalowych elementów z gumą.

Należy pamiętać, że łączenie ze sobą materiałów różniących się od siebie, a tym bardziej należących do innych grup materiałowych, jest wbrew pozorom skomplikowanym zadaniem. Należy wcześniej przeprowadzić szereg testów, aby mieć pewność, że materiały te będą ze sobą na tyle kompatybilne, aby móc je ze sobą połączyć. 

Szczególne przypadki zastosowania obtrysku (overmolding)

Overmolding daje wiele, często niestandardowych, możliwości. W tym rozdziale przedstawiono 2 innowacyjne rozwiązania przy użyciu overmouldingu.

1. Insert molding → jest to proces jednostopniowy. Polega on na umieszczeniu specjalnej metalowej wkładki w środku formy, a następnie obtryśnięcie jej tworzywem sztucznym. Przykładowymi detalami, które wytwarzane są właśnie tym sposobem są m.in. wtyczki elektryczne.
2. Multi-shot → jest to dużo bardziej skomplikowany proces, wymagający specjalnego osprzętu. Proces ten jest maksymalnie zautomatyzowany, dzięki robotom formującym możliwe jest umieszczenie przenoszenie korpusów z jednej wtryskarki do drugiej w zdecydowanie krótszym czasie.

Jakie są różnice między wtryskiwaniem a obtryskiem?

Istnieje wiele różnic między klasycznym procesem wtryskiwania a obtryskiem. Najważniejsze z nich to:

Liczba użytych materiałów. W przypadku klasycznego wtrysku, stosuje się jedynie jeden materiał, natomiast w przypadku obtrysku są to dwa lub więcej.

Liczba form. W przypadku klasycznego wtrysku wytwarzana jest jedynie jedna forma, natomiast w obtrysku stosuje się 2 – pierwsza z nich dotyczy wtrysku korpusu produktu, natomiast druga forma przygotowywana jest pod kątem wytworzonego już korpusu oraz elementu, który będzie znajdować się na nim.

Struktura produktu. W przypadku klasycznego wtrysku powierzchnia jest jednolita, natomiast w przypadku obtrysku jest ona różnorodna – zależy to od rodzaju użytych materiałów.

Przykładowe produkty wytwarzane poprzez overmolding.

Wytwarzanie w technologii Overmolding ma szerokie zastosowanie w przemyśle. Mogą być to m.in:

• wtyczki elektryczne
• uchwyty, np. narzędzi
• nakładki na rączki rowerowe
• komponenty medyczne
• elementy do branży motoryzacyjnej, części samochodowe

Jak detale powinny zostać zaprojektowane?

Istnieje kilka kwestii projektowych, które należy wziąć pod uwagę przy projektowaniu części do overmoldingu z tworzywa sztucznego. 

Są to m.in. kompatybilność materiału, konstrukcja części, konstrukcja korpusu, grubość ścianki oraz podcięcia i zwisy. Poniżej omówiono najważniejsze aspekty:

Kompatybilność materiałowa

Jednym z najważniejszych aspektów projektowych w overmoldingu tworzyw sztucznych jest kompatybilność materiałowa. 

Zastosowane materiały muszą być ze sobą kompatybilne, aby zapewnić silne połączenie między warstwami. Na kompatybilność mogą mieć wpływ takie czynniki jak temperatura topnienia, skurcz przetwórczy czy współczynnik rozszerzalności cieplnej.

Projekt produktu

Konstrukcja obtryskiwanej części ma również kluczowe znaczenie dla powodzenia procesu.

Element musi posiadać cechy, które umożliwią równomierny przepływ tworzywa sztucznego w całej formie, bez tworzenia kieszeni powietrznych lub pustych przestrzeni. 

Detal powinna również mieć wystarczające kąty ciągnięcia i promienie, aby umożliwić łatwe wyciągnięcie go z formy.

Grubość ścianki

Grubość ścianki formowanej części jest kolejnym ważnym aspektem projektowym. 

Części, które są zbyt cienkie mogą wypaczać się lub odkształcać podczas procesu formowania, podczas gdy części, które są zbyt grube, mogą nie wypełnić się całkowicie, tworząc kieszenie powietrzne lub puste przestrzenie. 

Optymalna grubość ścianki zależy od konkretnych materiałów i zastosowanego procesu formowania.

Podcięcia i zwisy

Części z podcięciami i zwisami mogą stanowić wyzwanie podczas projektu formy, ponieważ tworzywo sztuczne może nie być w stanie równomiernie przepływać do tych obszarów. 

Do tworzenia części z podcięciami i zwisami może być konieczne użycie specjalnych technik, takich jak ciągnięcia boczne lub składane rdzenie.

Zalety obtrysku

Proces obtrysku jest innowacyjnym procesem technologicznym posiadającym szereg zalet. Poniżej opisano kilka z nich:

Ulepszona funkcjonalność – technologia ta umożliwia tworzenie  elementów wieloskładnikowych, które mogą poprawić funkcjonalność produktu. Na przykład wtryśnięty tworzywowy uchwyt może mieć miękki, wygodny obszar uchwytu dla ergonomii i lepszego komfortu użytkowania.

Zwiększona trwałość produktu – overmolding może poprawić trwałość produktu poprzez dodanie warstwy ochronnej do komponentu. 

Ulepszona ergonomia i estetyka – ergonomia i estetyka produktu może zostać zwiększona poprzez użycie materiałów zapewniających miękki dotyk i atrakcyjne wykończenie.

Zwiększona wytrzymałość produktu – overmolding może poprawić wytrzymałość produktu poprzez wzmocnienie słabych obszarów mocniejszym materiałem.

Zwiększona sztywność –  overmolding może poprawić sztywność produktu poprzez dodanie sztywnej warstwy do komponentu. 

Zwiększona elastyczność – overmolding może poprawić elastyczność produktu poprzez dodanie miękkiej warstwy do komponentu. 

Zwiększona odporność chemiczna – overmolding może poprawić odporność chemiczną produktu poprzez dodanie warstwy materiału odpornego na chemikalia.

Poprawa właściwości termicznych – overmolding może poprawić właściwości termiczne produktu poprzez dodanie warstwy materiału, który jest odporny na wysokie lub niskie temperatury.

Wady obtrysku

Obtrysk, jak każda technologia posiada również wady. Poniżej opisano kilka z nich.

• Specjalistyczne oprzyrządowanie – proces ten wymaga użycia specjalnego oprzyrządowania takiego jak np. wkładki, które wytwarzane są w oparciu o konkretny projekt. Dodatkowe oprzyrządowanie jest najczęściej dość kosztowne.
• Dłuższy czas realizacji zamówienia – ze względu na konieczność użycia dodatkowego oprzyrządowania czas realizacji jest dłuższy niż w przypadku klasycznego wtryskiwania
• Ograniczona geometria detalu – proces obtrysku może nie być odpowiedni dla niektórych detali, zwłaszcza tych o skomplikowanych kształtach lub geometrii, które wymagają precyzyjnego pozycjonowania obtryskiwanego materiału. W takich przypadkach bardziej odpowiednie mogą być inne procesy produkcyjne, takie jak np. obróbka skrawaniem lub montaż.
• Kompatybilność materiałowa – niektóre materiały mogą nie nadawać się do procesu obtrysku tworzyw sztucznych, zwłaszcza te o różnych współczynnikach rozszerzalności cieplnej lub które nie są kompatybilne z materiałem obtryskującym. Może to generować szereg potencjalnych wad, takich jak wypaczenie lub rozwarstwienie.
• Wielkość produkcji – ze względu na specyfikę technologii, proces obtrysku dedykowany jest dla seryjnych i wielkoseryjnych produkcji.

Podsumownie

Overmolding jest unikalną technologią pozwalającą wykonywanie elementów z dwóch materiałów. Dzięki temu jesteśmy w stanie lepiej dostosować właściwości finalnego produktu, bez konieczności dodatkowego montażu (produkt powstaje w procesie technologicnym).

Rozważasz zastosowanie overmoldingu przy wdrożeniu swojego produktu? Skonsultuj projekt z naszymi ekspertami, a z pewnością odpowiedzą, czy proces obtrysku jest możliwy do wykonania elementów z rozważanych materiałów.