Il sovrastampaggio è la realizzazione di un prodotto unendo due o più materiali in un unico prodotto. Viene applicato nella maggior parte dei settori industriali, come l'elettronica, le apparecchiature mediche, l'industria automobilistica e i prodotti di consumo. Si realizza stampando su un materiale di base noto come sovrastampo, su un materiale di base noto come substrato.

Il sovrastampaggio viene effettuato per migliorare l'estetica, la longevità e la funzionalità dei prodotti. Consente ai produttori di incorporare la potenza di un materiale con la flessibilità o la morbidezza dell'altro. In questo modo i prodotti diventano più confortevoli, facili da trattare e durevoli.

Il sovrastampaggio compare in oggetti che utilizziamo quotidianamente. È stato applicato ai manici degli spazzolini da denti e alle custodie dei telefoni, oltre che agli utensili elettrici e agli strumenti chirurgici, tra gli altri articoli della produzione contemporanea. Conoscendo il sovrastampaggio è facile rendersi conto di quanto siano comodi e sicuri gli oggetti della vita quotidiana.

Che cos'è il sovrastampaggio?

Sovrastampaggio è una procedura attraverso la quale un prodotto viene formato da due materiali. Il materiale iniziale è noto come substrato e di solito è una plastica dura come ABS, PC o PP. Ha una resistenza alla trazione di 30-50 Mpa e una temperatura di fusione di 200-250 °C. L'altro materiale, che è il sovrastampo, è morbido, ad esempio TPE o silicone, con una durezza Shore A di 40-80.

Il substrato viene lasciato raffreddare a 50-70 °C. La pressione iniettata nel sovrastampo è di 50-120Mpa. In questo modo si forma un legame forte. Il sovrastampaggio migliora la tenuta, la resistenza e la durata dei prodotti.

Uno di questi oggetti tipici è lo spazzolino da denti. Il manico è in plastica dura per garantire la resistenza. L'impugnatura stessa è in gomma morbida e, pertanto, è comoda da impugnare. Questa applicazione di base dimostra gli usi reali del sovrastampaggio.

Il sovrastampaggio non si applica solo alle impugnature morbide. Si applica anche per rivestire prodotti elettronici, per dare a un oggetto una decorazione colorata e per prolungare la vita di un prodotto. Questa flessibilità le permette di essere uno dei metodi di produzione più applicabili al giorno d'oggi.

Processo completo

Selezione del materiale

La procedura di sovrastampaggio inizia con la scelta dei materiali. Il substrato è normalmente una plastica dura come ABS, PC o PP. Hanno una resistenza alla trazione di 30-50 Mpa e un punto di fusione di 200-250°C. Il materiale stampato è solitamente morbido, come il TPE o il silicone, e ha una durezza Shore A di 40-80. È necessario selezionare i materiali compatibili. La mancata resistenza del prodotto finale alle sollecitazioni può essere causata dal mancato legame tra i materiali.

Stampaggio del substrato

Il substrato è stato versato nello stampo a una pressione di 40-80 Mpa dopo essere stato riscaldato a 220-250 °C. Una volta iniettato, viene lasciato solidificare a 50-70 °C per renderlo dimensionalmente stabile. Il tempo impiegato in questo processo è solitamente di 30-60 secondi in relazione alle dimensioni e allo spessore del pezzo. Le tolleranze sono estremamente elevate e le deviazioni non superano in genere +-0,05 mm. Una deviazione può compromettere il prodotto per quanto riguarda l'adattamento al sovrastampo e la qualità del prodotto.

Preparazione dello stampo da sovrastampare

Dopo il raffreddamento, il substrato viene trasferito con cura in un secondo stampo, durante il quale viene effettuata l'iniezione del sovrastampo. Lo stampo viene preriscaldato a 60-80 °C. Il preriscaldamento elimina l'effetto dello shock termico e consente al materiale del sovrastampo di scorrere agevolmente sul substrato. La preparazione dello stampo è necessaria per evitare vuoti, deformazioni o scarsa adesione nel prodotto finale.

Iniezione di sovrastampo

La pressione viene iniettata nel substrato utilizzando 50-120 Mpa del materiale di sovrastampaggio. La temperatura dell'iniezione dipende dal materiale: TPE 200-230 °C, silicone 180-210 °C. Questa fase deve essere precisa. Una temperatura o una pressione inadeguate possono causare difetti di bolle, separazione o copertura insufficiente.

Raffreddamento e solidificazione

Dopo l'iniezione, il pezzo viene raffreddato per consentire la solidificazione del sovrastampo e il suo forte legame con il substrato. Il tempo di raffreddamento varia da 30 a 90 secondi in base allo spessore dei pezzi. Le regioni sottili si raffreddano più rapidamente, mentre quelle più spesse si raffreddano più lentamente. Un raffreddamento adeguato è necessario per garantire un'adesione uniforme e ridurre al minimo le tensioni interne che potrebbero causare crepe o deformazioni.

Espulsione e finitura

Il pezzo viene fatto uscire dallo stampo dopo essere stato raffreddato. Le eccedenze, dette "flash", vengono eliminate. Il componente viene controllato in termini di finitura superficiale e precisione dimensionale. In questo modo si assicura che il prodotto sia della qualità richiesta e che sia compatibile con gli altri componenti in caso di necessità.

Test e ispezioni

La fase finale è il test. Tipi di test: I test di trazione o di pelatura determinano la forza del legame, che di solito è di 1-5 MPa. I test Shore A sono utilizzati per verificare la durezza del sovrastampo. I difetti, come bolle, crepe o disallineamenti, possono essere rilevati visivamente. Solo i componenti testati vengono spediti o assemblati in prodotti finiti.

Tipi di sovrastampaggio

Stampaggio a due riprese

Lo stampaggio a due colpi prevede che una macchina stampi due materiali. Lo stampaggio avviene a una temperatura di 220-250 °C e a una pressione di 40-80 MPa, seguito dall'iniezione del secondo materiale, che avviene a 50-120 MPa. Questa tecnica è rapida e precisa ed è adatta quando si tratta di un gran numero di prodotti, come le impugnature in gomma e i pulsanti soft-touch.

Stampaggio a inserti

Nello stampaggio a inserto, il substrato è già preparato e inserito nello stampo. Viene ricoperto da un sovrastampo, in TPE o silicone, che viene iniettato a 50-120 MPa. La forza di adesione è solitamente di 1-5 MPa. Questo approccio è tipico di utensili, spazzolini da denti e dispositivi sanitari.

Sovrastampaggio multimateriale

Il sovrastampaggio multimateriale è un sovrastampaggio in cui sono presenti più di 2 materiali in un singolo pezzo. La durata dell'iniezione di ogni materiale è in sequenza 200-250 °C, 50-120 MPa. Consente di realizzare strutture complicate con sezioni dure, delicate e coprenti.

Il sovrastampaggio è stato utilizzato in applicazioni

Le applicazioni del sovrastampaggio sono molto varie. Di seguito sono riportati alcuni esempi tipici:

Elettronica

Le custodie dei telefoni sono solitamente in plastica dura con bordi in gomma morbida. I pulsanti dei telecomandi sono costruiti in gomma per migliorare il tocco. I componenti elettronici sono protetti da un rivestimento e l'usabilità è migliorata.

Dispositivi medici

Le guarnizioni protettive, gli strumenti chirurgici e le siringhe sono solitamente sovrastampati. I prodotti morbidi facilitano la manipolazione dei dispositivi e li rendono più sicuri. Ciò è essenziale nelle applicazioni mediche, dove comfort e precisione sono importanti.

Industria automobilistica

 Il sovrastampaggio viene utilizzato per realizzare pulsanti, impugnature e guarnizioni morbide al tatto utilizzate negli interni delle automobili. Le guarnizioni in gomma sono utilizzate per impedire all'acqua o alla polvere di penetrare nelle parti. In questo modo si migliora il comfort e la durata.

Prodotti di consumo

Il sovrastampaggio è comunemente usato nelle impugnature degli spazzolini da denti, negli utensili da cucina, negli utensili elettrici e nelle attrezzature sportive. Il processo viene utilizzato per aggiungere grip, proteggere le superfici e aggiungere design.

Strumenti industriali

Il sovrastampaggio è utilizzato in utensili come cacciaviti, martelli e pinze, che vengono utilizzati per realizzare impugnature morbide. Questo limita l'affaticamento delle mani e aumenta la sicurezza d'uso.

Imballaggio

Il sovrastampaggio di alcune parti della confezione (ad esempio, i tappi delle bottiglie o i sigilli di protezione) viene utilizzato per migliorare la maneggevolezza e la funzionalità.

Il sovrastampaggio consente al produttore di realizzare prodotti funzionali, sicuri e anche attraenti.

Vantaggi del sovrastampaggio

I vantaggi del sovrastampaggio sono numerosi.

Impugnatura e comfort migliorati

I prodotti sono resi più maneggevoli dall'uso di materiali morbidi. Questo vale per gli utensili, i prodotti per la casa e i dispositivi medici.

Maggiore durata

L'unione di più materiali aumenta la resistenza dei prodotti. I materiali duri e morbidi garantiscono la sicurezza del prodotto.

Migliore protezione

La copertura o le guarnizioni di componenti elettronici, macchinari o strumenti delicati possono essere aggiunte mediante sovrastampaggio.

Design accattivante

I prodotti sono progettati in vari colori e texture. Questo migliora l'immagine e il branding.

Ergonomia

Le impugnature morbide riducono l'affaticamento della mano e rendono gli oggetti o i dispositivi più comodi da usare più a lungo.

Versatilità

Il sovrastampaggio utilizza un'ampia varietà di materiali e può essere impiegato per formare forme complesse. Ciò consente ai produttori di creare prodotti innovativi.

Le sfide del sovrastampaggio

Esistono anche alcune sfide legate al sovrastampaggio, che devono essere prese in considerazione dai produttori:

Compatibilità dei materiali

Non tutti i materiali si incollano bene. Alcune combinazioni potrebbero richiedere l'incollaggio o l'applicazione di superfici.

Costo più elevato

Poiché comporta materiali, stampi e fasi di produzione aggiuntive, il sovrastampaggio può far aumentare i costi di produzione.

Processo complesso

Il design dello stampo, la pressione e la temperatura devono essere rigorosamente regolati. I difetti possono essere causati da errori minimi.

Tempo di produzione

Stampaggio Lo stampaggio in due fasi può richiedere più tempo rispetto allo stampaggio monomateriale. Le nuove tecnologie, come lo stampaggio a due riprese, possono tuttavia ridurre questo tempo.

Limitazioni del progetto

Le forme complesse possono richiedere stampi personalizzati, che possono essere costosi da realizzare.

Tuttavia, questi aspetti scoraggianti non hanno fermato il sovrastampaggio, che migliora la qualità dei prodotti e le prestazioni.

Principi di progettazione del sovrastampaggio

Il sovrastampaggio è un progetto in cui la base è fatta di un materiale e lo stampo è fatto di un materiale diverso.

Compatibilità dei materiali

Selezionare i materiali da incollare. Il sovrastampo e il substrato devono essere compatibili tra loro in termini di caratteristiche chimiche e termiche. Materiali simili, con punti di fusione vicini, riducono al minimo le possibilità di incollaggio debole o delaminazione.

Spessore della parete

Mantenere costante lo spessore della parete in modo che il flusso del materiale sia uniforme. La mancanza di uniformità delle pareti può portare a difetti come segni di affossamento, vuoti o deformazioni. Le pareti sono solitamente di spessore compreso tra 1,2 e 3,0 mm di vari materiali.

Angoli di sformo

Incidere gli angoli sulle superfici verticali per facilitare l'espulsione. Un angolo di 1-3 gradi aiuta a evitare danni al substrato o al sovrastampo durante lo sformaggio.

Angoli arrotondati

Evitare gli spigoli vivi. Gli spigoli arrotondati favoriscono il flusso dei materiali durante l'iniezione e riducono la concentrazione delle sollecitazioni. I raggi d'angolo consigliati sono di 0,5-2 mm.

Caratteristiche di incollaggio

Vengono realizzati fori o scanalature, oppure strutture interbloccate per aumentare l'adesione meccanica tra il substrato e il sovrastampo. Le caratteristiche aggiungono resistenza al distacco e al taglio.

Ventilazione e posizionamento del cancello

Installare bocchette che consentano la fuoriuscita di aria e gas. Posizionare le porte di iniezione in luoghi diversi dalle aree sensibili per ottenere un flusso omogeneo che eviti difetti estetici.

Considerazioni sul ritiro

Considerare la variazione del ritiro dei materiali. Il ritiro dei materiali termoplastici può essere inferiore a 0,4-1,2 o quello degli elastomeri può essere di 1-3%. Una progettazione corretta eviterà distorsioni ed errori dimensionali.

Tavolo decisionale tecnico: Il sovrastampaggio è adatto al vostro progetto?

Parti realizzate per sovrastampaggio

Maniglie degli utensili

Il sovrastampaggio viene utilizzato per creare un'impugnatura in gomma dura e morbida in molti utensili manuali. Questo migliora il comfort e riduce al minimo l'affaticamento della mano e offre un maggiore controllo dell'uso.

Prodotti di consumo

I prodotti più comuni, come spazzolini da denti, utensili da cucina e strumenti che richiedono elettricità, utilizzano di solito il sovrastampaggio. Le impugnature morbide o i cuscinetti contribuiscono a migliorare l'ergonomia e la durata.

Elettronica

Le applicazioni più comuni del sovrastampaggio sono la custodia del telefono, il telecomando e le custodie protettive. Fornisce inoltre assorbimento degli urti, isolamento e una superficie morbida al tatto.

Componenti per autoveicoli

Pulsanti, guarnizioni, guarnizioni e impugnature sovrastampate sono una caratteristica comune degli interni delle automobili. I sistemi soft-touch migliorano il comfort, il rumore e le vibrazioni.

Dispositivi medici

Il sovrastampaggio è utilizzato in dispositivi medici come siringhe, strumenti chirurgici, oggetti portatili e simili. Il processo garantisce sicurezza, precisione e tenuta assoluta.

Materie prime per il sovrastampaggio

La scelta del materiale è importante. I substrati più comuni sono:

Plastiche dure come polipropilene (PP), policarbonato (PC) e ABS.

I metalli nei campi di applicazione

I materiali di sovrastampaggio sono solitamente:

• Plastica morbida
• Gomma
• Elastomeri termoplastici di nylon (TPE)
• Silicone

La scelta del materiale si basa sull'uso del prodotto. Ad esempio, i materiali biocompatibili sono necessari per i gadget medici. L'elettronica richiede materiali isolanti e protettivi.

Le migliori pratiche nella progettazione di parti per sovrastampaggio

La progettazione dei pezzi da sovrastampare deve essere ben ponderata per ottenere alti livelli di incollaggio, aspetto gradevole e prestazioni di qualità. L'aderenza alle linee guida di progettazione stabilite contribuisce a ridurre al minimo il tasso di errore e la qualità dei prodotti diventa costante.

Selezionare materiali compatibili

Il sovrastampaggio dipende dalla scelta del materiale. Il sovrastampaggio e il materiale sottostante devono avere un buon legame. I materiali che fondono a velocità simili e hanno le stesse proprietà chimiche hanno legami più potenti e affidabili.

Progettazione per un forte legame

È necessario sostenere un buon legame meccanico tra il progetto del pezzo e il progetto stesso. Sottotagli, scanalature e forme a incastro sono alcune delle caratteristiche che consentono al materiale sovrastampato di tenere saldamente la parte di base. Questo riduce al minimo le possibilità di separazione durante l'uso.

Mantenere lo spessore della parete nel modo giusto

Uno spessore uniforme delle pareti consente il flusso dei materiali nel processo di stampaggio. La mancanza di uniformità nello spessore può provocare segni di affossamento, vuoti o sezioni deboli nel componente. Un design simmetrico migliora la resistenza e l'aspetto.

Utilizzare angoli di pescaggio adeguati

Gli angoli di sformo semplificano il processo di estrazione del pezzo dallo stampo. L'attrito e i danni possono essere ridotti al minimo durante l'espulsione grazie a un corretto tiraggio, particolarmente utile nei pezzi complessi sovrastampati.

Evitare gli angoli acuti

I bordi acuti possono causare punti di stress e limitare il flusso del materiale. I bordi arrotondati e i risultati fluidi aumentano la resistenza e fanno sì che il composto sovrastampato scorra uniformemente intorno al componente.

Includere funzioni di sfiato

Durante l'iniezione, una buona ventilazione consente all'aria e ai gas intrappolati di uscire. Un buon sfiato consente di evitare sacche d'aria e difetti superficiali, nonché di riempire lo stampo per metà.

Pianificare il posizionamento del materiale di sovrastampaggio

I punti di iniezione non devono essere posizionati in prossimità di elementi e bordi importanti. In questo modo si evita l'accumulo di materiali, la rottura del flusso e i difetti estetici nelle parti esposte.

Ottimizzare la progettazione degli utensili

Il successo del sovrastampaggio richiede stampi ben progettati. Il posizionamento corretto della porta, le guide di scorrimento bilanciate e i canali di raffreddamento efficaci contribuiscono a garantire un flusso uniforme e una produzione stabile.

Considerare il ritiro del materiale

Le varie sostanze hanno una velocità di raffreddamento diversa. I progettisti devono tenere conto di queste differenze per evitare deformazioni, disallineamenti o problemi dimensionali nel pezzo finale.

Quali sono i materiali utilizzati per il sovrastampaggio?

Il sovrastampaggio offre ai produttori la possibilità di mescolare materiali diversi per ottenere determinate caratteristiche meccaniche, operative ed estetiche. La scelta del materiale è determinata dalla sua forza, flessibilità, comfort e resistenza ambientale.

Termoplastico, non termoplastico.

È una delle combinazioni di sovrastampaggio più diffuse. Il materiale di base è un polimero termoplastico, il policarbonato (PC). Viene poi ricoperto da un materiale termoplastico più morbido, come il TPU. Questo composito migliora la presa, il comfort e la sensazione superficiale, senza sacrificare la resistenza strutturale.

Termoplastico su metallo

Questa tecnica utilizza un materiale termoplastico che viene stampato su una parte metallica. Metalli come l'acciaio o l'alluminio vengono solitamente rivestiti con materiali plastici come il polipropilene (PP). Ciò contribuisce a proteggere il metallo dalla corrosione, a ridurre le vibrazioni e a diminuire il rumore durante l'uso.

TPE su elastomero.

Questo sistema utilizza un substrato di plastica dura riciclata come l'ABS con l'aggiunta di un elastomero flessibile sulla parte superiore. Viene normalmente applicato in prodotti che richiedono durata e flessibilità, come le maniglie degli utensili e le apparecchiature mediche.

Silicone su plastica

Il silicone viene anche sovrastampato su materiali plastici come il policarbonato. Offre un alto livello di resistenza all'acqua, capacità di tenuta e bassa sensazione tattile. Viene comunemente applicato nei dispositivi medici ed elettronici.

TPE su TPE

È inoltre possibile eseguire il sovrastampaggio di diversi gradi di elastomeri termoplastici. Ciò consente ai produttori di realizzare prodotti con texture, colori o aree funzionali diverse, all'interno di un unico pezzo.

Il sovrastampaggio è la scelta giusta?

Quando il vostro prodotto richiede resistenza, comfort e durata allo stesso tempo, sovrastampaggio è la decisione giusta da prendere. È particolarmente indicato per i componenti che necessitano di un'impugnatura morbida, di resistenza agli urti o di una protezione aggiuntiva senza aggiungere ulteriori processi di assemblaggio. Il sovrastampaggio può essere utilizzato su prodotti che vengono toccati di frequente, come utensili, apparecchiature mediche e persino custodie elettroniche.

Tuttavia, il sovrastampaggio non è applicabile a tutti i progetti. Di solito è associato a maggiori spese di attrezzaggio e a un'intricata progettazione di stampi rispetto allo stampaggio monomateriale. Quando le quantità di produzione sono ridotte o la progettazione del prodotto è elementare, i processi di stampaggio tradizionali possono risultare meno costosi.

Valutare la compatibilità dei materiali, il volume di produzione, i requisiti di funzionalità e il budget nella fase iniziale di progettazione aiuterà a decidere se una soluzione di sovrastampaggio è la più efficace per affrontare il progetto.

Esempi di sovrastampaggio nella vita reale

Spazzolini da denti

L'impugnatura è in plastica dura. L'impugnatura è in gomma morbida. Questo facilita il compito di pulire i denti.

Custodie per telefoni

Il dispositivo è rivestito di plastica dura. Gli urti dovuti alle cadute vengono assorbiti dai bordi in gomma morbida.

Utensili elettrici

La gomma è sovrastampata sulle impugnature per ridurre al minimo le vibrazioni e migliorare la sicurezza.

Interni auto

Le manopole e i pulsanti di controllo sono in genere morbidi al tatto e migliorano l'esperienza dell'utente.

I seguenti esempi dimostrano il miglioramento dell'usabilità, della sicurezza e del design del sovrastampaggio.

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Conclusione

Il sovrastampaggio è una tecnica di produzione flessibile e utile. È un processo che prevede la combinazione di due o più materiali per rendere i prodotti più resistenti, sicuri e confortevoli. Trova ampia applicazione nei settori dell'elettronica, dei dispositivi medici, dei componenti automobilistici, degli elettrodomestici e degli strumenti industriali.

Ciò avviene grazie a un'attenta scelta del materiale, a una forma accurata degli stampi e al controllo della temperatura e della pressione. Il sovrastampaggio presenta notevoli vantaggi, anche se deve affrontare alcune sfide, come l'aumento dei costi e dei tempi di produzione.

I prodotti sovrastampati sono più resistenti, ergonomici, gradevoli alla vista e funzionali. Uno dei settori in cui il sovrastampaggio è diventato una componente inseparabile della produzione moderna è quello dei prodotti di uso quotidiano, come spazzolini da denti e custodie per telefoni, fino ad arrivare ad articoli più seri come apparecchiature mediche e interni di automobili.

Conoscendo il sovrastampaggio, possiamo sentirci gratificati dal fatto che è dovuto a semplici decisioni nella progettazione che contribuiscono a rendere i prodotti più comodi da usare e più duraturi. Un processo così piccolo ma significativo migliora la qualità e la funzionalità dei prodotti che utilizziamo nella nostra vita quotidiana.