In che modo i dati relativi alla pressione nella cavità, la tecnologia di controllo dei processi e una forza lavoro qualificata possono aiutare gli stampatori a produrre pezzi uniformi e di alta qualità utilizzando resine riciclate, rimacinate e con specifiche ampie.
Il materiale rappresenta una delle principali voci di costo variabile nello stampaggio a iniezione. Quando i prezzi della resina aumentano, l’approvvigionamento diventa imprevedibile o i clienti richiedono un contenuto di materiale riciclato più elevato, gli stampatori iniziano naturalmente a valutare alternative alla resina vergine di prima scelta.
Tali alternative potrebbero includere:
- Rimacinato in proprio
- Materiale riciclato post-industriale (PIR)
- Materiale riciclato post-consumo (PCR)
- Resina a specifica ampia o di qualità inferiore
- Tipi di resina alternativi a costo ridotto
Una strategia adeguata in materia di materiali può ridurre il consumo di resina vergine, favorire il rispetto dei requisiti di sostenibilità, migliorare la flessibilità dell’approvvigionamento e ridurre i costi.
Tuttavia, l’acquisto di materiale meno costoso rappresenta solo metà della questione.
Variazioni relative a viscosità, indice di fluidità, ritiro, contenuto di riempitivo, umidità, contaminazione o storia di lavorazione precedente possono influire sulle modalità di riempimento, compattazione, mantenimento della forma e raffreddamento della cavità. In assenza di un’adeguata visibilità sul processo, i risparmi sui materiali possono andare rapidamente persi a causa di scarti, rilavorazioni, tempi di avviamento più lunghi, operazioni di selezione, tempi di fermo e reclami dei clienti.
L’obiettivo non è semplicemente quello di acquistare resina a un prezzo inferiore, bensì di produrre componenti di qualità accettabile al minor costo totale sostenibile.
La resina riciclata è sempre più economica?
Non necessariamente.
Il prezzo della resina riciclata dipende dal polimero, dal grado, dal colore, dalla provenienza, dai requisiti di certificazione, dall’offerta regionale e dai prezzi attuali della resina vergine.
La PCR di alta qualità può costare quanto, o anche più di, un grado vergine comparabile a causa delle operazioni di raccolta, selezione, pulizia, analisi, miscelazione e tracciabilità necessarie per la sua produzione. I prezzi possono inoltre subire rapide variazioni. Nel maggio 2026, S&P Global ha riferito che diversi indici di riferimento relativi al PET e al polietilene riciclati erano passati da premi storici a sconti, poiché i prezzi della resina vergine erano aumentati più rapidamente. [1]
Il materiale rimacinato internamente, il PIR, le resine a specifica ampia e alcuni tipi di materiale riciclato possono offrire opportunità di risparmio più prevedibili. Tuttavia, l’analisi di fattibilità dovrebbe basarsi sui prezzi attuali dei fornitori e sul costo totale per pezzo conforme, non sul presupposto che ogni resina riciclata sia meno costosa.
Uno studio del 2024 sul PPS rinforzato con fibra di vetro riciclata ha evidenziato un risparmio sui costi del materiale fino al 44% rispetto al materiale vergine preso in esame. Le qualità riciclate hanno inoltre mostrato variazioni in termini di indice di fluidità, ritiro, requisiti di forza di stampaggio e resistenza alla trazione, a conferma della necessità di valutare sia il prezzo che le prestazioni. [2]
Approfondimento sui materiali Regrind, PIR, PCR e Wide-Spec
Tali categorie non devono essere considerate intercambiabili. Ciascuna di esse può avere una fonte, una cronologia di elaborazione, un livello di coerenza e requisiti di qualificazione diversi.
Riciclaggio interno
Il rimacinato interno è costituito solitamente da scarti di stampaggio noti, quali canali di colata, bocche di colata o pezzi scartati, che vengono macinati e reimmessi nella produzione.
Quando viene suddiviso in base al tipo di resina, al colore e alla fonte di produzione, può risultare più prevedibile rispetto al materiale raccolto da più fonti esterne. Tuttavia, l’esposizione ripetuta al calore e alle forze di taglio può comunque alterarne la viscosità e le proprietà meccaniche.
UL Solutions definisce il materiale rimacinato idoneo come scarti di stampaggio recuperati e riutilizzati presso lo stesso stabilimento. Ai sensi della norma UL 746D, esso può costituire fino al 25% della miscela nella tramoggia, a condizione che il restante 75% sia costituito dallo stesso grado di materiale vergine da cui proviene il materiale rigranulato. Non si tratta di una tolleranza applicabile in modo universale a tutti i materiali riciclati o a tutti i componenti stampati. [3]
Materiale riciclato post-industriale
Il materiale riciclato post-industriale (PIR) proviene da scarti di produzione che non sono giunti al consumatore. Può comprendere canaline, canali di colata, scarti di rifilatura, componenti scartati o scarti di miscelazione.
Un flusso di PIR controllato e proveniente da un’unica fonte può presentare caratteristiche relativamente costanti. Le variazioni possono aumentare quando materiali provenienti da più fonti o di diverse qualità vengono combinati senza un’adeguata separazione, analisi o miscelazione.
Materiale riciclato post-consumo
Il materiale riciclato post-consumo (PCR) ha completato un ciclo di utilizzo da parte dei consumatori prima di essere raccolto e trattato per essere riutilizzato.
Il PCR può presentare una combinazione più ampia di tipi di resina originali, pigmenti, additivi, cariche, contaminanti, esposizione all’umidità e storie di lavorazione. I trasformatori dovrebbero sottoporre a qualificazione lotti di produzione rappresentativi, anziché presumere che una singola prova riuscita garantisca l’idoneità a lungo termine.
Resina a specifica ampia e di qualità inferiore
La resina fuori specifica o di qualità inferiore non soddisfa generalmente una o più delle specifiche principali stabilite dal produttore.
Le proprietà interessate potrebbero includere la fluidità di fusione, la densità, la resistenza all’urto, il colore, la concentrazione degli additivi, il contenuto di riempitivi o l’aspetto dei granuli.
Il materiale potrebbe comunque essere idoneo all’applicazione, ma il responsabile della lavorazione deve comprendere quale proprietà non rientri nelle specifiche e se ciò influisca sulla lavorazione o sulle prestazioni del pezzo finito.
Il solo fatto che il prezzo di acquisto sia inferiore non è di per sé indice di idoneità del materiale.
Ogni pezzo stampato presenta una cronologia della pressione nella cavità
Ogni pezzo stampato a iniezione viene formato sotto pressione all’interno della cavità.
Man mano che il materiale si riempie, si compatta, si stabilizza e si raffredda, crea un profilo di pressione che riflette le condizioni a cui è sottoposto quel componente. La pressione nella cavità può fornire informazioni su:
- Arrivo del materiale fuso
- Andamento del riempimento
- Pressione al momento del trasferimento
- Pressione massima nella cavità
- Efficacia dell’imballaggio
- Integrale di pressione
- Comportamento della tenuta del cancello
- Calo di pressione
- Bilancia a cavità
- Variazione da colpo a colpo
Quando i pezzi conformi vengono misurati e messi in relazione con le relative curve di pressione della cavità, tali curve assumono il ruolo di indicatori di processo. I cicli successivi possono quindi essere confrontati con il processo approvato per individuare eventuali variazioni prima che queste si traducano in scarti fuori controllo o raggiungano il cliente.
I dati relativi alla pressione nella cavità consentono di individuare con precisione il punto in cui il pezzo viene effettivamente formato, rendendoli un potente indicatore di processo per la valutazione del riempimento, della compattazione, del ritiro, del peso del pezzo, delle dimensioni e dei difetti legati al riempimento. [4]
In che modo la pressione nella cavità favorisce l’utilizzo di materiali variabili
I materiali a basso costo e quelli riciclati creano valore solo quando è possibile gestirne la variabilità.
A parità di impostazioni della macchina, un lotto di materiale a maggiore viscosità potrebbe richiedere una pressione maggiore per riempire la cavità, determinare una pressione inferiore verso la fine del riempimento o compattare il pezzo in modo meno efficace. Ciò può aumentare il rischio di difetti di riempimento, avvallamenti o variazioni dimensionali.
Un lotto a viscosità inferiore potrebbe riempire più facilmente gli stampi, creare un gradiente di pressione diverso o aumentare il rischio di sovracarico, formazione di bolle d’aria e variazioni nel peso o nel ritiro del pezzo.
I dati provenienti dalla macchina rimangono fondamentali, ma la posizione della vite, la pressione di iniezione, la temperatura del cilindro e altri segnali della pressa potrebbero non rivelare appieno come il materiale abbia reagito all’interno dello stampo.
I dati della macchina indicano quali operazioni ha eseguito la pressa.
I dati relativi alla pressione nella cavità indicano le condizioni a cui è stato sottoposto il materiale all’interno della cavità.
Monitoraggio e controllo della pressione nella cavità
Il monitoraggio e il controllo garantiscono diversi livelli di capacità di processo.
Monitoraggio della pressione nella cavità
Il monitoraggio rende visibile il processo di formatura dei pezzi. Consente ai trasformatori di:
- Visualizzare e confrontare ogni ciclo
- Definire modelli di processo e allarmi
- Rilevare la deriva del processo
- Controllare il bilanciamento della cavità
- Individuare i componenti sospetti
- Creare registrazioni relative alla produzione e alla qualità
- Indagare su cosa sia cambiato
Per le aziende che muovono i primi passi nel campo dei dati in-mold, il monitoraggio può apportare un valore significativo grazie a una risoluzione più rapida dei problemi e a un migliore contenimento degli stessi.
Controllo della pressione nella cavità
Il controllo della pressione nella cavità utilizza la misurazione effettuata all’interno della cavità come segnale attivo di controllo del processo.
Grazie all’integrazione con macchinari compatibili e a un processo adeguatamente sviluppato, può essere utilizzato per:
- Attivare le transizioni tra le fasi del processo
- Mantenere le condizioni desiderate all’interno della cavità
- Rispondere in modo più efficace alle variazioni di viscosità
- Ridurre le differenze tra le macchine
- Migliorare la ripetibilità tra i diversi lotti di materiale
I sensori generano il valore di misura. Il sistema di controllo determina in che modo tale valore viene utilizzato.
Trasformare i dati relativi alla pressione nella cavità in azioni concrete
I sensori di pressione delle cavità RJG rilevano le condizioni all’interno dello stampo durante ogni ciclo.
CoPilot® trasforma tale segnale in monitoraggio in tempo reale, allarmi, controllo dei processi, decisioni relative alla qualità e selezione dei pezzi sospetti.
The Hub® integra le informazioni provenienti dai sistemi collegati in una visione d’insieme dell’intero impianto, consentendo il monitoraggio e l’analisi da remoto. The Hub Connect integra i dati di processo e di produzione nei flussi di lavoro ERP e MES, contribuendo a ridurre la creazione manuale di report, l’utilizzo di fogli di calcolo non sincronizzati e gli errori di inserimento dati.
RJG offre inoltre la tecnologia di stampaggio a bassa pressione costante iMFLUX®, che adatta il processo di riempimento alle mutevoli condizioni del materiale e di funzionamento.
Per le prove degli stampi, la risoluzione dei problemi e il contenimento urgente dei difetti di qualità, CoPilot® Go offre un percorso più rapido per ottenere i dati relativi alla pressione nelle cavità senza richiedere un’interfaccia permanente con la macchina. È in grado di acquisire modelli di pressione, supportare la selezione in tempo reale dei pezzi sospetti e contribuire al trasferimento delle conoscenze di processo dalle prove degli stampi alla produzione.
In che modo la tecnologia DECOUPLED MOLDING® migliora la flessibilità dei materiali
La metodologia DECOUPLED MOLDING® di RJG suddivide il processo di stampaggio in fasi controllate, anziché considerare l’iniezione come un unico processo continuo.
In un processo DECOUPLED MOLDING® III:
- La cavità viene riempita con controllo della velocità.
- Una seconda fase di accelerazione riempie la cavità.
- La macchina passa alla modalità di mantenimento una volta raggiunto il valore target di pressione nella cavità selezionato.
Tale distinzione assume importanza quando la viscosità del materiale varia.
Un processo basato sulla posizione richiede alla macchina di spostarsi nella stessa posizione della vite anche quando il materiale si comporta in modo diverso. Un processo basato sulla pressione nella cavità si concentra invece sul raggiungimento delle condizioni richieste all’interno della cavità.
Nell’ambito di una gamma di materiali e processi adeguatamente qualificata, la macchina potrebbe dover reagire in modo diverso a lotti con viscosità più elevata o più bassa. Tuttavia, le condizioni all’interno della cavità associate a un pezzo conforme possono risultare più costanti rispetto alle impostazioni della macchina necessarie per produrli.
La tecnologia da sola non basta
I sensori e i sistemi di controllo dei processi garantiscono visibilità e funzionalità. Anche chi li utilizza deve comprendere:
- Comportamento della plastica
- Preparazione del materiale
- Riempire, imballare e conservare
- Curve di pressione nella cavità
- Qualificazione dei lotti di materiale
- Sviluppo dei processi
- Limiti di allarme e di classificazione
- Analisi scientifica dei problemi
In assenza di uno standard comune di lavorazione, i tecnici potrebbero gestire la stessa variazione in modo diverso a seconda dei turni, delle macchine e degli stabilimenti.
La formazione RJG sullo stampaggio a iniezione aiuta i team a sviluppare processi ripetibili e a comprendere il significato dei dati. Tra i corsi disponibili figurano “Fondamenti dello stampaggio a iniezione sistematico”, il workshop DECOUPLED MOLDING®, Master Molder® I e II e la formazione CoPilot®.
RJG offre inoltre corsi di e-learning sullo stampaggio a iniezione da seguire secondo i propri ritmi, tra cui “Nozioni fondamentali sullo stampaggio a iniezione”, “Introduzione alla gestione dei materiali”, “Introduzione alla risoluzione dei problemi”, “Conosca il Suo CoPilot” e “Matematica per gli stampatori”.
I materiali a basso costo possono consentire la produzione di componenti di alta qualità
Il fatto che i materiali siano diversi non implica necessariamente una qualità variabile.
La chiave sta nel sapere cosa è cambiato e nel disporre di un processo in grado di individuare e gestire tale cambiamento.
Quando i dati relativi alla pressione nella cavità vengono integrati con materiali certificati, modelli di processo approvati, sensori adeguati, tecnologie di controllo di processo, tecniche DECOUPLED MOLDING® e personale qualificato, gli stampatori possono:
- Ampliare la gamma di materiali utilizzabili
- Lavorate i materiali riciclati con maggiore sicurezza
- Ridurre la dipendenza dalla resina vergine di prima qualità
- Individuare le variazioni in una fase precoce
- Ridurre la produzione sospetta
- Migliorare l’uniformità dei componenti
- Riduzione del costo totale per pezzo conforme
Il risultato non è semplicemente un materiale meno costoso. Si tratta di un processo di stampaggio più efficiente, in grado di garantire la qualità e, al contempo, di offrire opportunità di riduzione dei costi.
Individuate le imperfezioni prima che si trasformino in scarti
La variazione dei materiali potrebbe non essere l’unico fattore che incide sull’aumento del costo totale per pezzo conforme.
Controlli inadeguati sui materiali, visibilità limitata degli stampi, metodi di lavorazione non uniformi, sottoutilizzo della tecnologia, problemi relativi alle prestazioni delle macchine e lacune nelle competenze della forza lavoro possono tutti influire sui risultati.
Una valutazione RJG Gap analizza i vostri materiali, macchinari, stampi, processi, tecnologia, controlli di qualità, indicatori e competenze del personale.
Il Suo team riceverà un piano di miglioramento ordinato per priorità, una panoramica delle opportunità di ritorno sull’investimento (ROI), raccomandazioni in materia di tecnologia e formazione, nonché indicazioni pratiche incentrate sulle opportunità con il maggiore impatto potenziale.
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Ricerca e riferimenti tecnici
- S&P Global: per la prima volta a livello globale, i polimeri riciclati vengono scambiati a un prezzo inferiore rispetto a quelli vergini
- Dollischek et al.: Stampaggio a iniezione di PPS GF40 rinforzato con fibra di vetro riciclata di origine post-industriale
- UL Solutions: Prove, certificazione e definizioni relative alla plastica riciclata e al materiale rimacinato
- RJG: La pressione nella cavità: un dato che gli stampatori a iniezione non possono permettersi di ignorare
- Ahlers et al.: Controllo della massa delle parti nello stampaggio a iniezione di termoplastici riciclati mediante il controllo della pressione nella cavità
