Hoe werkt het ontvormen van ondersnijdingen bij spuitgieten?

Bob Kocken ·
Complex kunststof spuitgietonderdeel met ondersnijtingen dat uit een gepolijste stalen matrijs wordt uitgeworpen, schuifblokken gedeeltelijk teruggetrokken.

Het ontvormen van ondersnijdingen bij spuitgieten gebeurt met mechanische hulpconstructies in de matrijs, zoals schuivers, lifters of inklapbare kernen. Deze elementen bewegen tijdens het openen van de matrijs zodat het product loskomt zonder beschadigd te raken. Welke techniek je kiest, hangt af van de geometrie van het product, de materiaaleigenschappen en de gewenste productiekosten.

Ondersnijdingen zijn gebieden in een spuitgietproduct die niet in de rechte trekrichting van de matrijs vallen. Ze vormen een uitdaging bij het ontvormen, maar zijn in de meeste gevallen technisch goed oplosbaar. In dit artikel beantwoorden we de meest gestelde vragen over het ontvormen van ondersnijdingen bij het spuitgieten van kunststof.

Welke technieken worden gebruikt om ondersnijdingen te ontvormen?

De meest gebruikte technieken voor het ontvormen van ondersnijdingen bij spuitgieten zijn schuivers, lifters, inklapbare kernen en handmatig verwisselbare inzetstukken. De keuze hangt af van de positie van de ondersnijding, de complexiteit van de geometrie en de vereiste productiesnelheid.

Elke techniek heeft een eigen toepassingsgebied:

  • Schuivers bewegen zijwaarts in de matrijs en lossen ondersnijdingen op de buitenkant van het product op.
  • Lifters bewegen diagonaal mee met de uitwerper en pakken inwendige ondersnijdingen aan.
  • Inklapbare kernen vouwen naar binnen samen voordat het product wordt uitgeworpen, wat handig is bij ronde of ringvormige inwendige geometrieën.
  • Verwisselbare inzetstukken worden handmatig geplaatst of verwijderd en zijn geschikt voor kleine series of bijzonder complexe vormen.

Voor spuitgieten van kunststof geldt dat de keuze voor een techniek altijd al in de ontwerpfase wordt bepaald. Een goede afstemming tussen productontwerp en matrijsbouw voorkomt dure aanpassingen achteraf.

Wat is het verschil tussen schuivers en lifters bij spuitgieten?

Schuivers bewegen horizontaal of zijwaarts in de matrijs en lossen externe ondersnijdingen op, terwijl lifters diagonaal bewegen en interne ondersnijdingen aanpakken. Het grootste verschil zit in de richting van beweging en het type ondersnijding dat ze oplossen.

Schuivers worden aangedreven door schuine pennen of hydraulische cilinders en openen gelijktijdig met de matrijs. Ze zijn geschikt voor gaten, haken, ribbels of uitsteeksels aan de buitenzijde van een product. Lifters zijn onderdeel van het uitwerpsysteem en bewegen mee als de uitwerpplaat beweegt. Ze lossen ondersnijdingen op die zich aan de binnenzijde of onderzijde van het product bevinden, zoals inwendige ribben of vergrendelmechanismen.

Beide oplossingen verhogen de complexiteit en kosten van de matrijs, maar zijn bij veel spuitgietproducten onvermijdelijk als de gewenste functionaliteit dit vereist.

Wanneer is een ondersnijding te complex om te ontvormen?

Een ondersnijding is te complex om te ontvormen wanneer de geometrie meerdere conflicterende bewegingsrichtingen vereist, de wanddikte te gering is om mechanische krachten op te vangen, of wanneer de combinatie van meerdere ondersnijdingen in één product de matrijs technisch onuitvoerbaar of economisch onhaalbaar maakt.

In de praktijk zijn er grenzen aan wat mechanisch haalbaar is. Factoren die de complexiteit verhogen:

  • Ondersnijdingen op meerdere zijden tegelijk, waardoor schuivers elkaar in de weg zitten
  • Zeer diepe of smalle ondersnijdingen waarbij de matrijs niet voldoende ruimte heeft voor de beweging
  • Dunwandige geometrieën die de mechanische belasting van het ontvormen niet aankunnen
  • Ondersnijdingen die volledig omsloten zijn, zodat geen enkele bewegingsrichting vrijkomt

In zulke gevallen is het verstandig om het productontwerp te herzien. Soms is een aanpassing van een paar millimeter al voldoende om de ondersnijding te elimineren of te vereenvoudigen.

Hoe beïnvloedt het ontvormen van ondersnijdingen de matrijs- en productiekosten?

Het ontvormen van ondersnijdingen verhoogt de matrijskosten aanzienlijk, omdat extra mechanische componenten zoals schuivers en lifters moeten worden ontworpen, gefabriceerd en nauwkeurig afgesteld. Daarnaast kunnen langere cyclustijden en een hogere onderhoudsbehoefte de productiekosten per stuk verhogen.

Een matrijs zonder ondersnijdingen is altijd goedkoper en sneller te produceren dan een matrijs met meerdere schuivers. Elke schuiver voegt constructieve complexiteit toe, vereist extra nauwkeurigheid bij het frezen en slijpen, en moet periodiek worden gecontroleerd op slijtage. Bij hoge productievolumes kunnen de meerkosten van een complexe matrijs worden terugverdiend door de lagere stukprijs, maar bij kleine series wegen de matrijskosten zwaarder mee.

Het is daarom verstandig om in de ontwerpfase al een kosten-batenanalyse te maken: is de ondersnijding functioneel noodzakelijk, of kan het ontwerp worden aangepast om de matrijskosten te beperken?

Kan productontwerp ondersnijdingen voorkomen of vereenvoudigen?

Ja, slim productontwerp kan ondersnijdingen in veel gevallen voorkomen of vereenvoudigen. Door vroegtijdig rekening te houden met de trekrichting van de matrijs, kunnen ontwerpers geometrieën aanpassen zodat schuivers of lifters niet nodig zijn, wat de matrijs eenvoudiger en goedkoper maakt.

Concrete ontwerpstrategieën om ondersnijdingen te vermijden of te vereenvoudigen:

  • Trekhoeken toepassen: een kleine hoek op wanden maakt het ontvormen eenvoudiger en voorkomt dat geometrieën als ondersnijding worden gezien.
  • Splitsing in de partinglijn: door de matrijs slim te splitsen, kunnen sommige schijnbare ondersnijdingen worden opgelost zonder extra bewegende delen.
  • Herpositionering van details: een gat, haak of ribje op een andere positie of in een andere richting plaatsen kan de ondersnijding elimineren.
  • Tweedeling van het product: een product in twee afzonderlijke spuitgietdelen splitsen en daarna samenvoegen kan complexe ondersnijdingen omzeilen.

Dit vraagt om nauwe samenwerking tussen productontwikkelaar en matrijzenmaker al in een vroeg stadium van het ontwerp.

Welke materialen zijn geschikt voor het ontvormen van flexibele ondersnijdingen?

Voor flexibele ondersnijdingen zijn zachte, elastische kunststoffen het meest geschikt, zoals polypropyleen (PP), polyethyleen (PE) en thermoplastische elastomeren (TPE). Deze materialen kunnen tijdelijk vervormen tijdens het ontvormen en veren daarna terug in hun oorspronkelijke vorm, waardoor mechanische hulpconstructies in de matrijs overbodig worden.

Dit principe heet “strippen” of “afstropen”: de matrijs opent eenvoudig en het product wordt met lichte kracht over de ondersnijding heen getrokken. De toepasbaarheid hangt af van de diepte van de ondersnijding, de wanddikte van het product en de elasticiteit van het materiaal. Harde materialen zoals ABS, polycarbonaat of glasvezelversterkte kunststoffen lenen zich hier niet voor, omdat ze breken of blijvend vervormen bij te grote krachten.

Bij het ontwerpen van spuitgietproducten met flexibele ondersnijdingen is het verstandig om de materiaalkeuze en de geometrie van de ondersnijding samen te beoordelen, zodat het afstropen betrouwbaar werkt in de productie.

Hoe wij helpen bij het ontvormen van ondersnijdingen

Het ontvormen van ondersnijdingen vraagt om diepgaande kennis van matrijsbouw, materiaaleigenschappen en productontwerp. Wij bieden die kennis als totaalpartner, van het eerste ontwerp tot de serieproductie:

  • Analyse van je productgeometrie op ontvormbaarheidsproblemen al in de ontwerpfase
  • Advies over de meest kostenefficiënte ontvormtechniek voor jouw specifieke product
  • Eigen matrijzenmakerij voor het bouwen van complexe matrijzen met schuivers, lifters en inklapbare kernen
  • Moderne spuitmachines met een sluitkracht tot 600 ton voor producten van uiteenlopende afmetingen
  • Begeleiding bij materiaalkeuze, ook voor flexibele ondersnijdingen

Wil je weten hoe wij jouw product het beste kunnen ontvormen? Neem contact met ons op en we kijken samen naar de beste oplossing voor jouw situatie.

Gerelateerde artikelen