Stampaggio a bassa pressione, cos'è, come si usa e dove, il processo

 

Lo stampaggio a bassa pressione è una tecnica che tutti vediamo e incontriamo nella vita di tutti i giorni. Anche se non ve ne rendete conto, lo stampaggio a bassa pressione è parte integrante di molti elettrodomestici e attrezzature che utilizzate quotidianamente. Si svolge silenziosamente e probabilmente non ci si pensa due volte.

Qui a QL-Custom abbiamo molti anni di esperienza nello stampaggio a bassa pressione, quindi abbiamo pensato di condividere con voi alcuni dei punti principali di questo processo in questo articolo.

Ecco una rapida risposta, poi approfondiremo il processo e i vantaggi dello stampaggio a bassa pressione, non solo per le applicazioni ma anche per l'ambiente.

 

Che cos'è lo stampaggio a bassa pressione? Lo stampaggio a bassa pressione è una tecnica per proteggere e incapsulare i componenti soggetti a danni, umidità o altre influenze esterne. È tipica di applicazioni come il cablaggio e i circuiti stampati. Grazie a materiali noti come hot-melts, i polimeri vengono utilizzati per sigillare i componenti utilizzando macchinari specializzati.

 

I materiali poliammidici a base di acido dimero, spesso definiti "hot-melts", sono termoplastici che, se riscaldati a temperature specifiche, diventano malleabili per l'uso intorno a connettori e collegamenti preziosi.

 

 

Perché si chiama stampaggio a bassa pressione

 

Lo stampaggio a bassa pressione (o LPM), in particolare, è, come suggerisce il nome, l'uso di processi e tecniche a bassa pressione utilizzati nei casi in cui i componenti possono risentire della normale pressione o del calore estremo altrimenti utilizzati nelle applicazioni di stampaggio a pressione più standard del settore.

Per ribadire che le ragioni principali per cui un'applicazione può richiedere l'uso dello stampaggio a bassa pressione sono due.

 

Malleabilità

Uno dei fattori principali è la necessità che i materiali termoplastici applicati siano più viscosi. La viscosità consente di applicare il materiale iniettato in spazi e cavità molto piccoli o complessi. Per l'applicazione a bassa pressione si utilizza spesso una pompa a ingranaggi manuale, che fornisce una pressione sufficiente per spingere il materiale viscoso tra i componenti.

In questo modo si evita che i componenti fragili si stacchino o si rompano e si garantisce una maggiore protezione e stabilità ai componenti elettronici altrimenti non protetti.

La viscosità viene misurata in un valore noto come centipoise - un'unità di misura specifica, e a circa 210C (410F) ha la consistenza di uno "sciroppo per frittelle", sufficiente e sicuro per le applicazioni a bassa pressione.

 

Adesività

In generale, i materiali in poliammide sono considerati hot-melt ad alte prestazioni. Il poliammide ha una qualità adesiva che lo accompagna e che contribuisce a sigillare i componenti.

 

Il processo di applicazione dello stampaggio a bassa pressione

 

Se una scheda PCB o altri circuiti devono essere stampati a bassa pressione, dopo la produzione del PCB si passa alla fase successiva, ovvero lo stampaggio a bassa pressione.

Lo stampo a bassa pressione inizia in forma di piccoli pellet, che vengono misurati nella quantità/peso corretto richiesto e inseriti in una macchina LPM specializzata, che ospita anche la sagoma dello stampo da riempire. Il PCB finito viene inserito nella macchina o viene applicato un set di stampi a freddo come barriera iniziale contro il calore dell'iniezione a pressione. Quindi è pronto per l'applicazione dello strato termoplastico principale. Una volta riscaldata a 410 F, la poliammide viene iniettata manualmente o meccanicamente con metodi a bassa pressione, in genere da 50 a 200 PSI.

Il flusso è mantenuto e regolato, circonda i componenti e inizia a essiccare e sigillare al contatto. La quantità iniettata viene misurata e diretta esattamente per riempire tutti i componenti necessari e lasciare una superficie finita. I progressi ad alta velocità fanno sì che questo processo richieda in genere solo pochi secondi per ogni applicazione, con un tempo di iniezione, asciugatura e finitura completo che si estende fino a circa 1 minuto. Il risultato è la fattibilità della produzione di massa.

 

Iniezione per combattere il restringimento

 

Una volta iniettata, la poliammide si riduce o si restringe durante la fase di essiccazione. Per compensare questo fenomeno, l'unità viene iniettata continuamente per mantenere la pressione contro le unità e riempire qualsiasi vuoto lasciato dal ritiro. Questo processo continua fino a quando la poliammide si trasforma da liquida a solida, cioè da riscaldata a raffreddata. Nel frattempo, l'applicazione dello stampo a freddo assorbe qualsiasi pressione e calore indebiti che possono verificarsi durante il processo.

 

È stato dimostrato che questa tecnica protegge i componenti fragili senza rompere l'elettronica o le giunzioni di saldatura e non ostacola le prestazioni dell'unità.

 

Perché usiamo lo stampaggio a bassa pressione

 

Dagli anni '70, quando lo stampaggio a bassa pressione è stato sviluppato in Europa, l'uso si è diffuso nella maggior parte dei settori industriali e di consumo. Inizialmente è stata sviluppata per l'industria automobilistica per sostituire alternative più pesanti come il processo Potting, che era anche più tossico, e per fornire un ambiente efficiente, sigillato e protettivo per i componenti che altrimenti avrebbero subito sollecitazioni e rotture eccessive.

 

Da allora le tecniche sono migliorate ulteriormente, fornendo una maggiore protezione e potendo coprire sistemi più complessi. Lo stampaggio a bassa pressione si è quindi esteso non solo agli usi industriali e commerciali, ma anche alle applicazioni militari e aerospaziali, dove apparecchiature ed elettronica più estreme richiedono soluzioni più robuste.

 

Se a questo si aggiunge che lo stampaggio a bassa pressione è una soluzione ecologica meno tossica, si capisce perché il suo utilizzo si sia esteso alla maggior parte delle aree di protezione dei circuiti.

Ecco un elenco di applicazioni tipiche dello stampaggio a bassa pressione

1. Militare
2. Aerospaziale
3. Automotive
4. Apparecchiature industriali statiche
5. Attrezzature industriali mobili
6. Attrezzature per l'edilizia
7. Elettronica di consumo
8. Motori e schede di controllo
9. Apparecchiature sommergibili
10. Sensori
11. Setup di illuminazione
12. Elettronica mobile, come unità USB e telecomandi
13. Quasi tutte le forme di cablaggio fabbricato

 

In molte applicazioni lo stampaggio stesso ha sviluppatod diventare una parte essenziale dell'unità stessa; ad esempio, lo stampaggio utilizzato nelle pen drive USB e nelle serrature a distanza per auto spesso costituisce parte o l'intero involucro esterno del prodotto, o in alcuni casi detta la forma dell'involucro esterno.

 

I vantaggi dello stampaggio a bassa pressione

 

Materiale leggero

Rispetto alle tecniche più pesanti e ingombranti, le fusioni a caldo forniscono un prodotto finale più efficiente in termini di peso, ideale per la maggior parte delle applicazioni.

 

Finitura a tenuta stagna

Le unità che altrimenti potrebbero essere soggette a danni causati dall'acqua possono ora essere sigillate ermeticamente dall'esterno, consentendo alle apparecchiature per acque profonde di rimanere sicure e perfettamente funzionanti.

 

Adesione a più superfici

Lo stampaggio a bassa pressione, insieme allo stampo a freddo, consente di applicare una moltitudine di materiali diversi con l'adesivo per contribuire a stabilizzare e fissare i componenti in posizione.

 

Resistente agli urti

I circuiti stampati e gli altri componenti utilizzati in ambienti ad alto impatto possono ora godere di una maggiore protezione dagli urti e da altri danni subiti durante l'uso.

 

Resistente agli agenti chimici

I componenti che entrano in contatto con sostanze chimiche applicate esternamente e non acide possono ora essere protetti senza danneggiare i circuiti interni.

 

Compatto

L'uso di guarnizioni a bassa pressione fornisce una protezione interna, che richiede una minore necessità di protezione esterna. Ciò consente di ottenere un design più compatto e poco ingombrante, senza compromettere la stabilità e la protezione.

 

Estetica

Questo metodo di sigillatura e stampaggio offre miglioramenti molto più consistenti in termini di forma e design rispetto ai metodi di protezione precedenti.

 

Conformità

Tutti i materiali termoplastici e poliammidici sono conformi agli standard approvati dall'ISO per la salute e la sicurezza in tutte le applicazioni.

 

 

Vantaggi ambientali dello stampaggio a bassa pressione

 

In effetti, lo stampaggio a pressione nel suo complesso presenta molti vantaggi ambientali rispetto alle pratiche precedenti e, in alcuni casi, prolunga i benefici che annullano l'uso di questo processo. Ecco i principali vantaggi ambientali dello stampaggio a pressione.

 

Prodotti naturali

Tutti gli ingredienti utilizzati nel Pressure Molding sono materiali naturali.

 

Riciclabile

Il materiale in eccesso prodotto dallo stampaggio a pressione è completamente riciclabile. Il materiale può essere recuperato e riutilizzato numerose volte. Ciò significa che lo stampaggio a pressione è una soluzione a rifiuti zero.

 

Senza fumi pericolosi

Il processo di stampaggio a pressione non produce materiali pericolosi, né in aria né in forma liquida o solida.

 

Estensione della vita del prodotto

I prodotti che altrimenti avrebbero avuto una data di scadenza possono ora essere conservati e utilizzati dopo un periodo di tempo maggiore.

 

Meno rotture di prodotti

 

Ora che i prodotti sono più robusti, le possibilità di rotture o guasti sono minori, il che significa che un minor numero di PCB o circuiti viene scartato e/o deve essere sostituito.

Conclusione

 

Come accennato all'inizio, le pratiche di stampaggio a bassa pressione sono diventate così comuni che a malapena le notiamo intorno a noi ogni giorno, anche se probabilmente le incontriamo più volte al giorno nella nostra vita lavorativa e domestica.

 

Le applicazioni tipiche per i consumatori e le piccole imprese includono prodotti come i cavi o le giunzioni di cavi, dove vengono utilizzati per rafforzare e proteggere le estremità dei cavi. Anche i prodotti che si usano quotidianamente, come il telecomando della portiera dell'auto o il telecomando del televisore, probabilmente contengono prodotti per lo stampaggio a bassa pressione che contribuiscono a prolungarne la durata e gli eventuali impatti con cui possono entrare in contatto.

 

Se avete un'applicazione per la quale state valutando la necessità di ricorrere allo stampaggio a bassa pressione, o anche se volete sapere se il vostro prodotto è adatto o pronto per questo processo, è sempre una buona idea ottenere maggiori informazioni.

 

Se desiderate discutere del vostro progetto specifico, sia che si tratti di una manciata di unità prototipo o di una serie di migliaia di unità, alloravenite a parlare con noi qui a LPM  dove uno dei membri del nostro team di esperti potrà assistervi nella vostra richiesta e guidarvi attraverso le procedure necessarie.