Trong lĩnh vực sản xuất các bộ phận và sản phẩm bằng nhựa, các nhà thiết kế phải đối mặt với nhiều lựa chọn công nghệ đúc, với chi phí, chất lượng, tính linh hoạt và chu kỳ sản xuất là những yếu tố quyết định chính. Trong khi ép phun từ lâu đã chiếm ưu thế là phương pháp sản xuất chính, thì đúc quay (còn gọi là rotomolding) đang ngày càng nổi bật thông qua sự đổi mới liên tục, dần dần thách thức sự thống trị của ép phun.
Đúc quay là một quy trình tạo hình nhựa độc đáo, trong đó một lượng bột hoặc nhựa polyme được xác định trước được nạp vào khuôn. Không giống như các phương pháp thông thường, khuôn đúc quay có tính di động cao—chúng được đặt trong buồng gia nhiệt, nơi chúng đồng thời quay quanh hai trục vuông góc. Sự quay liên tục này đảm bảo phân bố nhiệt đều, cho phép polyme tan chảy đồng đều và bao phủ bề mặt bên trong của khuôn.
Không giống như các sản phẩm được đúc bằng phương pháp ép phun, các mặt hàng đúc quay không chứa các điểm tập trung ứng suất bên trong, làm tăng đáng kể khả năng chịu áp lực và va đập của chúng, đồng thời giảm thiểu rủi ro gãy vỡ dưới áp lực. Sau khi gia nhiệt, khuôn được làm nguội (thường bằng quạt hoặc làm mát bằng nước) để làm đông đặc polyme thành hình dạng. Quá trình tháo khuôn tương đối đơn giản, không yêu cầu các thiết bị cơ khí phức tạp.
Chiếm hơn 30% sản phẩm được sản xuất trên toàn cầu, ép phun vẫn là "cỗ máy" của ngành sản xuất. Tuy nhiên, yêu cầu về thiết bị đắt tiền của nó thường chỉ khả thi đối với sản xuất hàng loạt để đạt được hiệu quả kinh tế theo quy mô. Mặc dù có một số điểm tương đồng với đúc quay, đặc điểm xác định của ép phun là sự phụ thuộc vào áp suất cao.
Quá trình bắt đầu bằng cách làm tan chảy các viên nhựa nhiệt dẻo trong một thùng gia nhiệt. Sau đó, áp suất thủy lực ép nhựa nóng chảy vào khoang khuôn. Sau khi làm nguội và hóa cứng, sản phẩm hoàn thiện được đẩy ra, thường chỉ yêu cầu xử lý sau tối thiểu. Mặc dù có một số điểm tương đồng, hai quy trình này có những khác biệt quan trọng ảnh hưởng trực tiếp đến các quyết định sản xuất.
Đúc quay chủ yếu sử dụng polyetylen (PE)—một loại nhựa nhẹ, linh hoạt, có thể tái chế, chiếm khoảng 30% tổng số nhựa trên toàn thế giới. Sự phổ biến của nó bắt nguồn từ chi phí thấp, khả năng gia công, khả năng cách điện tuyệt vời, độ bền, tính linh hoạt và không độc hại. Mặc dù đôi khi sử dụng polypropylen (PP), PVC và nylon, nhưng chúng ít phổ biến hơn.
Ép phun phù hợp với nhiều loại nhựa nhiệt dẻo hơn, bao gồm:
Ép phun cũng xử lý các polyme nhiệt rắn. Trong khi nhựa nhiệt dẻo có thể được nung chảy lại và đúc lại, thì nhựa nhiệt rắn trở nên cứng vĩnh viễn sau khi hóa cứng, thường mang lại độ bền cao hơn.
Khuôn ép phun—thường được làm từ thép không gỉ đắt tiền, thép P20 hoặc thép H13—khó sửa đổi sau khi tạo ra. Thay đổi thiết kế thường đòi hỏi phải loại bỏ và làm lại hoàn toàn các công cụ. Ngược lại, khuôn đúc quay (thường dày 2-3mm) sử dụng thép carbon thấp hoặc nhôm vì quy trình không yêu cầu áp suất, giúp chúng rẻ hơn và dễ sửa đổi hơn đáng kể.
Đúc quay theo truyền thống chỉ hoàn thành 1-2 chu kỳ mỗi giờ do yêu cầu gia nhiệt/làm mát, hạn chế sản lượng. Tuy nhiên, khuôn được nung nóng bằng điện và các đơn vị sản xuất bằng robot hiện nay cho phép mở rộng quy mô nhanh hơn, tiết kiệm năng lượng hơn. Mặc dù các chu kỳ riêng lẻ vẫn chậm hơn so với ép phun, nhưng việc đạt đến giai đoạn sản xuất thường mất ít thời gian hơn—đôi khi nhanh hơn hàng tháng so với các dự án ép phun.
Với chi phí khuôn và vật liệu thấp hơn, đúc quay chứng minh tính hiệu quả về chi phí đối với các đợt sản xuất từ nhỏ đến trung bình, giảm thiểu lãng phí cho các nhu cầu số lượng hạn chế. Ép phun vượt trội trong sản xuất hàng loạt nhanh chóng—mặc dù chi phí khuôn ban đầu cao hơn, chi phí trên một đơn vị giảm đáng kể theo quy mô, khiến nó không hiệu quả đối với các lô nhỏ.
Đúc quay mang lại sự tự do thiết kế đặc biệt, tạo ra các hình dạng, kích thước và tính năng phức tạp không thể đạt được bằng các phương pháp khác. Tính ổn định về kích thước của nó hỗ trợ các bộ phận rỗng lớn như bể chứa, đồng thời dễ dàng tích hợp các chi tiết chèn, ren hoặc các tính năng thành hai lớp. Quá trình này tạo ra các mặt hàng một mảnh liền mạch với ít điểm căng thẳng hơn và giảm nguy cơ gãy vỡ.
Ép phun cung cấp độ chính xác cao để sản xuất hàng loạt lặp đi lặp lại, đạt được các thiết kế chính xác đến ±0,001 inch với kết quả nhất quán trong suốt các đợt sản xuất.
Đúc quay đang nổi lên là một trong những lĩnh vực phát triển nhanh nhất của ngành sản xuất nhựa, đặc biệt là trong bối cảnh nhu cầu về các sản phẩm bền vững ngày càng tăng. Thị trường máy đúc quay toàn cầu—trị giá 918,7 triệu đô la vào năm 2023—dự kiến sẽ đạt 1,32 tỷ đô la vào năm 2033. Hiện chiếm 1-2% máy móc đóng gói, thị phần này dự kiến sẽ tăng trưởng nhanh chóng khi những tiến bộ công nghệ tiếp tục nâng cao tính khả thi về môi trường của quy trình.
