Een matrijs laten maken begint zelden bij het staal. Het begint bij een 3D-model, een stel eisen en een idee over aantallen. Tussen dat model en een gereedschap dat stabiel serie draait, zit een traject met beslismomenten die de kwaliteit, de cyclustijd en de kostprijs van uw product voor jaren vastleggen. Wie dat traject kent, kan op de juiste momenten meedenken in plaats van achteraf corrigeren.
Wij doorlopen dat traject in onze eigen toolshop in Veldhoven, waar wij matrijzen en stempels ontwerpen, produceren, beproeven, wijzigen en onderhouden. Omdat engineering, gereedschapsbouw en spuitgieten bij ons onder één dak zitten, gaan bevindingen uit een proefspuiting direct terug naar de mensen die het gereedschap hebben gebouwd.
Hieronder beschrijven wij de stappen zoals ze in de praktijk op elkaar volgen, van de eerste beoordeling van uw ontwerp tot de vrijgave voor serieproductie.
Waarom een matrijs laten maken begint bij het product
De eerste stap is een beoordeling van het productontwerp op maakbaarheid. Wij kijken naar wanddikteverloop, lossingshoeken, ribben, bosjes, ondersnijdingen en de plaats waar een deellijn logisch valt. Ongelijke wanddiktes geven inval en interne spanning. Te weinig lossing maakt uitwerpen zwaar en beschadigt oppervlakken. Een ondersnijding die met een kleine vormwijziging verdwijnt, scheelt een schuif in het gereedschap.
Ook materiaal en toepassing horen hier thuis. Krimp verschilt per kunststof en bij gevulde materialen verschilt de krimp bovendien per richting. Dat werkt direct door in de maten waarop wij de holte maken. Meer achtergrond bij deze fase staat in ons artikel over design for manufacturing.
Vormvullingsanalyse en matrijsconcept
Zodra de geometrie in grote lijnen vaststaat, volgt een vormvullingsanalyse. Daarmee simuleren wij hoe de smelt de holte vult, waar vloeilijnen samenkomen, waar lucht ingesloten dreigt te raken en hoe het product tijdens het koelen vervormt. De analyse laat ook zien of één aanspuitpunt volstaat of dat er meerdere nodig zijn.
Uit die resultaten volgt het matrijsconcept. Daarin leggen wij vast hoeveel cavities er komen. Ook de keuze tussen een koudkanaal en een warmkanaal staat erin, samen met het verloop van de deellijn, de benodigde schuiven en de opzet van de koeling. Op basis van dat concept maken wij een offerte, want pas dan is de omvang van het werk echt in te schatten. Wie een matrijs laten maken overweegt, krijgt hier ook een eerste indicatie van de doorlooptijd. Die verschilt per project sterk, afhankelijk van complexiteit, aantal cavities, materiaalkeuze en de beschikbaarheid van halffabricaten.
Detailengineering en het bestellen van staal
In de detailengineering wordt het concept een complete gereedschapstekening. Alle platen, inzetstukken, geleidingen, koelkanalen, uitwerperposities en afdichtingen krijgen hun definitieve maat. Hier worden ook de krimptoeslagen verwerkt en worden bewerkingsvolgordes bepaald. Fouten die in deze fase blijven staan, kosten later staal en tijd.
Parallel gaat het staal in bestelling. De keuze tussen voorgehard staal en gehard en getemperd staal hangt samen met het verwachte aantal cycli, het te verwerken materiaal en de gevraagde oppervlaktekwaliteit. Levertijden van bepaalde staalsoorten en van warmkanaalsystemen bepalen vaak het kritieke pad van een project.
Verspanen, vonken en montage
Nu begint het fysieke matrijs maken. Platen worden vlakgeslepen en op maat gefreesd, koelkanalen worden geboord, holte en kern worden voorbewerkt en na een eventuele warmtebehandeling nabewerkt. Fijne details, scherpe binnenhoeken en diepe smalle vormen komen tot stand met vonkerosie, waarbij grafiet of koper elektroden de vorm in het staal overbrengen. Draadvonken wordt gebruikt voor doorlopende contouren met nauwe passing.
Daarna volgt montage. Alle delen worden gepast, geleidingen worden ingelopen, het uitwerppakket wordt afgesteld en de koelcircuits worden afgeperst. Bij het matrijzen maken zit hier veel handwerk in, want passingen en afdichtvlakken worden met de hand ingeschraapt en gepolijst tot de vereiste kwaliteit.
De eerste proefspuiting en het meetrapport
Het gereedschap gaat de spuitgietmachine in voor een eerste proefspuiting. Hier blijkt hoe het ontwerp zich in de praktijk gedraagt. Wij stellen doseervolume, injectiesnelheid, nadruk, koeltijd en matrijstemperatuur in en zoeken een stabiel procesvenster. Voor de context rond dit deel van het traject is ons artikel over kwaliteit en herhaalbaarheid bij spuitgieten een goede aanvulling.
Van de producten uit die eerste beproeving maken wij een meetrapport. Maten worden vergeleken met de tekening, kritische kenmerken worden apart beoordeeld en afwijkingen worden per kenmerk vastgelegd. Zo ontstaat een feitelijk beeld in plaats van een indruk.
Correctierondes en vrijgave voor serie
Vrijwel elk nieuw gereedschap heeft correcties nodig. Een maat die net buiten tolerantie valt, een ontluchting die iets ruimer moet, een uitwerper die een drukplek geeft of een koelkring die ongelijk werkt. Staal wegnemen kan altijd, staal terugbrengen is bewerkelijk, dus kritische maten worden bewust aan de veilige kant gemaakt.
Na elke correctieronde volgt een nieuwe beproeving en een nieuwe meting, net zolang tot alle kenmerken binnen de afgesproken grenzen liggen. Daarna volgt de vrijgave voor serie, met een vastgelegd procesvenster, een onderhoudsschema en afspraken over reserveonderdelen. Bij toepassingen in de medische of automotive markt hoort daar aanvullende documentatie bij, passend bij onze certificering voor ISO 9001, ISO 13485 en IATF 16949. Hoe u faalkosten in deze fase beperkt, beschrijven wij in ons artikel over opschalen van prototype naar serie.
Wilt u een matrijs laten maken voor een nieuw product of wilt u een bestaand gereedschap laten overnemen en verbeteren? Wij bekijken graag samen met u het model en de eisen en geven aan waar de aandachtspunten zitten. U bereikt ons via de contactpagina.