Lage druk spuitgieten, wat is het, hoe wordt het gebruikt en waar, het proces

 

Lagedrukgieten is een techniek die we allemaal zien en tegenkomen in ons dagelijks leven. Hoewel je het misschien niet beseft, is lagedrukgieten een integraal onderdeel van veel van de apparaten en toestellen die je dagelijks gebruikt. Het gaat geruisloos zijn gangetje en je staat er waarschijnlijk niet bij stil.

Hier bij QL-Custom hebben we vele jaren ervaring met lagedruk spuitgieten, dus we dachten dat we in dit artikel enkele van de belangrijkste punten over dit proces met je konden delen.

Hier volgt een snel antwoord, daarna gaan we dieper in op het proces en de voordelen van lage druk spuitgieten, niet alleen voor toepassingen maar ook voor het milieu.

 

Dus wat is lagedruk spuitgieten? Low Pressure Molding is een techniek voor het beschermen en inkapselen van componenten die gevoelig zijn voor schade, vocht of andere externe invloeden. Typisch in toepassingen zoals bedrading en printplaten. Met behulp van materialen die bekend staan als hotmelts, worden polymeren gebruikt om onderdelen af te dichten met behulp van gespecialiseerde machines.

 

Polyamidematerialen op basis van dimeerzuur, vaak 'hot melts' genoemd, zijn thermoplasten die bij verhitting tot specifieke temperaturen buigzaam en kneedbaar worden voor gebruik rond kostbare connectoren en verbindingen.

 

 

Waarom het lagedrukspuiten wordt genoemd

 

Lagedrukspuitgieten (of LPM) in het bijzonder is, zoals de naam al doet vermoeden, het gebruik van processen en technieken met een lagere druk die worden gebruikt waar componenten kunnen lijden onder de normale druk of extreme hitte die anders wordt gebruikt in de meer standaard druktoepassingen van de industrie.

Nogmaals, er zijn twee belangrijke redenen waarom een toepassing het gebruik van Low Pressure Molding vereist.

 

Buigzaamheid

Een belangrijke factor is dat de toegepaste thermoplasten viskeuzer moeten zijn. Dankzij de viscositeit kan het geïnjecteerde materiaal in veel kleine of complexe ruimtes en holtes worden aangebracht. Om het materiaal onder lage druk aan te brengen, wordt vaak een handmatig tandwielpompproces gebruikt. Dit zorgt voor voldoende druk om het viscose materiaal tussen de onderdelen aan te drijven.

Dit helpt voorkomen dat kwetsbare onderdelen losraken of breken en biedt meer bescherming en stabiliteit aan anders onbeschermde elektronica.

De viscositeit wordt gemeten in wat bekend staat als centipoise - een specifieke meeteenheid, en bij ongeveer 410F (210C) vormt dit de consistentie van 'pannenkoekensiroop' die voldoende en veilig is voor toepassingen onder lage druk.

 

Hechting

Over het algemeen worden polyamidematerialen beschouwd als hoogwaardige hotmelt. Polyamide heeft een hechtende eigenschap die helpt bij het afdichten van onderdelen.

 

Het proces van lagedruk spuitgieten

 

Als een printplaat of ander circuit onder lage druk gegoten moet worden, dan zal de printplaat na de productie overgaan naar de volgende fase, namelijk Low Pressure Molding.

Low Pressure Mold begint in de vorm van kleine korrels, deze korrels worden afgemeten in de juiste hoeveelheid/gewicht en ingevoerd in een gespecialiseerde LPM machine - die ook de mal bevat die moet worden gevuld. De afgewerkte printplaat wordt in de machine geplaatst - of er wordt een cold-mold set aangebracht als een eerste barrière tegen de warmte van de injectie onder druk. Dan is het klaar om de thermoplastische hoofdlaag aan te brengen. Na verhitting tot 410F wordt de polyamide geïnjecteerd - handmatig of mechanisch met lage druk methoden, meestal rond de 50 tot 200 PSI.

Het debiet wordt gehandhaafd en gereguleerd, het omgeeft de componenten en begint zelfs te drogen en af te dichten bij contact. De geïnjecteerde hoeveelheid wordt precies gemeten en gericht om alle benodigde onderdelen te vullen en een afgewerkt oppervlak achter te laten. Dankzij de hoge snelheid duurt dit proces meestal maar een paar seconden per toepassing, waarbij de tijd voor het injecteren, drogen en afwerken kan oplopen tot ongeveer 1 minuut. Dit resulteert in levensvatbaarheid voor massaproductie.

 

Injectie om krimp tegen te gaan

 

Eenmaal geïnjecteerd zal het polyamide tijdens de droogfase in omvang afnemen of krimpen. Om dit te compenseren, wordt de eenheid continu geïnjecteerd om de druk tegen de eenheden te handhaven en de ruimte op te vullen die door het krimpen is ontstaan. Dit proces wordt voortgezet totdat het polyamide verandert van een vloeistof in een vaste stof, d.w.z. verwarmd in afgekoeld. Ondertussen absorbeert de koudgiettoepassing alle onnodige druk en warmte die tijdens het proces kan ontstaan.

 

Het is bewezen dat deze techniek kwetsbare componenten beschermt zonder de elektronica of soldeerverbindingen te beschadigen en zonder de prestaties van het apparaat te belemmeren.

 

Waarom we lage druk spuitgieten gebruiken

 

Sinds de jaren 1970, toen het spuitgieten onder lage druk in Europa werd ontwikkeld, heeft het gebruik zich verspreid naar de meeste industriële en consumentengebieden. In eerste instantie ontwikkeld voor de auto-industrie ter vervanging van zwaardere alternatieven zoals het pottingproces, dat ook giftiger was, en om een efficiënte, afgedichte en beschermende omgeving te bieden voor onderdelen die anders te lijden zouden hebben van overmatige spanning en breuk.

 

Sindsdien zijn de technieken nog verder verbeterd en bieden ze een betere bescherming en zijn ze geschikt voor complexere systemen. Low Pressure Molding heeft zich dus niet alleen uitgebreid naar industriële en commerciële toepassingen, maar ook naar militaire en ruimtevaarttoepassingen, waar extremere apparatuur en elektronica robuustere oplossingen vereisen.

 

Voeg hieraan toe dat lage druk spuitgieten een minder giftige milieuvriendelijke oplossing is en je kunt zien waarom het gebruik zich heeft uitgebreid naar de meeste gebieden van circuitbescherming.

Hier is een lijst met typische toepassingen voor lagedrukspuitgieten

1. Militair
2. Ruimtevaart
3. Automotive
4. Statische industriële apparatuur
5. Mobiele industriële uitrusting
6. Bouwmachines
7. Consumentenelektronica
8. Motoren en besturingskaarten
9. Onderwaterapparatuur
10. Sensoren
11. Verlichtingsopstellingen
12. Mobiele elektronica zoals USB-sticks en afstandsbedieningen
13. Bijna alle vormen van gefabriceerde bedrading

 

In veel toepassingen heeft het gieten zelf zich ontwikkeld.De gietvorm die wordt gebruikt in USB Pen drives en Remote Car Door Locks maakt bijvoorbeeld vaak deel uit van de volledige buitenbehuizing van het product, of dicteert in sommige gevallen de vorm van de buitenbehuizing.

 

De voordelen van lagedruk spuitgieten

 

Lichtgewicht materiaal

In tegenstelling tot zwaardere, omslachtigere technieken, leveren hotmelts een gewichtsefficiënter eindproduct dat ideaal is voor de meeste toepassingen.

 

Waterdichte afwerking

Units die anders gevoelig zouden kunnen zijn voor waterschade, kunnen nu hermetisch van buitenaf worden afgesloten, waardoor soms diepwaterapparatuur veilig en volledig functionerend blijft.

 

Hechting op meerdere oppervlakken

Bij het spuitgieten onder lage druk en met koudspuitgieten kunnen veel verschillende materialen met lijm worden aangebracht om de onderdelen te stabiliseren en op hun plaats te houden.

 

Schokbestendig

PCB's en andere componenten die worden gebruikt in omgevingen met een hoge impact kunnen nu beter worden beschermd tegen schokken en andere schade tijdens het gebruik.

 

Chemisch bestendig

Componenten die in contact komen met extern toegepaste niet-zuurhoudende chemicaliën kunnen nu worden beschermd zonder dat er schade optreedt aan de interne circuits.

 

Compact

Het gebruik van lagedrukafdichtingen biedt interne bescherming, waardoor er minder uitwendige bescherming nodig is. Dit leidt tot een compacter en ruimtebesparend ontwerp, zonder dat dit ten koste gaat van de stabiliteit en bescherming.

 

Esthetisch

Deze vorm van afdichten en gieten biedt veel grotere verbeteringen ten opzichte van vorm en ontwerp dan eerdere beschermingsmethoden.

 

Naleving

Alle thermoplastische en polyamidematerialen voldoen aan de ISO-goedgekeurde normen voor gezondheid en veiligheid in alle toepassingen.

 

 

Milieuvoordelen van lagedruk spuitgieten

 

In feite heeft spuitgieten als geheel veel milieuvoordelen ten opzichte van eerdere praktijken en in sommige gevallen verlengt het de voordelen die het gebruik van dit proces tenietdoen. Dit zijn de belangrijkste milieuvoordelen van spuitgieten.

 

Natuurlijke producten

Alle ingrediënten die worden gebruikt in Pressure Molding zijn natuurlijke materialen.

 

Recycleerbaar

Al het overtollige materiaal dat wordt geproduceerd door Pressure Molding is volledig recyclebaar. Het materiaal kan worden teruggewonnen en talloze keren worden hergebruikt. Dit betekent dat Pressure Molding een Zero Waste-oplossing is.

 

Vrij van gevaarlijke dampen

Het proces van spuitgieten produceert geen gevaarlijke materialen, noch in de lucht, noch in vloeibare of vaste vorm.

 

Product levensduurverlenging

Producten die anders een houdbaarheidsdatum zouden hebben gekregen, kunnen nu langer bewaard en gebruikt worden.

 

Minder productbreuken

 

Nu producten robuuster zijn, is de kans op breuken of fouten kleiner, wat betekent dat er minder printplaten of circuits worden weggegooid en/of moeten worden vervangen.

Conclusie

 

Zoals in het begin al is gezegd, zijn lagedrukvormen zo gewoon geworden dat we ze nauwelijks nog dagelijks om ons heen zien, ook al komen we ze waarschijnlijk meerdere keren per dag tegen op ons werk en thuis.

 

Typische consumenten- en kleine toepassingen zijn producten zoals kabels of kabelknooppunten waar ze worden gebruikt om kabeluiteinden te versterken en te beschermen. Producten die je dagelijks oppakt en gebruikt, zoals de afstandsbediening van je autodeur of zelfs de afstandsbediening van je tv, bevatten waarschijnlijk ook Low Pressure Molding-producten om te helpen hun levensduur te verlengen en eventuele schokken waarmee ze in contact kunnen komen.

 

Als je een toepassing hebt waarbij je overweegt Low Pressure Molding toe te passen, of zelfs als je wilt weten of je product geschikt - of klaar - is voor dit proces, dan is het altijd een goed idee om meer informatie in te winnen.

 

Als je je specifieke project wilt bespreken, of het nu gaat om een handvol prototypen of om een serie van duizenden exemplaren, dan kun je het volgende doenkom met ons praten hier op LPM  waar een van onze ervaren gespecialiseerde teamleden je kan helpen met je aanvraag en je door alle noodzakelijke processen kan leiden.