Gli stampi multi-cavità, noti anche come stampi multi-foro, sono stampi con più cavità di stampaggio su un'unica base dello stampo, in grado di pressare o stampare contemporaneamente più prodotti. Il fulcro della loro progettazione risiede nella massimizzazione dell'efficienza produttiva e nella riduzione dei costi unitari, garantendo al tempo stesso la qualità del prodotto attraverso una progettazione razionale del layout della cavità, del canale e del sistema di accesso.
Il numero di cavità è tipicamente determinato dalla dimensione del lotto di produzione e dal modello della macchina per lo stampaggio a iniezione o dell'estrusore utilizzato. Una designazione comune è "uno-su-di-quattro" per indicare uno stampo a quattro-cavità. I layout delle cavità si dividono principalmente in layout bilanciati e sbilanciati. I layout bilanciati garantiscono un'alimentazione uniforme del materiale in ciascuna cavità, garantendo parti in plastica coerenti, ma i corridori sono più lunghi. I layout sbilanciati hanno una disposizione compatta delle cavità, risparmiando spazio nello stampo, ma possono portare a differenze nel riempimento tra le cavità, con conseguenti dimensioni o qualità delle parti non uniformi. Nella progettazione di stampi multi-cavità per l'estrusione di alluminio, il posizionamento delle cavità deve considerare la resistenza dell'acciaio, evitando una spaziatura delle cavità eccessivamente grande o piccola. Generalmente è preferibile un layout simmetrico, con il posizionamento orizzontale consigliato. Se è necessario un layout verticale, si consiglia il posizionamento sfalsato.
Il sistema di canali è fondamentale per ottenere un riempimento equilibrato negli stampi multi-cavità. Nello stampaggio a iniezione multi-cavità, viene spesso utilizzata una struttura del canale a forma di "H"- per ottenere un flusso e un riempimento bilanciati della resina fusa. Tuttavia, è importante notare i potenziali problemi di generazione del calore di taglio del flusso e di distribuzione non uniforme della temperatura di fusione associati al canale a forma di "H"-. In processi come la vulcanizzazione a iniezione della gomma, il design del canale freddo è ampiamente utilizzato grazie alle sue proprietà di -risparmio di materiale e di miglioramento della qualità-. La sua progettazione richiede la verifica della fattibilità del riempimento multi-cavità utilizzando modelli di fluidi (come i modelli di fluidi pseudoplastici). Per gli stampi multi-cavità per l'estrusione di alluminio, il design del collettore è diviso in due forme: alimentazione del collettore individuale e alimentazione del collettore integrale. I collettori e le camere di saldatura sono generalmente lavorati utilizzando centri CNC per garantire la precisione.
Il cancello dovrebbe essere posizionato dove può essere rimosso più facilmente dalla parte e dove non dovrebbe influenzare il più possibile l'aspetto. La sua posizione dovrebbe garantire che la distanza da tutte le parti della cavità sia quanto più uniforme possibile (fornendo la stessa lunghezza del flusso) per facilitare un riempimento equilibrato. La progettazione dovrebbe inoltre prendere in considerazione l'agevolazione della fuoriuscita del gas dalla cavità e la prevenzione dell'impatto diretto della plastica fusa su nuclei, inserti o guide deboli per evitare la deformazione della parte.
Il numero e la posizione delle linee di giunzione devono essere determinati in base alla struttura specifica della parte in plastica. Per le parti in plastica con strutture complesse, requisiti elevati di qualità estetica o elevata precisione di assemblaggio, è possibile adottare un design con superficie multi-cavità e multi-partizione. Ad esempio, alcune parti complesse potrebbero richiedere tre o più superfici di divisione.
Il materiale dello stampo deve possedere buone proprietà. Gli stampi multi-foro per estrusione di alluminio richiedono acciaio con buona tenacità e la durezza del trattamento termico viene generalmente mantenuta tra 48-50 HRC. I requisiti di lavorazione per parti critiche come le cavità sono estremamente elevati e il taglio lento del filo viene solitamente utilizzato per garantire la perpendicolarità, il parallelismo e la finitura superficiale della zona di lavoro [14-15]. Per gli stampi a matrice di fori multi-di ultra-precisione (come gli stampi per imballaggi BGA), la lavorazione dei micro-fori può essere ottenuta utilizzando la tecnologia del filo per elettrodi ultrasottile (ad es. filo da 0,02 mm di diametro), combinata con un sistema di posizionamento ad alta precisione.
Il controllo della temperatura è fondamentale per garantire una produzione stabile di stampi multi-foro. Prendendo come esempio gli stampi multiforo per estrusione di alluminio-, la temperatura dello stampo è generalmente controllata tra 430-480 gradi, la temperatura del cilindro del lingotto è controllata tra 410-440 gradi e la temperatura di uscita deve essere rigorosamente controllata tra 520-580 gradi. Le aste di alluminio vengono generalmente riscaldate utilizzando un metodo di raffreddamento a gradini dall'alto verso il basso. Il tempo di riscaldamento dello stampo deve generalmente essere controllato entro 6 ore per garantire una penetrazione uniforme del calore. Durante l'estrusione, il tempo che intercorre tra la rimozione della filiera dal forno e l'inizio dell'estrusione non deve superare i 3 minuti e la velocità di estrusione è solitamente controllata a 30-40 m/min. Durante la produzione, il raffreddamento (raffreddamento ad aria o ad acqua) deve essere eseguito rigorosamente in base ai requisiti del processo e si dovrebbero evitare arresti inspiegabili.
