Master Injection Moulding:Dasar-Dasar, Aplikasi, dan Tip Desain

BAGIKAN ARTIKEL INI

Dalam panduan ini Anda akan menemukan semua yang perlu Anda ketahui tentang cetakan injeksi. Kuasai prinsip dasar teknologi dan pelajari tips desain yang dapat ditindaklanjuti dengan cepat yang akan menghemat waktu dan menghemat biaya.

Bagian 1

Dasar-dasar cetakan injeksi

Apa itu cetakan injeksi? Bagaimana cara kerjanya dan kegunaannya?

Di bagian ini, kami menjawab pertanyaan-pertanyaan ini dan menunjukkan contoh umum komponen cetakan injeksi untuk membantu Anda memahami mekanika dasar dan penerapan teknologi tersebut.

Apa itu cetakan injeksi?

Cetakan injeksi adalah teknologi manufaktur untuk produksi massal dari bagian plastik yang identik dengan toleransi yang baik. Dalam Cetakan Injeksi, butiran polimer terlebih dahulu dicairkan dan kemudian disuntikkan di bawah tekanan ke dalam cetakan, tempat plastik cair mendingin dan mengeras. Bahan yang digunakan dalam Injection Moulding adalah polimer termoplastik yang dapat diwarnai atau diisi dengan bahan tambahan lainnya.

Hampir setiap bagian plastik di sekitar Anda diproduksi menggunakan cetakan injeksi:dari suku cadang mobil, penutup elektronik, dan peralatan dapur.

Cetakan injeksi sangat populer karena biaya per unitnya yang sangat rendah saat memproduksi volume tinggi . Cetakan injeksi menawarkan pengulangan yang tinggi dan fleksibilitas desain yang bagus . Pembatasan utama pada Cetakan Injeksi biasanya disebabkan oleh faktor ekonomi, karena investasi awal yang tinggi untuk cetakan diperlukan. Juga, waktu penyelesaian dari desain hingga produksi lambat (minimal 4 minggu).

Proses pencetakan injeksi

Cetakan injeksi banyak digunakan saat ini baik untuk produk konsumen maupun aplikasi teknik. Hampir setiap barang plastik di sekitar Anda diproduksi menggunakan cetakan injeksi. Hal ini karena teknologi tersebut dapat menghasilkan suku cadang yang identik pada volume yang sangat tinggi (biasanya, 1.000 hingga 100.000+ unit) dengan biaya per suku cadang yang sangat rendah (biasanya, dengan harga $1-5 per unit).

Namun dibandingkan dengan teknologi lain, biaya awal cetakan injeksi relatif tinggi, terutama karena diperlukan perkakas khusus. Harga sebuah cetakan bisa berkisar antara $3.000 dan $100.000+, bergantung pada kerumitannya, material (aluminium atau baja) dan keakuratannya (prototipe, uji coba, atau cetakan produksi skala penuh).

Semua bahan termoplastik dapat dicetak dengan injeksi. Beberapa jenis silikon dan resin termoset lainnya juga kompatibel dengan proses pencetakan injeksi. Bahan yang paling umum digunakan dalam cetakan injeksi adalah:

• Polipropilena (PP): ~38% dari produksi global
• ABS: ~27% dari produksi global
• Polietilen (PE): ~15% dari produksi global
• Polistirena (PS): ~8% dari produksi global

Bahkan jika kita memperhitungkan semua kemungkinan teknologi manufaktur lainnya, cetakan injeksi dengan keempat bahan ini saja menyumbang lebih dari 40% dari semua komponen plastik yang diproduksi secara global setiap tahun!

Sejarah singkat cetakan injeksi

Plastik menggantikan gading

Pada tahun 1869, John Wesley Hyatt menemukan seluloid, plastik buatan praktis pertama yang dimaksudkan untuk menggantikan gading untuk produksi… bola bilyar! Mesin cetak injeksi awal menggunakan tong untuk memanaskan plastik dan alat penyedot untuk menyuntikkannya ke cetakan.

Sebuah penemuan revolusioner

Pada pertengahan tahun 1950-an, penemuan sekrup bolak-balik merevolusi industri plastik. Sekrup bolak-balik memecahkan masalah utama terkait pemanasan plastik tidak merata yang dihadapi sistem sebelumnya, dan membuka cakrawala baru untuk produksi massal komponen plastik.

Cetakan injeksi hari ini

Saat ini, cetakan injeksi adalah pasar senilai $300 miliar. 5+ juta metrik ton komponen plastik diproduksi dengan cetakan injeksi secara global setiap tahunnya. Baru-baru ini, permintaan bahan biodegradable meningkat karena alasan lingkungan.

Mesin cetak injeksi:bagaimana cara kerjanya?

Mesin cetak injeksi terdiri dari 3 bagian utama:unit injeksi , cetakan - inti dari keseluruhan proses - dan unit penjepit/ejektor .

Pada bagian ini, kami memeriksa tujuan dari masing-masing sistem ini dan bagaimana mekanisme operasi dasarnya mempengaruhi hasil akhir dari proses pencetakan Injeksi.

Saksikan mesin cetak injeksi besar beraksi sambil memproduksi 72 tutup botol setiap 3 detik dalam video di sini:

Unit injeksi

Tujuan dari unit injeksi adalah untuk melelehkan plastik mentah dan mengarahkannya ke dalam cetakan. Terdiri dari hopper , laras , dan sekrup bolak-balik .

Berikut cara kerja proses pencetakan injeksi:

1. Butiran polimer pertama-tama dikeringkan dan ditempatkan di hopper, lalu dicampur dengan pigmen pewarna atau bahan tambahan penguat lainnya.
2. Butiran dimasukkan ke dalam tong, lalu dipanaskan, dicampur, dan dipindahkan ke cetakan secara bersamaan dengan sekrup pitch variabel. Geometri sekrup dan laras dioptimalkan untuk membantu meningkatkan tekanan ke tingkat yang tepat dan melelehkan material.
3. Domba jantan kemudian bergerak maju dan plastik yang meleleh disuntikkan ke dalam cetakan melalui sistem pelari, yang kemudian mengisi seluruh rongga. Saat bahan mendingin, bahan tersebut kembali mengeras dan membentuk cetakan.
4. Akhirnya, cetakan terbuka dan bagian padat didorong keluar oleh pin ejektor. Cetakan kemudian ditutup dan prosesnya berulang.

   Seluruh proses dapat diulang dengan sangat cepat:siklusnya memakan waktu sekitar 30 hingga 90 detik tergantung pada ukuran bagiannya.

   Setelah bagian tersebut dikeluarkan, bagian tersebut dibagikan pada ban berjalan atau dalam wadah penampung. Biasanya, komponen cetakan injeksi langsung siap digunakan dan memerlukan sedikit atau tanpa pasca-pemrosesan.

Pembuatan cetakan

Cetakannya seperti sisi negatif dari sebuah foto:geometri dan tekstur permukaannya langsung ditransfer ke bagian cetakan injeksi.

Biasanya biaya ini merupakan bagian terbesar dari biaya awal pencetakan injeksi:biaya cetakan tipikal dimulai dari sekitar $2.000-5.000 untuk geometri sederhana dan proses produksi yang relatif kecil (1.000 hingga 10.000 unit) dan dapat meningkat hingga $100.000 untuk cetakan yang dioptimalkan untuk pesanan produksi skala penuh (100.000 unit atau lebih).

Hal ini disebabkan oleh tingginya tingkat keahlian yang diperlukan untuk merancang dan memproduksi cetakan berkualitas tinggi yang dapat menghasilkan ribuan (atau ratusan ribu) komponen secara akurat.

Cetakan biasanya dibuat dengan mesin CNC dari aluminium atau baja perkakas dan kemudian diselesaikan sesuai standar yang disyaratkan. Terlepas dari sisi negatifnya, komponen tersebut juga memiliki fitur lain, seperti sistem runner yang memfasilitasi aliran material ke dalam cetakan, dan saluran pendingin air internal yang membantu dan mempercepat pendinginan komponen.

Pelajari lebih lanjut tentang pemesinan CNC dalam panduan manufaktur dan desain →

Kemajuan terkini dalam bahan pencetakan 3D telah memungkinkan pembuatan cetakan yang cocok untuk cetakan injeksi jangka rendah (100 bagian atau kurang) dengan biaya yang lebih murah. Volume kecil seperti itu di masa lalu tidak layak secara ekonomi karena tingginya biaya pembuatan cetakan tradisional.

*Desain cetakan industri untuk memproduksi puluhan ribu bagian plastik. Rongga terlihat di sebelah kiri dan inti di sebelah kanan.*

Anatomi cetakan

Cetakan yang paling sederhana adalah cetakan tarik lurus. Terdiri dari 2 bagian:rongga (sisi depan) dan inti (sisi belakang).

Dalam kebanyakan kasus, cetakan tarik lurus lebih disukai, karena desain dan pembuatannya sederhana, sehingga biaya totalnya relatif rendah. Namun ada beberapa batasan desain:bagian tersebut harus memiliki geometri 2.D di setiap sisinya dan tidak boleh menjorok (yaitu area yang tidak ditopang dari bawah).

Jika diperlukan geometri yang lebih kompleks, maka inti aksi samping dapat ditarik atau sisipan lain diperlukan.

Inti aksi samping adalah elemen bergerak yang masuk ke cetakan dari atas atau bawah dan digunakan untuk membuat bagian yang menjorok (misalnya, rongga atau lubang). Namun, tindakan sampingan harus dilakukan dengan hemat, karena biayanya meningkat dengan cepat.

Fakta menarik: Sekitar 50% dari siklus pencetakan injeksi biasanya didedikasikan untuk pendinginan dan pemadatan. Meminimalkan ketebalan desain adalah kunci untuk mempercepat langkah ini dan menghemat biaya.

2 sisi cetakan:sisi A &sisi B

Bagian cetakan injeksi memiliki dua sisi:sisi A yang menghadap rongga (separuh depan cetakan) dan sisi B yang menghadap inti (separuh belakang cetakan). Kedua sisi ini biasanya memiliki tujuan yang berbeda:

• Sisi A biasanya memiliki tampilan visual yang lebih baik dan sering disebut dengan sisi kosmetik . Permukaan di sisi A akan halus atau bertekstur sesuai spesifikasi desain Anda.

• Sisi B biasanya berisi elemen struktural bagian yang tersembunyi (tetapi sangat penting) (bos, rib, snap-fit, dan sebagainya). Oleh karena itu disebut sisi fungsional . Sisi B sering kali memiliki hasil akhir yang lebih kasar dan bekas pin ejektor yang terlihat.

Memasukkan material ke dalam cetakan:Sistem runner

sistem pelari adalah saluran yang mengarahkan plastik yang meleleh ke dalam rongga cetakan. Ini mengontrol aliran dan tekanan dengan mana plastik cair disuntikkan ke dalam rongga dan dikeluarkan setelah dikeluarkan (lepas). Sistem runner biasanya terdiri dari 3 bagian utama:

• Sari adalah saluran utama tempat semua plastik yang meleleh awalnya mengalir saat memasuki cetakan.
• pelari sebarkan plastik leleh di sepanjang permukaan tempat kedua bagian cetakan bertemu dan menghubungkan taji ke gerbang. Mungkin ada satu atau lebih pelari, yang memandu material menuju satu atau beberapa bagian. Sistem pelari terputus dari bagian tersebut setelah dikeluarkan. Ini adalah satu-satunya limbah material dalam cetakan injeksi, 15-30% di antaranya dapat didaur ulang dan digunakan kembali.
• Gerbang (adalah titik masuk material ke dalam rongga cetakan. Geometri dan lokasinya penting karena menentukan aliran plastik.

Jenis gerbang yang berbeda cocok untuk aplikasi yang berbeda. Ada 4 jenis gerbang yang digunakan dalam cetakan injeksi:

• Gerbang tepi menyuntikkan bahan pada garis perpisahan kedua bagian cetakan dan merupakan jenis gerbang yang paling umum. Sistem runner nantinya harus dilepas secara manual, meninggalkan sedikit ketidaksempurnaan di titik injeksi.
• Gerbang terowongan menyuntikkan bahan di bawah garis perpisahan. Sistem runner akan mati saat komponen dikeluarkan dari cetakan, sehingga tidak perlu mengeluarkannya secara manual. Hal ini membuat gerbang jenis ini ideal untuk volume yang sangat besar.
• Gerbang pos menyuntikkan material dari bagian belakang rongga, menyembunyikan ketidaksempurnaan kecil yang tersisa dari kerusakan jenis gerbang lainnya. Gerbang ini digunakan untuk bagian-bagian yang memerlukan tampilan visual prima.
• Tips menarik terhubung langsung ke taji dan menyuntikkan plastik dari sisi atas bagian. Tidak ada material yang terbuang dengan cara ini pada sistem runner sehingga ideal untuk produksi skala besar, namun lesung pipit akan terlihat pada titik injeksi.

Sisanya

Pada titik di mana sistem runner terhubung dengan bagian tersebut, biasanya terlihat ketidaksempurnaan kecil yang disebut vestige.

Jika keberadaan sisa tidak diinginkan untuk tujuan estetika, maka bagian dalam juga dapat “disembunyikan” di sisi B fungsional bagian tersebut.

Sistem penjepitan dan ejeksi

Di sisi terjauh mesin cetak injeksi terdapat sistem penjepit. Sistem penjepit memiliki dua tujuan:menjaga kedua bagian cetakan tetap tertutup rapat selama injeksi dan mendorong bagian tersebut keluar dari cetakan setelah dibuka.

Setelah komponen dikeluarkan, komponen tersebut jatuh ke ban berjalan atau ember untuk disimpan dan siklus dimulai lagi.

Namun, penyelarasan berbagai bagian cetakan yang bergerak tidak pernah sempurna. Hal ini menyebabkan terciptanya 2 ketidaksempurnaan umum yang terlihat di hampir setiap bagian cetakan injeksi:

• Garis perpisahan yang terlihat pada sisi bagian tempat bertemunya 2 bagian cetakan. Hal ini disebabkan oleh ketidaksejajaran kecil dan tepi cetakan yang agak membulat.

• Tanda pelontar (atau saksi) yang terlihat di sisi B yang tersembunyi dari bagian tersebut. Hal ini terjadi karena pin ejektor sedikit menonjol di atas atau menjorok ke bawah permukaan cetakan.

 Gambar di bawah menunjukkan cetakan yang digunakan untuk membuat kedua sisi casing remote kontrol. Kuis singkat:coba temukan *inti* (sisi A), *rongga* (sisi B), sistem runner , pin ejektor , inti aksi sampingan dan ventilasi udara pada cetakan ini.

Manfaat dan keterbatasan cetakan injeksi

Cetakan injeksi adalah teknologi manufaktur mapan dengan sejarah panjang, namun terus disempurnakan dan ditingkatkan seiring dengan kemajuan teknologi baru.

Di bawah ini adalah ikhtisar singkat tentang kelebihan dan kekurangan utama cetakan injeksi untuk membantu Anda memahami apakah ini solusi yang tepat untuk aplikasi Anda.

Manfaat cetakan injeksi

Pembuatan plastik dalam jumlah besar

Cetakan injeksi adalah teknologi yang paling hemat biaya untuk memproduksi komponen plastik identik dalam jumlah besar. Setelah cetakan dibuat dan mesin disiapkan, suku cadang tambahan dapat diproduksi dengan sangat cepat dan dengan biaya yang sangat rendah.

Volume produksi minimum yang disarankan untuk cetakan injeksi adalah 500 unit. Pada titik ini skala ekonomi mulai mulai berlaku dan biaya awal peralatan yang relatif tinggi tidak terlalu berpengaruh terhadap harga satuan.

Berbagai macam bahan

Hampir semua bahan termoplastik (dan beberapa termoset dan silikon) dapat dicetak dengan injeksi. Hal ini memberikan beragam material yang tersedia dengan beragam sifat fisik untuk dirancang.

Suku cadang yang diproduksi dengan cetakan injeksi memiliki sifat fisik yang sangat baik. Sifatnya dapat disesuaikan dengan menggunakan bahan tambahan (misalnya, serat kaca) atau dengan mencampurkan pelet yang berbeda (misalnya, campuran PC/ABS) untuk mencapai tingkat kekuatan, kekakuan, atau ketahanan benturan yang diinginkan.

Produktivitas sangat tinggi

Siklus pencetakan injeksi biasanya berlangsung 15 hingga 60 detik, tergantung pada ukuran bagian dan kompleksitas cetakan. Sebagai perbandingan, pemesinan CNC atau pencetakan 3D mungkin memerlukan waktu beberapa menit hingga berjam-jam untuk menghasilkan geometri yang sama. Selain itu, satu cetakan dapat menampung banyak bagian, sehingga semakin meningkatkan kemampuan produksi dari proses manufaktur ini.

Artinya, ratusan (atau bahkan ribuan) suku cadang identik dapat diproduksi setiap jamnya.

Pengulangan dan toleransi yang luar biasa

Proses pencetakan injeksi sangat dapat diulang dan bagian-bagian yang dihasilkan pada dasarnya identik. Tentu saja, cetakan akan mengalami keausan seiring berjalannya waktu, tetapi cetakan aluminium yang dijalankan dengan uji coba akan bertahan 5.000 hingga 10.000 siklus, sedangkan cetakan produksi skala penuh dari baja perkakas dapat bertahan lebih dari 100.000 siklus.

Biasanya, cetakan injeksi akan menghasilkan komponen dengan toleransi ± 0,500 mm (0,020’’). Toleransi yang lebih ketat hingga ± 0,125 mm (0,005’’) juga dapat dilakukan dalam kondisi tertentu. Tingkat akurasi ini cukup untuk sebagian besar aplikasi dan sebanding dengan pemesinan CNC dan pencetakan 3D.

Tampilan visual luar biasa

Kekuatan utama dari cetakan injeksi adalah dapat menghasilkan produk jadi yang tidak memerlukan finishing tambahan. Permukaan cetakan dapat dipoles hingga tingkat yang sangat tinggi untuk membuat bagian seperti cermin. Atau bisa juga diledakkan dengan manik-manik untuk membuat permukaan bertekstur. Standar SPI menentukan tingkat penyelesaian yang dapat dicapai.

Dapatkan rekomendasi finishing/kompatibilitas material →

Keterbatasan cetakan injeksi

Biaya awal yang tinggi untuk perkakas

Keterbatasan ekonomi utama dari cetakan injeksi adalah tingginya biaya perkakas. Karena cetakan khusus harus dibuat untuk setiap geometri, biaya permulaannya sangat tinggi. Ini terutama terkait dengan desain dan pembuatan cetakan yang biasanya berharga antara $5.000 dan $100.000. Oleh karena itu, cetakan injeksi hanya layak secara ekonomi untuk produksi lebih dari 500 unit.

Perubahan desain membutuhkan biaya

Setelah cetakan dibuat, modifikasinya sangat mahal. Perubahan desain biasanya memerlukan pembuatan cetakan baru dari awal. Oleh karena itu, mendesain komponen cetakan injeksi dengan benar sangatlah penting.

Di Bagian 2, kami mencantumkan pertimbangan desain paling penting yang perlu diingat saat merancang cetakan injeksi. Pada Bagian 5, kita juga akan melihat bagaimana Anda dapat mengurangi risiko dengan membuat prototipe fisik suku cadang Anda.

Waktu tunggu lebih lama dibandingkan teknologi lain

Waktu penyelesaian tipikal untuk cetakan injeksi bervariasi antara 6-10 minggu. 4-6 minggu untuk pembuatan cetakan, ditambah 2-4 minggu lagi untuk produksi dan pengiriman. Jika perubahan desain diperlukan (sesuatu yang cukup umum), waktu penyelesaian akan meningkat.

Sebagai perbandingan, komponen yang dibuat dengan printer 3D desktop dapat siap dikirim dalam semalam, sedangkan sistem pencetakan 3D industri memiliki waktu tunggu biasanya 3-5 hari. Suku cadang mesin CNC biasanya dikirim dalam waktu 10 hari atau paling cepat 5 hari.

Contoh produk yang dibuat dengan cetakan injeksi

Jika Anda melihat sekeliling Anda saat ini, Anda akan melihat setidaknya beberapa produk yang diproduksi dengan cetakan injeksi. Anda mungkin sedang melihatnya saat ini:casing perangkat yang Anda gunakan untuk membaca panduan ini.

Untuk mengenalinya, perhatikan 3 hal berikut:garis perpisahan , tanda saksi di sisi tersembunyi dan ketebalan dinding yang relatif seragam di seluruh bagian.

Kami telah mengumpulkan beberapa contoh produk yang biasanya diproduksi dengan cetakan injeksi untuk membantu mendapatkan pemahaman yang lebih baik tentang apa yang dapat dicapai dengan proses produksi ini.

Mainan

Pengemasan

Miniatur

Otomotif

Listrik

Kesehatan

Bata Lego

Batu bata Lego adalah salah satu contoh komponen cetakan injeksi yang paling dikenal. Mereka diproduksi menggunakan cetakan, seperti pada gambar, yang menghasilkan 120 juta balok lego (yang berarti 15 juta siklus) sebelum dihentikan penggunaannya.

Bahan yang digunakan untuk pembuatan batu bata Lego adalah ABS karena ketahanan benturannya yang tinggi dan kemampuan cetakan yang sangat baik. Setiap batu bata telah dirancang dengan sempurna, mencapai toleransi hingga 10 mikro meter (atau sepersepuluh rambut manusia).

Hal ini sebagian dapat dicapai dengan menggunakan praktik desain terbaik, yang akan kita bahas di bagian berikutnya (ketebalan dinding seragam, sudut draf, rusuk, teks timbul, dll.).

Cetakan batu bata Lego yang sudah tidak digunakan lagi

Tutup botol

Banyak produk kemasan plastik yang dicetak dengan injeksi. Faktanya, kemasan adalah pasar terbesar untuk cetakan injeksi.

Misalnya, tutup botol dibuat dengan cetakan injeksi dari Polypropylene. Polypropylene (PP) memiliki ketahanan kimia yang sangat baik dan cocok untuk bersentuhan dengan produk makanan.

Pada tutup botol, Anda juga dapat melihat semua ketidaksempurnaan umum cetakan injeksi yang tidak dapat dihindari (garis perpisahan, tanda ejektor, dll.) dan fitur desain umum (tulang rusuk, potongan bawah pengupasan, dll.).

Model pesawat

Pesawat model adalah contoh umum lainnya dari komponen cetakan injeksi. Bahan yang digunakan di sini sebagian besar adalah Polystyrene (PS), karena biayanya yang rendah dan kemudahan pencetakannya.

Yang menarik dari model kit pesawat adalah bahwa kit tersebut dilengkapi dengan sistem pelari yang masih terpasang. Jadi, Anda dapat melihat jalur yang dilalui plastik yang meleleh hingga mengisi cetakan yang kosong.

Suku cadang mobil

Hampir semua komponen plastik pada interior mobil dibuat dengan cetakan injeksi. 3 bahan cetakan injeksi yang paling umum digunakan dalam industri otomotif adalah Polypropylene (PP) untuk komponen non-kritis, PVC karena ketahanannya terhadap cuaca yang baik, dan ABS karena kekuatan benturannya yang tinggi.

Lebih dari separuh bagian plastik mobil terbuat dari salah satu bahan ini, termasuk bemper, bagian bodi interior, dan dasbor.

Barang elektronik konsumen

Penutup dari hampir setiap perangkat elektronik konsumen yang diproduksi secara massal dibuat dengan cetakan injeksi. ABS dan polistiren (PS) lebih disukai di sini karena ketahanan benturannya yang sangat baik dan isolasi listrik yang baik.

Peralatan medis

Banyak bahan yang dapat disterilkan dan biokompatibel tersedia untuk cetakan injeksi.

Silikon kelas medis adalah salah satu bahan yang lebih populer di industri medis. Silikon merupakan termoset, sehingga diperlukan mesin khusus dan kontrol proses, sehingga meningkatkan biaya.

Untuk aplikasi dengan persyaratan yang tidak terlalu ketat, material lain, seperti ABS, polipropilen (PP), dan Polietilen (PE), lebih umum digunakan.

Pelajari lebih lanjut tentang pembuatan perangkat medis →

Bagian 2

Ada beberapa faktor yang dapat mempengaruhi kualitas produk akhir dan pengulangan dari proses tersebut. Untuk mendapatkan manfaat penuh dari proses tersebut, perancang harus mengikuti pedoman desain tertentu.

Di bagian ini, kami menguraikan cacat umum pada cetakan injeksi serta panduan dasar dan lanjutan yang harus diikuti saat merancang suku cadang, termasuk rekomendasi untuk menekan biaya seminimal mungkin.

Cacat umum pada cetakan injeksi

Sebagian besar cacat pada cetakan injeksi berhubungan dengan aliran bahan yang meleleh atau laju pendinginan yang tidak seragam selama pemadatan.

Berikut adalah daftar cacat yang perlu diingat saat merancang komponen untuk cetakan injeksi. Di bagian selanjutnya, kita akan melihat bagaimana Anda dapat menghindarinya dengan mengikuti praktik desain yang baik.

Pembengkokan

Jika bagian tertentu mendingin (dan akibatnya menyusut) lebih cepat dibandingkan bagian lain, maka bagian tersebut dapat bengkok secara permanen akibat tekanan internal.

Bagian dengan ketebalan dinding yang tidak konstan paling rentan melengkung.

Tanda tenggelam

Ketika bagian dalam suatu bagian mengeras sebelum permukaannya, lekukan kecil pada permukaan datar mungkin muncul, yang disebut tanda tenggelam.

Bagian dengan dinding tebal atau rusuk yang dirancang dengan buruk paling rentan tenggelam.

Seret tanda

Saat plastik menyusut, ia memberikan tekanan pada cetakan. Selama ejeksi, dinding bagian tersebut akan tergelincir dan bergesekan dengan cetakan, sehingga dapat menimbulkan bekas tarikan.

Bagian dengan dinding vertikal (dan tidak ada sudut tarikan) paling rentan terhadap tanda tarikan.

Garis rajut

Ketika 2 aliran bertemu, perubahan warna kecil seperti rambut dapat terjadi. Garis rajutan ini memengaruhi estetika komponen, namun umumnya juga menurunkan kekuatan komponen.

Bagian dengan perubahan geometri mendadak atau lubang lebih rentan terhadap garis rajutan.

Foto pendek

Udara yang terperangkap di dalam cetakan dapat menghambat aliran material pada saat injeksi sehingga mengakibatkan bagian menjadi tidak lengkap. Desain yang baik dapat meningkatkan kemampuan mengalir dari plastik yang meleleh.

Bagian dengan dinding yang sangat tipis atau rusuk yang dirancang dengan buruk lebih rentan terhadap pengambilan gambar pendek.

Menangani undercut

Cetakan paling sederhana (cetakan tarik lurus) terdiri dari 2 bagian. Fitur dengan potongan bawah (seperti gigi benang atau kait sambungan snap-fit) mungkin tidak dapat diproduksi dengan cetakan tarik lurus. Hal ini terjadi karena cetakan tidak dapat dikerjakan dengan mesin CNC atau karena material menghalangi bagian tersebut untuk dikeluarkan.

Undercut pada cetakan injeksi adalah fitur bagian yang tidak dapat diproduksi dengan cetakan dua bagian sederhana, karena bahan menghalangi saat cetakan dibuka atau selama ejeksi.

Gigi pada benang atau kait pada sambungan snap-fit adalah contoh potongan bawah.

Berikut beberapa ide untuk membantu Anda mengatasi undercut:

Hindari undercut menggunakan pematian

Menghindari undercut sama sekali mungkin merupakan pilihan terbaik . Pemotongan selalu menambah biaya, kompleksitas, dan persyaratan pemeliharaan pada cetakan. Desain ulang yang cerdik sering kali dapat menghilangkan kelemahan.

Shut-off adalah trik yang berguna untuk mengatasi undercut pada bagian dalam komponen (untuk snap-fit) atau pada bagian samping (untuk lubang atau pegangan).

Di bawah ini adalah beberapa contoh bagaimana bagian cetakan injeksi dapat didesain ulang untuk menghindari undercut:pada dasarnya, material dihilangkan di area di bawah undercut, sehingga menghilangkan masalah tersebut sama sekali.

Pindahkan garis perpisahan

Cara paling sederhana untuk mengatasi undercut adalah dengan memindahkan garis perpisahan cetakan hingga berpotongan dengannya.

Solusi ini cocok untuk banyak desain dengan potongan bawah pada permukaan luar. Jangan lupa untuk menyesuaikan sudut drafnya.

Gunakan stripping undercut (bumpoff)

Stripping undercut (juga dikenal sebagai bumpoffs) dapat digunakan bila fitur tersebut cukup fleksibel untuk berubah bentuk pada cetakan selama ejeksi . Stripping undercut digunakan untuk membuat benang pada tutup botol.

Undercut hanya dapat digunakan dalam kondisi berikut:

• Potongan bawah pengupasan harus ditempatkan jauh dari fitur pengaku , seperti sudut dan rusuk.
• Potongan bawah harus memiliki sudut depan dari 30o hingga 45o derajat.
• Bagian cetakan injeksi harus memiliki ruang dan harus fleksibel cukup untuk mengembang dan berubah bentuk.

Disarankan untuk menghindari pengupasan bagian bawah pada bagian yang terbuat dari plastik yang diperkuat serat. Biasanya, plastik fleksibel seperti PP, HDPE, atau Nilon (PA) dapat mentolerir pemotongan bagian bawah hingga 5% dari diameternya.

*Contoh bagian dengan stripping undercut. Bagian tersebut berubah bentuk saat didorong keluar dari cetakan.*

Menggeser aksi samping dan inti

Aksi samping geser dan inti digunakan ketika tidak memungkinkan untuk mendesain ulang bagian cetakan injeksi untuk menghindari pemotongan.

Inti aksi samping adalah sisipan yang meluncur masuk saat cetakan ditutup dan meluncur keluar sebelum dibuka. Perlu diingat bahwa mekanisme ini menambah biaya dan kompleksitas ke cetakan.

Ikuti panduan berikut saat merancang tindakan sampingan:

• Perlu ada ruang agar inti dapat bergerak masuk dan keluar . Artinya, fitur tersebut harus berada di sisi lain dari bagian tersebut.
• Aksi samping harus bergerak tegak lurus . Bergerak pada sudut selain 90° lebih rumit, sehingga meningkatkan biaya dan waktu tunggu.
• Jangan lupa menambahkan sudut draf sesuaikan desain Anda seperti biasa, dengan mempertimbangkan pergerakan inti aksi samping.

Fitur desain umum

Pelajari cara merancang fitur paling umum yang ditemui pada komponen cetakan injeksi dengan panduan praktis berikut. Gunakan hal tersebut untuk meningkatkan fungsionalitas desain Anda, sambil tetap mematuhi aturan dasar desain.

Pengencang berulir (bos dan sisipan)

Ada 3 cara untuk menambahkan pengencang ke bagian cetakan injeksi:dengan mendesain ulir langsung pada bagian tersebut, dengan menambahkan bos tempat sekrup dapat dipasang, atau dengan menyertakan sisipan berulir.

Memodelkan utas langsung pada bagian mungkin dilakukan, namun tidak direkomendasikan, karena gigi pada benang pada dasarnya adalah potongan bawah, sehingga meningkatkan kompleksitas dan biaya cetakan secara drastis (kita akan membahas lebih lanjut tentang potongan bawah di bagian selanjutnya). Contoh bagian cetakan injeksi berulir adalah tutup botol.

Bos

Bos sangat umum pada komponen Cetakan Injeksi dan digunakan sebagai titik untuk pemasangan atau perakitan . Mereka terdiri dari proyeksi silinder dengan lubang yang dirancang untuk menerima sekrup, sisipan berulir, atau jenis perangkat keras pengikat dan perakitan lainnya. Cara yang baik untuk menganggap bos adalah sebagai tulang rusuk yang menutup dengan sendirinya dalam lingkaran.

Atasan digunakan sebagai titik pemasangan atau pengikat (bersama dengan s kru atau sisipan berulir).

*Rekomendasi desain bos*

Apabila bos digunakan sebagai __titik pengikat__, diameter luar bos harus 2x diameter nominal sekrup atau sisipan dan diameter bagian dalam sama dengan diameter inti sekrup. Lubang pada bos harus memanjang hingga setinggi dinding dasar, meskipun kedalaman penuh tidak diperlukan untuk perakitan, untuk menjaga __ketebalan dinding yang seragam__ di seluruh fitur. Tambahkan talang untuk memudahkan pemasangan sekrup atau sisipan.

__Untuk hasil terbaik:__

Hindari mendesain bos yang menyatu dengan dinding utama

Dukung bos dengan rusuk atau sambungkan ke dinding utama

Untuk bos dengan sisipan, gunakan diameter luar yang sama dengan 2× ukuran nominal sisipan

Utas

sisipan berulir logam dapat ditambahkan ke bagian Cetakan Injeksi plastik untuk menyediakan lubang berulir yang tahan lama untuk pengencang seperti sekrup mesin. Keuntungan menggunakan sisipan adalah memungkinkan banyak siklus perakitan dan pembongkaran .

Sisipan dipasang di bagian Cetakan Injeksi melalui penyisipan termal, ultrasonik, atau dalam cetakan. Untuk mendesain atasan yang akan menerima sisipan berulir, gunakan pedoman serupa seperti di atas, dengan menggunakan diameter sisipan sebagai dimensi pemandu.

*Sisipan berulir ditempatkan di bos*

__Untuk hasil terbaik:__

Hindari menambahkan benang langsung pada bagian cetakan injeksi Anda

Desain bos dengan diameter luar sama dengan 2x diameter nominal sekrup atau sisipan

Tambahkan relief 0,8 mm di tepi benang

Gunakan benang dengan jarak lebih besar dari 0,8 mm (32 benang per inci)

Gunakan benang trapesium atau penopang

Cara terbaik untuk mengatasi undercut yang tercipta:

Gunakan benang dengan jarak lebih besar dari 0,8 mm (32 benang per inci)

Untuk utas eksternal, letakkan di sepanjang garis perpisahan

Iga

Ketika ketebalan dinding maksimum yang direkomendasikan tidak cukup untuk memenuhi persyaratan fungsional suatu bagian, rusuk dapat digunakan untuk meningkatkan kekakuannya.

Saat mendesain tulang rusuk:

● Gunakan ketebalan yang sama dengan 0,5 × ketebalan dinding utama

● Tentukan tinggi yang lebih kecil dari 3 × ketebalan rusuk

● Gunakan fillet dasar dengan radius lebih besar dari ¼ × ketebalan rusuk

● Tambahkan sudut draft minimal 0,25° - 0,5°

● Tambahkan menit. jarak antara rusuk dan dinding dengan ketebalan rusuk 4 ×

Sambungan snap-fit

Sambungan snap-fit adalah cara yang sangat sederhana, ekonomis, dan cepat untuk menyambung dua bagian tanpa pengencang atau alat . A wide range of design possibilities exists for snap-fit joints.

As a rule of thumb, the deflection of a snap-fit joint mainly depends on its length and the permissible force that can be applied on it on its width (since its thickness is more or less defined by the wall thickness of the part). Also, snap-fit joints are another example of undercuts.

*Example of an assembly with snap-fit joints*

In the example above, the most common snap-fit joint design (known as the __cantilever snap-fit joint__) is shown. As with ribs, add a draft angle to your snap-fit joints and use a minimum thickness of 0.5x the wall thickness.

Specific guidelines on designing snap-fit joints is a big subject that goes beyond the scope of this article. For more detailed information, please refer to this article from MIT.

For best results:

Add a draft angle to the vertical walls of your snap-fit joints

Design snap-fits with thickness greater than 0.5x the wall thickness

Adjust their width and length to control their deflection and permissible force

Living hinges

Living hinges are thin sections of plastic that connect 2 segments of a part and allow it to flex and bend . Typically these hinges are incorporated in mass-produced containers, such as plastic bottles. A well-designed living hinge can last for up to a million cycles without failure.

The material used to injection mold a living hinge must be flexible. Polypropylene (PP) and Polyethylene (PE) are good choices for consumer application and Nylon (PA) for engineering uses.

A well-designed hinge is shown below. The recommended minimum thickness  of the hinge ranges between 0.20 and 0.35 mm, with higher thicknesses resulting in more durable, but stiffer, parts.

{{img}}

*Example of a living hinge (left) and recommended design dimensions for PP or PE (right)*

Before going to full-scale production, prototype your living hinges using CNC machining or 3D printing to determine the geometry and stiffness that best fits your application. Add generous fillets and design shoulders with a uniform wall thickness as the main body of the part to improve the material flow in the mold and minimize the stresses. Divide hinges longer than 150 mm in two (or more) to improve lifetime.

For detailed guidelines, please refer to this MIT guide.

For best results :

• Design hinges with a thickness between 0.20 and 0.35 mm

• Select a flexible material (PP, PE or PA) for parts with living hinges

• Use shoulders with a thickness equal the thickness of the main wall

• Add fillets as large as possible

Crush ribs

Crush Ribs are small protruding features that deform to create friction when different components are pushed together, securing their possition.

Crush ribs can be an economical alternative for manufacturing high tolerance holes for tight fits . They are commonly used to house bearings or shafts and other press fit applications.

An example of a part with crush ribs is shown below. Using three crush ribs is recommended to ensure good alignment. The recommended height/radius for each rib is 2 mm . Add a minimum interference of 0.25 mm between the crush rib and the fitted part. Because of the small surface contact with the mold, crush ribs can be designed without a draft angle.

*Example of an crush rib (left) and recommended design dimensions (right)*

__For best results:__

Add a minimum interference of 0.25 mm between crush rib and the component

Do not add a draft angle on the vertical walls of a crush rib

Lettering and symbols

Text is a very common feature that can be useful for logos, labels, warnings, diagrams and instructions, saving the expense of stick-on or painted labels.

When adding text, choose embossed text over engraved text, as it’s easier to CNC machine on the mold and thus more economical.

Also raising the text 0.5 mm above the part surface will ensure that the letters are easy to read. We recommend selecting a bold, rounded font style with uniform line thickness, with a size of 20 points or larger. Some font examples include:Century Gothic Bold, Arial and Verdana.

Use embossed text (0.5 mm height) instead of engraved texted

Use a font with uniform thickness and a minimum font size of 20 points

Align the text perpendicular to the parting line

Use a height (or depth) greater than 0.5 mm

Tolerances

Injection molding typically produces parts with tolerances of ± 0.250 mm (0.010").

Tighter tolerances are feasible in certain circumstances (down to ± 0.125 mm - and even ± 0.025 mm), but they increase the cost drastically.

For small production runs (<10,000 units), consider using a secondary operation (such as drilling) to improve accuracy. This ensures the correct interference of the part with other components or inserts (for example, when using press fits).

Design rules for injection molding

One of the biggest benefits of injection molding is how easily complex geometries can be formed, allowing a single part to serve multiple functions.

Once the mold is manufactured, these complex parts can be reproduced at a very low cost. But changes to the mold design at later stages of development can be very expensive, so achieving the best results on the first time sangat penting. Follow the guidelines below to avoid the most common defects in injection molding.

Use a constant wall thickness

Use a uniform wall thickness throughout the part (if possible) and avoid thick sections . This is essential as non-uniform walls can lead to warping or the part as the melted material cools down.

If sections of different thickness are required, make the transition as smooth as possible using a chamfer or fillet. This way the material will flow more evenly inside the cavity, ensuring that the whole mold will be fully filled.

Industry Application Best material Why it’s a fit Aerospace Airframes, turbines, fasteners Titanium High strength-to-weight ratio, heat and corrosion resistance Medical Implants, surgical tools Titanium / copper Titanium is biocompatible; copper is antimicrobial (used externally only) Electronics Wiring, PCBs, motors Copper Excellent conductivity and ease of forming HVAC Heat exchangers, radiators Copper Superior thermal conductivity Marine Underwater fasteners, piping Titanium Outstanding corrosion resistance Automotive Exhausts, wiring harnesses Titanium / copper Lightweight strength or conductivity needs Construction Plumbing, cladding Copper Durable, corrosion-resistant, aesthetic

For best results:

Use a uniform wall thickness within the recommended values

When different thickness are required, smoothen the transition using a chamfer or fillet with length that is 3x the difference in thickness

Hollow out thick sections

Thick sections can lead to various defects, including warping and sinking. Limiting the maximum thickness of any section of your design to the recommended values by making them hollow sangat penting.

To improve the strength of hollow section, use ribs to design structures of equal strength and stiffness but reduced wall thickness. A well-designed part with hollow sections is shown below:

*Hollow thick sections and add ribs to improve stiffness*

Ribs can also be used to improve the stiffness of __horizontal sections__ without increasing their thickness. Remember though that the wall thickness limitations still apply. Exceeding the recommended rib thickness (see below) can result in sink marks.

*The wall thickness limitations still apply for ribs*

For best results:

Hollow out thick sections and use ribs to improve the strength and stiffness of the part

Design ribs with max. thickness equal to 0.5x the wall thickness

Design ribs with max. height equal to 3x the wall thickness

Add smooth transitions

Recommended: 3 × wall thickness difference

Sometimes sections with different wall thicknesses cannot be avoided. In these cases, use a chamfer or fillet to make the transition as smooth as possible.

Similarly, the base of vertical features (like ribs, bosses, snap-fits) must also always be rounded.

Round all edges

The uniform wall thickness limitation also applies to edges and corners:the transition must be as smooth as possible to ensure good material flow.

For interior edges , use a radius of at least 0.5 x the wall thickness . For exterior edges , add a radius equal to the interior radius plus the wall thickness . This way you ensure that the thickness of the walls is constant everywhere (even at the corners).

Adding to this, sharp corners result in stress concentrations which can result in weaker parts.

*Add wide radii to all edges to maintain uniform wall thickness and avoid defects*

For best results:

Add a fillet equal to 0.5x the wall thickness to internal corners

Add a fillet equal to 1.5x the wall thickness to external corners

Add draft angles

To make the ejection of the part from the mold easier, a draft angle must be added to all vertical walls. Walls without a draft angle will have drag marks on their surface, due to the high friction with the mold during ejection.

A minimum draft angle of 2° is recommended. Larger draft angles (up to 5o °) should be used on taller features.

Learn more about the importance of draft angles in this article →

A good rule of thumb is to increase the draft angle by one degree for every 25 mm . For example, add a draft angle of 3o degrees to a feature that is 75 mm tall. Larger draft angle should be used if the part has a textured surface finish . As a rule of thumb, add 1o to 2o extra degrees to the results of the above calculations.

Remember that draft angles are also necessary for ribs. Be aware though that adding an angle will reduce the thickness of the top of the rib, so make sure that your design complies with the recommended minimum wall thickness.

*Add a draft angle (minimum 2o)to all vertical walls*

__For best results:__

Add a minimum draft angle of 2o degrees to all vertical walls

For features taller than 50 mm, increase the draft angle by one degree every 25 mm

For parts with textured surface finish, increase the the draft angle by 1-2o extra degrees

Part 3

Injection molding materials

Injection molding is compatible with a wide range of plastics. In this section, you’ll learn more about the key characteristics of the most popular materials. We’ll also discuss the standard surface finishes that can be applied to injection molded parts.

Materials used for injection molding

All thermoplastics can be injection molded. Some thermosets and liquid silicones are also compatible with the injection molding process.

They can be also reinforced with fibers, rubber particles, minerals or flame retardant agents to modify their physical properties. For example fiberglass can be mixed with the pellets at ratios of 10%, 15% or 30% resulting in parts with higher stiffness.

Polypropylene (PP)

The most common Injection molding plastic. Excellent chemical resistance. Food-safe grades available. Not suitable for mechanical applications.

ABS

Common thermoplastic with high impact resistance, low-cost &low density. Vulnerable to solvents.

Polyethylene (PE)

Lightweight thermoplastic with good impact strength &weather resistance. Suitable for outdoor applications.

Polystyrene (PS)

The Injection molding plastic with the lowest cost. Food-safe grades available. Not suitable for mechanical applications.

Polyurethane (PU)

Thermoplastic with high impact strength and good mechanical properties &hardness. Suitable for molding parts with thick walls.

Nylon (PA 6)

Engineering thermoplastic with excellent mechanical properties and high chemical &abrasion resistance. Susceptible to moisture.

Polycarbonate (PC)

The plastic with the highest impact strength. High thermal resistance, weather resistance &toughness. Can be colored or transparent.

PC/ABS

Blend of two thermoplastics resulting in high impact strength, excellent thermal stability, and high stiffness. Vulnerable to solvents.

POM (Acetal/Delrin)

Engineering thermoplastic with high strength, stiffness &moisture resistance and self-lubricating properties. Relatively prone to warping.

PEEK

High-performance engineering thermoplastic with excellent strength and thermal &chemical resistance. Used to replace metal parts.

Silicone rubber

Thermoset with excellent heat &chemical resistance and customizable shore hardness. Food-safe and medical grade available.

An additive that is commonly used to improve the stiffness of the injection molded parts is fiberglass. The glass fibers can be mixed with the pellets at ratios of 10%, 15% or 30%, resulting in different mechanical properties.

Colorant can be added to the mixture (at a ratio of about 3%) to create a great variety of colored parts. Standard colors include red, green, yellow, blue, black and white and they can be mixed to create different shades.

Surface finishes and SPI standards

Surface finishes can be used to give an injection molded part a certain look or feel. Besides cosmetic purposes surface finishes can also serve technical needs . For example, the average surface roughness (Ra) can dramatically influence the lifetime of sliding parts such as plain bearings.

Injection molded parts are not usually post-processed, but the mold itself can be finished to various degrees.

Keep in mind that rough surfaces increase the friction between the part and the mold during ejection, therefore a larger draft angle is required.

The Society of Plastics Industry (SPI) explains several standard finishing procedures that result in different part surface finishes.

Finish Deskripsi SPI standards* Applications Glossy finish The mold is first smoothed and then polished with a diamond buff, resulting in a mirror-like finish. A-1
A-2
A-3 Suitable for parts that require the smoothest surface finish for cosmetic or functional purposes (Ra less than 0.10 μm). The A-1 finish is suitable for parts with mirror-like finish and lenses. Semi-gloss finish The mold is smoothed with fine grit sandpaper, resulting in a fine surface finish. B-1
B-2
B-3 Suitable for parts that require a good visual appearance , but not a high glossy look. Matte finish The mold is smoothed using fine stone powder, removing all machining marks. C-1
C-2
C-3 Suitable for parts with low visual appearance requirements , but machining marks are not acceptable. Textured finish The mold is first smoothed with fine stone powder and then sandblasted, resulting in a textured surface. D-1
D-2
D-3 Suitable for parts that require a satin or dull textured surface finish. As-machined finish The mold is finished to the machinist's discretion. Tool marks will be visible. - Suitable for non-cosmetic parts , such industrial or hidden components.

When selecting a glossy surface finish, remember these useful tips:

• A high glossy mold finish is not equivalent to a high glossy finished product. It is significantly subject to other factors such as plastic resin used, molding condition and mold design. For example, ABS will produce parts with a higher glossy surface finish than PP. To find the recommended material and surface finish combination visit the appendix.
• Finer surface finishes require a higher grade material for the mold. To achieve a very fine polish, tool steels with the highest hardness are required. This has an impact on the overall cost (material cost, machining time and post-processing time).

Part 4

Cost reduction tips

Learn more about the main cost drivers in injection molding and actionable design tips that will help you reduce the costs of your project.

Cost drivers in injection molding

The biggest costs in injection molding are:

• Tooling costs determined by the total cost of designing and machining the mold
• Material costs determined by the volume of the material used and its price per kilogram
• Production costs determined by the total time the Injection molding machine is used

Tooling costs are constant (starting at $3,000 and up to $5,000). This cost is independent of the total number of manufactured parts, while the material and production costs are dependent on the production volume.

For smaller productions (1,000 to 10,000 units), the cost of tooling has the greatest impact on the overall cost (approximately 50-70%). So, it’s worthwhile altering your design accordingly to simplify the process of manufacturing of the mold (and its cost).

For larger volumes to full-scale production (10,000 to 100,000+ units), the contribution of the tooling costs to the overall cost is overshadowed by the material and production costs. So, your main design efforts should focus on minimizing both the volume part and the time of the molding cycle.

Here we collected some tips to help you minimize the cost of your Injection molded project.

Tip #1:Stick to the straight-pull mold

Side-action cores and the other in-mold mechanisms can increase the cost of tooling by 15% to 30%. This translates to a minimum additional cost for tooling of approximately $1,000 to $1,500.

In a previous section, we examined ways to deal with undercuts. To keep your production on-budget, avoid using side-action cores and other mechanisms unless absolutely necessary.

Tip #2:Redesign the injection molded part to avoid undercuts

Undercuts always add cost and complexity, as well as maintenance to the mold. A clever redesign can often eliminate undercuts.

Tip #3:Make the injection molded part smaller

Smaller parts can be molded faster resulting in a higher production output, making the cost per part lower. Smaller parts also result in lower material costs and reduce the price of the mold.

Tip #4:Fit multiple parts in one mold

As we saw in a previous section, fitting multiple parts in the same mold is common practice. Usually, 6 to 8 small identical parts can fit in the same mold, essentially reducing the total production time by about 80%.

Parts with different geometries can also fit in the same mold (remember, the model airplane example). This is a great solution for reducing the overall cost of assembly.

Here’s an advanced technique:

In some cases, the main body of 2 parts of an assembly is the same. With some creative design, you can create interlocks points or hinges at symmetrical locations, essentially mirroring the part. This way the same mold can be used to manufacture both halves, cutting the tooling costs in half.

Tip #5:Avoid small details

To manufacture a mold with small details require longer machining and finishing times. Text is an example of this and might even require specialized machining techniques such as electrical discharge machining (EDM) resulting in higher costs.

Tip #6:Use lower grade finishes

Finishes are usually applied to the mold by hand, which can be an expensive process, especially for high-grade finishes. If your part is not for cosmetic use, don’t apply a costly high-grade finish.

Tip #7:Minimize the part volume by reducing wall thickness

Reducing the wall thickness of your part is the best way to minimize the part volume. Not only does it mean less material is used, but also the injection molding cycle is greatly accelerated.

For example, reducing the wall thickness from 3 mm to 2 mm can reduce the cycle time by 50% to 75%.

Thinner walls mean that the mold can be filled quicker. More importantly, parts thinner parts cool and solidify much faster. Remember that about half the injection molding cycle is spent on the solidification of the part while the machine is kept idle.

Care must be taken through to not overly reduce the stiffness of the part which would downgrade its mechanical performance. Ribs in key locations can be used to increase stiffness.

Tip #8:Consider secondary operations

For lower volume productions (less than 1000 parts), it may be more cost effective to use a secondary operation to complete your injection molded parts. For example, you could drill a hole after molding rather than using an expensive mold with side-action cores.

Part 5

Start Injection molding

Once your design ready and optimized for injection molding, what’s next? In this section we’ll take you through the steps needed to start manufacturing with injection molding.

Step 1:Start small and prototype fast

Before you commit to any expensive injection molding tooling, first create and test a functional prototype of your design.

This step is essential for launching a successful product. This way design errors can be identified early, while the cost of change is still low.

There are 3 solutions for prototyping:

1. 3D printing (with SLS, SLA or Material Jetting)
2. CNC machining in plastic
3. Low-run injection molding with 3D printed moldsThese processes can create realistic prototypes for form and function that closely resemble the appearance of the final injection molding product.

Use the information below as a quick comparis on guide to decide which solution is best for your application.

Prototyping with 3D printing

Designs optimized for injection molding can be easily 3D printed

The prototyping solution with the lowest cost and fastest turnaround

Not every injection molding material is available for 3D printing

3D printed parts are 30-50% weaker than injection molded parts

Prototyping with CNC machining

Material properties identical to the injection molded parts

Excellent accuracy and finishing

Design modifications may be need, as different design restrictions apply

More expensive than 3D printing with longer lead time

Prototyping with low-run injection molding

The most realistic prototypes with accurate material properties

The actual process and mold design is simulated

The prototyping solution with the highest cost

Smaller availability than CNC or 3D printing

Step 2 :Make a “pilot run” (500 - 10,000 parts)

With the design finalized, it time to get started with Injection molding with a small pilot run.

The minimum order volume for injection molding is 500 units. For these quantities, the molds are usually CNC machined from aluminum. Aluminum molds are relatively easy to manufacture and low in cost (starting at about $3,000 to $5,000) but can withstand up to 5,000 - 10,000 injection cycles.

At this stage, the typical cost per part varies between $1 and $5, depending on the geometry of your design and the selected material. The typical lead time for such orders is 6-8 weeks.

Don’t get confused by the term “pilot run”. If you only require a few thousand parts, then this would be your final production step.

The parts manufactured with “pilot” aluminum molds have physical properties and accuracy identical to parts manufactured with “full-scale production” tool steel molds.

Step 3 :Scale up production (100,000+ parts)

When producing parts massive quantities of identical parts (from 10,000 to 100,000+ units) then special Injection molding tooling is required.

For these volumes, the molds are CNC machined from tool steel and can withstand millions of Injection molding cycles. They are also equipped with advanced features to maximize production speeds, such as hot-tip gates and intricate cooling channels.

The typical unit cost at this stage varies between a few cents to $1 and the typical lead time is 4 to 6 months, due to the complexity of designing and manufacturing the mold.

Part 6

Useful resources

In this guide we touched on everything you need to get started with injection molding - but there’s plenty more to learn.

Here are the most useful resources on injection molding and other digital manufacturing technologies if you want to delve deeper.

Other guides

Want to learn more about digital manufacturing? There are more technologies to explore: