Co to jest overmolding? Wszystko, co musisz wiedzieć

Overmolding to wytwarzanie produktu poprzez łączenie dwóch lub więcej materiałów w jeden produkt. Jest również stosowany w większości branż, takich jak elektronika, sprzęt medyczny, motoryzacja i produkty konsumenckie. Odbywa się to poprzez formowanie na materiale bazowym znanym jako overmold, na materiale bazowym znanym jako podłoże.

Overmolding ma na celu poprawę estetyki, trwałości i funkcjonalności produktów. Umożliwia producentom połączenie mocy jednego materiału z elastycznością lub miękkością drugiego. Dzięki temu produkty są wygodniejsze, łatwiejsze w obsłudze i trwalsze.

Overmolding pojawia się w przedmiotach, których używamy na co dzień. Stosuje się go między innymi w uchwytach szczoteczek do zębów i etui na telefony, a także w elektronarzędziach i narzędziach chirurgicznych. Wiedza na temat overmoldingu ułatwi dostrzeżenie, jak wygodne i bezpieczne są przedmioty codziennego użytku.

Co to jest Overmolding?

Overmolding to procedura, w której jeden produkt jest formowany z dwóch materiałów. Materiał początkowy jest znany jako podłoże i zazwyczaj jest to twarde tworzywo sztuczne, takie jak ABS, PC lub PP. Jego wytrzymałość na rozciąganie wynosi 30-50 Mpa, a temperatura topnienia 200-250°C. Drugi materiał, który jest obtryskiem, jest miękki, np. TPE lub silikon, o twardości Shore A 40-80.

Podłoże schładza się do temperatury 50-70°C. Ciśnienie wtryskiwane do formy wynosi 50-120 MPa. Tworzy to silne wiązanie. Overmolding zwiększa siłę trzymania, wytrzymałość i trwałość produktów.

Jednym z takich typowych przedmiotów jest szczoteczka do zębów. Uchwyt jest wykonany z twardego plastiku, aby zapewnić wytrzymałość. Sam uchwyt jest wykonany z miękkiej gumy, dzięki czemu jest wygodny w trzymaniu. Ta podstawowa aplikacja demonstruje rzeczywiste zastosowania overmoldingu.

Overmolding nie dotyczy tylko miękkich uchwytów. Stosuje się go również do pokrywania produktów elektronicznych, nadawania przedmiotom kolorowych dekoracji i przedłużania żywotności produktu. Ta elastyczność sprawia, że jest to jedna z najczęściej stosowanych metod produkcji w dzisiejszych czasach.

Pełny proces

Wybór materiału

Procedura overmoldingu rozpoczyna się od wyboru materiałów. Podłożem jest zwykle twarde tworzywo sztuczne, takie jak ABS, PC lub PP. Mają one wytrzymałość na rozciąganie 30-50 Mpa i temperaturę topnienia 200-250 °C. Formowany materiał jest zwykle miękki, taki jak TPE lub silikon, i ma twardość Shore A 40-80. Konieczne jest wybranie materiałów, które są kompatybilne. Nieodporność produktu końcowego na naprężenia może być spowodowana nieprawidłowym połączeniem materiałów.

Formowanie podłoża

Podłoże zostało wlane do formy pod ciśnieniem 40-80 Mpa po podgrzaniu do temperatury 220-250 °C. Po wtryśnięciu pozwala się mu zestalić do temperatury 50-70 °C, aby zapewnić stabilność wymiarową. Czas trwania tego procesu wynosi zwykle 30-60 sekund w zależności od rozmiaru i grubości części. Tolerancje są bardzo wysokie, a odchylenia zazwyczaj nie przekraczają +-0,05 mm. Odchylenie będzie miało wpływ na produkt pod względem dopasowania do formy i jakości produktu.

Przygotowanie formy do obtrysku

Po schłodzeniu podłoże jest następnie ostrożnie przenoszone do drugiej formy, w której odbywa się wtrysk. Forma jest wstępnie podgrzewana do temperatury 60-80 °C. Wstępne podgrzanie eliminuje efekt szoku termicznego, a także umożliwia płynne rozprowadzenie materiału overmold po podłożu. Przygotowanie formy jest konieczne, aby zapobiec powstawaniu pustych przestrzeni, wypaczeń lub słabego wiązania w produkcie końcowym.

Formowanie wtryskowe

Ciśnienie jest wtryskiwane do podłoża przy użyciu 50-120 Mpa materiału obtryskiwanego. Temperatura wtrysku zależy od materiału: TPE 200-230 °C, silikon 180-210 °C. Ten krok musi być precyzyjny. Niewłaściwa temperatura lub ciśnienie mogą powodować wady w postaci pęcherzyków, separacji lub niewystarczającego pokrycia.

Chłodzenie i krzepnięcie

Po wtrysku część jest chłodzona, aby umożliwić zestalenie się formy i jej silne związanie z podłożem. Czas chłodzenia wynosi od 30 do 90 sekund w zależności od grubości części. Cienkie obszary stygną szybciej, podczas gdy grubsze stygną wolniej. Odpowiednie chłodzenie jest konieczne, aby zagwarantować równomierne wiązanie, a także zminimalizować wewnętrzne naprężenia, które mogą powodować pęknięcia lub deformacje.

Wyrzucanie i wykańczanie

Po schłodzeniu część jest wypychana z formy. Wszelkie naddatki, zwane wypływkami, są usuwane. Element jest sprawdzany pod kątem wykończenia powierzchni i dokładności wymiarowej. Pozwoli to upewnić się, że produkt ma wymaganą jakość i jest kompatybilny z innymi częściami w razie potrzeby.

Testy i inspekcje

Ostatnim krokiem jest testowanie. Rodzaje testów: Testy na rozciąganie lub odrywanie określają wytrzymałość wiązania, która zwykle wynosi 1-5 MPa. Testy Shore'a A są używane do sprawdzania twardości formy. Wady, takie jak pęcherzyki, pęknięcia lub niewspółosiowość, można wykryć wizualnie. Tylko przetestowane komponenty są wysyłane lub łączone w gotowe produkty.

Rodzaje obtrysku

Formowanie dwustrzałowe

Formowanie dwustrzałowe polega na formowaniu dwóch materiałów przez jedną maszynę. Formowanie odbywa się w temperaturze 220-250 °C i pod ciśnieniem 40-80 MPa, po czym następuje wtrysk drugiego materiału pod ciśnieniem 50-120 MPa. Technika ta jest szybka i dokładna i jest odpowiednia w przypadku dużej liczby produktów, takich jak gumowe uchwyty i miękkie w dotyku przyciski.

Formowanie wkładek

Podczas formowania wtryskowego podłoże jest już przygotowane i włożone do formy. Jest ono pokryte obtryskiem z TPE lub silikonu, który jest wtryskiwany pod ciśnieniem 50-120 MPa. Siła wiązania wynosi zwykle 1-5 MPa. Podejście to jest typowe dla narzędzi, szczoteczek do zębów i urządzeń medycznych.

Obtrysk wielomateriałowy

Obtrysk wielomateriałowy to obtrysk, w którym w jednej części znajdują się więcej niż 2 materiały. Czas trwania wtrysku każdego materiału wynosi kolejno 200-250 °C, 50-120 MPa. Pozwala to na tworzenie skomplikowanych struktur z twardymi, delikatnymi i pokrywającymi sekcjami.

Overmolding został wykorzystany w następujących zastosowaniach

Zastosowania overmoldingu są bardzo zróżnicowane. Poniżej przedstawiono typowe przykłady:

Elektronika

Obudowy telefonów są zazwyczaj wykonane z twardego plastiku z miękkimi gumowymi krawędziami. Przyciski pilotów zdalnego sterowania są wykonane z gumy, ponieważ zapewniają lepszy dotyk. Komponenty elektroniczne są chronione za pomocą obtrysku, co zapewnia większą użyteczność.

Urządzenia medyczne

Uszczelki ochronne, narzędzia chirurgiczne i strzykawki są zwykle formowane. Miękkie produkty ułatwiają obsługę urządzeń i czynią je bezpieczniejszymi. Ma to zasadnicze znaczenie w zastosowaniach medycznych, gdzie ważny jest komfort i precyzja.

Przemysł motoryzacyjny

 Overmolding jest używany do produkcji miękkich w dotyku przycisków, uchwytów i uszczelek stosowanych we wnętrzach samochodów. Uszczelki gumowe służą do blokowania przedostawania się wody lub kurzu do części. Zwiększa to komfort i trwałość.

Produkty konsumenckie

Overmolding jest powszechnie stosowany w uchwytach szczoteczek do zębów, przyborach kuchennych, elektronarzędziach i sprzęcie sportowym. Proces ten służy do dodawania uchwytów, ochrony powierzchni i dodawania wzorów.

Narzędzia przemysłowe

Overmolding jest stosowany w narzędziach takich jak śrubokręty, młotki i szczypce, które są używane do tworzenia miękkich uchwytów. Ogranicza to zmęczenie dłoni i zwiększa bezpieczeństwo użytkowania.

Opakowanie

Obtryskiwanie niektórych części opakowania (np. zakrętek butelek lub uszczelek zabezpieczających) jest stosowane w celu poprawy obsługi i funkcjonalności.

Overmolding umożliwia producentowi wytwarzanie produktów, które są funkcjonalne, bezpieczne i atrakcyjne.

Korzyści z obtrysku

Istnieje wiele korzyści płynących z over-moldingu.

Lepszy chwyt i wygoda

Produkty są łatwiejsze w obsłudze dzięki zastosowaniu miękkich materiałów. Dotyczy to narzędzi, produktów gospodarstwa domowego i urządzeń medycznych.

Zwiększona wytrzymałość

Połączenie kilku materiałów zwiększa wytrzymałość produktów. Twarde i miękkie materiały gwarantują bezpieczeństwo produktu.

Lepsza ochrona

Osłony lub uszczelnienia elektroniki, maszyn lub delikatnych instrumentów mogą być dodawane poprzez overmolding.

Atrakcyjny wygląd

Produkty są zaprojektowane w różnych kolorach i teksturach. Wzmacnia to wizerunek i branding.

Ergonomia

Miękkie uchwyty minimalizują zmęczenie dłoni i sprawiają, że praca z przedmiotami lub urządzeniami jest wygodniejsza przez dłuższy czas.

Wszechstronność

Overmolding wykorzystuje szeroką gamę materiałów i może być stosowany do tworzenia skomplikowanych form. Umożliwia to producentom tworzenie innowacyjnych produktów.

Wyzwania związane z overmoldingiem

Istnieją również pewne wyzwania związane z overmoldingiem, które powinny być brane pod uwagę przez producentów:

Kompatybilność materiałowa

Nie wszystkie materiały dobrze się łączą. Niektóre kombinacje mogą wymagać klejenia lub napawania.

Wyższy koszt

Ponieważ wiąże się to z dodatkowymi materiałami, formami i etapami produkcji, overmolding może podnieść koszty produkcji.

Złożony proces

Konstrukcja formy, ciśnienie i temperatura muszą być ściśle regulowane. Najmniejszy błąd może spowodować powstanie wad.

Czas produkcji

Formowanie dwustopniowe może wymagać więcej czasu niż formowanie jednomateriałowe. Nowe technologie, takie jak formowanie dwustrzałowe, mogą jednak skrócić ten czas.

Ograniczenia projektowe

Złożone kształty mogą wymagać niestandardowych form, których wykonanie może być kosztowne.

Niemniej jednak te zniechęcające kwestie nie powstrzymały overmoldingu, ponieważ poprawia on jakość produktów i wydajność.

Zasady projektowania obtrysku

Overmolding to konstrukcja, w której podstawa wykonana jest z jednego materiału, a forma z innego.

Kompatybilność materiałowa

Wybór łączonych materiałów. Obtrysk i podłoże powinny być ze sobą kompatybilne pod względem właściwości chemicznych i termicznych. Podobne materiały o zbliżonych temperaturach topnienia minimalizują ryzyko słabego wiązania lub rozwarstwienia.

Grubość ścianki

Należy utrzymywać stałą grubość ścianki, aby zapewnić spójność przepływu materiału. Brak jednorodności ścianek może prowadzić do wad, takich jak ślady zapadania się, puste przestrzenie lub wypaczenia. Ścianki są zwykle wykonane z różnych materiałów o grubości od 1,2 do 3,0 mm.

Kąty zanurzenia

Kąty wytłoczenia na powierzchniach pionowych ułatwiają wypychanie. Kąt 1-3 stopni pomaga uniknąć uszkodzenia podłoża lub nadlewu podczas wyjmowania z formy.

Zaokrąglone narożniki

Należy unikać ostrych narożników. Zaokrąglone krawędzie poprawiają przepływ materiałów podczas wtrysku i zmniejszają koncentrację naprężeń. Zalecane promienie narożników wynoszą 0,5-2 mm.

Funkcje łączenia

Wykonywane są wgłębienia lub rowki, lub struktury blokowane w celu zwiększenia mechanicznego wiązania między podłożem a obtryskiem. Cechy te zwiększają wytrzymałość na odrywanie i ścinanie.

Wentylacja i rozmieszczenie bramek

Install vents that will enable the escape of air and gases. Position injection gates in locations other than the sensitive areas in order to achieve a homogeneous flow that avoids cosmetic faults.

Uwzględnienie skurczu

Consider variation in the shrinkage of materials. The shrinkage of thermoplastics can be as little as 0.4-1.2 or elastomers can be 1-3%. The correct design will avoid distortion and dimensional errors.

Tabela decyzji technicznych: Czy overmolding jest odpowiedni dla Twojego projektu?

Części wykonane metodą overmoldingu

Uchwyty narzędzi

Overmolding is used to create a hard core and soft rubber grip in many hand tools. This enhances comfort and minimizes fatigue of hand usage and offers greater control of usage.

Produkty konsumenckie

Most common products, such as toothbrushes, kitchenware, and tools that require electricity, usually utilize overmolding. Soft grips or cushions help to improve ergonomics and lifespan.

Elektronika

In the phone case, remote control, and protective housings, common applications of overmolding include these. It also provides shock absorption, insulation, and a soft touch surface.

Komponenty motoryzacyjne

Overmolded buttons, seals, gaskets, and grips are a common feature in the interior of cars. Soft-touch systems enhance the comfort, noise, and vibrations.

Urządzenia medyczne

Overmolding is used in medical devices such as syringes, surgical instruments, handheld objects, and the like. The process will guarantee thorough-going safety, accuracy, and firm hold.

Surowce w procesie overmoldingu

Material selection is of importance. Common substrates include:

Hard plastics such as polypropylene (PP), polycarbonate (PC), and ABS.

Metale w obszarach zastosowań

The overmold materials usually are:

• Soft plastics
• Rubber
• Nylon thermoplastic elastomers (TPE)
• Silicone

The choice of the material is based on the use of the product. As an illustration, biocompatible materials are needed in medical gadgets. Electronic requires materials that are insulative and protective.

Najlepsze praktyki w projektowaniu części do obtrysku

The design of parts to be overmolded must be well considered in order to attain high levels of bonding, attractive outlook, and quality performance. Adhering to established design guidelines contributes to minimizing the error rate, and the quality of the products becomes consistent.

Wybierz materiały, które są kompatybilne

The overmolding depends on the choice of material. The overmold and the underlying material have to have a good connection. Commodities that melt at similar rates and have the same chemical properties have more powerful and dependable bonds.

Konstrukcja zapewniająca silne wiązanie

Good mechanical bonding between the part design and the design itself should be supported. Undercuts, grooves, and interlocking shapes are some of the features that enable the overmolded material to hold the base part firmly. This minimizes the chances of separation when in use.

Zachowaj odpowiednią grubość ścianki

A uniform thickness in the walls enables the flow of materials in the molding process. Lack of uniformity in the thickness may lead to sink marks, voids, or weak sections in the component. A symmetric design enhances strength as well as its looks.

Używaj odpowiednich kątów zanurzenia

Draft angles simplify the process of extracting the part from the mold. Friction and damage can be minimized in ejection through proper draft, and this is particularly useful in complex overmolded parts.

Unikaj ostrych narożników

Acute edges have the potential to cause stress points and limit the flow of material. Rounded edges and flowing results enhance strength and make the overmolded compound flow evenly around the component.

Zawiera funkcje wentylacji

During injection, good venting enables the trapped air and gases to escape. Good vents allow avoiding air pockets and surface flaws, as well as filling the mold halfway.

Planowanie pozycjonowania materiału Overmold

The injection points are not to be placed near important features and edges. This eliminates the accumulation of materials, rupture of flow, and aesthetic defects in the exposed parts.

Optymalizacja konstrukcji narzędzia

The successful overmolding requires well-designed molds. Proper placement of the gate, balanced runners, and effective cooling channels contribute to ensuring that there is even flow and stable production.

Weź pod uwagę kurczenie się materiału

Various substances have different rate in cooling down. These differences should be taken into account by designers so that no warping, misalignment, or dimensional problems can be observed in the final part.

Jakie materiały są używane do obtrysku?

Overmolding gives the manufacturers the chance to mix dissimilar materials to accomplish certain mechanical, operational, and aesthetic traits. The choice of the material is determined by its strength, flexibility, comfort, and environmental resistance.

Termoplastyczny, nie termoplastyczny.

It is one of the most widespread overmolding combinations. The base material is a thermoplastic polymer, which is a polycarbonate (PC). It is then covered with a softer thermoplastic such as TPU. This composite enhances grip, comfort, and surface feel, and structural strength is not sacrificed.

Termoplast na metal

This technique uses a thermoplastic material that is molded on top of a metal part. Metals like steel or aluminum are usually coated with plastics like polypropylene (PP). This assists in guarding against corrosion of the metal, reducing vibration, and decreasing noise during usage.

TPE zamiast elastomeru.

This system employs a hard plastic recycled substrate like ABS with the addition of a flexible elastomer on the top. It is normally applied in products that require durability and flexibility, such as tool handles and medical equipment.

Silikon nad tworzywem sztucznym

Silicone is also overmolded over plastic materials such as polycarbonate. This offers a high level of water resistance, sealing capability, and low tactile feel. It is commonly applied in medical and electronic devices.

TPE nad TPE

Overmolding of different grades of thermoplastic elastomers can also be performed. This enables the manufacturers to produce products that have different textures, colors, or functional areas, within one part.

Czy overmolding to właściwy wybór?

When your product requires strength, comfort, and durability at the same time, obtrysk is the appropriate decision to make. It is particularly suitable when used with components that need a soft handle, impact resistance, or additional protection without adding more assembly processes. Overmolding can be used on products that are frequently touched, like tools, medical equipment, or even electronic cases.

Nevertheless, overmolding does not apply to all projects. It is normally associated with increased tooling expenses and intricate mold pattern design as opposed to single-material molding. When production quantities are small or product design is basic, then the traditional molding processes could work out to be less expensive.

Assessing the material compatibility, volume of production, requirement of functionality, and budget with consideration at the initial design stage will help in deciding whether an overmolding solution is the most effective in addressing your project.

Przykłady overmoldingu w prawdziwym życiu

Toothbrushes

The handle is hard plastic. The grip is soft rubber. This eases the task of cleaning the teeth.

Obudowy do telefonów

The device is covered with hard plastic. Drop shock is absorbed on soft rubber edges.

Elektronarzędzia

The rubber is overmolded on handles to minimize vibration and enhance safety.

Wnętrza samochodów

Control knobs and buttons are usually soft in their feel, which makes the user experience better.

The following examples demonstrate the enhancement of usability, safety, and design of overmolding.

Sincere Tech - Twój partner Hi-Fi w każdym rodzaju formowania

Sincere Tech is a trustworthy manufacturing partner that deals with all forms of molding, such as plastic injection molding and overmolding. We assist the customers with design up to mass production of products with precision and efficiency. With high technology and competent engineering, we provide high-quality parts in automotive, medical, electronics, and consumer markets. Visit Plas.co to get to know what we are capable of and offering.

Wnioski

Overmolding is a flexible and useful technique of manufacturing. It is a process that involves a combination of two or more materials to make products stronger, safer, and more comfortable. It is broadly applied in electronics, medical devices, automotive components, domestic appliances, and industrial tools.

This is done by a careful choice of the material, accurate shape of the molds, and by ensuring that the temperature and the pressure are kept in check. Overmolding has considerable benefits, even though it is faced with some challenges, such as increased cost and increased production time.

Overmolded products are more durable, ergonomic, appealing to the eye, and functional. One of the areas where overmolding has become an inseparable component of modern manufacturing is the case of everyday products, such as toothbrushes and phone cases, to more serious items such as medical equipment and automobile interiors.

Knowing about overmolding, we may feel grateful to the fact that it is due to simple decisions in the design that help to make the products more convenient to use and longer-lasting. Such a little yet significant process goes on to enhance the quality and functionality of the goods that we use in our daily lives.