Hoe bepaal je de juiste matrijs

Om een kunststofproduct helemaal naar wens te maken, is het bepalen van de juiste matrijs essentieel. Een matrijs is een holle spuitgietvorm, die wordt gevuld met vloeibaar kunststof. De holle spuitgietvorm heeft de vorm van het product dat een klant nodig heeft. Het ontwikkelen van de juiste matrijs is een proces dat we bij Promatrix dagelijks tegenkomen. Robbert-Jan van Kleef, Machining Department Manager, deelt welke essentiële onderdelen bij dit proces komen kijken.

“Het proces start bij de klant die een ontwerp heeft voor een kunststofproduct. Vaak is dit een 3D model.” vertelt Robbert-Jan. “Dit kan een zichtdeel zijn, maar ook een functioneel deel, verstopt in een eindproduct. De matrijs maken we naar de vorm van het product, zodat de klant het product krijgt zoals het is bedacht. Hierin komen we twee soorten klanten tegen. Een deel van onze klanten weet al exact wat een spuitgiet artikel is en heeft hier met zijn ontwerp al op ingespeeld. Het andere deel van onze andere klanten heeft een recht-toe-recht-aan ontwerp van een product waar de regels van spuitgieten nog niet verwerkt zijn.”

Het juiste productontwerp

“Het ontwerp van een klant wordt altijd aangeleverd bij ons engineerteam. Zij bekijken hoe compleet het bestand al is. Afhankelijk van de kennis en ervaring van de klant kunnen ze hier direct een matrijs omheen tekenen of zijn er aanpassingen nodig. Je zit bijvoorbeeld met tegenlossingen; productvormen die niet rechtstandig uit de matrijs gehaald kunnen worden.  Een product moet daarom altijd taps toelopen. Ons team adviseert en begeleidt de klant graag in het proces van de benodigde aanpassingen om tot het juiste productontwerp te komen.”

Matrijsontwerp

“Zodra het definitieve ontwerpbestand van de klant is goedgekeurd, tekent onze engineer de matrijs om het ontwerp heen. Er zijn altijd een aanspuitzijde en een uitstootzijde, waardoor het product opgedeeld moet worden. Wat zit er aan de ene kant van de matrijs en wat zit er aan de andere kant? En hoeveel inzetstukken zijn er nodig? Een deel van de matrijzen die wij maken gebruiken we vervolgens om in onze eigen spuitguiterij de kunststofproducten te produceren. Maar een matrijs kan ook voor de spuitgietmachine van de klant of een extern spuitgietbedrijf worden gemaakt. Al dit soort keuzes bepalen de specificaties van een matrijs. Zodra de matrijstekening af is, wordt deze altijd via het vier-ogen principe door een collega gecontroleerd en gaat er een toolconstructie document ter kennisgeving naar de klant.”

Materiaalkeuze

“Een matrijs kan uit verschillende soorten materialen worden gemaakt. Bij Promatrix kiezen wij voor het gebruik van aluminium. Dit maakt het mogelijk om de matrijzen snel, tegen een gunstige prijs en in hele grote afmetingen te produceren. Het frezen van een vorm in aluminium kosten minder tijd dan in staal. Daarnaast heeft aluminium heeft een snellere warmtegeleiding dan staal. Hierdoor heeft een product uit een aluminium matrijs een meer geleidelijk koeltraject doorlopen. Dit resulteert in meer controle op de rechtheid van het product. Ook is de spuitgiet cyclustijd met aluminium korter dan bij een stalen matrijs. De levensduur van de matrijs is afhankelijk van de complexiteit van het product en de deelvlakken die hieruit ontstaan, het te gebruiken kunststof materiaal en de constructie van de matrijs.”

Behandeling van een matrijs

“De eisen waaraan een matrijs moet voldoen zijn afhankelijk van de klant. Zo hebben we olie- en gasbedrijven als klanten, waarbij hun producten naar de bodem van de zee gaan. Bij de productie van dit soort functionele kunststofonderdelen is het minder erg dat je bijvoorbeeld een freesbaan ziet. Producten zoals de bumper van een auto zitten volledig in het zicht en moeten vaak helemaal glad zijn. Dan kan het zijn dat een matrijs helemaal moet worden gepolijst voordat hij kan worden gebruikt, om echt tot een heel glad oppervlakte te komen. Een andere behandeling die we doen is het stralen van een oppervlakte. Dit wordt gedaan om een product extra ruw te maken, zodat de lijm beter hecht als er iets opgeplakt moet worden. Afhankelijk van de wensen van de klant en de functie van product bepalen we de oppervlaktebehandeling die we op de matrijs uitvoeren.”

Verschil in prototypematrijs en seriematrijs

“Afhankelijk van het doel van een matrijs wordt bijvoorbeeld bepaald of er automatisering nodig is voor een matrijs. Een prototypematrijs wordt vaak kortstondig gebruikt met een kleine oplage aan spuitgietproducten. Een seriematrijs moet tot wel 25.000 of 50.000 keer kunnen worden gebruikt, tot er een grote onderhoudsbeurt of revisie nodig is. Bij een seriematrijs automatiseren we het uitstoten en ontvormen van het product, zodat een robot de producten uit kan nemen. Bij een prototypematrijs kan het zijn dat er maar 50 producten worden gemaakt. Dan kunnen we de inzetstukken handmatig in de matrijs zetten en aantikken met een hamer. Na het maken van de shot trekken we het product met de hand uit de machine. Als je dat 50 keer moet doen is dat maximaal een dag werk. Bij grotere aantallen is dat handmatig niet interessant en automatiseren we het proces. Dit heeft effect op de matrijs en moet in het ontwerp worden meegenomen.”

Keuze uit verschillende soorten matrijzen

“Er bestaan verschillende soorten matrijzen; enkelvoudig-, meervoudig- en familiematrijzen. Een enkelvoudig matrijs maakt één product per shot en een meervoudig matrijs maakt in één shot direct meerdere producten. Een familiematrijs heeft verschillende productholtes. Soms komen er per shot verschillende producten uit de matrijs. In andere gevallen wordt er met een draaineus één holte gekozen die gespoten wordt. Een matrijs met wisselkernen maakt met één productholte verschillende producten, vaak door inzetstukken uit te wisselen. Dit kan bijvoorbeeld een optie zijn voor linker- en rechterdelen waarvan de klant er van beide 25.000 nodig heeft. Met een matrijs die 50.000 shots aan kan heb je dan maar 1 matrijs nodig. Samen met de klant bepalen we wat de beste keuze is voor het specifieke product.”

De wensen van een klant centraal

“Uiteindelijk bepalen de wensen van een klant het grootste deel van de keuzes voor een matrijs. We hebben ons aan een aantal technische en natuurkundige wetten te houden, maar er is een hele hoop mogelijk met inzetstukken, schuiven en bepaalde mechanismes om toch bepaalde features op plekken te krijgen die je er anders niet in zou krijgen. Daarom is het zowel bij het product- en het matrijsontwerp van belang dat we in gesprek blijven met de klant. Zo komen alle wensen naar boven en komen we gezamenlijk tot het bepalen van de juiste matrijs.”