Spuitgietmatrijs voor kunststof: waar de kosten vandaan komen

De spuitgietmatrijs is een gereedschap op maat, bewerkt voor één enkel onderdeel. De kosten komen bovenop de prijs van elk gespoten onderdeel: prijs van een onderdeel = kosten van de matrijs ÷ totaal aantal + spuitgietkosten per onderdeel, waarbij die laatste de cyclustijd op de machine, het materiaal, de afwerkingen, de controle en de verpakking omvatten. De matrijs is een initiële investering, vaak de grootste post van een project in kunststofverwerking.

Een matrijs bestaat uit twee matrijshelften: de vaste zijde, aan de kant van de spuitmond van de machine, en de beweegbare zijde, aan de kant van de uitstoting. Daartussen geeft de holte het onderdeel zijn vorm; uitstoters duwen het uit de matrijs en koelcircuits voeren de warmte af. Na het bewerken wordt de matrijs op de machine beproefd, gecorrigeerd en gevalideerd: reken op minstens één ronde aanpassingen, die kosten en tijd met zich meebrengt.

Ter indicatie kost een matrijs van enkele duizenden euro’s voor een klein, eenvoudig gereedschap tot enkele tienduizenden euro’s, of meer, voor een stalen matrijs met meerdere holtes, schuiven en hotrunners. De levertijd volgt dezelfde logica: van enkele weken tot enkele maanden, inclusief proefseries en aanpassingen. Deze ordes van grootte vervangen geen offerte: alleen het onderdeel, het materiaal en het beoogde volume maken ze nauwkeurig.

De tabel rangschikt de factoren die op de prijs van het gereedschap wegen; de volgende paragrafen werken de duurste uit.

Het aantal holtes

Een matrijs met meerdere holtes maakt bij elke cyclus meerdere onderdelen: de spuitgietkosten per onderdeel dalen, maar het gereedschap is duurder en vraagt een machine met een grotere sluitkracht. Voor een bescheiden volume volstaat bijna altijd één holte; meervoudige holtes zijn gerechtvaardigd bij hoge jaarvolumes.

Staal of aluminium

Staal, voorbehandeld of gehard afhankelijk van de beoogde levensduur, is bestand tegen lange series en tegen met glasvezel gevulde, abrasieve materialen. Aluminium is snel te bewerken, voert warmte goed af en is goedkoper: het is geschikt voor prototypes en kleine series, met een kortere levensduur van enkele honderden tot enkele duizenden onderdelen, soms meer voor een eenvoudig onderdeel in ongevuld materiaal. De SPI-classificatie, een gangbare referentie, loopt van klasse 105 (prototype, enkele honderden cycli) tot klasse 101 (meer dan een miljoen cycli).

De levensduur

Geef de matrijzenmaker uw totale volumes over de levensduur van het product door: ze sturen de keuze van het staal, de behandelingen en de slijtdelen. Een te groot gedimensioneerde matrijs kost voor niets veel geld; een te klein gedimensioneerde matrijs slijt voor het einde van de serie. De staalkeuze speelt ook mee bij aanpassingen: gehard staal is moeilijker te wijzigen dan voorbehandeld staal, wat correcties na de proefseries duurder maakt.

Een matrijs opent in één enkele richting. Elke vorm die het ontvormen in die as verhindert (zijdelings gat, uitsparing, haak, schroefdraad) is een ondersnijding. Om die vrij te maken voegt de matrijzenmaker een schuif (glijdende kern), een schuine pen of een uitschroefmechanisme toe: allemaal onderdelen die bewerkt, afgesteld, geleid en onderhouden moeten worden, en vaak een langere cyclus. Elke schuif laat bovendien een zichtbare scheidingslijn op het onderdeel achter.

Voordat u voor een schuif betaalt, vraagt u de kunststofverwerker of de vorm kan veranderen: een opening in de openingsrichting van de matrijs oriënteren, een gesloten gat vervangen door een open uitsparing, een clip verplaatsen. De ontvormingshoek, dat wil zeggen de helling van de wanden in de ontvormingsrichting, is de basisregel: in de orde van 1° tot 2° is gebruikelijk, meer op getextureerde oppervlakken. Zonder die hoek loopt het onderdeel vast of krijgt het krassen.

Het materiaal bereikt de holte via kanalen. Bij coldrunners stolt het in die kanalen en wordt het samen met het onderdeel uitgestoten: het gereedschap is eenvoudiger en goedkoper, maar de angus en de kanalen betekenen materiaalverlies, dat in sommige gevallen wordt gemalen en hergebruikt en in andere wordt weggegooid. Bij hotrunners houdt een verwarmd blok het materiaal gesmolten tot in de holte: geen afval van kanalen meer en soms een kortere cyclus, maar het systeem is apparatuur die u moet aanschaffen, regelen en onderhouden.

Hotrunners zijn vooral gerechtvaardigd bij hoge volumes, dure harsen en matrijzen met meerdere holtes. Voor een kleine serie blijven coldrunners over het algemeen de juiste keuze. Warmtegevoelige materialen en frequente kleurwisselingen bemoeilijken het gebruik van hotrunners.

Het volgende voorbeeld is fictief: het illustreert het mechanisme, geen tarief. Uitgangspunten: een matrijs van € 12.000 en spuitgietkosten van € 0,60 per onderdeel (cyclus, materiaal, verpakking).

Om met een andere methode te vergelijken, deelt u de kosten van de matrijs door de besparing per onderdeel. Als in dit fictieve voorbeeld een 3D-geprint onderdeel € 8 zou kosten, zou de besparing € 7,40 per onderdeel bedragen en zou de matrijs bij ongeveer 1.600 onderdelen zijn terugverdiend. Houd ook rekening met onderhoud (reiniging, vervanging van uitstoters en afdichtingen, polijsten), dat over de levensduur van de matrijs wordt gefactureerd. Leg ten slotte schriftelijk vast wie eigenaar van de matrijs is, wie hem onderhoudt en verzekert, waar hij wordt opgeslagen en hoe u hem kunt terugkrijgen: zie de bescherming van tekeningen en gereedschappen.

Er bestaan ook 3D-geprinte matrijsinserts voor zeer kleine series, met beperkingen qua materiaal, spuitdruk en levensduur. Een gevalideerd prototype in een materiaal dat dicht bij dat van de serie ligt, bevestigt de vorm en de assemblage, maar niet het gedrag bij het spuitgieten (krimp, lasnaden, vervormingen): alleen een matrijs laat dat zien. Zie van prototype naar serie, 3D-printen of CNC-bewerking en de keuze van het technische kunststof.

• Het 3D-model (STEP) en een tekening met de functionele maten en toleranties.
• Het materiaal: aanduiding, vezelvulling, kleur (RAL of Pantone), bijzondere eisen (voedselcontact, brandwerendheid, UV).
• De volumes: aantal per productierun, jaarvolume en levensduur van het product, want ze bepalen de dimensionering van de matrijs.
• Het uiterlijk: zichtbare vlakken, polijsten, textuur, markering.
• De matrijs: eigenaar, onderhoud, opslag, teruggave.
• De proefseries: aantal verwachte monsters en acceptatiecriteria voor de matrijs (maten, uiterlijk).
• Twee prijsregels: de matrijs, een eenmalige kostenpost, en het onderdeel per aantalstaffel, met de levertijden van de matrijs en daarna van de eerste onderdelen.

Op Meaflow is het plaatsen van een aanvraag gratis en zonder commissie: kunststofverwerkers kunnen u hun offerte sturen, matrijs inbegrepen, die u vergelijkt voordat u via de berichtenfunctie overleg voert. Bekijk voor kleine series ook 3D-printen, CNC-bewerking en de woordenlijst over spuitgieten van kunststof.