Product Engineering
Productie
Algemeen
- Om de productieprocessen te ordenen is er een klassificatie gemaakt. Dit is gemaakt aan de hand van de
doelen, waarvoor processen worden gebruikt. Deze verschillende processen zijn op gedeeld in families. In
deze families zit de groepering van klassen. In de klassen bevinden zich zogeheten members. In deze
members passen bepaalde profielen en specificaties.
- De processen beïnvloeden de ergonomie, esthetiek en waarneming van producten en van de materialen
waarvan ze zijn gemaakt.
Productiemethodes
- Spuitgieten
1. Waarom? 90% van de kunststof wordt met behulp van spuitgieten gevormd
2.
3. Stappen:
1. Smelten
2. Injecteren
3. Koelen
4. Uitstoten
4. Matrijs = Matrijs is een holle gietvorm. De holte heeft de vorm van het gewenste product.
▪ Texturen van matrijzen: Aanbrengen van patroon in matrijs wordt overgenomen door
product
5. Soorten spuitgieten:
▪ Spuitgieten met in/outserts = Plaatsen van apart onderdeel in matrijs, dat daarna omspoten
wordt.
▪ Spuitgieten met gasinjectie = Na de injectie van de plastic wordt er met een naald gas
ingespoten in het product. Zo ontstaat er een holte. Dit maakt dure kernen onnodig en
verkort de koeltijd, maar is alleen mogelijk voor simpele vormen.
▪ Spuitgieten met In-Mould decoration (IMD) = Folie in matrijs plaatsen, daarna plastic er
tegenaan spuitgieten.
▪ 2K-spuitgieten = Twee verschillende plastics worden na elkaar in dezelfde matrijs
ingespoten.
• 3 Basisvarianten:
o Sandwich moulding: ene component geheel omsloten door de andere
o Scharnier spuitgieten: ene component kan bewegen binnen de andere
o Verbindingsspuitgieten: componenten aan elkaar verankerd
• Uitvoeren van de 3 basisvarianten:
1. Gebruik van kernverstelling/translatie:
matrijs opent niet tijdens proces – injectiefases lopen na elkaar
2. Gebruik van rotatietafel: matrijs opent wel tijdens proces – injectiefases
lopen parallel
3. ‘pick-and-place’: robot neemt product uit eerste vormholte en plaatst
het in tweede vormholte. Matrijs opent wel – injectiefases na elkaar
Maureen Kint
1
,Shaping profiles
Verschillende shaping profiles:
- Rotational Molding = Een vooraf afgemeten hoeveelheid polymeerpoeder wordt in een koude matrijs
gegoten, die vervolgens in een grote oven wordt verwarmd terwijl hij om twee assen tegelijk wordt
gedraaid.
1. Vormen die hiermee gemaakt worden: Makkelijke, gesloten, holle dunwandige vormen
2. Voorbeeld producten: Tanks, food and shipping containers
- Blow Molding = Een glasblaastechnologie die is aangepast aan polymeren. Er wordt een buis geëxtrudeerd
(vervorming door persing matrijs) en geklemd in een gespleten vorm met een holle doorn aan het uiteinde.
Hete lucht wordt onder druk door de doorn geblazen. Het polymeer tegen de wanden van de vorm aan word
gedrukt. Hier koelt het af en bevriest het.
1. Vormen die hiermee gemaakt worden: Grote, holle, dunwandige vormen
2. Voorbeeld producten: Flessen en verpakkingen
- Extrusion = Het proces waarbij kleverige polymeer of metaal, in het industriele proces, wordt gedwongen
onder druk door een gevormde matrijs te stromen het profiel van de matrijsopening aan te nemen. (als een
soort tandpasta wat uit een tube komt)
1. Vormen die hiermee gemaakt worden: Plastische vormen: massief of hol
2. Voorbeeld producten: Buizen, raamprofielen, afdichtingen, filamenten, film, blad, pellets, bakstenen
- Thermoforming -> 4 verschillende soorten:
1. Vacuum Forming - een thermoplastische plaat, verwarmd tot zijn zacht
wordende punt, tegen de contouren van een vorm gezogen en wordt tegen de
contouren van een vorm gezogen, waarbij het profiel wordt aangenomen.
2. Drape thermoforming- daarbij steunt een thermoplastische plaat, gedeeltelijk
op vacuüm en gedeeltelijk op de natuurlijke doorbuiging van het hete
polymeer om de vorm te vormen.
3. Thermovormen onder druk - gebruikt een druk van enkele atmosferen om de
hete polymeerplaat op de mal te drukken.
4. Plug-Assisted – Om het vacuum te vergroten kan je dat doen met behulp van een compressieplug.
5. Vormen die hiermee gemaakt worden: Gebogen dunwandige vormen
6. Voorbeeld producten: Apparaten, koelzakken, badkuipen, douchecabines, vliegtuigen,
interieurpanelen, dienbladen, borden, scheepsrompen, drinkbekers
- Shape Rolling = een metalen staaf wordt in vorm geperst door massieve rollen of matrijzen die een grote
plastische vervorming ondergaan. Bij hot rolling, wordt de staaf, verhit tot ongeveer twee-derde van zijn
smelttemperatuur, door een reeks rollen geperst die het profiel geleidelijk vormen.
1. Vormen die hiermee gemaakt worden: alleen prismatische vormen
2. Voorbeeld producten: doorlopende staven, vierkante secties, I-profielen
- Press Forming = een reeks plaatvervormingsprocessen die gebruik maken van een matrijs en een pers; Deze
omvatten het afsnijden, knippen, buigen en strekken. Zij kunnen achtereenvolgens worden uitgevoerd om
complexe vormen te vormen.
1. Vormen die hiermee gemaakt worden: platte en gebogen dunwandige vormen
2. Voorbeeld producten: auto-onderdelen, omhulsels, schelpen, containers.
- Roll Forming = een ononderbroken strook plaat staal wordt door een reeks vormrollen gevoerd, waardoor
het geleidelijk aan het gewenste profiel wordt gevormd. Het proces is geschikt voor lange lengtes met
constante, soms complexe, doorsneden.
1. Vormen die hiermee gemaakt worden: alleen prismatische vormen
2. Voorbeeld producten: Architectonische afwerking, raamkozijnen, dak- en wandpanelen,
fluorescerende verlichtingsarmaturen, gordijnroeden, schuifdeurrails, fietswielen.
- Spinning = een ronde plaat metaal wordt gevormd over een draaiende doorn of vormblok, waartegen het
wordt gedrukt door een stijf gereedschap of rol terwijl het draait. Het gereedschap is zeer eenvoudig,
gemaakt van hout of metaal, en daarom goedkoop.
1. Vormen die hiermee gemaakt worden: gebogen dunwandige vormen
2. Raketmotor omhulsels, neuskegels voor raketten, drukvaten, keukengerei, lichtreflectoren
Maureen Kint
2
,Joining profiles
Verschillende joining profiles:
- Adhesives = Producten aan elkaar lijmen, met verschillende methodes
1. Het verbindingstype: Alle geometrieën, met name overlapverbindingen
2. Voorbeeld producten: ruimtevaart, automobiel, computeronderdelen,
snelle verbinding van kleine onderdelen, algemene huishoudelijke
reparaties
- Sewing = Bij het naaien wordt een reeks steken aangebracht, waarbij een of meer ononderbroken
vezeldraden worden gebruikt om twee of meer diktes materiaal met elkaar te verbinden.
1. Het verbindingstype: Overlapping and stomp
2. Voorbeeld producten: Naaien is het belangrijkste verbindingsproces dat in de
kledingindustrie wordt gebruikt. Tenten, zeilen, het bouwen van schoenen en het
binden van boeken. Portefeuilles, zakken, koffers en reisbenodigdheden te maken
- Rivets and staples:
1. Riveting gebeurt door een tapeind met een kop aan het ene uiteinde door de voorgeboorde gaten in
de samenstellende delen te steken, en het andere uiteinde waar het uitsteekt te klemmen
(platdrukken) door er met een gevormde hamer op te slaan.
2. Staples worden aangebracht met een veerbelaste, elektrische of pneumatische mal
die de nietjes door de materialen en op een gegroefd aambeeld dwingt, waardoor
de pootjes naar binnen worden gebogen en de materialen worden samengeknepen.
3. Het verbindingstype: Overlappen
4. Voorbeeld producten: Stapling: verbinden van papier, leer, doek, vezelplaat. Rivets: worden veel
gebruikt in de ruimtevaart, automobielindustrie en scheepvaart.
- Threaded Fasteners = Mechanische onderdelen met binnen- of buitenschroefdraad. Het
verbindingstype: Meestal overlappend, maar bijna alle verbindingen kunnen worden
aangepast voor bevestiging met schroefdraad.
1. Voorbeeld producten: Schroefdraadbevestigingen zijn universeel in technische ontwerpen.
- Snap Fits = Ze verbinden ongelijke materialen, ze zijn snel en goedkoop en - indien daartoe
ontworpen - ze kunnen worden gedemonteerd Het verbindingstype: Alle geometrieën kunnen
worden aangepast voor klikmontage, mits het materiaal op de juiste wijze wordt gekozen.
1. Voorbeeld producten: Gewoonlijk worden zij gebruikt om kleine of middelgrote
polymeeronderdelen, metalen omhulsels, plaatonderdelen enz. aan elkaar te
bevestigen
- Hot Gas Welding = Een manier om thermoplasten te verbinden. Verhitting op de plaats
van de verbinding en op een staaf van dezelfde thermoplast als het oppervlak.
Polymeren zijn bij verhitting zeer stroperig, zodat zij niet vloeien zoals metalen - daarom
is vulmateriaal nodig; het vulmateriaal wordt in de zacht geworden verbinding geperst
om de verbinding te vormen.
1. Het verbindingstype: Alle geometrieën, met name plaat tot plaat en overlapping
2. Voorbeeld producten: Installatie en reparatie van thermoplastische leidingen en kanalen,
vervaardiging van grote chemicaliënbestendige bekledingen, montage van opslagbakken
- Hot Bar Welding = Overlappende thermoplastische polymeerfilms worden geklemd tussen
elektrisch verwarmde, met ptfe beklede staven. Eén staaf is scharnierend, zodat de folies
kunnen worden aangebracht en verwijderd. Mechanische of pneumatische aandrijvingen
sluiten de staaf en oefenen de knijpkracht uit, hierdoor verbindt het aan elkaar.
1. Het verbindingstype: Overlapping Voorbeeld producten: Het sluiten van
polymeerverpakkingen voor de levensmiddelenindustrie, voor
krimpverpakkingen, voor medische en algemene verpakkingen.
- Hot Plate Welding = De te verbinden onderdelen worden vastgehouden in klemmen
die ze tegen een elektrisch verwarmde, met ptfe gecoate, plaat drukken, waardoor
het oppervlak smelt en het materiaal eronder zachter wordt. De druk wordt
Maureen Kint
3
, opgeheven, het gereedschap teruggetrokken, en de hete polymeeroppervlakken worden samengedrukt en
daar gehouden tot ze zijn afgekoeld.
1. Het verbindingstype: Plaat tot plaat
2. Voorbeeld producten: Utomotive hydraulische reservoirs en batterijhouders
- Ultrasonic Welding = De generator voor ultrasoon lassen zet 50 hz netspanning om in
een 20 khz signaal. De omzetter gebruikt het omgekeerde piëzo-elektrische effect om dit
om te zetten in mechanische trillingen. De booster en de sonotrode brengen dit over naar
de laszone, zodat een oscillerende verplaatsing van 10-30 micron ontstaat. Er wordt een
statische druk van 2-15 mpa op de te verbinden oppervlakken uitgeoefend en de stroom
wordt ingeschakeld om deze te laten glijden, te verhitten, op te ruwen en te verbinden.
1. Het verbindingstype: Plaat tot plaat Voorbeeld producten: Polymeren: het proces wordt veel
gebruikt in de automobiel-, toestel-, medische, textiel- en speelgoedindustrie. Metalen: punt- of
lijnlassen van dunne plaat, verbinden van ongelijk metaal in bi-metalen, elektrische contacten in
microcircuits, inkapselen van explosieven of chemicaliën.
- Power-beam Welding = Bij Electron beam welding wordt het smelten veroorzaakt
door de hitte van een gerichte bundel elektronen met hoge snelheid. De kinetische
energie van de elektronen wordt omgezet in warmte wanneer zij het werkstuk raken,
dat zich in een vacuümkamer moet bevinden en een geleider moet zijn. Bij laser beam
welding is de warmtebron een smalle bundel coherent monochromatisch licht. Het
proces is nauwkeuriger dan e-straallassen en vindt plaats in de lucht.
1. Het verbindingstype: Metalen: Alle voeggeometrieën zijn mogelijk. Polymeren: overlapverbindingen
2. Voorbeeld producten: Electron-beam welding: assemblage van tandwielen en transmissies voor
auto's, vliegtuigmotoren en ruimtevaartproducten. Laser-beam welding: verbinden van micro-
elektronische componenten en dunne onderdelen zoals balgen en horlogeveren.
- Brazing = Bij hardsolderen wordt een metaal met een lage smelttemperatuur gesmolten,
door capillaire werking in de ruimte tussen de twee vaste oppervlakken getrokken en
gestold.
1. Het verbindingstype: Alle verbindingsvormen, met name stomp-, litteken- en
overlapverbindingen.
2. Voorbeeld producten: Buizen, fietsframes en fittings te verbinden en om
gietstukken te repareren en machineonderdelen te assembleren.
- Soldering = Solderen lijkt heel erg op brazing, verschil is bij solderen gebruik je een
lagere temperatuur. Soldeerverbindingen zijn minder sterk dan brazing verbindingen
1. Het verbindingstype: Alle voeggeometrieën, met name overlap, litteken en huls
2. Voorbeeld producten: Elektrische verbindingen maken, printplaten maken en
daarop logische chips bevestigen, voor huishoudelijk leidingwerk,
autoradiatoren, precisieonderdelen in juwelen.
- Torch Welding = Er onstaat een elektrische boog wordt tussen een met flux
beklede lasstaaf (een elektrode) en het onderdeel. De fluxlaag ontleedt tot een
gasmantel; de gevormde slag voorkomt dat het metaal oxideert.
1. Het verbindingstype: Alle verbindingsgeometrieën
2. Voorbeeld producten: Verbinden van drukvaten, constructiestaal,
pijpwerk
- MIG Welding = Is ongeveer hetzelfde proces als het Torch welding. Verschil: De
elektrode is hier een kale draad, zonder flux. De flux wordt vervangen door een
stroom van traag gas.
1. Het verbindingstype: Stomp, overlapping
2. Voorbeeld producten: Met name scheepsbouw, bouwkunde, procesinstallaties en elektrotechniek
Maureen Kint
4
