5 Modi per migliorare la stampabilità dei pezzi con l'angolo di spoglia

Applicare frequentemente un corretto angolo di spoglia sin dalle prime fasi della progettazione ai pezzi stampati a iniezione per risparmiare in termini di tempi di produzione e denaro

Quando si sviluppano i pezzi per lo stampaggio a iniezione di plastica, l'applicazione dell'angolo di spoglia (o di una rastremazione) alle facce del pezzo è un aspetto di vitale importanza ai fini del miglioramento della sua stampabilità. Senza l'angolo di spoglia, i pezzi sono soggetti a finiture cosmetiche di bassa qualità e si possono piegare, rompere o deformare a causa delle sollecitazioni di stampaggio provocate dal raffreddamento della plastica. Inoltre, aspetto anch'esso importante, l'assenza dell'angolo di spoglia può impedire l'espulsione dei pezzi dallo stampo, danneggiando non solo questi ultimi ma anche lo stampo stesso il che, a sua volta, rappresenta un ostacolo oneroso, in termini di costi e tempi, alla realizzazione dei pezzi.

Vengono qui elencati cinque modi che possono migliorare la stampabilità del pezzo.

Un cubo senza (a sinistra) e con angolo di spoglia (a destra).

INSERIRE L'ANGOLO DI SPOGLIA SIN DALLE PRIME FASI DELLA PROGETTAZIONE

Ignorare l'angolo di spoglia nelle prime fasi del processo di progettazione è un errore comune che si verifica durante la prototipazione con stampa 3D e processi di lavorazione con macchine CNC che non lo richiedono. Per il metodo di produzione a strati dei pezzi stampati in 3D, è possibile realizzare virtualmente ogni disegno senza preoccuparsi troppo della sua stampabilità. Lo stesso dicasi per i pezzi lavorati a macchina, la cui espulsione è una considerazione che riguarda esclusivamente lo stampaggio.

Se il progetto di un prototipo passerà alla fase di stampaggio a iniezione, è importante prevedere sin dall'inizio un angolo di spoglia nel pezzo. L'angolo di spoglia può modificare forma e adattamento durante l'assemblaggio e l'estetica generale del pezzo, per cui la progettazione che tenga in considerazione questo aspetto, anche quando non tecnicamente necessario, può evitarvi qualunque sorpresa come ad esempio dispendiosi ridisegni e costi legati all'ulteriore sviluppo del prototipo.

Progettate per le esigenze future, non per quelle attuali. Quando il pezzo è pronto per passare alla fase di stampa 3D o deve essere lavorato mediante stampaggio a iniezione con l'angolo di spoglia già integrato, la progettazione viene eseguita in tempi rapidi e la produzione può iniziare prima. Evitate di realizzare un prodotto che necessita di ulteriore lavoro di progettazione prima di poter essere stampato.

SEGUITE LE REGOLE

La verità è che non esiste un unico angolo di spoglia da applicare a qualsiasi disegno. Occorre tenere in considerazione fattori quali spessore di parete, scelta del materiale, espulsione, percentuale di ritiro, finitura/goffratura, profondità di parete e capacità di produzione. Ma non abbiate timore: se seguirete alcune semplici regole otterrete il risultato desiderato.

Nella progettazione di un pezzo, applicate il maggior angolo di spoglia possibile; la regola generale è di 1 grado ogni 25 mm di profondità della cavità, ma tale angolo di spoglia può variare tenendo in considerazione i fattori sopra citati. Provate a seguire queste linee guida generali:

si consiglia un angolo di spoglia di 0,5 gradi su tutte le facce verticali;
un angolo di spoglia di 1-2 gradi è adatto alla maggior parte delle situazioni;
un angolo di spoglia di 3 gradi è il minimo per una chiusura (metallo che scorre su metallo);
un angolo di spoglia di 3 gradi è richiesto per una goffratura struttura (PM-T1);
un angolo di spoglia di 5 gradi o più è richiesto per una goffratura pesante (PM-T2).

Angoli di spoglia basati su profondità della cavità e spessore della caratteristica (larghezza della nervatura da lavorare a macchina). Sebbene vengano usati valori prudenziali per spiegare il rapporto tra spessore di parete, profondità e angolo di spoglia, l'utilizzo di questa tabella può migliorare significativamente la stampabilità del pezzo.

Cosa si può fare quando l'angolo di spoglia può avere un impatto negativo sulle prestazioni del pezzo? I pezzi possono essere progettati con un angolo di spoglia di 0,5 gradi, o addirittura di 0,25 gradi, che rappresenta pur sempre un miglioramento rispetto alla totale assenza dell'angolo di spoglia. Ricordiamo che l'angolo di spoglia minimo possibile dipende dal materiale, dalla geometria del pezzo e dal produttore e dev'essere discusso insieme a quest'ultimo prima di ultimare un pezzo con un angolo di spoglia molto contenuto.

Molti utensili da iniezione per bassi volumi di produzione sono realizzati in alluminio e utilizzano la lavorazione con macchine CNC per ottenere quasi tutte le caratteristiche presenti nel nucleo e nelle cavità dello stampo. Dato il minor numero di pezzi e inserti fabbricati rispetto a uno stampo da produzione in acciaio, per produrre gli stessi pezzi con uno stampo in alluminio potrebbero essere richiesti un angolo di spoglia e uno spessore di parete superiori a causa del diametro, della lunghezza e dell'angolo di spoglia delle frese a codolo utilizzate per realizzarli. L'aumento dell'angolo di spoglia e dello spessore non influisce solitamente sui pezzi e può invece migliorare le prestazioni dello stampo da produzione finale.

Una parete senza angolo di spoglia con il corretto gioco per gli utensili (a sinistra), una parete alta senza angolo di spoglia e priva del corretto gioco per gli utensili (centro) rispetto ad una parete con angolo di spoglia che offre un gioco adeguato per la fresa a codolo (a destra).

TENETE IN CONSIDERAZIONE LA FINITURA DELLA SUPERFICIE

In che modo l'angolo di spoglia influisce sulla finitura del pezzo? In parole semplici, senza un angolo di spoglia nello stampo, il pezzo sfregherebbe sulla superficie dello stampo quando questo si apre e lo espelle, causando graffi sulla finitura della superficie. Poiché tutti i materiali termoplastici si ritirano al raffreddarsi nello stampo, si viene a creare una forte tensione superficiale, che impedisce il distacco netto del pezzo durante la sua espulsione. Se manca l'angolo di spoglia, questa tensione provoca piccoli graffi sulla superficie lucidata, ancora più evidenti sulle superfici goffrate.

La goffratura viene applicata in molti modi diversi, ma tutti creano microsottosquadri a causa dell’alta rugosità della superficie dello stampo. La goffratura sulle pareti dello stampo bloccherebbe il pezzo in posizione, se non fosse per l'angolo di spoglia. Applicando un angolo di spoglia di un certo valore, il pezzo si può spostare leggermente prima che il ritiro dello stampo possa eliminare i microsottosquadri e, in ultima analisi, ridurre al minimo il rischio di tiratura dello stampo o di graffi sul pezzo. Per le finiture, Protolabs richiede un angolo di spoglia minimo di 3 gradi per una perlatura leggera (PM-T1) e di 5 gradi per una perlatura media (PM-T2).

Protolabs è in grado di applicare sette finiture diverse agli stampi termoplastici che variano dalle superfici non finite a quelle altamente lucidate e persino goffrate.

Il metodo della nervatura profonda (a sinistra) mostra una scatola progettata con pareti come nervature, che comporta costi superiori di lavorazione a macchina e lucidatura della cavità dello stampo. Adottando il metodo nucleo-cavità (a destra), la scatola permette di lavorare le caratteristiche con una fresa più grande e più veloce e di agevolare la lucidatura, riducendone i tempi. Questo permette al cliente di risparmiare tempo e denaro.

Finiture di superficie disponibili presso Protolabs.

ADOTTATE IL METODO NUCLEO-CAVITÀ

L'inserimento di un angolo di spoglia ad un involucro può creare problemi se non viene applicato correttamente. Quando si applica l'angolo di spoglia alle pareti interne ed esterne, progettate queste pareti parallele le une alle altre onde evitare profonde nervature nello stampo che rendono più difficile lo sfiato, l'espulsione, la finitura e la produzione dello stampo. Prendete in considerazione l'adozione del metodo nucleo-cavità alla progettazione in quanto in questo modo si aprono la cavità dello stampo e il nucleo per favorirne la lucidatura, si accelerano i tempi di produzione e, in generale, si facilita il processo di stampaggio.

UTILIZZATE L'ANALISI GRATUITA DI REALIZZABILITÀ (DFM)

Uno degli strumenti più preziosi disponibili presso Protolabs è la nostra analisi gratuita di realizzabilità (DFM) fornita per ogni modello 3D caricato sul nostro sito. In poche ore, riceverete un preventivo che evidenzia sezioni dettagliate del modello che richiedono angoli di spoglia e suggerisce persino modifiche per migliorare l'angolo di spoglia in quelle sezioni. Questo servizio funge da buon controllo della qualità per evitare problemi di stampabilità futuri.

Le frecce indicano la direzione e le superfici alle quali occorre applicare l'angolo di spoglia. Il valore dell'angolo di spoglia è indicato a sinistra dell'immagine mentre le linee rosse e le aree evidenziante in blu e in verde indicano la linea di giunzione e i lati dello stampo.

Per un'analisi completa, caricate un file 3D sul sito protolabs.it. Per domande sull'angolo di spoglia e di natura tecnica, contattate un nostro tecnico del Servizio clienti inviando una email all'indirizzo [email protected] oppure telefonando al numero +39 0321 381211.