Insert & Outsert Molding Paul Simons - Product Innovator 30 maart 2009 - HRO-IPO
INHOUD 1. 2. 3. 4. 5. 6.
Inleiding Kunststof spuitgieten Metaal stansen pauze Insert-/Outsert Molding (IOM) Vragen /producten bekijken
• Technisch projectenteam • 14 ervaren specialisten • Mechanica = basis •Locatie: Eindhoven • www.innoteq.nl
• Project management • Product & procesontwikkeling • Gereedschap constructies • Project kwaliteit & inkoop • Prototype bouw • Nul- en kleinserie productie • Begeleiding massa fabricage • Productie transfer
• Zusterbedrijf van InnoteQ • Technische detachering • Engineering / Productdesign / Multimedia • 70 medewerker (veel met IPO/IO of WTB) • Locatie: Eindhoven • www.totalsupport.nl
Spuitgieten • Kunststof • Matrijs • Machine • Proces • Toleranties
Spuitgieten: kunststof • Soort KS • Krimp • (On)gevuld • (An)isotropie
Spuitgieten: matrijs 1. 2. 3. 4. 5. 6.
2-platen, 3-platen Open/dicht, schuiven, schroefspindels Voudigheid (aantal holtes) Aanspuitmethode: tak, (semi)hotrunner Uitwerpen: pennen, afstroopplaat, getrapt Temperering: koeling, verwarming
Spuitgieten: machine 1. 2. 3. 4. 5. 6.
Sluitkracht, inbouwmaten matrijs Spuiteenheid-sluiteenheid Hydraulisch, elektrisch, hybride Configuratie: horizontaal, verticaal Speciaal: 2K, rotatie-tafel, shuttle Thermoplast, thermoharder, siliconen
Spuitgieten: proces 1. 2. 3. 4.
(Semi)automatisch, handmatig Procesparameters Picker, robot, maalmolen 2K, insert-molding, IMD/IML, sandwich gasinjectie, TSG
Spuitgieten: toleranties 1. 2. 3. 4. 5. 6.
Materiaal: amorf/kristallijn Krimp, anisotropie (Niet-)matrijsgebonden maat Grootte van product Nauwkeurigheid van matrijs Reproduceerbaarheid proces
Stansen • Metaal • Stempel • Machine • Proces • Toleranties
Stansen: metaal 1. 2. 3. 4. 5. 6.
Staal Messing Fosforbrons Koper RVS Aluminium
(vernikkeld, verzinkt) (bijv. CuZn37) (bijv. CuSn6) (bijv. C1020) (bijv. X6Cr17 of AISI 304)
Stansen: stempel 1. 2. 3. 4. 5. 6.
Volgsnijbuig gereedschap Snij stempels Buig stempels Pons gereedschap Afkap gereedschap Dieptrek gereedschap
Stansen: machine
Stansen: proces 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
Automatisch, hand inleg Volggereedschap, reel-to-reel (In)snijden, buigen 3D vormen (dieptrekken) Pletten, stuiken, prägen Schroefdraad tappen, tuit trekken Verbinden: klinken, felsen, tog-l-loc
Stansen: toleranties plaatszuiverheid gaten/profielen 1. Speling zoekerpen/zoekergat 2. Nauwkeurigheid steekmaten in het gereedschap 3. Nauwkeurigheid afzonderlijke posities 4. Losse gereedschappen onnauwkeuriger product
Straks IOM, nu even
10 minuten pauze
IOM
IOM: inhoud 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.
Definitie IOM Waarom IOM ? Afbakening onderwerp Productie technieken Aandachtspunten Belangrijkste valkuilen Case studies Tijd voor vragen / bekijken producten
IOM: definitie Insert molding Het omspuiten van (metalen) delen met kunststof waarbij het kunststof drager is van de inserts
Outsert molding Het omspuiten van (metalen) platines of draad waarbij de platine of het draad drager is van het kunststof.
IOM: insert-molding
Bosch - Getriebedeckel
IOM: insert-molding
Goodmans – Loudspeaker Shroud
IOM: insert-molding
Attema – AK2 deksel
IOM: outsert-molding
Bron: Ticona
IOM: outsert-molding
Bron: TB&C Outsert Center GmbH
IOM: outsert-molding: PIF
Bron: Corus & Café Invento - Inventum
IOM: waarom? 1. Functie integratie 2. Eliminatie aantal onderdelen 3. Alternatieve verbindingstechniek voor assemblies 4. Verbeterde bedrijfszekerheid van producten 5. Vergroting van ontwerpvrijheid: 3D elektrische
circuits
IOM: voorbeeld Bestaand product
Probleem: haarscheurtjes in soldeerverbindingen onder invloed van temperatuurwisselingen
IOM: voorbeeld 15 onderdelen 2 weerstanden 6 metalen connector pennen plastic connector
printplaat 5 metalen soldeer pennen
IOM: voorbeeld Onderdelen • printplaat • weerstand • connector • connector pen • soldeer pen
Functies • vormt elektrisch circuit • isoleert elektriciteit • weerstaat soldeerproces • biedt montage geometrie
IOM: voorbeeld Onderdelen • printplaat • weerstand • connector • connector pen • soldeer pen
Functies • beperkt doorlaat van elektrische stroom • weerstaat soldeerproces
IOM: voorbeeld Onderdelen • printplaat • weerstand • connector • connector pen • soldeer pen
Functies • isoleert elektriciteit • creëert male connector geometrie • biedt trekontlasting • weerstaat soldeerproces
IOM: voorbeeld Onderdelen • printplaat • weerstand • connector • connector pen • soldeer pen
Functies • geleidt elektriciteit • creëert male pin geometrie • weerstaat soldeerproces
IOM: voorbeeld Onderdelen • printplaat • weerstand • connector • connector pen • soldeer pen
Functies • geleidt elektriciteit • weerstaat soldeerproces • weerstaat ‘wire-wrap’ krachten
IOM: voorbeeld
IOM: voorbeeld
IOM: voorbeeld
IOM: voorbeeld
IOM: voorbeeld
IOM: voorbeeld
Kostprijs product: € 23,- / 100 st. Totale investering: € 350.000,Capaciteit: 2.500.000 producten / jaar Lifecycle: 5 jaar
IOM: voorbeeld Stekker voor deflectie-unit
redesign
15 onderdelen
4 onderdelen
Eliminatie aantal onderdelen Minder montage-stappen Verbeterde bedrijfszekerheid
IOM: afbakening onderwerp Als insert materialen kunnen dienen: metaal, kunststof(folie),keramiek, textiel, rubber, glas We beperken ons tot kunststof/metaal combinaties
IOM: productietechnieken
haspel
bulk
trays
spuitgieten 1 fase: molding of
+ voorbewerken buigen / snijden
uitname IOM product
toevoer metaal
2 fasen:
(PIF)
+ nabewerken buigen / snijden testen / inspectie afmontage
Premolding + plaatsen in matrijs
tussenbewerking molding
+ verpakken
haspel
bulk
trays
IOM: aandachtspunten=! Gereedschap
Proces
Productontwerp Inserts / leadframe
Materiaal
Mechanisatie
IOM: !materiaal! Kunststof 1. Vulling en vulgraad -> anistropie & krimpgedrag 2. Viscositeit 3. Bijbehorende matrijs temperatuur (ivm inleg)
Metaal + bedekking 1. Eisen t.b.v. Elektrische contactering (soldeerbaarheid) & corrosie 2. Oppervlaktegesteldheid ivm afdichting metaal/kunststof 3. Temperatuurbestendigheid
IOM !ontwerp! 1.
Verankering metaal in of aan kunststof
2.
Overgang metaal / kunststof / matrijs
3.
Details van metaaldeel tbv positionering in matrijs
4.
Maat-toleranties metaaldeel (tgv snijden & buigen, batch-tobatch, dikte plating)
5.
Hardheid ivm vervormbaarheid & afknijpen
6.
Stijfheid metaaldeel (risico wegspuiten)
7.
Braamrichting metaaldeel
IOM !matrijs! 1. 2. 3. 4. 5. 6.
Plaats van de aanspuiting kritisch Ontluchtingsvoorzieningen, meer obstakels Afknijpvlakken corrigeerbaar (braamvorming) Positionering & ondersteuning van leadframes & inserts Inzetdelen (kwetsbaarheid, koeling) Vervuiling van gereedschap t.g.v. inlegdelen
IOM !stempel! 1. Balans in krachtverdeling (strookverschuiving, sabelkromheid) 2. Snijspleet 3. Nauwkeurigheid geleiding & zoekers 4. Stabiliteit en maatvastheid van strook 5. Stabiliteit gereedschap 6. Minimalisering van kwetsbaarheid gereedschapsonderdelen
IOM !spuitgietproces! 1. Inspuitsnelheid 2. Cyclustijd bij handmatige inleg vaste takt of mensbepaald ? 3. Vloeigedrag 4. Temperatuur 5. Veiligheid a. Man b. Machine c. Matrijs (signalering op inlegdelen)
IOM !stans proces! 1. Stabiliteit machine (gesloten frame of Cframe) 2. Standtijden / bestelgrootte 3. Opzetnauwkeurigheid machine 4. Reparatie & onderhoud (slijpschema’s)
IOM !mechanisatie! 1.
2.
Graad van mechanisatie vs. complexiteit, aantallen & product lifecycle Handling / aanvoer van inserts of platines zonder verstoringen of productvervormingen
3.
Let op flexibiliteit in type producten op 1 station
4.
Constantere kwaliteit mogelijk door beperking arbeidsfactor
IOM: valkuilen
IOM: valkuilen Materiaalkeuze productontwerp matrijs • Vervorming door combinatie leadframe + anisotrope krimp • Onvoldoende ondersteuning van leadframe tijdens omspuiten • Complexiteit leadframe niet geschikt voor reproduceerbare / gemechaniseerde inleg Mechanisatie • (te) Hoge graad van mechanisatie Project-uitvoering • Overslaan prototype fase
IOM: case studies
IOM: deurslot Deksel voor elektrisch auto-deurslot (grootserie) 1. Glasgevuld PA 6.6 + vertind forsforbrons leadframe 2. Links + rechts op a-symmetrisch leadframe 3. “2-voudig met semi- hotrunner aanspuiting Mechanisatie: 1. doorvoer leadframe op haspel, 2. Met robothand: a. uitname producten na vrijsnijden b. plaatsen op elektrische tester c. separate afvoer goed/fout en links + rechts
IOM: deurslot Pre-molding vanwege 1. Voorkomen wegspuiten leadframes (lengte / stijfheid) 2. wanddikte connector Toepassing glasparels vanwege 1. Kromtrekken door asymmetrie leadframe 2. Grotere wanddikte
IOM: 3G/4G Behuizing spanningsregelaar voor auto-dynamo (grootserie) 1. Glasgevuld PBT + vertind forsforbrons leadframe 2. Afgemonteerd met koolborstel 3. 4-voudige matrijs met semi-hotrunner
IOM: 3G/4G Mechanisatie: 1. Geschikt voor 2 product typen 2. Vrijsnijden + buigen leadframe 3. Met robothand: a. b. c.
4.
overzetten leadframe in matrijs uitname producten + plaatsen op elektrische tester selectie + plaatsing in trays
Separaat handmatige montage koolborstel
IOM: 3G/4G Product – proces - matrijs 1. Positie soldeerpootjes ivm printplaatmontage buigen als laatste bewerking 2. Loskrimpen metalen oren aanpassing receptuur masterbatch (trial and error) 3. Box effect connector bomberen van kern 4. Anisotrope krimp matrijscorrectie (empirisch) Project 1. Ramp-up scenario: geen separate protofase, aanlopen & product engineering parallel aan massaproductie 2. Meerdere types op 1 mechanisatie 3. Product met additionale montage 4. Samenwerking externe partijen vwb mechanisatie
IOM: telecom frame Draagframe voor GSM display (grootserie) 1. RVS frame met omspoten TPE-randen 2. Aandachtspunten: dikte, stijfheid, uiterlijk, afdichting 3. 4-voudige matrijs, hotrunner systeem met 8 neuzen
IOM: telecom frame Keuze mechanisatie 1. Handmatige inleg, China productie 2. Los inleggen in raamwerk, los in tray 3. Meerdere kopie opstellingen
IOM: telecom frame Product – proces - matrijs Niet reproduceerbare aanspuitrest hotrunner custom made Hotrunner (KeyTec patent) Ongewenst krimp effect ander type TPE Braamvorming nauwkeurige afknijpvlakken + proces optimalisatie Luchtinsluiting ontluchting, onderhoud Zichtproduct, decoratieve eisen Project Concurrent Engineering, product modificaties gedurende productie
IOM: Chinese mechanisatie
Tot slot
tijd om vragen te stellen & producten te bekijken
