Nederlands (Formeel) 
English 
Español 
Français 
العربية 
Русский 
Português 
Deutsch 
Italiano 
日本語 
Türkçe 
Українська 
Als u ooit onderdelen of apparatuur op grote schaal hebt zien maken, hebt u zich waarschijnlijk afgevraagd hoe al die onderdelen worden gemaakt, en hoeveel tijd dat kost. De standaardtechnologie is spuitgieten, een proces waarbij vloeibaar metaal in een mal wordt gegoten om het gewenste onderdeel te maken. Hoewel dit zeer nuttig en kosteneffectief is, is er een nieuwe technologie in opkomst om nog meer vooruitgang te boeken op dit gebied van metallurgie: Geïntegreerd spuitgietwerk.
Wat is geïntegreerd spuitgieten?
Geïntegreerd spuitgieten (IDC) is een proces waarbij vloeibaar metaal in een mal wordt gespoten om een specifieke vorm te creëren, maar zodra het metaal is afgekoeld, wordt het gevormd tot een heel onderdeel, in plaats van dat het gelast of verder vervaardigd moet worden (zoals het geval is bij traditioneel spuitgieten).
Dit nieuwe proces is slechts beginnen commercieel geïntroduceerd te wordenen het heeft veel verschillende voordelen. Omdat deze technologie zo nieuw is, zullen we de ontwikkeling, het proces (inclusief de gebruikte materialen), de voordelen en ten slotte het toepassingsproces van dit nieuwe proces in de industrie onderzoeken.
De ontwikkeling van geïntegreerd spuitgieten
De ontwikkeling van IDC volgen betekent in zekere zin in de voetsporen treden van het spuitgieten zelf. Het spuitgietproces gaat terug tot de jaren 1800 en was een essentiële technologie in het tijdperk van de drukpers. Halverwege de 18e eeuw werden de handbediende spuitgietmachine en de linotypemachine gecreëerd om het publicatieproces met metalen letters verder te versnellen. Maar daar bleef het niet bij.
Nieuwe processen en nieuwe materialen
Traditioneel worden zowel tin en lood waren de standaardmaterialen gebruikt in het spuitgietproces, maar rond de eeuwwisseling van de 19e eeuw werden zowel aluminium als zink nieuwe materialen die gebruikt (en geprefereerd) werden in de spuitgietindustrie. Dit kwam voornamelijk door twee factoren. Ten eerste waren deze metalen veiliger dan lood en tin voor degenen die ermee werkten. Ten tweede waren beide materialen sterker dan hun voorgangers, waardoor ze sterkere creaties en nieuwe toepassingen mogelijk maakten.
De huidige dag
Tegen de jaren 1930 werden de meeste metalen en legeringen geïntroduceerd die wij in het spuitgietproces gebruiken, zoals koper en magnesium. Bovendien begon het eigenlijke gietproces aanvankelijk alleen met lagedruksystemen, maar met de toename van nieuwe technologie (en het gebruik van nieuwe legeringen) werden hogedrukinjectiesystemen de nieuwe norm.
Veelgebruikte materialen in IDC
Zoals hierboven vermeld, zijn er veel verschillende metalen gebruikt voor het spuitgietproces, maar tegenwoordig zijn de meest gebruikte metalen aluminium, zink en magnesium., maar ook koper en messing worden gebruikt. Laten we eens kijken naar de verschillende eigenschappen van deze metalen en hoe ze in de industrie worden gebruikt.
Aluminium
Door zijn lage massa is aluminium een geweldig materiaal om mee te werken, omdat het de sterkte van het onderdeel dat gemaakt wordt niet vermindert, wat ten koste gaat van het gewicht. Over het algemeen zijn aluminium onderdelen bestand tegen hogere temperaturen en hebben daarom iets meer afwerkingsmogelijkheden dan andere materialen. Bovendien is aluminium gezien zijn eigenschappen een vrij gemakkelijk metaal om te gieten, en het is een geweldige optie als u op zoek bent naar een metaal dat corrosiebestendig is, vooral wanneer het gecombineerd wordt met zink als legering. Hoewel aluminium veel voordelen heeft, is het belangrijk om te onthouden dat aluminium en andere legeringen op basis van aluminium een iets hogere prijs hebben dan andere producten.
Vanwege de bovengenoemde voordelen wordt aluminium vaak gebruikt in de technologie. Dit komt omdat het materiaal zeer geschikt is voor zowel elektrisch als thermisch gebruik.
Zink
Een van de grootste voordelen van zink is dat het een laag smeltpunt heeft (787,15 F), wat betekent dat het veel minder energie kost om te smelten dan andere metalen. Door minder energie te gebruiken om het metaal voor te bereiden op het gieten, hebt u niet alleen minder overheadkosten, maar gebruikt u ook een metaal dat langer meegaat bij het gieten dan andere metalen. Bovendien is zink een geweldig metaal om aan te passen. Het kan gemakkelijk geverfd of geplateerd worden en biedt een zeer glad oppervlak om op te werken, waardoor u meer opties hebt bij het afwerken van uw product. Als extraatje heeft zink anticorrosie-eigenschappen en een hoog warmtegeleidingsvermogen.
Wat het gebruik betreft, is zink vanwege zijn hoge levensduur bij het gieten door zijn lage smeltpunt favoriet bij het gieten van diverse medische benodigdheden, zoals onderdelen voor bloeddrukmeters.
Koper/Brons
Hoewel ze niet zo vaak voorkomen als de andere genoemde metalen, zijn koper en messing waardevolle materialen voor het spuitgietproces. Koper biedt vele voordelen als spuitgietmetaal, zoals een hoge hardheid, een goede corrosiebestendigheid, een sterke maatvastheid en een zeer hoog geleidingsvermogen. Anderzijds heeft messing ook zeer vergelijkbare eigenschappen als koper, maar met het extra voordeel dat het gemakkelijk gepolijst of geplateerd kan worden en een hoge temperatuurbestendigheid heeft. Bovendien kan messing tijdens het gietproces gemakkelijk gemengd worden met andere metalen of legeringen, zodat het eindproduct aan zoveel mogelijk specificaties voldoet.
Omdat koper zeer geleidend is, is de belangrijkste toepassing ervan in de industrie het maken van elektriciteitsleidingen en huishoudelijke bedrading. Bovendien is koper een geweldig materiaal om te gebruiken bij het maken van koellichamen voor computers en verschillende batterijmodules.
Wat betreft de toepassing van messing producten, zijn de meest voorkomende toepassingen het maken van fittingen, onderdelen of componenten van waterpompen en diverse fittingonderdelen. Enigszins terzijde: omdat messing gemakkelijk gepolijst kan worden, kunnen de gemaakte onderdelen veel meer esthetische waarde hebben dan andere metalen, waardoor het eindproduct meer waarde krijgt.
Magnesium
Als metaal voor spuitgietwerk biedt magnesium vele voordelen. Ten eerste is het het lichtste metaal dat in de industrie wordt gebruikt, waardoor het het metaal is met de beste verhouding tussen sterkte en gewicht. Ten tweede hebben veel magnesiumlegeringen een uitstekende vloeibaarheid en een groter gietvermogen wanneer ze worden toegepast in plaats van andere metalen zoals koper en aluminium. Tot slot heeft magnesium een hoge tolerantie voor waterstof porositeit (een defect dat kan optreden tijdens het gietproces waarbij er holtes in het gietstuk ontstaan doordat er veel waterstofgas aanwezig is) is het een geweldig materiaal om te gebruiken om ervoor te zorgen dat de verschillende gietstukken die u maakt langdurig stevig zijn.
Gezien het vermogen om bescherming te bieden tegen radiofrequentie-interferentie (RFI) en elektromagnetische interferentie (EMI), is magnesium een uitstekende keuze als het gaat om het kiezen van een metaal voor medische en laboratoriumapparatuur, omdat het niet beïnvloed wordt door verschillende soorten interferentie.
Het geïntegreerde spuitgietproces
Voordat we elke stap van het spuitgietproces gaan bekijken, is het belangrijk om twee verschillende soorten gietwerk te verduidelijken: het gieten met een warme kamer en het gieten met een koude kamer. Bij warmkamergieten wordt het metaal of de legering, nadat het voldoende gesmolten is, onmiddellijk in de matrijs (de mal die gebruikt wordt om het gewenste onderdeel te maken) gespoten met behulp van een hydraulisch systeem. Bij koudkamergieten daarentegen wordt het gesmolten materiaal vóór het injecteren in een koude kamer geschept. Hoewel er enkele verschillen zijn tussen de twee procedures, gaat het om hetzelfde injectieproces, maar bij verschillende temperaturen.
Nu we de belangrijkste soorten industrieel gietwerk hebben gedefinieerd, gaan we eens kijken naar het algemene gietproces. Houd er rekening mee dat deze stappen kunnen variëren afhankelijk van de gietmethode die u besluit te gebruiken.
Stap 1: De matrijs voorbereiden
Om het gewenste product te maken, wordt de matrijs of mal gesmeerd met een soort losspray. Hierdoor kan het onderdeel gemakkelijk worden losgemaakt in plaats van dat het in de matrijs blijft vastzitten. De matrijs kan één of meer holtes hebben, en dit hangt af van het karakter van de eindproducten. Wanneer de kosten van één injectie vastliggen, zullen de gemiddelde kosten van de eindproducten lager zijn naarmate er meer caviteiten zijn.
Stap 2: Klemmen
In dit stadium worden de twee helften van de matrijs samengedrukt door een machine die de benodigde hoeveelheid kracht bepaalt. Deze twee helften worden tijdens dit proces op de spuitgietmachine gefixeerd.
Stap 3: Injecteren en koelen
Het gesmolten metaal wordt in de matrijs gespoten met behulp van een hydraulische pomp, onder een bepaalde druk om het product niet te beschadigen. Nadat de matrijs gevuld is, wordt deze afgekoeld tot een bepaalde temperatuur om het uitwerpen voor te bereiden. Zodra het product voldoende is afgekoeld, zal het gestolde metaal een vorm hebben die lijkt op (of zelfs identiek is aan) de matrijs die u hebt gebruikt.
Stap 4: Uitwerpen van het product
De matrijs wordt losgeklemd en de twee helften worden van elkaar gescheiden. Vervolgens duwt een uitwerpmechanisme de matrijs voorzichtig naar buiten. Dit proces moet nauwlettend in de gaten worden gehouden om ervoor te zorgen dat het product niet beschadigd raakt.
Stap 5: Bijsnijden en afwerken
In de laatste fase wordt het overtollige metaal van de matrijs weggesneden en wordt het eindproduct bijgesneden en afgewerkt om een zeer hoge kwaliteit te garanderen. Na speciale oppervlaktebehandelingen zoals poedercoaten, plastic coaten, oxideren, polijsten, plating enzovoort, is het gewenste onderdeel klaar voor gebruik!
Op dit punt vraagt u zich misschien af, "hoe verschilt het spuitgieten van geïntegreerde matrijzen van het standaard gietproces?". Dat is een terechte vraag. Simpel gezegd houdt het IDC-proces in dat er een groot, enkelvoudig stuk wordt gemaakt, terwijl het standaardproces meerdere stukken zou hebben gemaakt die aan elkaar gelast of gefabriceerd hadden moeten worden. Laten we nu eens kijken naar de verschillende voordelen van dit proces.
Wat zijn de voordelen?
Een van de grootste voordelen van het gebruik van IDC is de verlaging van de productiekosten door het aantal afzonderlijke onderdelen dat gemaakt moet worden te verminderen, evenals de verschillende stappen om ze aan elkaar te bevestigen om het gewenste product te vormen.
Een tweede punt is de vermindering van C02-emissies en de verhoging van de energieproductiviteit met minstens 50%, zoals opgemerkt in een onderzoek van het Amerikaanse Ministerie van Energie. Dit komt vooral omdat IDC de traditionele meerdelige methode kan vervangen door een enkelvoudig, sterk product te maken dat niet gelast of gestanst hoeft te worden.
Als voorbeeld, Tesla heeft deze technologie overgenomen voor de productie van het achterframe van hun Model Y-voertuig. Oorspronkelijk werd het gestanst en gelast met behulp van 70 verschillende onderdelen, wat ongeveer één tot twee uur in beslag nam. Met de IDC-methode duurt dit proces nu nog maar 45 minuten en zijn er 300 robots minder nodig om de procedure te voltooien. Over kostenbesparing gesproken!
Waar wordt IDC gebruikt?
Tot nu toe is de belangrijkste toepassing van de Integrated Die Casting-technologie in de auto-industrie geweest. Grote autofabrikanten zoals Tesla en NIO hebben dit proces gebruikt om lichtere en sterkere onderdelen voor hun voertuigen te maken, met name subframes en andere onderdelen. Het gebruik van deze technologie in de auto-industrie is heel anders dan de traditionele stans- en lasprocedure en heeft veel verschillende voordelen opgeleverd, zoals de voordelen die hierboven zijn opgesomd, en er zullen er in de toekomst nog veel meer volgen.
Geïntegreerde spuitgiettechnologie is een procedure die een revolutie teweeg kan brengen in de auto-industrie en vele andere sectoren. Het is de moeite waard om dit in de gaten te houden.
