Influenza dell’angolo di sformo sulle forze di estrazione per componenti micro-strutturati prodotti per micro stampaggio ad iniezione

Micro injection molding is a manufacturing process commonly used to produce small, highly accurate, complex components. The extraction phase of the molded component represents a criticality due to the difficulties in sizing and positioning the ejector pins, due to the limited dimensions of the component and its functionality requirements. The aim of this study is that of determining the influence of draft angle, surface roughness, molt temperature and packing pressure on ejection forces for a component produced by micro injection molding. This research expands current research studying the interaction between parameters. A modular mold was developed to allow rapid insert changing. Polypropylene and cicloolefin copolymers were studied due to their use in mechanical and biomedica applications. The results show that polymer selection and mold temperature have the greatest impact on the ejection process. The influence of roughness is more complex. PP shows a similar behaviour to the data found in litterature. The ejection force shows a minimum for a surface roughness of roughly 150nm. COC show a different behaviour. The ejection force increases with the increase of surface roughness. No minimum is found. Furthermore, the influence of these variables is less sever as the draft angle increases. These results can aid the optimization of mold geometry to increase efficiency in the micro injection molding process, especially for micro-structured components’ production.

Il micro stampaggio a iniezione è un processo produttivo comunemente usato per la realizzazione di componenti caratterizzati da dimensioni ridotte, elevati livelli di accuratezza e geometrie complesse. La fase di estrazione del componente dallo stampo rappresenta una criticità del processo dato che il posizionamento e il dimensionamento degli estrattori nella cavità è limitato dalle piccole dimensioni del componente e dalla funzionalità richiesta. La riduzione delle forze di estrazione è fondamentale per velocizzare il ciclo produttivo ed evitare l’insorgenza di difetti nei componenti stampati. L’obiettivo di questo studio è determinare l’influenza di angolo di sformo, finitura superficiale, temperatura dello stampo e pressione di impaccamento, sulle forze di estrazione di un componente scatolare prodotto per micro stampaggio a iniezione. Questa ricerca espande quanto finora reperibile in letteratura, andando a studiare oltre all’effetto dei singoli parametri, le loro possibili interazioni. Per eseguire l’analisi sperimentale, è stato progettato uno stampo modulare che consente la sostituzione rapida degli inserti aventi caratteristiche geometriche differenti. I due polimeri studiati sono polipropilene (PP) e copolimeri delle cicloolefine (COC). I risultati mostrano come la scelta del polimero e la temperatura superficiale dello stampo siano i due fattori dominanti sul processo di estrazione. L’impatto della rugosità mostra un comportamento più complesso. Il PP presenta un comportamento coerente con gli studi precedenti e influenzato dalla temperatura dello stampo, con presenza di un minimo nella forza di estrazione per valori di rugosità Sa di circa 150nm. Il COC presenta invece un comportamento non convenzionale, con una forza di estrazione che aumenta con l’aumentare della scabrezza dell’inserto, senza presenza di un minimo. Inoltre, l’effetto di queste variabili risulta più evidente per un basso valore dell’angolo di sformo. Questi risultati possono aiutare l’ottimizzazione della geometria stampo per migliorare l’efficienza del processo di micro stampaggio ad iniezione, in particolare per la produzione di componenti micro-strutturati.