Riassunti progettazione integrata CAD-Based

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Indice

 

Disegno Tecnico 1

Stampaggio ad iniezione – Injection Molding 17

 

 

Disegno Tecnico

• Sistemi di proiezione

I sistemi di proiezione sono metodi utilizzati in geometria descrittiva e disegno tecnico per rappresentare oggetti tridimensionali su superfici bidimensionali, come fogli di carta o schermi digitali. Questi sistemi sono fondamentali per la progettazione, la documentazione tecnica e la comunicazione visiva in vari settori, tra cui ingegneria, architettura e design industriale.

Classificazione dei Sistemi di Proiezione

I sistemi di proiezione si suddividono principalmente in due categorie:

1. Proiezioni Ortogonali (o Proiezioni Parallele)

In questo sistema, i raggi proiettanti sono paralleli tra loro e perpendicolari al piano di proiezione. Le proiezioni ortogonali sono utilizzate per rappresentare oggetti in modo preciso, senza distorsioni angolari o di dimensione. Le principali varianti includono:

• Metodo del Primo Diedro (Metodo E): Utilizzato principalmente in Europa, questo metodo prevede che l'oggetto sia situato tra il punto di vista e il piano di proiezione. Le viste principali (frontale, superiore e laterale) sono disposte in modo da riflettere la disposizione spaziale dell'oggetto.

• Metodo del Terzo Diedro (Metodo A): Comune negli Stati Uniti, in questo metodo il piano di disegno è posto tra l'osservatore e l'oggetto. Le viste sono disposte in un ordine che corrisponde alla posizione reale dell'oggetto rispetto all'osservatore.

• Metodo delle Frecce: Alternativo agli altri due, questo metodo utilizza frecce e lettere per indicare le direzioni di proiezione e di osservazione, rappresentando le viste in modo più flessibile sul piano di disegno.

2. Proiezioni Centrali (o Prospettiche)

In questo sistema, i raggi proiettanti convergono verso un punto di vista comune, creando una rappresentazione che simula la percezione visiva umana. Le proiezioni prospettiche sono utilizzate per rappresentare oggetti in modo realistico, con distorsioni angolari e di dimensione che riflettono la realtà visiva.

Elementi Fondamentali delle Proiezioni Ortogonali

• Piani di Proiezione: Generalmente, si utilizzano due piani ortogonali tra loro: uno orizzontale (pianta) e uno verticale (prospetto). La loro intersezione forma la linea di terra, che serve come riferimento per le proiezioni.

• Diedri: I due piani di proiezione dividono lo spazio in quattro angoli diedri retti, chiamati diedri I, II, III e IV, che corrispondono a diverse posizioni relative dell'oggetto rispetto ai piani di proiezione.

• Rette di Richiamo: Quando si rappresentano punti o linee, si tracciano rette perpendicolari alla linea di terra per trasferire le proiezioni dai piani di proiezione al piano di disegno.

• Proiezioni ortogonali

Le proiezioni ortogonali sono un metodo fondamentale per rappresentare oggetti tridimensionali (3D) su superfici bidimensionali (2D), come carta o schermo, in modo preciso e tecnico. Sono molto usate in disegno tecnico, ingegneria, architettura e meccanica.

Definizione

Una proiezione ortogonale è una rappresentazione in cui le linee proiettanti (cioè le linee immaginarie che collegano l’oggetto al piano di proiezione) sono perpendicolari al piano stesso.

Obiettivo

Rappresentare la forma e le dimensioni reali di un oggetto in modo accurato e non distorto, da più punti di vista.

I principali tipi di viste ortogonali

Normalmente si usano tre viste principali:

1. Vista frontale (proiezione sul piano verticale frontale)

2. Vista dall’alto (proiezione sul piano orizzontale)

3. Vista laterale (di solito da sinistra o da destra)

Queste viste vengono disposte in un sistema di proiezione:

• Primo diedro: usato soprattutto in Europa (standard ISO)

• Terzo diedro: usato soprattutto negli Stati Uniti

Caratteristiche

• Nessuna prospettiva: le linee parallele sull’oggetto rimangono parallele nel disegno.

• Le misure rappresentate sono esatte e scalabili.

• Ogni vista mostra solo due dimensioni per volta (altezza/larghezza, larghezza/profondità, altezza/profondità).

• Metodo del Primo Diedro

Il Metodo del Primo Diedro è un sistema di proiezione ortogonale usato principalmente in Europa e adottato dagli standard internazionali ISO. Viene impiegato per rappresentare oggetti tridimensionali su piani bidimensionali con precisione, senza distorsioni prospettiche.

Cos’è il Primo Diedro?

In geometria descrittiva, due piani perpendicolari (orizzontale e verticale) dividono lo spazio in quattro regioni chiamate diedri.
 Il primo diedro è la regione sopra il piano orizzontale e davanti al piano verticale.

Principi del Metodo del Primo Diedro

Nel Metodo del Primo Diedro:

• L’oggetto si trova tra l’osservatore e i piani di proiezione.

• Le proiezioni sono ottenute facendo “cadere” le ombre dell’oggetto perpendicolarmente ai piani di proiezione.

• Le viste si dispongono intorno alla vista frontale, secondo una regola convenzionale.

Disposizione delle Viste

Supponi di avere tre viste principali:

• Vista Frontale → vista principale, rappresenta l’oggetto da davanti.

• Vista Superiore (Pianta) → si disegna sotto la vista frontale.

• Vista Laterale Sinistra → si disegna a destra della vista frontale.

• Vista Laterale Destra → si disegna a sinistra della vista frontale.

Questo può sembrare “contro intuitivo”, ma è coerente con la rotazione dei piani di proiezione verso il foglio.

Con riferimento alla vista frontale (a) le altre viste sono disposte come segue:

• La vista dall’alto (b)

• La vista dal basso (e)

• La vista da sinistra (c)

• La vista da destra (d)

• La vista posteriore (f)

Simbolo del Primo Diedro

Nel disegno tecnico si usa un simbolo per indicare il sistema di proiezione usato:

Questo indica che il disegno è in primo diedro.

• Metodo del Terzo Diedro

Il Metodo del Terzo Diedro è un sistema di proiezione ortogonale utilizzato principalmente negli Stati Uniti, Canada e in altri paesi anglosassoni, secondo lo standard ANSI (American National Standards Institute).

È diverso dal Metodo del Primo Diedro principalmente nella posizione dell’oggetto rispetto ai piani di proiezione e nella disposizione delle viste.

Cos’è il Terzo Diedro?

Come nel caso del primo diedro, si parte da due piani ortogonali (orizzontale e verticale) che dividono lo spazio in 4 diedri.
 Il terzo diedro è lo spazio sotto il piano orizzontale e dietro il piano verticale.

Principi del Metodo del Terzo Diedro

Nel Metodo del Terzo Diedro:

• L’oggetto si trova dietro i piani di proiezione.

• L’osservatore guarda attraverso i piani per vedere l’oggetto.

• Le proiezioni sono ottenute lanciando raggi perpendicolari ai piani.

• Il piano di proiezione è tra l’osservatore e l’oggetto.

Disposizione delle Viste (diversa dal primo diedro)

• Vista frontale → al centro

• Vista superiore → si disegna sopra la vista frontale

• Vista laterale sinistra → si disegna a sinistra della vista frontale

• Vista laterale destra → si disegna a destra

È intuitivo: ogni vista è dove ti aspetteresti vederla nella realtà.

Con riferimento alla vista frontale (a) le altre viste sono disposte come segue:

• La vista dall’alto (b)

• La vista dal basso (e)

• La vista da sinistra (c)

• La vista da destra (d)

• La vista posteriore (f)

Simbolo del Terzo Diedro

Differenza tra Primo e Terzo Diedro (riassunto)

Aspetto	Primo Diedro 	Terzo Diedro 
Dove sta l’oggetto	Tra osservatore e piani	Dietro ai piani
Vista superiore	Sotto la vista frontale	Sopra la vista frontale
Vista laterale sinistra	A destra della frontale	A sinistra della frontale
Standard usato	ISO, Europa	ANSI, USA, Canada

• Metodo delle frecce

• Tipologie di viste nel disegno tecnico

Nel disegno tecnico, un oggetto tridimensionale può essere rappresentato in modi diversi, detti tipologie di viste, a seconda di cosa si vuole mostrare e del livello di dettaglio necessario. Ogni vista corrisponde a una proiezione ortogonale dell’oggetto, cioè come se lo si osservasse da un punto preciso, perpendicolare alla sua superficie.

Le viste principali/totali, dette anche ortogonali, sono le più comuni e si basano sui tre piani fondamentali dello spazio: frontale, orizzontale e laterale. La vista frontale mostra l’altezza e la larghezza dell’oggetto; la vista dall’alto (o pianta) rivela larghezza e profondità; mentre la vista laterale (destra o sinistra) mette in evidenza altezza e profondità. Queste tre viste, se ben scelte e disposte, permettono di comprendere completamente la forma dell’oggetto.

Quando l’oggetto ha superfici inclinate o angolate, si ricorre alle viste ausiliarie. Queste servono a rappresentare in “vera grandezza” quelle parti che, nelle viste principali, apparirebbero deformate o accorciate. È una tecnica utile, per esempio, per spigoli inclinati o facce oblique.

Ci sono poi le viste parziali, che rappresentano solo una porzione dell’oggetto. Sono delimitate da una linea irregolare e servono a concentrarsi su una zona rilevante, evitando di disegnare tutto l’oggetto quando non è necessario. Simili sono le viste interrotte, in cui un oggetto lungo (come un asse o un tubo) viene rappresentato “accorciato” con una linea di interruzione per risparmiare spazio sul foglio, pur mantenendo le proporzioni.

Un’altra tipologia molto usata è quella delle sezioni: si immagina di tagliare l’oggetto con un piano per mostrarne l’interno. A seconda del taglio, si possono avere sezioni intere, mezze sezioni o sezioni locali (cioè limitate a una zona specifica). Le sezioni sono fondamentali per rappresentare cavità, fori, spessori o dettagli che dall’esterno non si vedrebbero.

Esistono anche le viste ribaltate, in cui alcuni elementi inclinati (come fori, alette o scanalature) vengono disegnati come se fossero in posizione orizzontale o verticale, per facilitarne la lettura.

Infine, nei disegni di assieme si usano spesso le viste esplose, dove i componenti di un oggetto vengono rappresentati separati tra loro, ma mantenendo il loro ordine e orientamento, per mostrare chiaramente come si montano.

In sintesi, ogni tipo di vista ha uno scopo ben preciso: chiarire, semplificare, evidenziare o completare la rappresentazione dell’oggetto. La scelta e l’uso corretto delle viste permette a chi legge il disegno di comprendere appieno la forma, le dimensioni e i dettagli costruttivi di un pezzo o di un insieme.

• Sezioni

Le sezioni sono uno degli strumenti più importanti e usati nel disegno tecnico, soprattutto quando si vuole mostrare l’interno di un oggetto in modo chiaro e dettagliato. Servono a rappresentare ciò che non è visibile dalle viste esterne, come fori, cavità, gole, spessori interni o parti complesse.

Cos’è una sezione nel disegno tecnico?

Una sezione si ottiene immaginando di tagliare l’oggetto con un piano (chiamato piano di taglio) e disegnando ciò che si vede “guardando attraverso” il pezzo dopo il taglio.
 È come se l’oggetto venisse “aperto” per mostrarne l’interno.

A cosa serve?

• A rendere leggibili elementi interni nascosti.

• A semplificare il disegno (evitando tante linee tratteggiate).

• A fornire informazioni precise su forme, dimensioni e materiali interni.

• A facilitare la costruzione o lavorazione del pezzo.

Elementi caratteristici della sezione

• Piano di taglio: si indica con una linea spessa e tratteggiata, spesso accompagnata da frecce che mostrano la direzione di osservazione.

• Tratteggio: le superfici tagliate vengono tratteggiate con linee sottili e inclinate di 45° per distinguerle da quelle semplicemente visibili.

• Quote: si applicano come nelle viste normali.

Tipi principali di sezione

Sezione intera

• L’oggetto viene tagliato completamente da parte a parte.

• Mostra l’intero interno dell’oggetto lungo il piano di taglio.

Mezza sezione

• Si usa per oggetti simmetrici.

• Una metà mostra l’interno (in sezione), l’altra l’esterno (in vista).

• Molto utile per risparmiare spazio e fornire un confronto immediato tra interno ed esterno.

Sezione parziale (o locale)

• Il taglio riguarda solo una zona ristretta dell’oggetto.

• È delimitata da una linea irregolare.

• Serve per mettere in evidenza un dettaglio specifico, senza fare una sezione completa.

Sezione ribaltata

• Il piano di taglio è inclinato o curvo, ma il disegno viene "ribaltato" per essere visto frontalmente.

• Usata per elementi inclinati come alette, fori obliqui o scanalature.

Sezione composita

• Il piano di taglio cambia direzione per seguire forme complesse (es. tagliare una parte davanti, poi una dietro).

• Utile per oggetti non uniformi.

Sezione a piani paralleli: è una rappresentazione ottenuta intersecando un solido o una figura tridimensionale con una serie di piani tra loro paralleli

Sezione sottile: usata per mostrare le parti sottili del modello

Sezione a piani paralleli

Una sezione a piani paralleli è una rappresentazione ottenuta intersecando un solido o una figura tridimensionale con una serie di piani tra loro paralleli. Serve a:

• Analizzare la forma interna di un solido.

• Mostrare come varia la sezione lungo una certa direzione (ad esempio, la sezione di una colonna a diverse altezze).

• Visualizzare le trasformazioni o la simmetria del solido.

Esempio classico: sezionare un cilindro con piani paralleli alla sua base produce una serie di cerchi uguali; sezionare un cono produce cerchi di raggio decrescente.

Sezione sottile

Una sezione sottile è una tecnica di rappresentazione in cui una parte del modello viene "tagliata", ma non viene tratteggiata come una sezione piena, bensì mostrata con contorni pieni e senza riempimento.

Serve a mostrare meglio la forma di parti sottili, senza appesantire il disegno con tratteggi o dettagli inutili.

Quando si usa la sezione sottile?

Ideale per:

• Nervature (soprattutto longitudinali)

• Pareti sottili in plastica o lamiera

• Canali o rinforzi interni

• Parti che, se tratteggiate, causerebbero ambiguità visiva

Come si rappresenta una sezione sottile?

1. Niente tratteggio

• Non si applica il classico tratteggio da sezione piena.

• Si mostrano solo i contorni visibili.

2. Linea di contorno continua

• I bordi vengono disegnati con linee continue spesse (non tratteggiate).

Vantaggi delle sezioni sottili

• Maggiore chiarezza visiva

• Meno confusione con altre geometrie

• Riduce il rischio di errori di interpretazione in officina

Quando evitarla

• Se la parte non è sottile (cioè lo spessore è paragonabile alle altre dimensioni)

• Se la sezione mostra dettagli interni funzionali (filetti, cave, scanalature, ecc.)

Campitura

Nel disegno tecnico, la campitura è un insieme di linee, tratti o riempimenti usati per rappresentare in modo convenzionale:

• Le sezioni di un oggetto tagliato (in una vista in sezione)

• I materiali (come acciaio, legno, vetro, cemento…)

• Le superfici con funzioni specifiche (come superfici lavorate o trattate)

Come si disegna la campitura

1. Campitura di sezione

Quando una parte di un oggetto viene "tagliata" in una vista in sezione (ad esempio in una sezione longitudinale), le superfici che il piano di taglio attraversa vengono campite per far capire che sono tagliate.

• Di solito si usano linee oblique parallele (tratteggio) a 45°.

• Le linee devono essere regolari, sottili e spaziate uniformemente.

• Le campiture non devono confondersi con i contorni dell'oggetto (linee più spesse).

2. Campitura per materiali

Quotatura

La quotatura è l’insieme di tutte le indicazioni numeriche (quote) e grafiche (linee, frecce, simboli) che servono a specificare:

• Dimensioni lineari (lunghezze, altezze, profondità)

• Diametri e raggi

• Angoli

• Posizioni relative tra elementi

• Tolleranze e finiture (quando necessario)

In breve: senza quotatura, il disegno è solo un “bel disegno” – ma non serve per realizzare nulla.

Elementi della quotatura

1. Linea di quota: linea orizzontale o inclinata che unisce le estremità della misura.

2. Frecce di quota: indicano i punti estremi della misura (possono essere anche barre o puntini, secondo lo standard).

3. Valore della quota: il numero che indica la misura (es. 25, 120 mm…).

4. Linee di riferimento (o di chiamata): collegano la linea di quota all’oggetto disegnato.

5. Simboli aggiuntivi: come Ø (diametro), R (raggio), ∠ (angolo), ecc.

Tipi di quotatura

Tipo	Descrizione
Quotatura lineare	Misure in linea retta (orizzontali, verticali, oblique)
Quotatura angolare	Per misurare angoli (es. 90°, 45°…)
Quotatura di diametro	Ø davanti al numero (es. Ø50)
Quotatura di raggio	R davanti al numero (es. R30)
Quotatura coordinata	Indica le coordinate X/Y di punti (spesso usata in meccanica e CNC)
Quotatura ordinata	Quote tutte da una base comune (utile per serie di elementi allineati)

 

Norme e convenzioni

• Le norme di riferimento più comuni sono:

• UNI ISO 129-1 (sistemi di quotatura)

• UNI ISO 5455 (scale di rappresentazione)

• Le quote non devono sovrapporsi o creare confusione.

• Le unità di misura (mm, cm, pollici) devono essere chiare e coerenti.

• Le quote devono essere sempre leggibili e collocate fuori dal corpo dell’oggetto quando possibile.

Quote ausiliarie

Le quote ausiliarie (in inglese: reference dimensions o auxiliary dimensions) sono quote aggiuntive fornite a scopo informativo. Non sono necessarie per la costruzione o controllo del pezzo, ma aiutano a interpretare il disegno.

Caratteristiche principali

Caratteristica	Descrizione
Non funzionali	Non determinano le dimensioni finali o il controllo del pezzo
Solo informative	Servono per facilitare lettura o verifica
Racchiuse tra ()	Le quote ausiliarie si scrivono tra parentesi tonde (es. (25))
Non tollerate	In genere non hanno tolleranze a meno che non sia specificato
Non vanno misurate	Non vanno usate per il controllo qualità o lavorazione

 

Linee sottili

Le linee sottili sono elementi grafici usati nel disegno tecnico per rappresentare dettagli non strutturali o non dominanti, come:

• Linee di costruzione

• Linee di quota

• Linee di proiezione

• Contorni interni nascosti o secondari

• Linee di cambio di curvatura o linee di separazione geometrica

Cambio di curvatura

Il cambio di curvatura (o cambio di convessità) è il punto in cui una superficie passa da concava a convessa (o viceversa). Questo punto è spesso importante dal punto di vista estetico e funzionale, anche se non ha un bordo fisico.

Esempio: pensa a una bottiglia – nel punto in cui il corpo si restringe verso il collo, la superficie cambia curvatura.

Quando usare le linee di cambio curvatura

Usale quando:

• Aiutano a comprendere meglio il volume del pezzo

• La parte ha superfici complesse (blend, raccordi, loft)

• Serve mostrare l’effetto estetico (es. per plastica o design)

• Vuoi indicare dove inizia una zona funzionale (es. transizione su una leva ergonomica)

Evita di usarle se:

• Rischiano di confondere l’operatore o il controllore qualità

• Non servono per la produzione o la funzionalità

In sintesi:

Elemento	Tipo di linea	Quando usarla
Contorno reale	Continua spessa	Sempre (bordo visibile)
Cambio di curvatura tangente	Continua sottile	Se utile a chiarire la forma
Linee di costruzione/ausiliarie	Continua sottilissima	Solo in fase di progettazione o schemi
Bordi nascosti	Tratteggiata sottile	Se servono a mostrare geometria interna

 

Errori

Gli errori sono le deviazioni tra la dimensione o la forma reale di un pezzo e quella ideale o nominale indicata nel progetto. Possono derivare da:

• Limiti di precisione degli strumenti di misura o macchine utensili

• Imperfezioni di lavorazione (usura utensili, vibrazioni, temperatura)

• Deformazioni del materiale

• Errori umani durante il montaggio o la misura

Tipi di errori

Gli errori di lavorazione possono essere suddivisi in:

• Errori dimensionale: deviazioni delle dimensioni reali da quelle nominali

• Errori geometrici: deviazioni delle superfici reali da quelle nominali

• Macrogeometrici: scostamenti delle superfici dalla forma e dalle posizioni geometriche ideali

• Microgeometrici: irregolarità superficiali costituite da una successione di creste e di valli dell’ordine dei millesimi di millimetro (es. rugosità)

Tolleranze

Le tolleranze sono i limiti ammessi di variazione per una dimensione o una caratteristica geometrica di un pezzo. Definiscono quanto un pezzo può scostarsi dal valore nominale senza compromettere la sua funzionalità.

Tipi di tolleranze

1. Tolleranze dimensionali
    Indicano l’intervallo entro cui può variare una dimensione lineare (es. lunghezza, diametro).
    Si specificano con valori tipo:

• 50 mm ± 0,1 mm

• 30 mm +0,05 / -0,02 mm

2. Tolleranze geometriche
    Controllano la forma, la posizione e l’orientamento (es. planarità, parallelismo, concentricità).

Sono indicate con simboli standard nel disegno tecnico secondo le norme ISO o ASME.

L'ampiezza di una zona di tolleranza

L’ampiezza di una zona di tolleranza è la differenza tra il valore massimo e minimo consentito per una quota, ovvero:

Ampiezza della zona di tolleranza = Limite superiore − Limite inferiore

Tolleranza dimensionale (lineare)

Se hai una quota con tolleranza simmetrica o asimmetrica, come ad esempio:

• 50±0,10
   ⇒ Limiti: 50,1 e 49,9
   ⇒ Ampiezza zona di tolleranza:

50,1 − 49,9 = 0,2 mm

• 
   ⇒ Limiti: 50,2 e 49,9
   ⇒ Ampiezza zona di tolleranza:

50,2 − 49,9 = 0,3 mm

Rugosità superficiale

La rugosità è una misura delle irregolarità microscopiche (errore microgeometrico) sulla superficie di un materiale o di un pezzo. In pratica, anche le superfici apparentemente lisce presentano piccole asperità, picchi e valli che possono influenzare le proprietà funzionali del pezzo.

Perché è importante la rugosità?

• Attrito: superfici troppo ruvide aumentano l’attrito tra parti in movimento.

• Usura: superfici irregolari possono consumarsi più velocemente.

• Tenuta: in componenti come guarnizioni o accoppiamenti, la rugosità influisce sulla tenuta e sulla perdita di fluidi.

• Aspetto estetico: superfici più lisce sono più belle e piacevoli al tatto.

• Adesione di vernici o rivestimenti: la rugosità influisce sull’adesione dei trattamenti superficiali.

Come si misura la rugosità?

Si usano strumenti chiamati profilometri che “scansionano” la superficie misurandone le irregolarità.

I parametri più comuni sono:

• Ra (Rugosità media aritmetica): la media delle deviazioni assolute dal profilo medio. È il valore più utilizzato per descrivere la rugosità.

• Rq (Rugosità quadratica media): la radice quadrata della media dei quadrati delle deviazioni.

• Rz (Altezza media dei picchi): media della somma delle altezze dei 5 picchi più alti e delle 5 valli più profonde su una lunghezza di misura.

Messa in tavola

La messa in tavola (in inglese: technical drawing layout o drawing sheet) è il processo di organizzare e presentare i disegni tecnici su un foglio (digitale o stampato) in modo chiaro, leggibile e normato, per consentirne:

• La produzione (costruzione del pezzo)

• Il controllo (verifica dimensionale)

• L’archiviazione tecnica

Cosa comprende una messa in tavola

Ecco gli elementi essenziali che compongono una corretta messa in tavola:

1. Formato del foglio

• Stabilito secondo le norme UNI ISO (serie A): A4, A3, A2, A1, A0

• L’orientamento può essere orizzontale o verticale

2. Cornice e riquadro (cartiglio)

• Cornice: margini attorno al disegno

• Cartiglio (in basso a destra): contiene i dati fondamentali:

• Nome dell’azienda o progettista

• Titolo del disegno

• Codice del disegno

• Scala usata (es. 1:1, 1:2, 2:1…)

• Data, revisione, firma, materiale, eventuali trattamenti

3. Proiezioni ortogonali

• Il pezzo viene rappresentato in più viste (anteriore, superiore, laterale…)

• Le viste seguono le regole della proiezione ortogonale europea (metodo 1° diedro) o americana (3° diedro)

4. Sezioni e dettagli

• Se un oggetto è complesso, si usano sezioni (tagli) e dettagli ingranditi per mostrare parti interne o critiche

5. Quotatura

• Tutte le misure essenziali sono quotate in modo completo, chiaro e secondo le norme

6. Simboli e note tecniche

• Tolleranze, rugosità, trattamenti termici, saldature, filettature, ecc.

Processo tipico della messa in tavola

1. Disegno 3D (in software CAD parametrici tipo SolidWorks, Inventor, Fusion 360…)

2. Creazione tavola 2D automatica con:

• Viste ortogonali

• Sezioni e dettagli

• Quote generate o aggiunte manualmente

3. Inserimento cartiglio e compilazione dati

4. Aggiunta simboli e annotazioni

5. Esportazione in PDF o stampa su carta

Accoppiamento

Un accoppiamento è l’unione tra due componenti meccanici, generalmente con superfici a contatto, che lavorano insieme per trasmettere movimento, forza o semplicemente per mantenere una posizione relativa.

Tipi di accoppiamento

Gli accoppiamenti si classificano principalmente in base al gioco o alla pressione tra le parti assemblate:

1. Accoppiamento con gioco

• C’è uno spazio libero tra le parti accoppiate.

• Permette movimento relativo, ad esempio rotazione o scorrimento.

• Utile quando serve libertà di movimento o per compensare tolleranze e dilatazioni termiche.

• Esempio: un albero che gira dentro un cuscinetto con gioco.

2. Accoppiamento a interferenza

• Le parti sono assemblate con un leggero sovrametallo, cioè una dimensione leggermente maggiore da una parte rispetto all’altra.

• L’assemblaggio richiede forza o riscaldamento/refrigeramento.

• Garantisce un’unione rigida e resistente senza gioco.

• Esempio: un albero inserito a pressione in una sede.

3. Accoppiamento di transizione

• Situazione intermedia tra gioco e interferenza.

• Può avere un gioco minimo o una leggera interferenza.

• Assemblaggio facile ma con un po’ di attrito o bloccaggio leggero.

• Esempio: un albero che entra quasi a forza in un foro.

Come si scelgono gli accoppiamenti?

Si basano sulle tolleranze dimensionali di alberi e fori, e su:

• Tipo di movimento desiderato

• Carichi trasmessi

• Facilità di montaggio e smontaggio

• Necessità di precisione e stabilità

Stampaggio ad iniezione – Injection Molding

Lo stampaggio a iniezione (o iniezione plastica) è uno dei processi industriali più usati per produrre oggetti in plastica, in modo veloce, preciso e su larga scala.

Cos’è lo stampaggio a iniezione?

È un processo che consiste nell’iniettare plastica fusa all’interno di uno stampo chiuso, che ha la forma negativa dell’oggetto da produrre. Una volta raffreddata, la plastica solidifica e lo stampo si apre per espellere il pezzo finito.

Come funziona (fasi del ciclo)

1. Chiusura dello stampo
    Lo stampo si chiude ermeticamente in una pressa.

2. Iniezione della plastica
    Granuli di plastica vengono fusi in un cilindro riscaldato e spinti a pressione dentro lo stampo attraverso un ugello.

3. Mantenimento della pressione
    Si continua a esercitare pressione per compensare il ritiro della plastica durante il raffreddamento.

4. Raffreddamento
    Il materiale si solidifica all’interno dello stampo. Il tempo di raffreddamento dipende da spessore e materiale.

5. Apertura dello stampo
    Una volta raffreddato, lo stampo si apre.

6. Espulsione del pezzo
    Il pezzo finito viene spinto fuori da punzoni o piastre e raccolto.

7. (Ripetizione del ciclo)
    Il processo è ciclico e può durare da pochi secondi a qualche minuto, a seconda della complessità.

Componenti principali della macchina

• Tramoggia: dove si caricano i granuli plastici

• Gruppo di plastificazione: fonde la plastica (vite senza fine + resistenza)

• Gruppo di iniezione: spinge il materiale fuso nello stampo

• Stampo: solitamente in acciaio o alluminio, formato da due metà

• Sistema di raffreddamento: mantiene lo stampo freddo per solidificare rapidamente il materiale

Materiali usati

I materiali più comuni sono le termoplastiche:

• Polipropilene (PP)

• Polietilene (PE)

• ABS

• Polistirene (PS)

• Nylon (PA)

• Policarbonato (PC)

• PVC

Vantaggi dello stampaggio a iniezione

• Produzione veloce e in grandi quantità

• Pezzi precisi e ripetitivi

• Ampia scelta di materiali e finiture

• Scarto minimo

• Possibilità di forme complesse

Svantaggi

• Costi iniziali alti per realizzare gli stampi

• Meno conveniente per piccole produzioni

• Richiede progettazione dettagliata dello stampo e del pezzo

Sistema di stampo

Il sistema di stampo è l'insieme di tutti i componenti che costituiscono lo stampo usato per modellare un materiale (tipicamente plastica o metallo) nella forma desiderata.
 Nel caso dello stampaggio a iniezione, è lo strumento che accoglie la plastica fusa e la solidifica nella forma del pezzo finale.

• Componenti principali di uno stampo a iniezione

1. Impronta (o cavità)

• È la forma negativa del pezzo da stampare.

• Può essere singola o multipla (più pezzi per ciclo).

2. Matrici fissa e mobile

• Parte fissa (lato iniezione): resta attaccata alla macchina e riceve il materiale.

• Parte mobile: si apre per permettere l’espulsione del pezzo stampato.

3. Sistema di iniezione

• Guida la plastica fusa dentro l’impronta. Comprende:

• Ugello

• Canale principale (colata)

• Canali di distribuzione

• Punti di iniezione (gate)

4. Sistema di espulsione

• Serve per rimuovere il pezzo dallo stampo dopo che si è raffreddato. Include:

• Perni espulsori

• Piastre di espulsione

• Meccanismi di ritorno

5. Sistema di raffreddamento

• Usa canali interni per far circolare acqua o altri fluidi.

• Serve a raffreddare il materiale velocemente e uniformemente.

6. Sistema di guida e chiusura

• Include colonne guida, boccole e piastre di allineamento che assicurano che le due metà dello stampo combacino perfettamente.

Tipi di stampi

• Stampo a camera calda: il materiale non si raffredda nei canali, ideale per alte produzioni (meno spreco).

• Stampo a camera fredda: il materiale si raffredda anche nei canali, più economico ma con maggiore scarto.

• Stampi a cavità multipla: producono più pezzi per ogni ciclo.

• Stampi a piastre multiple (stack mold): permettono produzioni ad alta efficienza in spazi ridotti.

Cavità e Core: cosa sono?

In uno stampo a iniezione, il pezzo viene formato tra due parti principali dello stampo:

• La cavità (cavity)

• Il core (nucleo)

Queste due parti si chiudono insieme per formare la forma negativa del pezzo da stampare.

Cavità (Cavity side)

• È la parte femmina dello stampo.

• In genere è situata sul lato fisso dello stampo (attaccato alla macchina).

• Crea la superficie esterna del pezzo stampato.

• Può contenere i dettagli estetici e curvi del prodotto (es. l’esterno di una bottiglia).

Core (Core side)

• È la parte maschio dello stampo.

• Di solito è posizionato sul lato mobile dello stampo (quello che si apre per l’espulsione).

• Crea la superficie interna del pezzo (es. il foro centrale di un tappo).

• Contiene i meccanismi di espulsione.

Linea di divisione dello stampo

La linea di divisione (in inglese parting line) è il punto di contatto tra le due metà dello stampo:

• la parte fissa (cavità), e

• la parte mobile (core).

È la linea lungo la quale lo stampo si apre e si chiude per formare e poi rilasciare il pezzo stampato.

A cosa serve?

• Definisce la forma esterna del pezzo lungo la direzione di apertura dello stampo.

• Determina dove si formerà il segno visibile della giunzione tra le due metà dello stampo.

• Influenza la facilità di estrazione del pezzo e la direzione degli sformi (inclinazioni per facilitare lo stampaggio).

• Guida la scelta della posizione del punto di iniezione e del sistema di espulsione.

Come si sceglie la posizione della linea di divisione?

Il progettista deve valutare:

• Forma del pezzo: la linea deve seguire la geometria più semplice per evitare sottosquadri.

• Estetica: meglio nasconderla su superfici meno visibili.

• Funzionalità: non deve interferire con superfici di tenuta, incastri o movimenti.

• Facilità di produzione: deve permettere uno stampo semplice, economico e facile da aprire.

Tipi di linea di divisione

1. Linea piana semplice – Usata per pezzi simmetrici o semplici, lo stampo si divide su un piano.

2. Linea irregolare – Segue la forma del pezzo, spesso usata in oggetti più complessi.

3. Linea a gradino o su più livelli – Quando il pezzo ha dislivelli tra una parte e l’altra.

4. Linea laterale – Quando sono presenti sottosquadri che richiedono aperture laterali.

Witness Marks

Nel contesto dello stampaggio a iniezione, i witness marks sono segni inevitabili o intenzionali lasciati sulla superficie del pezzo stampato, che derivano dal processo stesso o dalla progettazione dello stampo.

Esempi tipici di witness marks:

1. Punti di iniezione (gate marks)

• Segno lasciato dove la plastica fusa entra nello stampo.

• Posizione e forma dipendono dal tipo di gate

• Di solito sono rimossi o rifiniti, ma un piccolo segno può rimanere.

2. Linee di giunzione (parting lines)

• Linea sottile dove le due metà dello stampo si incontrano.

• Sempre presente, ma può essere minimizzata.

• Può diventare un difetto se mal allineata o con bave (flash).

3. Eiettori (ejector pin marks)

• Piccoli segni circolari lasciati dai pistoni che spingono fuori il pezzo.

• Vengono posizionati in aree poco visibili, ma possono essere testimoni utili del ciclo di produzione.

4. Segni da inserti o cursori

• Aree leggermente differenti in superficie, dovute a parti mobili o intercambiabili dello stampo.

Nota: Questi segni non sono difetti se sono controllati e previsti in fase di progettazione. Sono chiamati witness marks proprio perché “testimoniano” il processo.

Difetti nello Stampaggio a Iniezione

Qui si parla invece di problemi veri e propri, che derivano da errori di progettazione, di processo o da materiali non conformi.

Difetti comuni:

1. Flash (sbavatura)

• Materiale in eccesso che fuoriesce dallo stampo, di solito lungo le parting lines.

• Causa: pressione troppo alta, stampo usurato o mal serrato.

2. Segni di ritiro (sink marks)

• Aree depresse sulla superficie dovute al raffreddamento non uniforme.

• Comune in zone con variazioni di spessore.

3. Vuoti (voids)

• Bolle d’aria all’interno del pezzo, spesso invisibili ma pericolose strutturalmente.

4. Burn marks (segni di bruciatura)

• Macchie nere causate da gas intrappolati e surriscaldati.

• Causa: velocità d’iniezione troppo alta o mancanza di sfiati.

5. Jetting (filamenti)

• Striature sottili causate da flusso turbolento di plastica.

• Si presenta se il gate è mal posizionato o se l’iniezione è troppo rapida.

6. Linee di flusso (flow lines)

• Variazioni di colore o consistenza dovute alla direzione del flusso del materiale.

• Esteticamente sgradevoli, anche se non sempre strutturalmente dannose.

7. Melt bond line

Flashing

Il flashing è la formazione di sottili bave o sbavature di materiale plastico (o metallico) che fuoriescono dai punti di giunzione dello stampo, come:

• la linea di divisione tra le due metà dello stampo

• intorno ai carrelli o inserti mobili

• in corrispondenza di punti di iniezione o espulsori

In pratica, il materiale fuso “scappa” dove lo stampo non chiude perfettamente, e si solidifica formando una pellicola sottile indesiderata.

Aspetto tipico

Il flashing appare come:

• una sottile linguetta o pellicola di materiale

• posizionata lungo i bordi o nei fori del pezzo

• a volte tagliente o fragile

Cause principali del flashing

1. Danneggiamento o usura dello stampo

• Le superfici di contatto non combaciano più perfettamente.

2. Pressione di iniezione troppo alta

• Il materiale viene spinto con troppa forza e riesce a penetrare negli spazi tra le chiusure dello stampo.

3. Disegno del pezzo/stampo non corretto

• Scarsa progettazione della linea di divisione o assenza di chiusure sufficienti.

4. Difetti di chiusura della pressa

• Forza di chiusura insufficiente o piani non paralleli.

5. Materiale troppo fluido (bassa viscosità)

• Se il materiale è troppo caldo, scorre troppo facilmente anche dove non dovrebbe.

Come si previene il flashing?

• Migliorando la manutenzione dello stampo

• Usando una pressione di iniezione appropriata

• Aumentando la forza di chiusura della macchina

• Ottimizzando la temperatura del materiale

• Migliorando la progettazione della linea di divisione

• Usando materiali con viscosità più controllabile

Cosa si fa se compare il flashing?

• Nei pezzi già prodotti: il flashing può essere rimosso manualmente con lame o tranciatura (ma è costoso).

• In produzione: si interviene sullo stampo o sui parametri macchina per eliminarlo alla radice.

Melt Bond Line

La Melt Bond Line (nota anche come weld line o linea di saldatura) è una linea visibile o una zona di giunzione che si forma quando due o più fronti di flusso del materiale fuso si incontrano e si raffreddano senza fondersi completamente.

Perché si forma?

• Durante l’iniezione, il materiale plastico fluisce lungo percorsi diversi nella cavità e, a un certo punto, i fronti di flusso si uniscono.

• Se la temperatura del materiale o dello stampo è troppo bassa, o la pressione di iniezione non è sufficiente, le due masse fuse non si fondono perfettamente, creando una linea visibile o una zona di debolezza.

Effetti della Melt Bond Line

• Difetto estetico: linea visibile o colorazione diversa.

• Riduzione della resistenza meccanica: punto fragile che può causare rotture sotto stress.

• Difetti funzionali: perdita di tenuta, scarsa durata del pezzo.

Come prevenire la Melt Bond Line?

1. Aumentare la temperatura del materiale e dello stampo per favorire una buona fusione.

2. Aumentare la pressione e la velocità di iniezione per assicurare un buon riempimento.

3. Ottimizzare il sistema di canalizzazione e il design dello stampo per evitare flussi che si incontrano frontalmente.

4. Ridurre la distanza di incontro dei fronti di flusso, magari ridisegnando la cavità.

5. Usare materiali con migliori proprietà di flusso e adesione.

Sottosquadro (Undercut)

Nel contesto dello stampaggio a iniezione, il termine "undercut" (o sottosquadro) si riferisce a una caratteristica geometrica di un pezzo che impedisce la sua rimozione diretta dallo stampo, senza l'uso di meccanismi aggiuntivi. Queste caratteristiche possono essere sia interne che esterne al pezzo e includono elementi come scanalature, fori laterali, denti o ganci. Gli undercuts rappresentano una sfida nella progettazione e produzione, poiché richiedono soluzioni tecniche specifiche per garantire l'espulsione del pezzo senza danneggiarlo.

Gestione degli undercuts nello stampaggio a iniezione

Per affrontare efficacemente gli undercuts, è possibile adottare diverse tecniche progettuali e costruttive:

1. Posizionamento strategico della linea di divisione: Collocare la linea di divisione dello stampo in corrispondenza delle aree sottosquadro può evitare la necessità di meccanismi aggiuntivi. Tuttavia, questa soluzione dipende dalla geometria del pezzo e potrebbe non essere sempre applicabile.

2. Utilizzo di azioni laterali: Incorporare meccanismi che permettano a parti mobili dello stampo (carrelli) di spostarsi lateralmente durante l'espulsione del pezzo. Questi meccanismi, come perni angolari, consentono di rimuovere il sottosquadro senza compromettere l'integrità del pezzo.

3. Impiego di inserti bump-off: Questa tecnica è particolarmente utile con materiali plastici flessibili. Consiste nell'inserire un componente che, durante l'espulsione, lascia uno spazio vuoto che permette al pezzo di deformarsi leggermente, facilitando la rimozione senza danneggiarlo.

4. Inserimento manuale di inserti: In alcuni casi, è possibile inserire manualmente inserti nello stampo per bloccare temporaneamente il flusso del materiale plastico nelle aree sottosquadro. Questa soluzione richiede interventi manuali e può aumentare i tempi di produzione.

5. Riprogettazione del pezzo: Si cerca di eliminare o minimizzare i sottosquadri modificando la geometria del pezzo

Considerazioni progettuali

L'introduzione di undercuts aumenta la complessità dello stampo e può comportare costi aggiuntivi, sia in termini di progettazione che di realizzazione. È fondamentale valutare attentamente la necessità di tali caratteristiche, considerando alternative progettuali che possano semplificare il processo produttivo. In alcuni casi, la riprogettazione del pezzo per eliminare gli undercuts può risultare più vantaggiosa in termini di costi e tempi di produzione.

Carrello

Nel contesto dello stampaggio a iniezione, il "carrello" è un componente mobile dello stampo o del macchinario, che serve a facilitare la formatura e l'espulsione del pezzo stampato. Vediamo le due tipologie principali.

1. Carrello nello stampo a iniezione (carrelli laterali)

Si tratta di parti mobili dello stampo, usate per realizzare sottosquadri o forme complesse che non possono essere ottenute solo con il movimento di apertura/chiusura verticale dello stampo.

Funzioni principali:

• Realizzazione di sottosquadri o fori laterali.

• Apertura e chiusura sincrona durante il ciclo macchina.

• Si muovono orizzontalmente (rispetto alla direzione di apertura dello stampo).

Tipi:

• Carrelli meccanici (azionati dal movimento della piastra mobile).

• Carrelli idraulici/pneumatici (azionati da cilindri esterni).

Vantaggi:

• Permettono geometrie complesse.

• Migliorano la qualità dello stampato evitando deformazioni.

2. Carrello della pressa (unità mobile)

In alcune presse a iniezione, soprattutto bicolore/multicomponente, il "carrello" può riferirsi alla unità di iniezione mobile o a piattaforme traslanti su cui si montano stampi o iniettori.

Esempio pratico:

Supponi di dover stampare un contenitore con una clip laterale (un tipico sottosquadro). Durante l'apertura dello stampo, un carrello laterale si muove per liberare la clip prima che il pezzo venga espulso. Senza questo carrello, il pezzo si danneggerebbe o sarebbe impossibile da estrarre.

Venting

Il venting è il processo di espulsione dell’aria e dei gas dallo stampo durante l’iniezione del materiale plastico.

Quando la plastica fusa entra nella cavità dello stampo, spinge via l’aria presente. Se questa aria non ha una via d’uscita, può causare:

• difetti estetici (bruciature, bolle),

• difetti strutturali (vuoti, mancanza di riempimento),

• danni allo stampo (alta pressione del gas intrappolato).

Perché il Venting è Importante?

Senza un buon sistema di sfiato si rischia:

• Burn marks (segni di bruciatura): causati dai gas compressi e surriscaldati.

• Incomplete filling: la plastica non riesce a riempire tutta la cavità.

• Bassa qualità della superficie: difetti visivi o deformazioni.

• Difficoltà di sformatura: per via della pressione residua nei vuoti d'aria.

Come si realizza il venting?

Le principali tecniche di ventilazione dello stampo:

1. Fessure di sfiato (vent slots):

• Micro-canali posizionati vicino alla linea di chiusura dello stampo o alle estremità del flusso.

• Consentono il passaggio dell’aria ma non della plastica.

2. Sfiati nei perni di espulsione (vented ejector pins):

• Gli stessi perni eiettori possono avere micro-canali interni per sfiatare l’aria.

3. Inserti porosi (porous metal vents):

• Componenti realizzati in materiali metallici sinterizzati che lasciano passare l’aria/gas ma trattengono il materiale.

• Utili in zone complesse o per pezzi tecnici con geometrie intricate.

4. Sfiati nei cursori o nei canali secondari:

• Spesso si aggiungono sfoghi nelle parti mobili dello stampo (come i cursori) o alla fine di condotti morti.

Problemi comuni da scarsa ventilazione

• Segni di bruciatura (burn marks): solitamente vicino alle estremità del flusso.

• Vuoti interni o cattivo riempimento.

• Saldature deboli nelle linee di giunzione (weld lines).

• Corrosione dello stampo da gas acidi non espulsi (es. in PVC o POM).

Best Practice

• Pulizia regolare delle fessure di sfiato: si possono ostruire con residui.

• Progettazione preventiva: venting va integrato già in fase di design dello stampo.

• Test di riempimento (melt front analysis) per individuare dove si accumula l’aria.

Short Shot

Lo Short Shot è un difetto che si verifica quando la plastica fusa non riesce a riempire completamente la cavità dello stampo. Il risultato è un pezzo incompleto o parzialmente formato, con parti mancanti o non completamente compattate.

Aspetto tipico:

• Parti mancanti (estremità, bordi, dettagli fini).

• Superfici irregolari o vuote dove il materiale non è arrivato.

• In casi più sottili, può sembrare una zona malriempita o opaca.

Cause comuni dello Short Shot:

1. Pressione d’iniezione insufficiente

• La plastica non ha abbastanza forza per raggiungere tutte le zone dello stampo.

2. Temperatura troppo bassa

• Il materiale si raffredda troppo presto e diventa troppo viscoso per fluire.

3. Velocità di iniezione troppo bassa

• La plastica non fluisce in modo continuo e si solidifica prima del tempo.

4. Sistema di ventilazione (venting) inadeguato

• L’aria intrappolata non permette alla plastica di occupare tutto lo spazio.

5. Progettazione dello stampo non ottimale

• Canali troppo lunghi o stretti, sezioni sottili, posizione del gate sfavorevole.

6. Materiale degradato o umido

• Alcuni materiali assorbono umidità (es. PA, PC), e il vapore generato ostacola il riempimento.

Soluzioni possibili:

Problema	Soluzione
Pressione troppo bassa	Aumentare la pressione di iniezione
Temperatura bassa	Alzare la temperatura del cilindro e/o dello stampo
Venting inadeguato	Migliorare o pulire i canali di sfiato
Design dello stampo complesso	Ridisegnare i canali o usare più punti di iniezione
Materiale non essiccato	Essiccare correttamente il polimero prima dell’uso
Velocità di iniezione bassa	Aumentare la velocità per evitare raffreddamento precoce

 

Lo short shot è spesso il primo segnale di un problema a catena:

• Se trascurato, può portare a bruciature da compressione dell’aria, vuoti interni, o salde deboli tra i fronti di flusso.

• È importante verificare visivamente il pezzo e, se possibile, usare sistemi di monitoraggio (come sensori di pressione nello stampo) per identificare dove il flusso si interrompe.

Runner System

Il runner system è il circuito che distribuisce la plastica dallo sprue (canale principale) ai gate (punti di ingresso nella cavità dello stampo). È essenziale per:

• Garantire un riempimento uniforme,

• Minimizzare gli scarti,

• Ottenere pezzi di alta qualità.

Componenti del Runner System

1. Sprue (getto principale)

• Canale verticale dove la plastica entra nello stampo dal beccuccio della macchina.

2. Runner (canali secondari)

• Ramificazioni che portano il materiale fuso dallo sprue ai gate.

• Possono essere rettilinei o ramificati, a seconda del numero di cavità.

3. Gate (punto di ingresso nella cavità)

• Punto finale dove la plastica entra nella parte da stampare.

• Esistono diversi tipi di gate: edge gate, pin gate, submarine gate, fan gate, ecc.

Tipi di Runner System

1. Runner Freddo (Cold Runner)

• I canali sono parte dello stampo e si raffreddano insieme al pezzo.

• Dopo ogni ciclo, il materiale nei runner si solidifica e viene espulso con il pezzo.

• Semplice ed economico, ma comporta spreco di materiale (scarti).

Pro: Bassi costi iniziali, facile manutenzione
 Contro: Maggiore ciclo macchina, più scarti

2. Runner Caldo (Hot Runner)

• Il materiale nei runner è mantenuto caldo da resistenze elettriche.

• Solo il pezzo viene espulso, senza scarti.

• Usato in stampi ad alte prestazioni o multi-cavità.

Pro: No scarti, ciclo più veloce, riempimento più efficiente
 Contro: Costo elevato, più complesso da gestire

Semi-Hot Runner (o Insulated Runner)

• Canali non riscaldati attivamente, ma progettati per trattenere il calore della plastica per più tempo.

• Una via di mezzo tra hot e cold runner.

Progettazione Ottimale del Runner System

Una progettazione corretta del runner system assicura:

• Bilanciamento del flusso (tutte le cavità si riempiono in modo uniforme),

• Riduzione di pressione e variazioni di temperatura,

• Minimizzazione di difetti (come short shot, saldature deboli, flash).

Parametri importanti:

• Sezione del runner (di solito circolare o trapezoidale),

• Lunghezza e simmetria dei canali,

• Tipo e posizione del gate.

Stampo Multi-Cavity

Uno stampo multi-cavità è uno stampo che contiene più cavità identiche (o a volte diverse) per produrre più pezzi contemporaneamente in un solo ciclo di stampaggio.

Perché usarlo?

• Aumenta la produttività: più pezzi per ciclo = tempi di produzione ridotti.

• Riduce i costi unitari: ottimizza l’uso della macchina e dello stampo.

• Ideale per produzioni di massa.

Caratteristiche principali

• Può avere da 2 fino a decine (o più) di cavità.

• Richiede un runner system ben bilanciato per distribuire uniformemente la plastica a tutte le cavità.

• Ogni cavità è una replica del pezzo finito (a meno che non sia uno stampo family, che produce pezzi diversi nella stessa cavità).

• Richiede macchine con capacità di iniezione adeguata a fornire abbastanza materiale per tutte le cavità.

Sfide degli stampi multi-cavità

1. Bilanciamento del flusso

• Essenziale per evitare short shot o sovra-iniezione in alcune cavità.

2. Controllo della pressione e temperatura

• Differenze tra cavità possono portare a difetti.

3. Manutenzione più complessa

• Più parti, più canali runner, più punti di possibile usura o guasto.

4. Tempi di raffreddamento più lunghi

• Maggiore volume da raffreddare, con possibili impatti sui cicli.

Vantaggi

• Elevata produttività

• Costi unitari più bassi

• Possibilità di produrre grandi volumi rapidamente

Svantaggi

• Maggiore costo iniziale dello stampo

• Necessità di macchinari potenti e ben calibrati

• Maggiore complessità nella progettazione e manutenzione

Gate

Un gate è il punto attraverso il quale la plastica fusa entra nella cavità dello stampo. La sua posizione e il suo tipo influenzano direttamente la distribuzione del materiale, la formazione di linee di saldatura, la presenza di segni visibili e la solidificazione del pezzo.

Tipi di gate e loro applicazioni

1. Diaphragm Gate (Gate a diaframma)

• Descrizione: Questo gate è posizionato centralmente, attorno o sopra la cavità interna. Utilizza un diaframma flessibile che si apre per consentire l'ingresso della plastica fusa.

• Quando utilizzarlo: Ideale per pezzi con cavità centrali, come tappi, anelli o componenti cilindrici. Garantisce un riempimento uniforme e riduce la formazione di linee di saldatura.

• Vantaggi:

• Riempimento simmetrico e uniforme.

• Eliminazione delle linee di saldatura.

• Migliore estetica del prodotto finale.

• Svantaggi:

• Rimozione del gate post-stampaggio necessaria.

• Maggiore complessità nella progettazione dello stampo.

2. Hot Tip Gate (Gate a punta calda)

• Descrizione: Questo gate è utilizzato con stampi a canale caldo. La plastica fusa entra nella cavità attraverso un punto di iniezione ridotto, mantenendo il materiale fuso fino al momento dell'ingresso.

• Quando utilizzarlo: Adatto per pezzi con cavità centrali, dove è richiesta una finitura superficiale di alta qualità e una riduzione al minimo dei segni di gate.

• Vantaggi:

• Riduzione dei segni visibili sul prodotto finale.

• Adatto per produzioni ad alto volume.

• Migliore controllo del flusso del materiale.

• Svantaggi:

• Elevati costi di progettazione e produzione dello stampo.

• Richiede un sistema di controllo della temperatura preciso.

3. Edge Gate (Gate laterale)

• Descrizione: Il gate è posizionato lungo il bordo del pezzo, generalmente in una zona meno visibile.

• Quando utilizzarlo: Può essere utilizzato in pezzi con cavità centrali, ma è più adatto per componenti con geometrie semplici e spessori uniformi.

• Vantaggi:

• Facilità di progettazione e produzione.

• Adatto per pezzi di grandi dimensioni.

• Riduzione dei costi di produzione.

• Svantaggi:

• Possibile formazione di linee di saldatura nella zona centrale.

• Segni visibili sul prodotto finale.

4. Fan Gate (Gate a ventaglio)

• Descrizione: Questo gate distribuisce la plastica fusa in modo uniforme su una superficie più ampia, riducendo la velocità di iniezione e migliorando il riempimento.

• Quando utilizzarlo: Adatto per pezzi con cavità centrali, specialmente se la geometria è complessa o se si desidera ridurre lo stress interno del materiale.

• Vantaggi:

• Distribuzione uniforme del materiale.

• Riduzione dello stress interno e delle deformazioni.

• Migliore controllo del flusso del materiale.

• Svantaggi:

• Richiede una progettazione accurata dello stampo.

• Possibile formazione di segni visibili sul prodotto finale.

5.Tunnel gate (o submarine gate)

Il tunnel gate è molto usato quando si vuole automatizzare il distacco del pezzo e ottenere un buon risultato estetico. Il materiale entra da un piccolo canale inclinato, nascosto sotto la superficie del pezzo, e il punto d’ingresso si stacca da solo durante l’espulsione.

È perfetto per pezzi di piccole o medie dimensioni, soprattutto se si lavora con stampi multicavità o si vogliono ridurre le operazioni post-stampaggio.

Può essere usato anche in pezzi con cavità centrali, a patto che il flusso venga ben bilanciato per evitare linee di saldatura nella zona critica. Se la cavità è troppo profonda o complessa, potrebbe non essere la scelta ideale.

Vantaggi e svantaggi:

• Estetica pulita, distacco automatico

• Richiede una progettazione più attenta e si usura più facilmente, soprattutto con materiali carichi o abrasivi.

 

Cooling Channels

I cooling channels sono i canali integrati nello stampo che permettono il passaggio di un fluido refrigerante (solitamente acqua) per raffreddare il materiale plastico fuso dopo l’iniezione.

Perché sono importanti?

• Lo stampaggio a iniezione è un processo ciclico: il pezzo fuso deve raffreddarsi abbastanza per poter essere espulso senza deformazioni.

• Un buon sistema di raffreddamento riduce i tempi di ciclo, migliorando produttività.

• Mantiene la temperatura dello stampo stabile per garantire qualità e ripetibilità del pezzo.

• Aiuta a prevenire difetti come warpage (deformazioni), sink marks (segni da ritiro), e tensioni interne.

Tipi di Cooling Channels

1. Canali circolari

• I più comuni, facili da realizzare.

2. Canali conformali

• Canali che seguono la geometria del pezzo in modo più aderente, realizzati con tecniche avanzate (es. stampa 3D metallo).

• Consentono un raffreddamento più uniforme e veloce.

3. Canali lineari

• Disposizione semplice e lineare, usati in stampi più semplici.

Progettazione ottimale dei cooling channels

• Devono essere posizionati il più vicino possibile alla superficie del pezzo senza compromettere la resistenza dello stampo.

• Il flusso del refrigerante deve essere uniforme e ben distribuito.

• È importante prevedere un buon sistema di ingresso e uscita del fluido per evitare zone di stagnazione.

Benefici di un buon sistema di raffreddamento

• Riduzione dei tempi di ciclo (maggior numero di pezzi prodotti in meno tempo).

• Migliore controllo dimensionale del pezzo.

• Minore deformazione e difetti.

• Maggior durata dello stampo grazie a temperature stabili.

Problemi da cattivo raffreddamento

• Tempi di ciclo lunghi.

• Difetti estetici e strutturali (warpage, sink marks).

• Stress termico sullo stampo e deformazioni.

Draft Angle

Il draft angle è un angolo leggero inclinato sulle pareti verticali del pezzo stampato, progettato per facilitare la sformatura, cioè l’estrazione del pezzo dallo stampo senza danneggiarlo.

Perché è importante?

• La plastica tende ad aderire allo stampo durante il raffreddamento e solidificazione.

• Senza un draft adeguato, la rimozione del pezzo può causare danni (graffi, deformazioni o rotture).

• Il draft riduce la forza necessaria per estrarre il pezzo, migliorando la durata dello stampo e la qualità del prodotto.

Dove si applica il Draft?

• Sulle superfici perpendicolari alla direzione di sformatura.

• Su pareti, colonne, cilindri e feature verticali.

• Nelle zone dove il pezzo “scivola” fuori dallo stampo.

Cosa succede senza Draft?

• Aumento del rischio di danni al pezzo o allo stampo.

• Possibilità di segni di abrasione o distorsioni.

• Maggior usura delle parti mobili dello stampo.

Uniform Wall Thickness

È la pratica di progettare un pezzo con spessori di parete costanti o il più uniforme possibile in tutte le sue sezioni.

Perché è importante?

• Garantisce un riempimento uniforme della cavità durante l’iniezione.

• Riduce la possibilità di difetti come:

• Short shot (riempimento incompleto),

• Warping (deformazioni da ritiro differenziato),

• Sink marks (impronte da ritiro interno),

• Stresses interni (tensioni che possono portare a crepe o rotture).

• Facilita un raffreddamento omogeneo e quindi cicli più rapidi e costanti.

• Migliora la ripetibilità dimensionale del pezzo.

Cosa succede se lo spessore non è uniforme?

• Materiale più spesso si raffredda più lentamente → ritiri differenziati → deformazioni.

• Materiale spesso può causare sink marks visibili sulla superficie.

• Materiale sottile può causare short shot o punti deboli.

• Stress interni nel pezzo, potenziale rottura o cricche nel tempo.

Corner Design

Il corner design riguarda la forma e la geometria degli angoli (interni ed esterni) di un pezzo stampato. Questi angoli influenzano il flusso del materiale, il raffreddamento, la resistenza meccanica e la facilità di estrazione.

Perché è importante progettare bene gli angoli?

• Gli angoli troppo stretti (spigoli vivi) possono causare:

• Concentrazione di stress, con rischio di rotture o cricche.

• Problemi di flusso durante l’iniezione, come turbolenze o flussi non uniformi.

• Difficoltà di raffreddamento e maggiori tensioni interne.

• Maggiori problemi di estrazione dallo stampo.

• Angoli ben progettati migliorano:

• La resistenza meccanica del pezzo.

• Il flusso uniforme del materiale.

• La qualità superficiale e la durata dello stampo.

Effetti del Corner Design sul processo

• Flusso più fluido e meno turbolenze → meno difetti come weld lines o jetting.

• Raffreddamento più uniforme grazie a geometrie più regolari.

• Migliore estrazione del pezzo dallo stampo.

Ribs (costole)

• Sottili nervature verticali o leggermente inclinate aggiunte alle pareti del pezzo per aumentare la rigidità e la resistenza meccanica senza aumentare lo spessore della parete.

• Aiutano a ridurre la flessione, la torsione e migliorano la stabilità dimensionale.

Gussets (rinforzi angolari)

• Triangoli o strutture di rinforzo poste negli angoli o giunzioni tra pareti per aumentare la resistenza locale e la stabilità strutturale.

• Usati per evitare deformazioni o cedimenti nelle zone di congiunzione.

Perché si usano?

• Aumentano la rigidezza del pezzo senza aumentare lo spessore, mantenendo basso il peso e il consumo di materiale.

• Migliorano la resistenza agli stress meccanici.

• Consentono di rispettare le tolleranze dimensionali limitando deformazioni.

• Aiutano a evitare warpage e migliorano la distribuzione delle sollecitazioni.

Effetti sulla produzione

• Aggiunta di ribs e gussets migliora la qualità meccanica senza compromettere la qualità superficiale.

• Richiede attenzione nella progettazione per evitare difetti come sink marks o ritiro differenziato.

• Può aumentare la complessità dello stampo.

Bosses

• Bosses sono tipicamente piccole protuberanze cilindriche che sporgono dalla superficie del pezzo stampato.

• Possono avere varie forme, ma generalmente sono cilindrici con un foro centrale se devono accogliere viti o inserti filettati.

• Servono a facilitare l’assemblaggio, ad esempio, per avvitare il pezzo a un’altra parte.

Come progettare i bosses per lo stampaggio ad iniezione?

1. Spessore uniforme: Lo spessore del boss dovrebbe essere inferiore o uguale a quello del resto del pezzo per evitare problemi di ritiro e deformazioni.

2. Raggio alla base: La base del boss deve avere un raggio smussato (fillet) per evitare concentrazioni di stress e problemi di flusso della plastica.

3. Altezza e diametro: Tipicamente l’altezza è da 1 a 2 volte il diametro della base, per garantire una buona resistenza meccanica senza problemi di stampaggio.

4. Apertura del foro: Se previsto un foro per vite, spesso si lascia un piccolo gioco o si prevede un foro leggermente più grande per il montaggio.

Problemi comuni con i bosses nello stampaggio ad iniezione

• Ritiro e deformazioni: se il boss è troppo spesso o con angoli vivi, può causare deformazioni o vuoti.

• Difficoltà di riempimento: boss troppo alti o stretti possono causare problemi nel flusso della plastica.

• Stress concentrati: senza raggi o smussi, possono diventare punti di rottura.

Shrinkage

Lo shrinkage è la contrazione volumetrica che subisce il materiale plastico quando passa dallo stato fuso a quello solido durante il raffreddamento nello stampo.

Perché succede?

• Durante il raffreddamento, la plastica si contrae perché la densità aumenta passando da liquido a solido.

• Questa contrazione varia a seconda del tipo di materiale e delle condizioni di processo.

• Il ritiro non è sempre uniforme, può dipendere da spessori, geometrie, raffreddamento e orientamento molecolare.

Valori tipici

• Termoplastici comuni come il polipropilene (PP) hanno shrinkage intorno a 1-3%.

• Alcuni materiali tecnici possono avere ritiri più bassi o più alti.

• Lo shrinkage viene indicato solitamente come percentuale lineare o volumetrica.

Effetti dello Shrinkage

• Riduzione dimensionale rispetto al disegno CAD.

• Deformazioni o warpage se il ritiro non è uniforme.

• Difetti come sink marks o tensioni interne.

• Possibili problemi di incastro o funzionalità nel pezzo finito.

Come gestire lo Shrinkage

1. Compensare nel design dimensioni maggiorate per il ritiro previsto.

2. Uniformare lo spessore parete per minimizzare ritiro differenziato.

3. Ottimizzare il raffreddamento per evitare zone con ritiro più elevato.

4. Scegliere materiali con proprietà di ritiro adatte all’applicazione.

5. Usare simulazioni di stampaggio (Moldflow) per prevedere il ritiro e correggere il design.

Warpage

Il warpage è la deformazione tridimensionale che assume un pezzo plastico dopo lo stampaggio, causando curvature, torsioni o piegature indesiderate.

Perché si verifica?

• È causato da ritiro non uniforme del materiale durante il raffreddamento.

• Differenze di spessore, raffreddamento irregolare o orientamento molecolare disomogeneo creano tensioni interne.

• Anche la geometria del pezzo e i parametri di processo influenzano il fenomeno.

Effetti del Warpage

• Pezzi deformati che non rispettano le tolleranze dimensionali.

• Problemi di assemblaggio o funzionalità.

• Scarti o rilavorazioni costose.

Come prevenirlo o ridurlo?

1. Progettare spessori uniformi per evitare ritiro differenziato.

2. Ottimizzare il sistema di raffreddamento per avere temperature uniformi.

3. Usare materiali con ritiro basso e stabile.

4. Bilanciare i parametri di processo (temperatura, pressione, velocità).

5. Evitare geometrie complesse con zone sottili e spesse vicine.

6. Simulare il processo con software dedicati per prevedere e correggere il warpage.

Sink mark

Un sink mark è una piccola depressione o incavo che appare sulla superficie di un pezzo stampato a iniezione. Questi difetti si verificano principalmente nelle aree più spesse del pezzo, dove il materiale impiega più tempo a raffreddarsi e solidificarsi. Quando il materiale interno si contrae durante il raffreddamento, può causare una depressione sulla superficie esterna.

Cause principali dei sink marks

1. Spessore irregolare delle pareti

Le aree più spesse del pezzo raffreddano più lentamente rispetto alle aree più sottili, causando una contrazione maggiore e la formazione di sink marks.

2. Pressione di iniezione insufficiente

Una pressione di iniezione troppo bassa può impedire al materiale di riempire completamente la cavità dello stampo, lasciando vuoti che si contraggono durante il raffreddamento.

3. Tempo di raffreddamento inadeguato

Se il tempo di raffreddamento è troppo breve, il materiale non ha il tempo sufficiente per solidificarsi completamente, aumentando il rischio di sink marks.

4. Temperatura del materiale troppo elevata

Una temperatura di fusione troppo alta può prolungare il tempo di raffreddamento, favorendo la formazione di sink marks.

Come prevenire i sink marks

1. Uniformare lo spessore delle pareti

Progettare il pezzo con pareti di spessore uniforme aiuta a garantire un raffreddamento omogeneo e riduce il rischio di sink marks.

2. Aumentare la pressione di iniezione

Utilizzare una pressione di iniezione adeguata per assicurare che il materiale riempia completamente la cavità dello stampo.

3. Estendere il tempo di raffreddamento

Prolungare il tempo di raffreddamento consente al materiale di solidificarsi completamente, riducendo la formazione di sink marks.

4. Controllare la temperatura del materiale

Mantenere la temperatura del materiale all'interno dell'intervallo raccomandato per evitare un raffreddamento troppo lento.

5. Utilizzare materiali con tassi di ritiro più bassi

Scegliere materiali con tassi di ritiro più bassi può ridurre la probabilità di formazione di sink marks.

Conclusione

I sink marks sono difetti comuni nello stampaggio a iniezione, ma possono essere prevenuti con una progettazione attenta e un controllo preciso dei parametri di processo. Uniformando lo spessore delle pareti, regolando la pressione e il tempo di iniezione, e scegliendo i materiali appropriati, è possibile ridurre significativamente la formazione di questi difetti.

Fori (Holes)

I fori possono avere diverse funzioni: passaggi per viti, fissaggi, alloggiamenti, o semplicemente elementi funzionali del pezzo. Ma progettare fori correttamente è importante per la qualità e la producibilità.

Aspetti importanti nella progettazione dei fori

1. Spessore delle pareti intorno al foro

• Mantenere uno spessore uniforme per evitare deformazioni.

• Evitare zone troppo sottili o troppo spesse intorno al foro.

2. Angolo di sformatura (Draft)

• Anche i fori devono avere un draft (inclinazione) per facilitare l’estrazione dallo stampo, soprattutto se il foro ha una profondità significativa.

3. Dimensioni minime e tolleranze

• Il diametro minimo dipende dal materiale e dal tipo di stampo.

• Tolleranze strette possono richiedere lavorazioni secondarie (es. foratura post-stampaggio).

4. Posizionamento

• Evitare fori troppo vicini a spigoli vivi o ad altri elementi che possono indebolire la struttura.

• Se possibile, prevedere raccordi nei punti di giunzione.

Problemi comuni con i fori

• Deformazioni o collasso intorno al foro a causa di spessori irregolari.

• Difficoltà di estrazione se manca il draft.

• Bavature o imperfezioni nella zona del foro.

• Ritiro non uniforme che può alterare dimensioni o posizione.

Moulded-in Threads

I Moulded-in Threads sono filettature create direttamente durante lo stampaggio, utilizzando inserti filettati o punzoni appositi nello stampo, oppure progettando particolari forme che si formano durante il flusso del materiale.

Tipi principali

1. Filettature formate (Formed Threads)

• La plastica viene forzata a riempire un profilo filettato nello stampo.

• Richiede stampi molto precisi e materiali con buona deformabilità.

2. Filettature autocentranti o deformate

• Si forma un filetto più morbido, usato per fissaggi leggeri.

3. Inserti filettati (Insert Moulding)

• Si inseriscono elementi metallici filettati nello stampo, e la plastica viene stampata intorno all’inserto, fissandolo saldamente.

Vantaggi

• Riduce o elimina la necessità di lavorazioni post-stampaggio come la maschiatura.

• Migliora la produttività e riduce i costi.

• Consente design più compatti e integrati.

• Buona resistenza e precisione se ben progettato.

Contro

• Richiede una progettazione accurata per evitare difetti (es. vuoti, distorsioni).

• Le filettature stampate possono essere meno resistenti delle filettature metalliche.

• I materiali plastici devono avere una buona resistenza meccanica e capacità di mantenere il profilo.

• Può aumentare la complessità dello stampo e il costo iniziale.

Living Hinge

Una living hinge è una cerniera sottile, flessibile, realizzata direttamente nel pezzo stampato in plastica, senza parti mobili separate o assemblaggi aggiuntivi. Permette la rotazione ripetuta di due sezioni collegate da questa “cerniera” sottile.

Perché usare una Living Hinge?

• Riduce il numero di componenti e assemblaggi → minor costo e tempi di produzione.

• Design compatto e leggero.

• Alta affidabilità se progettata correttamente.

• Permette movimenti ripetuti senza rotture (fino a migliaia di cicli).

Progettazione della Living Hinge

• Spessore molto sottile rispetto al resto del pezzo (tipicamente 0,2–0,5 mm).

• Realizzata in materiali flessibili e resistenti alla fatica, come il polypropylene (PP) o il polyethylene (PE).

• Superfici lisce e senza stress concentrati.

• Evitare spigoli vivi, preferire raccordi e transizioni morbide.

Considerazioni importanti

• Materiale deve essere scelto con cura per garantire flessibilità e durabilità.

• Spessore troppo spesso o troppo sottile può causare rotture o deformazioni.

• Necessario un buon controllo del processo per garantire uniformità.

Vantaggi e applicazioni tipiche

• Usate in contenitori richiudibili, flaconi, custodie, componenti elettronici.

• Eliminano cerniere meccaniche costose o assemblaggi complessi.

• Design ecosostenibile grazie a minor uso di materiali e assemblaggi.

 

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