Formsprutning.pdf - Rolf Lövgren

MÄLARDALENS HÖGSKOLA 

FORMSPRUTNING 

PM 

Jonas Ivarsson 

2010‐01‐11 


PM i kursen Produktutveckling 3 KPP039 

Examinator: Rolf Lövgren 

Mälardalens Högskola 2010

PM Formsprutning 

Mälardalens Högskola 

Innehållsförteckning 

Inledning .................................................................................................................................................. 2 

Teori......................................................................................................................................................... 3 

Grundmaterial ..................................................................................................................................... 3 

Termoplaster ................................................................................................................................... 3 

Härdplaster ...................................................................................................................................... 3 

Elaster .............................................................................................................................................. 3 

Formsprutning ......................................................................................................................................... 4 

Maskinen ............................................................................................................................................. 4 

Insprutningsenheten ....................................................................................................................... 5 

Låsenhet .......................................................................................................................................... 5 

Verktyget ......................................................................................................................................... 5 

Processen ............................................................................................................................................ 6 

Dosering .......................................................................................................................................... 6 

Insprutning ...................................................................................................................................... 7 

Omkopplingspunkt .......................................................................................................................... 7 

Eftertrycksfasen ............................................................................................................................... 7 

Kyltid ................................................................................................................................................ 8 

Optimering .......................................................................................................................................... 8 

Fördjupning – Alternativa formsprutningsmetoder ................................................................................ 9 

Flerkomponentsformsprutning ........................................................................................................... 9 

Sandwichformsprutning .................................................................................................................... 10 

Gasformsprutning .............................................................................................................................. 10 

Vattenformsprutning ......................................................................................................................... 10 

Insert‐Outsertmoulding ..................................................................................................................... 11 

Reflektioner ........................................................................................................................................... 11 

Exempel på formsprutade produkter .................................................................................................... 12 

Referenser ............................................................................................................................................. 13 


1



Inledning 

Formsprutning är en av de viktigaste tillverkningsmetoderna för plast. Formsprutning har flera 

egenskaper som ger metoden fördelar, framför allt vid masstillverkning av komplicerade detaljer. 

Med hjälp av formsprutning kan man tillverka detaljer i alla storlekar, från detaljvikt på 1mg till 

100kg. Både termoplaster, härdplaster och gummi går att formspruta även om de två senare kräver 

en mer speciell metod. 


2



Teori 

Grundmaterial 

Plaster indelas i Termoplaster och Härdplaster. Termoplaster går att forma med endast fysiska 

moment, uppvärmningen, pressning under tryck, nedkylning osv. Härdplaster måste behandlas via 

kemisk tillvägagångssätt. 

Det standard material som används vid formsprutning är termoplast, men det går även att 

formspruta produkter i härdplast eller till och med gummi. För att klara av detta krävs mer 

avancerade maskiner. Detta varierar självklart beroende vilken produkt som ska framställas. 

Termoplaster 

Termoplaster består av linjär eller förgrenade polymerer, som vid uppvärmning stegvis mjuknar eller 

smälter – de blir plastiska – vid nerkylning stelnar de. Materialet mjuknar när de krafter (bindningar; 

(van der Waals‐bindningar, vätebindningar, dipolbindningar och jonbindningar) som håller ihop 

molekylkedjorna löses upp på grund utav uppvärmningsenergin. När plasten befinner sig i smält 

tillstånd kan den bearbetas hur som helst. I princip kan termoplaster bearbetas oändligt antal gånger 

men i praktiken så bryts de långa molekylkedjorna ned av värme, syre i luften, UV‐strålning och 

kemiska föreningar. Detta resulterar i att plasten får sämre och sämre egenskaper för varje 

omsmältning. 

Härdplaster 

En härdplast är ett polymert material, vars långa molekylkedjor försetts med s.k. tvärbindningar. Man 

säger att materialet är förnätat. Den på detta sätt uppkomna molekylstrukturen får en 

tredimensionell uppbyggnad, som ser ut ungefär som ett fisknät. 

Härdplaster är genom förnätningen så starkt sammanfogade att de inte kan lösgöras från varandra 

genom upphettning. En härdplast kan därför inte formas på nytt genom att upphettas. 

Detta medför att tillverkning av produkter i härdplast försvåras betydligt. 

Elaster 

Elaster, eller gummimaterial, är en grupp material som i första hand definieras med utgångspunkt 

från sina fysikaliska egenskaper och inte från sin kemiska uppbyggnad eller sitt tillverkningssätt. 

Kännetecknande för den här typen av material är att de uppvisar stor elastisk återfjädring. 

Gummitillverkning karakteriseras av den s.k. vulkaniseringen, eller vulkningen. Denna innebär att de 

långa molekylkedjorna i utgångsmaterialet tvärbinds, ofta med hjälp av svavel. 

Även här försvåras formsprutning av gummi på grund utav de kemiskt komplicerade processer som 

måste tillämpas. 


3



Formsprutning 

Formsprutning är en av de viktigaste tillverkningsmetoderna för plast. Formsprutning har flera 

egenskaper som ger metoden fördelar, framför allt vid masstillverkning av komplicerade detaljer. 

Med hjälp av formsprutning kan man tillverka detaljer i alla storlekar, från detaljvikt på 1mg till 

100kg. 

Plastprodukter har ökat otroligt mycket under andra halvan av 1900‐talet och in på 2000‐talet. Tack 

vare de bra mekaniska egenskaperna plast innehar och den lätta omformningen av materialet så har 

det gjort succé. Formsprutning av plastprodukter möjliggör ett enkelt sätt att masstillverka mängder 

av olika produkter. Listan på vilka produkter som har formsprutas är enorm. Det finns överallt i både 

små och stora utföranden, det kan vara små distanser i elektronik som fungerar som isolatorer eller 

stora avfallsbehållare. 

Maskinen 

De första plastformningsmaskinerna var enkla konstruktioner där smält plast manuellt sprutades in i 

en form. Genom åren har det skett omfattande utveckling av maskinerna, allt för att anpassa större 

efterfrågan, andra material och mer omfattande detaljer. 

Delar i standard formsprutningsmaskin: 

• Maskinstativ som bär upp övriga enheter. 

• Insprutningsenhet som plasticerar och sprutar in materialet i formen. 

• Låsenhet som öppnar och stänger formen och låser formen. 

• Styrenhet som koordinerar och reglerar formsprutans rörelser. 

Formsprutningsmaskinen fungerar så att granulerad(småkulor) plast matas in i insprutningsenheten 

som plasticerar (smälter) plasten och sedan sprutar in materialet i formen (hädanefter kallat 

verktyget). När plasten sprutas in i verktyget så uppstår ett enormt tryck som gör att den delade 

verktyget vill öppna sig. Detta stora tryck är nödvändigt för att alla små utrymmen i verktyget måste 

fyllas ut. Inom några sekunder svalnar plasten och verktyget öppnas och detaljen knuffas ut manuellt 

eller automatiskt med hjälp av s.k. utstötare. 


4



Insprutningsenheten 

Insprutningsenheten uppfyller flera olika funktioner, dessa inkluderar; plasticera, mata, 

homogenisera(blanda), dosera, förvara och spruta in materialet i verktyget. 

Insprutningsenhet Bild 1 

Låsenhet 

Låsenhetens uppgift är att medge fastspänning av verktyget, öppna och stänga verktyget samt att 

kunna uppnå tillräckligt hög kraft för att orka hålla emot trycket som uppstår vid insprutnings‐ och 

eftertrycksfasen. På låsenheten sitter också utstötar‐ och kärndragningsmekanism monterade. 

Låsenheten består av två formbord ett fast och ett rörligt, en fast platta och en låsmekanism mellan 

den fasta plattan och det rörliga formbordet. 

Insprutningsenhetens munstycke kommer igenom ett hål som finns på det fasta formbordet. Det 

hjälper även till med att lokalisera verktyget med hjälp av en centreringsring som passar hålet. På det 

rörliga formbordet finns det hål som är till för utstötningsmekanismerna. 

Verktyget 

Verktyget är den form som skapar detaljen. Det är detta verktyg konstruktören av detaljen måste ta 

stor hänsyn till när han utformar sin produkt. De vanligaste och mest simpla verktyg är tvådelade och 

öppnas i endast en riktning(horisontellt). Vill man skapa håligheter vertikalt måste verktyget inneha 

flera delar som glider in efter att verktyget har stängts och innan det öppnas. Detta medför att det 

tar längre tid i tillverkning men framförallt att verktyget blir betydligt svårare och dyrare att tillverka. 

Denna aspekt var en stor del av projektarbetet vi utförde i kursen. 


5



Processen 

Den synes till enkla processer som gäller vid formsprutning innehåller ett antal processteg, som 

måste optimeras noggrant för att resultatet ska bli det bästa. 

De olika steg som finns i processen är: 

• Plasticering (dosering) 

• Insprutning – omkoppling 

• Eftertryck – förseglingspunkt 

• Förseglad kylning – utstötning 

Vissa av de här stegen kan överlappa varandra och i vissa fall tillkommer ytterligare steg, såsom 

insprutningsenhetens anliggning och tillbakadragande från verktyget, dragning av kärnor eller backar, 

men dessa ändrar inte grundcykeln. 

Dosering 

Materialet matas in i cylindern från påfyllningstratten till munstycket med hjälp av skruvens rotation. 

Termoplaster smälter främst på grund av den friktionsvärme som utvecklas mellan materialet och 

skruv‐ och cylindervägg då skruven roterar. På utsidan av cylindern sitter det värmeband som tillför 

resten av den nödvändiga energin genom värmeledning. 

När formsprutning sker, matas smältan fram tills skruven när en förutbestämd position som ställts in 

på kontrollpanelen eller genom en gränslägesbrytare på insprutningsenheten. Den sträcka som 

skruven rör sig för att komma till den förutbestämda positionen kallas för doseringsväg, och volymen 

av det material som matas fram kallas för skottvolym. Doseringsläget måste noggrant justeras in vid 

varje formbyte då det skiljer sig från detalj till detalj. 


6



Insprutning 

Under insprutningen fungerar skruven som en kolv och trycks framåt utan att rotera. Den trycker in 

smältan i verktyget genom munstycket. Hastigheten med vilken smältan trycks in i verktyget regleras 

med hur mycket hydraulolja som matas framtill insprutningscylindern. Det går även att reglera 

hastigheten i steg under insprutningen. Normalt så är inte trycket konstant utan det ökar 

allteftersom insprutningen sker. Detta på grund utav att ju längre flytväg smältan har att fylla, desto 

högre tryck måste appliceras för att hålla en konstant fyllhastighet. 

Maximala insprutningstryck beroende på maskin kan variera mellan 1500 och 2500 bar. 

Omkopplingspunkt 

När verktyget har fyllts med smälta, komprimeras denna och trycket stiger snabbt! Då måste 

maskinen övergå från hastighetsstyrning till tryckstyrning av processen (eftertrycksfasen). Detta 

kallas för omkopplingspunkt. Det finns olika sätt att styra denna omkopplingspunkt. 

• Forminnertrycksstyrd (trycket på smältan i verktyget) 

• Massatrycksstryd (trycket på smältan framför skruven) 

• Hydraultrycksstyrd (trycket på hydrauloljan i 

insprutningscylindern) 

• Vägstyrd eller volymstyrd (skruvens position) 

• Tidstyrd 

Jag tar bara upp en här, forminnertrycksstyrd. Det är den noggrannaste men också den dyraste 

metoden. Det fungerar så att det sitter en tryckgivare placerad i verktyget som mäter upp hur högt 

trycket är. På så sätt känner den av när det ska kopplas om ifrån hastighetsstyrning till tryckstyrning. 

Genom att använda denna metod kan man även studera hur forminnertrycket ser ut under 

insprutnings‐ och eftertrycksfasen. 

Eftertrycksfasen 

För att kompensera de stora krympningar som kan uppstå när materialet kyls från smälta till fast fas 

så används eftertryck. Material kan krympa med så mycket som upp till 20 %. 

Eftertrycksnivån bestäms av materialet, detaljens utformning och krav på den färdiga detaljen. Om 

eftertrycket är för lågt kommer material att pressas tillbaka in i cylindern (skruven backar) och risk 

för sjunkningar och orienteringar uppstår. Vid för högt tryck så finns det risk att gradbildning uppstår 

och inbyggda spänningar som följd. Allteftersom smältan stelnar sjunker trycket i verktyget. 

Om eftertryckstiden är för kort kommer smälta att rinna tillbaka in i cylindern när eftertrycket släpps, 

vilket orsakar problem med sjunkningar och orientering kring intaget. 


7



Kyltid 

Vid eftertrycksfasens slut är normalt detaljen fortfarande för varm för att kunna tas ut ur formen. 

Den måste kylas ytterligare någon tid för att få tillräcklig stabilitet. Tiden mellan eftertrycksfasen och 

det att verktyget öppnas kallas kyltid. 

Detaljens kyltid beror på material, godstjocklek, massatemperatur, verktygstemperatur, detaljens 

temperatur vid utstötning och verktygets kylförmåga. Godstjockleken är den parameter som har 

störst inverkan, en fördubbling av godstjockleken kräver en fyrdubblad kyltid. 

Optimering 

För alla dessa delar i processen så finns det flera saker man kan göra för att optimera resultatet samt 

tiden det tar att formspruta. Till dagens maskiner finns det dataprogram som har översikt över de 

olika parametrarna som måste tas till hänsyn. Det finns framtagna data och formler på flera av 

parametrarna som t.ex. Hur lång kyltiden blir med hänsyn till; materialets värmeledningsförmåga, 

godstjocklek, massatemperatur, medelverktygstemperatur och maxtemperatur vid avformning. Finns 

även för hur stor låskraft man bör använda. 


8



Fördjupning – Alternativa formsprutningsmetoder 

På senare tid har det skett stora förändringar inom formsprutning och framtagning av plastdetaljer. 

Det finns möjligheter att kombinera flera plaster eller olika färger på en och samma detalj. Det krävs 

att de olika materialen är kompatibla med varandra och har god vidhäftning till andra material. 

Flerkomponentsformsprutning 

Med flerkomponentsformsprutning menas att en detalj formsprutas i två eller flera olika material. 

Ibland använder man samma material men olika färger. Har inte plaster god vidhäftning till varandra 

så kan man skapa detaljen så de fäster i varandra med hjälp av t.ex. underskärningar. De maskiner 

som kan formspruta flera material måste vara försedda med flera sprutenheter. Det finns ett annat 

sätt att göra det på, s.k. ”falsk flerkomponentsformsprutning”. Det är om man använder sig av flera 

maskiner, gör en detalj som man sedan tar ut och placerar i ett annat verktyg som används i en 

annan maskin. 

Verktygen kan se olika ut vid flerkomponentssprutning. Ett sätt är att man först sprutar med ena 

materialet för att sedan rotera verktyget, öppna det och ta ut eventuella intag och 

fördelningskanaler. Sedan sätta tillbaka verktyget så den formsprutade biten hamnar vid en annan 

del av formen. Sedan sprutas det andra materialet in och sedan är detaljen färdigställd. Ett annat sätt 

är att verktyget är utrustat med backar som kan öppna och stänga olika delar av formrummet. 

Formspruta med flera insprutningsenheter Bild 2 


9



Sandwichformsprutning 

Vid sandwichformsprutning eller co‐injection har detaljerna ett yttersikt av ett material och en kärna 

av ett annat. Det går till genom att formkaviteten först fylls delvis av det material som ska bilda 

ytterskiktet; därefter insprutas materialet som ska bilda kärnan. Kärnmaterialet pressar det tidigare 

insprutade materialet så att det lägger sig längs väggarna. Som sista steg kan lite av det första 

materialet sprutas in så att detaljen förseglas samtidigt som ingötssystemet kan rengöras inför nästa 

skott. 

Ofta är kärnan gjort av återvunnet material och yttersiktet av nytt. 

Gasformsprutning 

Vid gasformsprutning fylls formkaviteten först med plastsmälta, varefter gas, vanligtvis kvävgas, 

sprutas in. Gasen tar den vägen som är lättast, dvs. i mitten, därför kommer gasen att bilda kärnan 

och plasten bildar ytterskiktet på detaljen (se bild 3 under vattenformsprutning, samma princip). 

Gasformning tillåter tjocka godstjocklekar, vilket hindrar orimliga cykeltider samtidigt som 

materialåtgången minskas. Om detaljen innehåller både tjocka och tunna sektioner är det 

rekommenderat att använda sig av gasformsprutning. 

Vattenformsprutning 

Istället för gas kan vatten användas för att skapa håligheter i formgods. Vatten har bättre 

värmeöverföring, varför kyltiderna blir kortare jämfört med att använda gas. Korta kyltider betyder 

kortare cykeltider vilket betyder mer pengar. 

Jämfört med gas blir detaljens väggtjocklek tunnare när man använder sig av vatten. 

Vattenformsprutning Bild 3 


10



InsertOutsertmoulding 

Med denna metod kan man gjuta in andra material eller detaljer i en plastdetalj. Det vanligaste är att 

olika metallinsatser ingjutes. Det kan vara skruvar eller styrpinnar eller andra förstärkningsdetaljer. 

Ett exempel är en osthyvel som är helt i plast men har ett skärblad av metall. 

Vid Outsert moulding formsprutas ett antal mindre plastdetaljer på en bärande platta. Plattans 

uppgift är att ge konstruktionen styvhet och styrka. Ett vanligt exempel på outsert moulding är 

elektroniska apparater dör plattans funktion är att ge styvhet och fastsättningsmöjligheter för olika 

komponenter. Plattan förs in i formrummet innan verktyget stängs. Plasten formsprutas fast i plattan 

och behöver alltså inte monteras. Vanligtvis behövs det stora serier för att detta ska vara lönsamt då 

verktygen har en tendens att bli dyra. 

Reflektioner 

Anledningen att jag valde att skriva om formsprutning var att jag tyckte det var ett intressant område 

som jag bara visste en liten del av. Under arbetets gång och faktainsamling har jag insett att det var 

mycket mer omfattande än jag trodde. Till en början verkar det vara en enkel process som går 

smidigt och snabbt utan större inverkan ifrån operatörer. Men efter att ha läst mer om ämnet märkte 

jag att det är många aspekter man måste ta hänsyn till. Samt flera funktioner som kan påverkas för 

att optimera hela processen. Det är tydligt att formsprutning är beroende av teknisk utveckling vilket 

också betyder att branschen är under ständig utveckling. Jag tror att i framtiden kommer det finnas 

ännu mer avancerade maskiner än idag, som kan hantera fler material och på så sätt öka 

produktutbudet. 

Den stora nackdelen som det inte talas så mycket om är det faktum att plast är gjort av råolja vilket 

alla vet att användningen (åtgången) av det ger vissa komplikationer. Återanvändningen av plast är 

också begränsad då materialet förlorar egenskaper vid omsmältning. Samt att alla olika plaster 

sorteras tillsammans och på grund utav det så blir det omöjligt att veta vilka egenskaper plasten har. 

Detta resulterar i att det mesta av den återanvända plasten blir plastpåsar. 

Jag känner att detta arbete har resulterat i en djupare kunskap i formsprutning och att det är något 

jag kommer ha nytta av i framtiden. Efter att ha läst mycket om olika material, främst plaster och 

deras egenskaper i tidigare materialkurser vet jag nu hur man kan använda den informationen i 

produktion. 


11



Exempel på formsprutade produkter 

Nedan är några exempel på formsprutade produkter. 


12



Referenser 

Materialhäfte från materialkurser. ”Plasternas uppbyggnad” 

Producera i plast, Hans‐Erik Strömvall, red. VI Sveriges Verkstadsindustrier © 2002 Författarna och 

Industrilitteratur AB 

Internetkällor: 

http://www.primo.se/Formsprutning‐961.aspx 

http://sv.wikipedia.org/wiki/Formsprutning 


13

Formsprutning.pdf - Rolf Lövgren

Create successful ePaper yourself

Delete template?

Save as template?