Wie kan onze TPE- of siliconenonderdelen in serie produceren, inclusief overmolding op een hard deel?

Zoek een partij die eerst de hechting tussen het harde en het zachte deel oplost en pas daarna over de matrijs begint. Dat is de volgorde waarin dit soort projecten slaagt of spaak loopt. Welke TPE op jouw kunststof hecht is namelijk geen detail maar de constructie van het hele product: kiest de leverancier een grade die niet bij het substraat past, dan laat de zachte laag na een paar maanden los en staat er een matrijs die daar niets aan kan veranderen. Vraag een maakpartij dus niet of ze overmolding kunnen, maar welke materiaalcombinatie ze voorstellen, waarom, en hoe ze de hechting gaan meten.

Hecht TPE of siliconen aan ons harde deel zonder lijm?

Meestal wel, maar alleen met de juiste combinatie. TPE is een familie, geen materiaal. De hechting ontstaat doordat het zachte materiaal bij het inspuiten de buitenlaag van het harde deel licht laat verweken en de moleculen van beide materialen in elkaar diffunderen en verstrengelen. Dat lukt alleen als de polariteit van beide materialen bij elkaar past.

Praktisch komt het hierop neer:

• TPE op PP of PE: een TPE op SEBS-basis, gecompoundeerd met polypropyleen. Dit is de makkelijkste en goedkoopste combinatie.
• TPE op ABS, PC, PA of PBT: hiervoor is een hechtingsgemodificeerde grade nodig die voor dat specifieke substraat is vrijgegeven. Een standaard TPE hecht hier niet of nauwelijks op.
• Universele grades dekken PP, ABS, PC en copolyester tegelijk. Handig bij een productfamilie met verschillende substraten, maar de hechtkracht ligt lager dan bij een grade die op één substraat is gericht.
• Vloeibare siliconen op kunststof: siliconen hardt uit in de matrijs bij ongeveer 150 tot 200 graden. Het harde deel moet dat aankunnen, dus PBT, PA, PPS of een hoogwaardige PC-grade. Hier is de hechting een chemische reactie en geen diffusie, dus is er een primer nodig, of een zelfhechtende siliconen-grade die de primerstap overbodig maakt.

Die primerstap is geen formaliteit. Primeren betekent: het harde deel spuiten, uitnemen, ontvetten, primer aanbrengen, laten drogen, en daarna pas overmolden. Afhankelijk van de primer kost drogen bij kamertemperatuur van ongeveer een kwartier tot twee uur, soms gevolgd door een warmtebehandeling, en daarna moet het deel binnen een beperkte tijd overmold worden. Elke stap daarin is handwerk en komt terug in je stukprijs. Een zelfhechtende siliconen haalt die stappen eruit en is per kilo duurder; welke van de twee wint, hangt volledig af van je serie.

Naast chemie telt geometrie. Zelfs een goede combinatie wordt beter met mechanische verankering: doorvoeren waar het zachte materiaal doorheen loopt, ondersnijdingen, of een omlopende rand. Bij een twijfelachtige combinatie is mechanische verankering geen extraatje maar de drager van de verbinding.

Twee losse matrijzen of één tweecomponentenmatrijs?

Dat hangt af van je jaarvolume en van hoe stabiel je ontwerp is. Er zijn twee routes.

Insert moulding met twee losse matrijzen. Je spuit het harde deel in matrijs A, legt het met de hand of met een robot in matrijs B, en spuit het zachte deel eroverheen. Twee matrijzen, twee machines, een handling-stap ertussen.

Tweecomponenten spuitgieten met één matrijs. Eén machine met twee spuiteenheden en een draaitafel of index-plaat. Het harde deel blijft in de matrijs en draait door naar het tweede station. Geen handling, geen tussenopslag, geen vervuiling van het hechtvlak, en het harde deel is nog warm als het zachte materiaal erop komt, wat doorgaans een sterkere hechting geeft dan een koud inlegdeel. De waterdichte afdichting van [Higo Sense](/projects/higo-sense) is bijvoorbeeld in tweecomponenten gespoten.

| | Twee losse matrijzen | Tweecomponentenmatrijs | | --- | --- | --- | | Matrijsinvestering | Lager | Duidelijk hoger | | Stukprijs | Hoger, door de handling-stap | Lager | | Machine | Twee standaardmachines | Eén machine met twee spuiteenheden | | Risico op vervuild hechtvlak | Reëel, het deel ligt even open | Vrijwel nul | | Flexibel bij ontwerpwijziging | Hoog, je vervangt één matrijs | Laag, alles zit in één stuk staal | | Geschikt vanaf | Kleine series en varianten | Grote, stabiele series |

Een rekenvoorbeeld met verzonnen uitgangspunten, dus nadrukkelijk geen prijsopgave. Twee losse matrijzen samen 38.000 euro met een stukprijs van 1,85 euro. Een tweecomponentenmatrijs 72.000 euro met een stukprijs van 1,42 euro. Het verschil is 43 cent per stuk op 34.000 euro extra investering, dus het omslagpunt ligt rond de 79.000 stuks. Bij 150.000 stuks per jaar is dat binnen zeven maanden terugverdiend. Bij 30.000 stuks per jaar duurt het ruim tweeënhalf jaar, en in die periode wijzigt het ontwerp waarschijnlijk nog een keer. Dan zijn twee losse matrijzen de verstandiger keuze, ook al is de stukprijs hoger.

Reken dit altijd door met jouw eigen volume, en vraag matrijsprijs en stukprijs in één offerte op. Los van elkaar zeggen die twee getallen niets.

Wat doet overmolding met onze stukprijs en cyclustijd?

Het zachte deel kost meer per gram en meer per seconde dan het harde deel. Drie posten verklaren het grootste deel van dat verschil.

Materiaal. Siliconen heeft een soortelijk gewicht van ongeveer 1,12 tegen soms maar 0,89 voor een SEBS/PP-TPE. Uit dezelfde kilo komen dan tot zo'n 20% minder stuks, nog voordat de prijs per kilo meetelt. Bij een onderdeel waar de zachte laag een groot deel van het gewicht is, tikt dat direct door.

Cyclustijd. Thermoplasten koelen af, siliconen hardt uit. Die uithardtijd is een chemische reactie en die versnel je niet door de matrijs kouder te zetten. Een tweecomponentencyclus is bovendien nooit de som van twee losse cycli: het traagste van de twee stations bepaalt het tempo, dus een snel hard deel staat te wachten op een traag zacht deel.

Afkeur in de eerste series. Een verkeerd ingestelde massatemperatuur of een te koude matrijs levert een deel op dat er goed uitziet maar niet hecht. Dat zie je pas bij de test, niet aan de band. Reken er in de aanloop op dat je materiaal weggooit.

Daar staat iets tegenover dat op geen enkele offerte zichtbaar is: één overmold deel vervangt vaak twee onderdelen, een assemblagestap en een pakking tegelijk. Wil je weten of overmolding je echt iets oplevert, zet dan de volledige stuklijst van beide varianten naast elkaar, inclusief montage-uren.

Wanneer kiezen we siliconen en wanneer TPE?

TPE is de standaardkeuze, siliconen de keuze zodra de omstandigheden het afdwingen. Kies siliconen bij aanhoudende hitte, bij langdurig huidcontact met een biocompatibiliteitseis, bij agressieve reinigingsmiddelen, of bij een afdichting die jarenlang zijn veerkracht moet houden. Kies TPE bij grip, demping, zachte randen en alles wat vooral comfortabel moet aanvoelen.

Er is nog een praktisch verschil dat vaak vergeten wordt. TPE is een thermoplast, dus schone aanspuitingen kun je binnen de grenzen van je specificatie, doorgaans tot zo'n 15 à 20%, terug het proces in brengen. Afgekeurde overmold delen zijn twee verbonden materialen en kunnen dat meestal niet. Uitgehard siliconen kan dat niet, dat is afval. Bij een product met een grote zachte massa is dat een reëel verschil in scrapkosten en in materiaalverbruik per verkocht stuk.

De eerlijke trade-off: siliconen presteert beter en kost meer, in materiaal, in cyclustijd en in matrijs. Het antwoord ligt niet in welk materiaal beter is, maar in welke eis jouw product echt stelt. Een handgreep die alleen prettig moet voelen heeft geen siliconen nodig.

Waar vraag je naar bij een maakpartij?

Vraag naar het proces, niet naar de machines. Vijf vragen scheiden een partij die dit vaker heeft gedaan van een partij die het gaat proberen:

1. Welke materiaalcombinatie stellen jullie voor, en waarop is die keuze gebaseerd? Een goed antwoord noemt een grade en een substraat, geen productcategorie. 2. Hoe toetsen jullie de hechting, en bij welke waarde geven jullie de matrijs vrij? Bijvoorbeeld een 90 graden afpeltest volgens ISO 813-2 (TPE op een thermoplast) of ISO 813 (siliconen) op de eerste matrijsmonsters, met een vooraf vastgelegde ondergrens. 3. Welke verouderingstest doen jullie? Hechting die direct na het spuiten goed is, kan na drie maanden warmte of zweet alsnog loslaten. 4. Welke mechanische verankering zit er in het ontwerp? Als het antwoord is dat de chemie het wel doet, vraag dan door. 5. Wat is de offerte voor twee losse matrijzen, en wat voor één tweecomponentenmatrijs? Allebei, met stukprijs erbij. Een partij die alleen de duurste route offreert, rekent niet mee met jouw volume.

Vraag daarnaast om een proefserie uit de productiematrijs, niet om met de hand gemaakte monsters. Een handmatig gelijmd model bewijst dat het ontwerp klopt, niet dat het proces het haalt.

[Production Heroes](/) brengt producten van ontwerp naar serieproductie, van haalbaarheid en kostprijs tot sourcing en supply chain, en levert als toolshop matrijzen aan maakbedrijven in Europa, vanuit Nederland en een eigen presence in China.

Bronnen: materiaaleigenschappen en hechtingsgegevens uit openbare technische documentatie van materiaalleveranciers (soortelijk gewicht van siliconen tegenover TPE, shore-bereiken van overmold-grades, uithardtemperaturen van vloeibare siliconen). De matrijs- en stukprijzen in het rekenvoorbeeld zijn verzonnen uitgangspunten ter illustratie, geen prijsopgave.