Hva regnes som mikrosprøytestøping?

Deler med en støpt vekt under cirka 1 gram, funksjoner under omtrent 100 mikrometer, eller toleranser målt i ensifrede mikrometer. Den strengeste definisjonen dekker deler på noen milligram, som mikrogirhjul, mikrofluidiske funksjoner og medisinske mikrokomponenter.

Hvilke toleranser kan mikrosprøytestøping holde?

Veldsignede mikroverktøy med kontrollerte prosesser holder rutinemessig ±0,005–0,01 mm på kritiske mål, og ±0,002–0,005 mm er oppnåelig på de best kontrollerte funksjonene. På denne skalaen betyr ståltemperatur og målemetode like mye som maskinen.

Hvorfor er støtvektskontroll vanskelig i mikrostøping?

En mikrodel kan veie 10 mg mens det minste støtet på en konvensjonell maskin er flere gram. Mikromaskiner bruker dedikerte små skruer eller stempelenheter med støtkapasitet på noen gram, fordi en stor skrue ikke kan dosere noen milligram repeterbart.

Hvilke materialer kan mikrostøpes?

De fleste tekniske termoplaster inkludert POM, PC, PA, PEEK, LCP og medisinske kvaliteter, pluss COC og PMMA for optikk. Svært høyviskøse materialer sliter i mikrokanaler; LCP foretrekkes for mikroelektriske deler nettopp fordi det flyter usedvanlig godt.

Hva koster verktøy for mikrosprøytestøping?

Mikroformer koster typisk 8 000–30 000 € for verktøy med én kavitet til tross for den lille delstørrelsen, fordi presisjonsmaskinering, trådgnisting og måleteknikk dominerer prisen. Delen er liten, men verktøytimene er det ikke.

Mikrosprøytestøping: muligheter, designregler og bruksområder

Mikrosprøytestøping produserer deler du kan miste på fingertuppen: girhjul i størrelsen av et riskorn, medisinske doseringsfunksjoner målt i mikrometer, kontaktstifter med vegger tynnere enn et menneskehår. Det er en av de raskest voksende nisjene i plast, drevet av medisinsk teknologi, mikrofluidikk, bærbar teknologi og mikroelektronikk. Det er også en av de minst tilgivende. Denne guiden dekker hva som regnes som mikro, hva som er oppnåelig, og hva som kreves for å lykkes.

Hva regnes som en mikrodel?

Tre overlappende definisjoner er i bruk:

Mikrovektdeler: total støpt vekt under cirka 1 g, der seriøst mikroarbeid starter under 100 mg
Mikrofunksjonsdeler: funksjoner under omtrent 100 µm (stifter, vegger, hull, kanaler), selv om selve delen er større
Mikrotoleransedeler: toleranser i lave ensifrede mikrometer, uansett størrelse

En del kan være hvilken som helst av disse eller alle tre. En mikrofluidisk chip er for eksempel en del i gramskala som bærer 50 µm kanaler: mikrofunksjons- snarere enn mikrovektdel.

Hvorfor endrer skalaen prosessen?

Tre effekter dominerer i mikroskala. Dosering: en del som veier 20 mg kan ikke doseres av en standardskrue hvis minste repeterbare støt er gram, så mikromaskiner bruker skruer med liten diameter eller totrinnsenheter med skrue og stempel med støtkapasiteter på 1–5 g. Frysing: en 100 µm funksjon fryser nesten umiddelbart, så fyllingen må være ekstremt rask og formtemperaturen høy, ofte 30–50 °C over konvensjonelle innstillinger, noen ganger med variotermoppvarming i fyllingsfasen. Overflate: inngangen og kanalsystemet for en mikrodel kan veie ti ganger mer enn delene, og det er grunnen til at kanalløs eller mikrokanalbasert verktøydesign betyr så mye.

Hvilke toleranser er realistiske?

Standardmikrofunksjoner: ±0,01–0,02 mm er komfortabelt oppnåelig
Kontrollerte kritiske mål: ±0,005–0,01 mm med godt stål, temperaturkontroll og prosessdisiplin
Beste fall: ±0,002–0,005 mm på korte mål med premiumverktøy, variotermstyring og 100 % måletilbakekobling

På disse nivåene slutter støpemaskinen å være den begrensende faktoren og erstattes av stålets termiske ekspansjon (omtrent 11 µm per meter per °C), måleusikkerhet og variasjon mellom materialbatcher. Koordinatmålemaskiner viker for optisk og CT-måling, noe som er en grunn til at siden vår om kvalitet og toleranser behandler mikrodeler som et spesielt måletilfelle.

Hvilke designregler gjelder for mikrodeler?

Veggtykkelse: 0,1–0,5 mm er arbeidsområdet; under 0,1 mm bare med høyflytende materialer og korte strømningslengder
Forhold dybde/bredde: funksjoner dypere enn cirka 5:1 (dybde mot bredde) blir utstøtings- og fyllingsrisikoer
Trekkvinkler: kreves fortsatt; i mikroskala betyr til og med 0,5° noe fordi utstøtingskreftene per flate er høye og funksjonene skjøre
Hjørner og kanter: radier på 20–50 µm er typiske maskineringsgrenser og bør spesifiseres uttrykkelig, ikke antas
Innganger: punkt- og mikrokantinnganger på 0,1–0,3 mm; inngangsresten må spesifiseres fordi den er en synlig andel av delen
Håndtering: design for automatisering fra starten; mikrodeler separeres, orienteres og pakkes av maskin, ikke for hånd

De generelle reglene i vår guide for støpevennlig design gjelder fortsatt; de blir bare strammere, og konsekvensene av å ignorere dem ankommer raskere.

Hvilke materialer fungerer i mikroskala?

Materiale	Hvorfor det brukes i mikrodeler
POM	Lav friksjon, presist, det klassiske mikrogirhjulsmaterialet
LCP	Usedvanlig flyt i tynne mikrokanaler; elektriske mikrokontakter
PC	Slagfast, klart, dimensjonsstabilt for optiske og medisinske deler
PA	Mekaniske mikrodeler; kontroller fuktigheten nøye
PEEK	Høytemperatur- og implanterbare medisinske mikrodeler
COC / COP	Mikrofluidikk og diagnostikk: klart, lavt vannopptak, DNA-kompatibelt
PMMA	Mikrooptikk og lysledere

Svært viskøse materialer og sterkt fylte kvaliteter (over ~30 % glass) sliter under cirka 0,2 mm funksjoner; ufylte eller lett fylte kvaliteter er det sikre standardvalget. Se vår materialguide for den bredere utvalgslogikken.

Hvordan ser verktøyene ut?

Mikroformer er konvensjonelle former bygget til urmakerstandard. Kavitetsarbeidet gjøres med mikrofresing, senke- og trådgnisting samt noen ganger laserablation eller LIGA-utledede innlegg for funksjoner under 50 µm. Utstøtingen bruker mikrostifter ned til 0,3 mm diameter eller luftutstøting for skjøre deler. Verktøyets temperaturkontroll er strammere enn ±1 °C. Verktøy med én kavitet eller få kaviteter dominerer fordi kavitet-til-kavitet-konsistens på mikronivå er den harde begrensningen, og strømningssimulering kjøres ofte på kanalsystemet alene for å holde fyllingene balanserte.

Nordmould vurderer mikrodelsforespørsler med våre verktøypartnere før tilbud, fordi det ærlige svaret på 'kan det støpes' på denne skalaen avhenger av verktøymessig gjennomførbarhet funksjon for funksjon, ikke bare maskinkapasitet.

Hvor brukes mikrostøping?

Medisin: doseringskomponenter, kateterfunksjoner, legemiddelleveringsdeler, kirurgiske mikroinstrumenter
Mikrofluidikk og diagnostikk: lab-on-chip-kanaler, brønnplater, analysefunksjoner
Elektronikk: mikrokontakter, fiberoptiske ferruler, sensorhus
Urmaking og presisjonsmekanikk: girhjul, gangeverk, lagre
Bil: mikrooptikk, sensorkomponenter, mikroaktuatordeler

Hva koster det?

Mikrodeler snur den vanlige kostnadslogikken. Verktøy til 8 000–30 000 € med én kavitet er normalt fordi presisjonsmaskinering og måleteknikk dominerer; stykpriser ligger ofte på 0,05–0,50 € til tross for den bittelite størrelsen, fordi syklustidene er beskjedne, inspeksjonen intensiv og støtvektene gjør materialkostnaden irrelevant. Det kommersielle grunnlaget hviler på verdi per gram, ikke kostnad per kilo: mikrodeler er blant de mest verdifulle plastdelene som lages.

Slik starter du et mikrodelsprosjekt

Start med funksjonslisten, ikke delen: identifiser de minste funksjonene, de strammeste toleransene og materialet, og hent en verktøymakers gjennomførbarhetsvurdering før designet fryser. En strømningssimulering og en DFM-gjennomgang mot vår toleranseguide er de to billigste risikoreduksjonene som finnes. Nordmould kan gjennomgå mikrodelstegninger og gi deg et rett svar på gjennomførbarhet, verktøykostnad og realistiske toleranser.

Relaterte guider

Utvikler du en mikrodel? Send funksjonslisten og tegningene dine til Nordmould for en gjennomførbarhets- og verktøygjennomgang.