Overstøbning er fremstilling af et produkt ved at sammenføje to eller flere materialer til ét produkt. Det anvendes også i de fleste industrier, f.eks. elektronik, medicinsk udstyr, bilindustrien og forbrugerprodukter. Det gøres ved at støbe over et basismateriale, kendt som en overmold, over et basismateriale, kendt som et substrat.

Overstøbning sker for at forbedre produkternes æstetik, levetid og funktionalitet. Det giver producenterne mulighed for at forene det ene materiales styrke med det andet materiales fleksibilitet eller blødhed. Det gør produkterne mere behagelige, lettere at håndtere og mere holdbare.

Overstøbning forekommer i genstande, som vi bruger dagligt. Det er blevet anvendt på tandbørstehåndtag og telefonkasser samt elværktøj og kirurgiske instrumenter, blandt andre ting i moderne produktion. Når man kender til overstøbning, er det nemt at se, hvor praktiske og sikre hverdagens genstande er.

Hvad er overstøbning?

Overstøbning er en procedure, hvor et produkt dannes ud af to materialer. Udgangsmaterialet kaldes substratet og er typisk en hård plast som ABS, PC eller PP. Det har en trækstyrke på 30-50 Mpa trækstyrke og en smeltetemperatur på 200-250 °C. Det andet materiale, som er overformen, er blødt, f.eks. TPE eller silikone, med en Shore A-hårdhed på 40-80.

Substratet får lov til at køle ned til 50-70 °C. Trykket, der sprøjtes ind i overformen, er 50-120 MPa. Dette danner en stærk binding. Overstøbning forbedrer produkternes holdekraft, styrke og holdbarhed.

En sådan typisk genstand er en tandbørste. Håndtaget er af hård plast for at sikre styrke. Selve grebet er af blødt gummi og er derfor behageligt at holde ved. Denne grundlæggende applikation viser, hvordan overstøbning kan bruges i det virkelige liv.

Overstøbning gælder ikke kun bløde greb. Det anvendes også til at dække elektroniske produkter, give en genstand en farverig dekoration og forlænge et produkts levetid. Denne fleksibilitet gør det til en af de mest anvendelige produktionsmetoder i dag.

Fuld proces

Valg af materiale

Proceduren for overstøbning starter med valget af materialer. Substratet er normalt en hård plast som ABS, PC eller PP. De har en trækstyrke på 30-50 Mpa og et smeltepunkt på 200-250 °C. Det støbte materiale er normalt blødt, f.eks. TPE eller silikone, og har en Shore A-hårdhed på 40-80. Det er nødvendigt at vælge materialer, der er kompatible. Hvis det endelige produkt ikke kan modstå stress, kan det skyldes, at materialerne ikke hænger sammen.

Støbning af substrat

Substratet blev hældt i formen ved et tryk på 40-80 Mpa efter opvarmning til 220-250 °C. Når det er sprøjtet ind, får det lov til at størkne til 50-70 °C for at gøre det dimensionsstabilt. Denne proces tager normalt 30-60 sekunder i forhold til emnets størrelse og tykkelse. Der er ekstremt høje tolerancer, og afvigelsen er typisk ikke mere end +-0,05 mm. Afvigelser vil resultere i, at produktet påvirkes med hensyn til overmold fit og produktkvalitet.

Forberedelse af den form, der skal oversprøjtes

Efter afkølingen overføres substratet forsigtigt til en anden form, hvor overmold-injektionen foretages. Formen forvarmes til 60-80 °C. Forvarmning eliminerer effekten af termisk chok og gør det også muligt for overformningsmaterialet at flyde jævnt over substratet. Formforberedelse er nødvendig for at forhindre hulrum, skævheder eller dårlig vedhæftning i det endelige produkt.

Overmold-indsprøjtning

Trykket sprøjtes ind i substratet ved hjælp af 50-120 Mpa af overformningsmaterialet. Injektionstemperaturen afhænger af materialet: TPE 200-230 °C, silikone 180-210 °C. Dette trin skal være præcist. Forkert temperatur eller tryk kan resultere i fejl i form af bobler, adskillelse eller utilstrækkelig dækning.

Afkøling og størkning

Efter indsprøjtningen afkøles emnet for at muliggøre størkning af overformen og dens stærke binding til underlaget. Afkølingstiden varierer fra 30 til 90 sekunder baseret på emnets tykkelse. De tynde områder afkøles hurtigere, mens de tykkere er langsommere om at afkøle. Tilstrækkelig afkøling er nødvendig for at sikre en jævn binding og for at minimere indre spændinger, der kan forårsage revner eller deformation.

Udstødning og efterbehandling

Delen tvinges ud af formen, når den er kølet ned. Eventuelt overskud, kaldet flash, skæres ud. Komponenten kontrolleres med hensyn til overfladefinish og dimensionsnøjagtighed. Det sikrer, at produktet har den ønskede kvalitet og er kompatibelt med de andre dele, hvis der er behov for det.

Test og inspektion

Det sidste trin er testning. Testtyper: Træk- eller afskalningstest bestemmer bindingsstyrken, som normalt er 1-5 MPa. Shore A-tests bruges til at kontrollere overformens hårdhed. Fejlene, som f.eks. bobler, revner eller forskydning, kan opdages visuelt. Kun komponenter, der er testet, sendes eller sættes sammen til færdige produkter.

Typer af overstøbning

Støbning med to skud

Two-shot støbning indebærer, at én maskine støber to materialer. Støbningen sker ved en temperatur på 220-250 °C og et tryk på 40-80 MPa, efterfulgt af indsprøjtningen af det andet materiale, som sker ved 50-120 MPa. Teknikken er hurtig og præcis og er velegnet, når der er tale om et stort antal produkter, som f.eks. gummigreb og soft-touch-knapper.

Indsatsstøbning

Under indsatsstøbning er substratet allerede forberedt og indsat i formen. Det dækkes med en overmold, enten TPE eller silikone, som sprøjtes ind ved 50-120 MPa. Bindingsstyrken er normalt 1-5 MPa. Denne tilgang er typisk for værktøj, tandbørster og sundhedsudstyr.

Overstøbning af flere materialer

Overstøbning af flere materialer er en overstøbning, hvor der er mere end 2 materialer i en enkelt del. Indsprøjtningsvarigheden for hvert materiale er i rækkefølge 200-250 °C, 50-120 MPa. Det giver mulighed for komplicerede strukturer med hårde, sarte og dækkende sektioner.

Overstøbning er blevet brugt i applikationer

Anvendelserne af overstøbning er meget forskellige. Følgende er typiske eksempler:

Elektronik

Telefonetuier har normalt hård plast med bløde gummikanter. Knapperne på fjernbetjeninger er lavet af gummi, da de giver et bedre touch. Elektroniske komponenter beskyttes med overstøbning, og brugervenligheden forbedres.

Medicinsk udstyr

Beskyttelsesforseglinger, kirurgiske instrumenter og sprøjter er normalt overstøbte. Bløde produkter gør det lettere at håndtere enhederne og gør dem også mere sikre. Det er vigtigt i medicinske anvendelser, hvor komfort og præcision er vigtig.

Bilindustrien

 Overstøbning bruges til at lave soft-touch-knapper, greb og tætninger, der bruges i bilinteriør. Tætninger af gummi bruges til at forhindre vand eller støv i at trænge ind i dele. Det øger både komforten og holdbarheden.

Forbrugerprodukter

Overstøbning bruges ofte til tandbørstehåndtag, køkkenredskaber, elværktøj og sportsudstyr. Processen bruges til at tilføje greb, beskytte overflader og tilføje design.

Industrielle værktøjer

Overstøbning bruges i værktøj som skruetrækkere, hamre og tænger, som bruges til at lave bløde håndtag. Det begrænser trætheden i hænderne og øger sikkerheden ved brug.

Emballage

Overstøbning af en del af emballagen (f.eks. flasketoppe eller beskyttelsesforseglinger) bruges til at forbedre håndtering og funktionalitet.

Overstøbning gør det muligt for producenten at fremstille produkter, der er funktionelle, sikre og også tiltalende.

Fordele ved overstøbning

Der er mange fordele ved overstøbning.

Forbedret greb og komfort

Produkter bliver lettere at håndtere ved at bruge bløde materialer. Det gælder både værktøj, husholdningsprodukter og medicinsk udstyr.

Øget holdbarhed

Sammensætning af flere materialer øger produkternes styrke. De hårde og bløde materialer garanterer produktets sikkerhed.

Bedre beskyttelse

Afdækning eller forsegling af elektronik, maskiner eller sarte instrumenter kan tilføjes ved hjælp af overstøbning.

Attraktivt design

Produkterne er designet i forskellige farver og teksturer. Det forbedrer image og branding.

Ergonomi

Bløde greb minimerer træthed i hånden og gør genstande eller apparater mere behagelige at arbejde med i længere tid.

Alsidighed

Overstøbning bruger en bred vifte af materialer og kan bruges til at danne indviklede former. Det gør det muligt for producenterne at skabe innovative produkter.

Udfordringer ved overstøbning

Der er også nogle udfordringer ved overstøbning, som producenterne bør tage højde for:

Materialekompatibilitet

Ikke alle materialer binder godt. Visse kombinationer skal måske limes eller overfladebehandles.

Højere omkostninger

Fordi det involverer ekstra materialer, forme og produktionstrin, kan overstøbning øge produktionsomkostningerne.

Kompleks proces

Formdesign, tryk og temperatur skal reguleres nøje. Fejl kan opstå ved den mindste fejl.

Produktionstid

Støbning To-trins-støbning kan kræve mere tid end støbning af et enkelt materiale. Nye teknologier, som f.eks. two-shot molding, kan dog reducere denne tid.

Begrænsninger i designet

Komplekse former kan kræve specialfremstillede forme, og det kan være dyrt at lave.

Ikke desto mindre har disse afskrækkende problemer ikke stoppet overstøbning, da det forbedrer produkternes kvalitet og ydeevne.

Designprincipper for overstøbning

Overmolding er et design, hvor basen er lavet af et materiale, og formen er lavet af et andet materiale.

Materialekompatibilitet

Vælg de materialer, der skal limes. Overmold og substrat skal være kompatible med hinanden med hensyn til deres kemiske og termiske egenskaber. Lignende materialer, der har tætte smeltepunkter, minimerer risikoen for svag binding eller delaminering.

Væggens tykkelse

Hold væggens tykkelse konstant, så der er konsistens i materialets flow. Hvis væggene ikke er ensartede, kan det føre til fejl som f.eks. synkemærker, hulrum eller skævheder. Væggene er normalt mellem 1,2 og 3,0 mm af forskellige materialer.

Udkast til vinkler

Præg vinkler på lodrette overflader for at lette udstødningen. En vinkel på 1- 3 grader hjælper med at undgå skader på underlaget eller overformen under afformningen.

Afrundede hjørner

Undgå skarpe hjørner. Afrundede kanter forbedrer materialernes flow under indsprøjtningen, og spændingskoncentrationen mindskes. De anbefalede hjørneradier er 0,5-2 mm.

Limningsfunktioner

Der laves huller eller riller, eller der laves sammenlåste strukturer for at øge den mekaniske binding mellem substratet og overmalingen. Funktionerne øger afskalnings- og forskydningsstyrken.

Udluftning og placering af låger

Installer ventilationsåbninger, der gør det muligt for luft og gasser at slippe ud. Placer injektionsportene andre steder end i de følsomme områder for at opnå et homogent flow, så man undgår kosmetiske fejl.

Overvejelser om svind

Overvej variationen i materialernes krympning. Krympningen af termoplast kan være så lille som 0,4-1,2, og elastomerer kan være 1-3%. Med det rigtige design undgår man forvrængning og dimensionsfejl.

Teknisk beslutningstabel: Er overstøbning det rigtige for dit projekt?

Dele fremstillet ved overstøbning

Værktøjshåndtag

Overstøbning bruges til at skabe en hård kerne og et blødt gummigreb i mange håndværktøjer. Det øger komforten og minimerer trætheden ved brug af hænderne og giver større kontrol over brugen.

Forbrugerprodukter

De mest almindelige produkter, som f.eks. tandbørster, køkkenudstyr og værktøj, der kræver elektricitet, bruger normalt overstøbning. Bløde greb eller puder hjælper med at forbedre ergonomien og levetiden.

Elektronik

Telefonhylstre, fjernbetjeninger og beskyttelseshuse er eksempler på almindelige anvendelser af overstøbning. Det giver også stødabsorbering, isolering og en blød berøringsoverflade.

Komponenter til biler

Overstøbte knapper, tætninger, pakninger og greb er et almindeligt træk i bilers interiør. Soft-touch-systemer forbedrer komfort, støj og vibrationer.

Medicinsk udstyr

Overstøbning bruges i medicinsk udstyr som sprøjter, kirurgiske instrumenter, håndholdte genstande og lignende. Processen garanterer gennemgribende sikkerhed, nøjagtighed og fast hold.

Råmaterialer til overstøbning

Materialevalg er vigtigt. Almindelige substrater omfatter:

Hård plast som polypropylen (PP), polykarbonat (PC) og ABS.

Metaller i anvendelsesområder

Overformningsmaterialerne er normalt:

• Blød plast
• Gummi
• Termoplastiske elastomerer af nylon (TPE)
• Silikone

Valget af materiale er baseret på produktets anvendelse. Som illustration er der brug for biokompatible materialer i medicinske gadgets. Elektronik kræver materialer, der er isolerende og beskyttende.

Bedste praksis i design af overstøbningsdele

Designet af dele, der skal oversprøjtes, skal være velovervejet for at opnå et højt niveau af limning, et attraktivt udseende og en høj kvalitet. Overholdelse af etablerede designretningslinjer bidrager til at minimere fejlprocenten, og produkternes kvalitet bliver ensartet.

Vælg materialer, der er kompatible

Overstøbningen afhænger af materialevalget. Overformningen og det underliggende materiale skal have en god forbindelse. Råvarer, der smelter med samme hastighed og har samme kemiske egenskaber, har stærkere og mere pålidelige bindinger.

Design til stærk binding

God mekanisk binding mellem delens design og selve designet skal understøttes. Underskæringer, riller og sammenlåsende former er nogle af de funktioner, der gør det muligt for det overstøbte materiale at holde godt fast i basisdelen. Det minimerer risikoen for adskillelse under brug.

Hold vægtykkelsen på den rigtige måde

En ensartet tykkelse i væggene gør det muligt for materialerne at flyde i støbeprocessen. Mangel på ensartethed i tykkelsen kan føre til synkemærker, hulrum eller svage sektioner i komponenten. Et symmetrisk design forbedrer både styrken og udseendet.

Brug passende trækvinkler

Trækvinkler forenkler processen med at få emnet ud af formen. Friktion og skader kan minimeres ved udstødning ved hjælp af korrekt udkast, og det er især nyttigt ved komplekse overstøbte dele.

Undgå skarpe hjørner

Spidse kanter har potentiale til at forårsage stresspunkter og begrænse materialets flow. Afrundede kanter og flydende resultater forbedrer styrken og får den overstøbte masse til at flyde jævnt rundt om komponenten.

Inkluder udluftningsfunktioner

Under indsprøjtningen gør en god udluftning det muligt for indesluttet luft og gasser at slippe ud. God udluftning gør det muligt at undgå luftlommer og overfladefejl samt at fylde formen halvvejs.

Planlæg placering af overformningsmateriale

Indsprøjtningspunkterne må ikke placeres i nærheden af vigtige funktioner og kanter. Dette eliminerer ophobning af materialer, brud på flowet og æstetiske defekter i de udsatte dele.

Optimer værktøjsdesign

En vellykket overstøbning kræver veldesignede forme. Korrekt placering af porten, afbalancerede medbringere og effektive kølekanaler er med til at sikre et jævnt flow og en stabil produktion.

Tag hensyn til materialekrympning

Forskellige stoffer har forskellige afkølingshastigheder. Designerne skal tage højde for disse forskelle, så der ikke opstår skævheder, forskydninger eller dimensionelle problemer i den endelige del.

Hvad er nogle af de materialer, der bruges til overformning?

Overstøbning giver producenterne mulighed for at blande forskellige materialer for at opnå bestemte mekaniske, driftsmæssige og æstetiske egenskaber. Valget af materiale bestemmes af dets styrke, fleksibilitet, komfort og miljøbestandighed.

Termoplastisk, ikke termoplastisk.

Det er en af de mest udbredte overstøbningskombinationer. Grundmaterialet er en termoplastisk polymer, som er polykarbonat (PC). Det dækkes derefter med en blødere termoplast som TPU. Denne komposit forbedrer grebet, komforten og overfladefølelsen, uden at det går ud over den strukturelle styrke.

Termoplast over metal

Denne teknik bruger et termoplastisk materiale, der støbes oven på en metaldel. Metaller som stål eller aluminium er normalt belagt med plast som polypropylen (PP). Dette hjælper med at beskytte mod korrosion af metallet, reducere vibrationer og mindske støj under brug.

TPE over elastomer.

Dette system anvender et hårdt, genanvendt plastsubstrat som ABS med tilføjelse af en fleksibel elastomer på toppen. Det anvendes normalt i produkter, der kræver holdbarhed og fleksibilitet, som f.eks. værktøjshåndtag og medicinsk udstyr.

Silikone over plastik

Silikone er også overstøbt på plastmaterialer som polykarbonat. Det giver en høj grad af vandtæthed, forseglingsevne og lav taktil fornemmelse. Det anvendes ofte i medicinsk og elektronisk udstyr.

TPE over TPE

Overstøbning af forskellige kvaliteter af termoplastiske elastomerer kan også udføres. Det gør det muligt for producenterne at fremstille produkter med forskellige teksturer, farver eller funktionsområder i én og samme del.

Er overstøbning det rigtige valg?

Når dit produkt kræver styrke, komfort og holdbarhed på samme tid, overstøbning er den rigtige beslutning at træffe. Det er især velegnet til komponenter, der har brug for et blødt håndtag, slagfasthed eller ekstra beskyttelse uden at tilføje flere samleprocesser. Overstøbning kan bruges på produkter, der ofte berøres, som f.eks. værktøj, medicinsk udstyr eller endda elektroniske kabinetter.

Ikke desto mindre gælder overstøbning ikke for alle projekter. Det er normalt forbundet med øgede udgifter til værktøj og indviklet design af støbeformsmønstre i modsætning til støbning af enkeltmateriale. Når produktionsmængderne er små, eller produktdesignet er grundlæggende, kan de traditionelle støbeprocesser vise sig at være billigere.

En vurdering af materialekompatibilitet, produktionsmængde, krav til funktionalitet og budget i den indledende designfase vil hjælpe med at beslutte, om en overstøbningsløsning er den mest effektive til at løse dit projekt.

Eksempler på overstøbning i det virkelige liv

Tandbørster

Håndtaget er af hård plast. Grebet er af blød gummi. Det letter arbejdet med at rense tænderne.

Telefonkasser

Enheden er dækket af hård plast. Stød fra fald absorberes af bløde gummikanter.

Elværktøj

Gummiet er overstøbt på håndtagene for at minimere vibrationer og øge sikkerheden.

Interiør til biler

Betjeningsknapper og knapper er normalt bløde i deres følelse, hvilket gør brugeroplevelsen bedre.

De følgende eksempler viser, hvordan overstøbning kan forbedre brugervenlighed, sikkerhed og design.

Sincere Tech - Din hi-fi-partner i enhver form for støbning

Sincere Tech er en pålidelig produktionspartner, der beskæftiger sig med alle former for støbning, f.eks. plastsprøjtestøbning og overstøbning. Vi hjælper kunderne med design til masseproduktion af produkter med præcision og effektivitet. Med højteknologi og kompetent ingeniørarbejde leverer vi dele af høj kvalitet til bilindustrien, medicinalindustrien, elektronikindustrien og forbrugermarkedet. Besøg Plas.co for at få mere at vide om, hvad vi kan og tilbyder.

Konklusion

Overstøbning er en fleksibel og nyttig fremstillingsteknik. Det er en proces, der involverer en kombination af to eller flere materialer for at gøre produkter stærkere, sikrere og mere komfortable. Den anvendes bredt inden for elektronik, medicinsk udstyr, bilkomponenter, husholdningsapparater og industrielt værktøj.

Det sker ved et omhyggeligt valg af materiale, en præcis udformning af formene og ved at sikre, at temperatur og tryk holdes under kontrol. Overstøbning har betydelige fordele, selv om den står over for nogle udfordringer, som f.eks. øgede omkostninger og længere produktionstid.

Overstøbte produkter er mere holdbare, ergonomiske, tiltalende for øjet og funktionelle. Et af de områder, hvor overstøbning er blevet en uadskillelig del af moderne produktion, er hverdagsprodukter som tandbørster og mobiltasker til mere alvorlige ting som medicinsk udstyr og bilinteriør.

Når vi kender til overstøbning, kan vi føle os taknemmelige over, at det skyldes enkle beslutninger i designet, der er med til at gøre produkterne mere praktiske at bruge og mere holdbare. Sådan en lille, men betydningsfuld proces forbedrer kvaliteten og funktionaliteten af de varer, vi bruger i vores dagligdag.