Van buiten lijkt een spuitgietmatrijs een zwaar blok staal met slangen, bouten en geleidepennen. Van binnen is het een precisiegereedschap met een holte die de vorm van uw product tot op honderdsten van een millimeter vasthoudt. Bij elke cyclus sluit de machine de matrijs, spuit gesmolten kunststof naar binnen, koelt het materiaal en opent de matrijs weer. Die vorm moet duizenden of miljoenen keren identiek terugkomen.

Wie voor het eerst met matrijsbouw te maken krijgt, kijkt vooral naar de vormgevende oppervlakken. In de praktijk bepalen juist de minder zichtbare delen of een gereedschap jaren betrouwbaar draait. Koeling, ontluchting, geleiding en het uitwerpsysteem hebben net zoveel invloed op maatvastheid en cyclustijd als de holte zelf. In onze eigen Tool shop ontwerpen, produceren, beproeven en onderhouden wij matrijzen en stempels. Wij zien dus dagelijks waar het verschil zit tussen een gereedschap dat draait en een gereedschap dat steeds aandacht vraagt.

Hieronder lopen wij de opbouw van een spuitgietmatrijs door, van de twee helften tot de manier waarop alle delen tijdens één cyclus samenwerken.

De vaste en de bewegende matrijshelft

Elke matrijs bestaat uit twee hoofddelen. De vaste helft zit tegen de inspuitzijde van de machine en bevat de aanspuitbus waardoor het gesmolten materiaal binnenkomt. De bewegende helft zit op de sluitzijde en beweegt mee met de sluiteenheid. Bij het openen gaan beide helften uit elkaar en komt het product vrij.

Het product blijft daarbij het liefst aan de bewegende helft hangen, omdat daar het uitwerpsysteem zit. Daarom plaatsen wij de kern vrijwel altijd in die helft. Krimp helpt mee, want kunststof trekt tijdens het koelen om de kern heen.

Matrijsplaten, holte en kern

Een matrijs is opgebouwd uit een stapel platen. Aan de buitenkant zitten de opspanplaten waarmee het gereedschap aan de machine wordt bevestigd. Daarbinnen zitten de vormplaten met de holte en de kern, vaak als losse inzetstukken. Achter de bewegende helft zitten steunblokken die ruimte maken voor het uitwerppakket.

De holte geeft de buitenvorm van het product, de kern de binnenvorm. Losse inzetstukken hebben een praktische reden. Slijtage, schade of een productwijziging vraagt dan om vervanging van een inzetstuk in plaats van een complete plaat. Bij meervoudige matrijzen liggen meerdere holtes naast elkaar in dezelfde plaat.

Deellijn en ontluchting

De deellijn is de lijn waar beide matrijshelften elkaar raken. Op het product is die lijn vrijwel altijd terug te zien als een fijne naad. Waar hij loopt is een bewuste keuze die samenhangt met de vorm, de losbaarheid en het uiterlijk van het onderdeel. Een deellijn over een zichtvlak valt op, dus leggen wij hem bij voorkeur op een rand.

Langs diezelfde deellijn zit de ontluchting. De holte staat vol lucht op het moment dat de kunststof binnenkomt. Kan die lucht niet weg, dan ontstaan brandplekken, onvolledige vullingen en interne spanningen. Ontluchtingsgroeven zijn zo ondiep dat er wel lucht maar geen kunststof door kan.

Aanspuitsysteem en koelkanalen

Het aanspuitsysteem brengt de smelt van de machine naar de holte. Bij een koudkanaalmatrijs stroomt het materiaal via een hoofdkanaal en verdeelkanalen naar een aanspuitpunt per holte. Het kanaalmateriaal blijft na elke cyclus over als afval of regranulaat. Bij een warmkanaalsysteem blijft het materiaal in de verdeelblokken vloeibaar, waardoor er nauwelijks restmateriaal is en de vulling beter te sturen valt.

Koeling beïnvloedt de cyclustijd het sterkst. Door de platen en de inzetstukken lopen kanalen met water of olie. Rond dunne kernen werken wij vaak met warmtegeleidende inzetstukken of met kanalen die de contour volgen. Ongelijkmatige koeling leidt tot kromtrekken en tot maatverschillen tussen holtes. Over die afwegingen schreven wij eerder in ons artikel over spuitgietmatrijzen ontwerpen voor hogere productie-efficiëntie.

Uitwerpsysteem, geleiding en centrering

Na het koelen moet het product los. Dat gebeurt met uitwerppennen, hulzen, afstrijpplaten of een combinatie daarvan, aangedreven door de uitwerpstang van de machine. De krachten moeten gelijkmatig verdeeld zijn, anders vervormt het product of blijven er drukplekken achter. Bij ondersnijdingen komen schuiven of losse kernen erbij die zijwaarts bewegen tijdens het openen.

Geleidezuilen en geleidebussen zorgen dat beide helften altijd op dezelfde manier bij elkaar komen. Voor de laatste fractie van de sluitbeweging zijn er centreerdelen die de vormplaten exact ten opzichte van elkaar zetten. Zonder die centrering verschuiven holte en kern, met wanddikteverschillen als gevolg.

Zo werkt een spuitgietmatrijs tijdens één cyclus

De machine sluit de matrijs en bouwt sluitkracht op. De smelt gaat via het aanspuitsysteem de holte in, waarna nadruk de krimp tijdens het afkoelen deels compenseert. Ondertussen voert de koeling warmte af door het staal. Zodra het product voldoende stijf is, opent de machine, bewegen eventuele schuiven naar buiten en duwt het uitwerppakket het onderdeel vrij.

Die stappen duren samen enkele seconden tot ruim een minuut, sterk afhankelijk van wanddikte, materiaal en productgrootte. Hoe beter de delen op elkaar zijn afgestemd, hoe stabieler dat ritme blijft. Daarom houden wij matrijsbouw en injection moulding onder één dak. Correcties uit een proefspuiting gaan zo direct terug naar de Toolmaking.

Loopt u tegen een bestaande matrijs aan die niet stabiel produceert? Of denkt u na over een nieuw product waarvoor nog geen gereedschap bestaat? Wij kijken graag met u mee naar de opbouw en de haalbaarheid. Neem gerust Contact op met onze vestiging in Veldhoven.