Methods to improve thin wall plastic injection molding process

This thesis has been carried out in the context of the Leonardo da Vinci project that consists of abroad work experience for a six-month time period. The experience took place in the TECOS which is the main Slovenian institution for research and development created by the Slovenian government to support small, medium and large industries in their own country. During the whole experience, different issues and relevant projects have been developed, including the international Eoltecco project concerning the design of a micro wind turbine. In any case the choice of the thesis is relapse in the field of injection molding because is the branch most developed and consolidated by the Company. The aim of this thesis is to use methodologies of systematic problem solving approach, applying them to a particular field of plastic injection molding; the Thin-Wall Injection Molding. This method involves several disciplines which the main one is the TRIZ. The purpose of systematic analysis is not to provide a specific solution to the problem, but to give alternative solutions for a future design of a mold-machine system. First the problem analysis wants to identify main process parameters that intervene in the generic injection molding cycle. This leads to divide them into manageable parameters and not-controllable parameters. Not-controllable parameters are directly responsible for the botched of Thin-Wall Injection Molding process. Thus the current solutions are shown. At this point the systematic problem solving approach comes in. It will provide many ideas and solution strategies that are targeted but still on ideal-level. These solutions are the basis for a specific design of a new future system, and must be inspected according to particular needs. As a result, new design of system based on the results from the investigated TRIZ analysis is now scheduled by TECOS. In the last phase experiments and simulations are carried out. This phase is “more practical” than the previous one. Purpose of this phase is to primarily validate the claims asserted by the analysis above. Moreover meant to show whether, and how, prediction of the process parameters can be made at the design stage. The last phase was carried out by the available resources in the TECOS Company that is one of those Companies in each cutting edge about injection molding area. In this context, the thesis takes an additional validity because various experiments and relative simulations are useful important results for another international project in which the TECOS Company has the leading role.

Questa tesi è stata portata avanti nel contesto del progetto Leonardo da Vinci che è consistito in una esperienza di lavoro all’estero della durata di sei mesi. L’esperienza si è svolta alla TECOS che è la principale istituzione di ricerca e sviluppo creata dal governo sloveno per supportare piccole, medie e grandi industrie della propria nazione. Durante l’intera esperienza sono state sviluppate diverse tematiche e relativi progetti tra cui il progetto internazionale Eoltecco riguardante la progettazione di una micro turbina eolica. In ogni caso la scelta della tesi è ricaduta nel campo dello stampaggio della plastica è il ramo dell’azienda che è maggiormente sviluppato e consolidato. Obiettivo di questa tesi è l’utilizzo di metodologie di approccio sistematico ai problemi, applicato ad un particolare settore dello stampaggio ad iniezione di componenti in plastica, nominato Thin-Wall Injection Molding. Questo metodo comprende diverse discipline di cui la principale è quella TRIZ. Questa metodologia non viene attualmente utilizzata dall’azienda. Lo scopo dell’analisi sistematica non è fornire una soluzione specifica al problema, ma dare diverse alternative di soluzione per una futura progettazione di un nuovo concetto di sistema stampo-macchinario. Si incomincia quindi con l’analisi della problematica determinando i principali parametri di processo che intercorrono nel generico ciclo di stampaggio ad iniezione della plastica. Questo porta a suddividerli in parametri controllabili e parametri non controllabili. Una volta appurato che sono proprio i parametri non controllabili i diretti responsabili della malriuscita del processo di Thin-Wall Injection Molding, vengono mostrate le soluzioni attuali. A questo punto entra in gioco il metodo di risoluzione sistematica ai problemi che fornirà molteplici spunti e strategie di soluzione che sono molto mirate ma tuttavia ideali. Queste soluzioni sono la base per una progettazione specifica di un futuro nuovo sistema, e devono essere ispezionate in funzione delle esigenze particolari. È ora in programma in TECOS una progettazione di un nuovo sistema basato sui risultati indagati dall’analisi TRIZ svolta. Nell’ultima fase vengono effettuati esperimenti e simulazioni prettamente “più pratici”. Il loro scopo è anzitutto quello di validare quanto affermato dall’analisi svolta in precedenza. Inoltre intendono mostrare se, e come, può avvenire la predizione dei parametri di processo in fase di progettazione. Questo viene portato avanti tramite le risorse disponibili in azienda che è in ogni caso una di quelle all’avanguardia in questo settore. In questo ambito la tesi acquista un ulteriore validità poichè diversi esperimenti e simulazioni svolte sono degli importanti risultati utili per un altro progetto internazionale in cui l’azienda TECOS ha il ruolo di leader.