A volte c’è uno strumento che vorresti comprare, ma non puoi giustificare il costo. In questo caso, perché non fabbricarlo? Per me, una macchina per lo stampaggio a iniezione di plastica rientrava in questa categoria – e si è scoperto che non sono difficili da fare.
Volevo fare parti in plastica solida per alcuni dei miei esperimenti scientifici amatoriali. Ci sono diversi modi per fare cose di plastica, ognuno con i suoi vantaggi e svantaggi. Spesso basta tagliare il materiale grezzo per ottenere la forma desiderata. Alcune plastiche possono essere colate versando una resina liquida con indurente in uno stampo (vedi “DIY Rotocaster,” Make: Volume 41). La formatura sotto vuoto funziona bene per fare cose da sottili fogli di plastica (vedi “Kitchen Floor Vacuum Former,” Make: Volume 11). Ho considerato di fare una stampante 3D, ma per le poche parti di plastica che immaginavo di aver bisogno, non valeva la pena di spendere tempo e denaro.
Lo stampaggio a iniezione di plastica esiste da quando è stata inventata la termoplastica. È un ottimo modo per fare molte copie di una parte velocemente, e quello che mi piace di più è che è facile riutilizzare vecchi oggetti di plastica per farne di nuovi.
Così ho costruito uno stampo a iniezione basato sui piani del libro di Vincent R. Gingery Secrets of Building a Plastic Injection Molding Machine. David Gingery potrebbe essere considerato un precursore del Maker Movement – lui e suo figlio Vincent hanno scritto un’intera serie di libri sulla costruzione di strumenti per l’officina meccanica.
Questo progetto dovrebbe costare tra i 100 e i 200 dollari. Dipende molto da dove viene acquistato il metallo. Avevo già molto del metallo, lasciato da altri progetti. Provate a trovare un amichevole rivenditore di ferro locale, piuttosto che ottenere il metallo online o da un negozio di ferramenta. Spesso ti lasceranno scegliere tra il loro mucchio di pezzi tagliati e lo venderanno a prezzi quasi da rottame.
Non raccomanderei questo progetto a qualcuno che non ha esperienza nella lavorazione del metallo. Ho fatto pieno uso della mia officina: trapano a colonna, tornio, saldatore, sega a nastro orizzontale, alesatore da ½” e vari rubinetti. Si può andare avanti con un trapano a colonna e vari utensili manuali. Ho saldato la maggior parte dell’assemblaggio insieme, ma il libro richiede viti, tranne che per una saldatura (che si potrebbe avere qualcun altro fare se non si dispone di un saldatore).
La mia costruzione
Essendo un ingegnere, non ho potuto resistere a fare miglioramenti. I piani prevedono un pezzo di acciaio laminato a freddo da 1″×1½”×4″ per il blocco del riscaldatore (A), dove la plastica viene riscaldata prima di essere iniettata nello stampo. Ho usato invece un pezzo avanzato di acciaio laminato a caldo da 1″×2″. Il blocco più largo mi ha permesso di aggiungere un secondo riscaldatore a cartuccia (B), così la mia macchina si riscalda più velocemente e può diventare più calda.
Il telaio (C) nel progetto Gingery è per lo più angolare e di ferro piatto tenuto insieme con bulloni e dadi, ma due connessioni dovevano essere saldate. Così ho deciso di saldare la maggior parte del telaio ed evitare di fare così tanti fori per i bulloni.
La leva di iniezione (D) ruota su un’asta d’acciaio di mezzo diametro (E). L’ho rinforzata facendo dei fori più grandi nel telaio e tornendo alcune boccole d’acciaio (F) sul mio tornio per sostenere l’asta. Le boccole mantengono anche la leva centrata sul pistone di iniezione (G).
Il mio elemento di fissaggio preferito per i progetti sono le viti a testa cilindrica Allen, così ho usato viti a testa cilindrica #10-24 invece di bulloni 1/4-20 per montare il blocco riscaldatore e il blocco guida al telaio. Sono forti almeno quanto i bulloni 1/4-20 non graduati e dovrebbero condurre un po’ meno calore dal blocco del riscaldatore al telaio.
(Una modifica che ho provato non ha funzionato così bene. Il blocco riscaldatore e il blocco guida devono essere distanziati un po’ dal telaio, per isolare il riscaldatore caldo dal telaio e mettere le parti in corretto allineamento con il pistone. I piani prevedono l’uso di rondelle, ma io ho provato a usare invece alcuni avanzi di fogli isolanti in fibra ceramica. Era troppo morbido – ha permesso al blocco riscaldatore e al blocco guida di muoversi fuori allineamento, impedendo al pistone di funzionare senza problemi.)
Aggiornamento del controllo della temperatura
La deviazione maggiore dai piani è il controllo della temperatura. Nel progetto originale, devi guardare un termometro a quadrante mentre armeggi con un termostato bimetallico. Vale la pena di usare qualcosa di più moderno.
Ho usato un regolatore di temperatura digitale economico (H) della Auber Instruments (auberins.com). Questi regolatori usano il controllo di feedback PID (proporzionale-integrale-derivativo) e possono portare la temperatura all’impostazione esatta rapidamente senza alcun overshoot. Ho montato il mio in un contenitore separato e ho aggiunto un relè a stato solido per gestire i riscaldatori ad alta potenza. Un sensore a termocoppia (I) viene fornito con il controller; si avvita in un foro filettato nel blocco del riscaldatore vicino all’ugello (J). E’ davvero bello essere in grado di impostare la temperatura desiderata sul controller, accendere i riscaldatori e vedere la temperatura salire rapidamente fino all’impostazione.
Utilizzare lo stampo a iniezione
Utilizzare la macchina è facile. Il libro raccomanda di fare uno stampo di prova che farà due pellet di plastica del diametro di ½”. Questi pellet sono poi usati per alimentare la macchina quando si fanno parti reali.
Per provare ho tagliato alcune strisce di polietilene larghe ⅜” da un vecchio coperchio di plastica, ho impostato il controller a 380°F e ho inserito le strisce di plastica nel cilindro. Dopo che il cilindro è stato riempito con sufficiente plastica fusa, lo stampo viene messo sotto l’ugello e sollevato in posizione. (Se lo stampo viene messo in posizione mentre la plastica viene caricata, parte della plastica colerà fuori dall’ugello e intaserà il canale di colata dello stampo.)
Poi tirare la leva e iniettare! Ecco lo stampo per pellet e alcuni pellet iniettati con successo.
Alcuni consigli
- Indossa guanti di pelle quando lavori con la macchina. Il blocco riscaldante è abbastanza caldo e lo stampo si riscalda con l’uso.
- È facile applicare troppa pressione quando si inietta la plastica. Fermatevi quando sentite una resistenza supplementare. Se si applica troppa pressione, la plastica schizzerà fuori dallo stampo e avrete un sacco di “flash” sulla vostra parte.
- Metto un po’ di olio sul pistone dove passa attraverso il blocco guida. La plastica può accumularsi e renderlo appiccicoso.
Fare gli stampi
Ora sto facendo i tappi delle provette per i miei esperimenti scientifici. Ho iniziato disegnando uno schizzo per lo stampo nel mio quaderno di progetto. Le provette hanno un diametro di 16 mm quindi ho iniziato con quella dimensione e ho scelto dimensioni arbitrarie per l’altezza del tappo e lo spessore della plastica. Ho aggiunto un labbro al tappo per renderlo più facile da togliere.
Una volta fatto lo schizzo, vado in officina per tagliare del metallo. Due piccoli blocchi di alluminio 6061 costituiscono le metà dello stampo. In primo luogo, due fori da 0.124″ sono praticati attraverso entrambi i blocchi per tenere i perni guida che garantiranno che le metà dello stampo siano correttamente allineate. Due perni guida “⅛” vengono premuti in una metà dello stampo, e gli altri fori vengono alesati leggermente a 0,126″. Poi le parti sono lavorate al tornio per formare la cavità per il tappo. Infine un foro per il canale di colata viene praticato e svasato.
Ho provato lo stampo del tappo con alcuni dei coperchi di plastica che ho usato per i pellet di prova. I tappi sono venuti bene, ma erano un po’ rigidi e difficili da mettere. Era necessaria una plastica più flessibile. Poi ho fatto alcuni tappi con i coperchi in LDPE (polietilene a bassa densità) delle scatole di farina d’avena. I tappi fatti con l’LDPE funzionano benissimo.
Per ora, Sono limitato a semplici stampi che posso fare con un tornio o una fresa, ma sto aggiungendo la capacità CNC al mio tornio, e pensando a un router CNC. Questo aprirebbe ogni sorta di possibilità.
Per saperne di più: Secrets of Building a Plastic Injection Molding Machine di Vincent R. Gingery (David J. Gingery Publishing, 1997), ISBN 1-878087-19-3
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