Aluminium spuitgietmatrijs voor kleine series

Promatrix uit Bodegraven maakt kunststof spuitgietproducten voor derden. En de daarvoor benodigde matrijzen maakt het zelf. Van aluminium welteverstaan. Bij Promatrix waren ze in Europa, voor zover zij weten, één van de eersten die matrijzen van aluminium gingen maken. ‘Onze eigenaar was ervan overtuigd dat dit een goed alternatief was en wilde dit testen. En dat beviel’, vertelt Laurens Vogelaar, business unit manager bij Promatrix.

Het primaire idee was heel simpel. Aluminium verspaant veel gemakkelijker dan staal, dus waarom niet proberen of je er ook goede matrijzen van kunt maken. Een project in de beginjaren van het bedrijf bestond uit het maken van onderdelen voor de eerste Senseo-apparaten met eigengemaakte aluminium matrijzen. Maar toen dat soort grote partijen steeds vaker naar Azië gingen voor spuitgietproducten, kwam Promatrix uit bij de automobieltak. Daar is het gebruikelijk dat, voordat er een matrijs wordt gebouwd voor seriematige productie, onderdelen eerst uitvoerig worden getest. En dat kan heel goed met producten uit een aluminium matrijs. 

Crashtesten

Of je nu spuitgiet met een stalen matrijs of met een aluminium matrijs, het eindproduct is hetzelfde. ‘Dus alle testen, tot aan de crashtesten toe, kun je doen met kunststof producten die zijn gemaakt met een aluminium matrijs. Pas op het moment dat het ontwerp helemaal af is, laten ze een seriematrijs maken’, legt Vogelaar uit. Het kan wel een half jaar tot een jaar duren om zo’n seriematrijs voor een groot onderdeel te maken. ‘Maar ze moeten ook een hele productielijn inrichten, dus dat kan prima.’ Alleen in de ontwikkelfase is zo’n autofabrikant wel gebaad bij snelheid. Dan kan het testen vast van start gaan. En de te testen producten moeten dan wel volgens dezelfde methodiek gemaakt zijn, zodat ze dezelfde eigenschappen hebben als de uiteindelijke producten.

Spuitgieten

In die markt is Promatrix dus gesprongen. En toen de matrijzen er eenmaal waren, bleek het ook interessant om zelf te gaan spuitgieten. Daar werden machines voor aangeschaft. Promatrix maakt nog steeds proefmatrijzen voor de automobielindustrie. Maar is ook productiematrijzen gaan maken. ‘Niet voor de massa, de miljoen dopjes per jaar. Wij hebben klanten die vijf tot tienduizend artikelen per jaar nodig hebben.’

Wanneer aluminium?

Wanneer is het nou interessant om te kiezen voor een aluminium matrijs? Er is niet een vaste formule die Promatrix hanteert, maar over het algemeen stelt Vogelaar dat producten waarvan je er op jaarbasis niet meer dan 10.000 nodig hebt, met een aluminium matrijzen gemaakt kunnen worden. Daarnaast kun je de productie veel sneller opstarten omdat de doorlooptijd van een aluminium matrijs korter is dan die van een stalen variant. ‘Soms geven we een shotgarantie van 15.000 shots. Maar het kan ook 50.000 shots zijn. Dat is een beetje de range’, zegt Vogelaar. Hoewel ze ook matrijzen hebben waarmee ze al meer dan honderdduizend artikelen mee hebben gemaakt. Stalen matrijzen kunnen wel richting de 1 miljoen shots en daarboven gaan, om het verschil aan te geven.  

Voordeel

‘Wij maken de matrijzen hier in huis. We hebben een engineeringafdeling, een freesafdeling en een afdeling waar we de matrijzen samenbouwen. Het grote voordeel van aluminium zit hem in de bewerking van het blok, dat gaat gewoon veel sneller. En je kunt alles frezen. In staal moet je misschien details vonken. Dat hoeven wij niet’, legt Vogelaar uit. Dat betekent dat als een partij over acht weken producten wil hebben, Promatrix die kan bedienen. ‘En dat betekent ook, zeker bij complexere matrijzen, of matrijzen waar heel veel bewerking in zit, dat de prijs gewoon een heel stuk lager is.’

Hoewel Promatrix nu al zo’n 28 jaar aluminium matrijzen maakt, is het nog geen gewoongoed geworden. Nog steeds krijgt Vogelaar vragen uit de markt of je met aluminium de complexiteit van een matrijs wel aankan. ‘Terwijl dat ongeveer gelijk is. De meeste producten die bij ons aangevraagd worden, kunnen wij gewoon prima maken. Inderdaad, je hebt weleens details in een matrijs die zo klein zijn dat het te fragiel wordt. Dan zetten we er een inzetstukje in van een harder metaal. En er zijn ook producten denkbaar die zo fragiel zijn dat wordt geadviseerd ze niet in aluminium te maken. Maar doorgaans is het meeste goed te maken met een aluminium matrijs.’ Hoewel Promatrix dit soort twijfels wel hoort, heeft het een trouwe klantenkring waarvoor het rond de 350 matrijzen per jaar maakt.

Zachter

Met een aluminium matrijs kun je dus dezelfde producten maken als met een stalen matrijs. Maar omdat aluminium een stuk zachter is dan staal moet je er wel anders mee omgaan. Een stalen matrijs is robuuster, als er een product in vast zit kun je dat met een schroevendraaier loswrikken. ‘Dat moet je bij aluminium niet proberen. Als je er met een stalen hamer op slaat, dan zit er een deuk in. Een nieuwe klant zul je hier wel mee moeten leren omgaan.’ Nou gaat 99 procent van de door Promatrix gemaakt matrijzen de deur niet uit. Dus dat zit wel goed. ‘We hebben een paar klanten die grote matrijzen bij ons laten maken. Voor hele grote producten. Maar die zijn op één hand te tellen. Het gros blijft hier.’

Geen verschil

Promatrix richt zich op klanten die een eigen product ontwikkelen en daar onderdelen voor nodig hebben. Tussen de 5.000 en 10.000 stuks per jaar, niet meer. ‘En van dat kunststof product mag je gewoon hetzelfde verwachten als een product uit een stalen matrijs. Daar zit geen verschil tussen’, benadrukt Vogelaar. Ook worden er gewoon producten gemaakt van gerecycled plastic. ‘We maken voor een klant producten van gerecycled kunstgras.’

Temperatuur

Naast hardheid verschilt aluminium ook van staal als het gaat om warmtehuishouding. Staal blijft langer op temperatuur en kan hogere temperaturen aan en aluminium kun je juist sneller op temperatuur brengen en koelt ook weer sneller af, waardoor de kunststof producten rechter blijven. Sommige kunststoffen zijn lastig te spuitgieten met aluminium matrijzen omdat ze op een te hoge temperatuur verwerkt moeten worden. PEEK bijvoorbeeld. ‘De verwerkingstemperatuur van het materiaal is zo hoog, en de matrijstemperatuur moet ook zo hoog zijn, dat het aluminium nog niet helemaal zal smelten, maar eigenlijk te warm wordt.’ Aan de andere kant heeft aluminium een hele goede warmtegeleiding. Het is gemakkelijker op temperatuur te brengen en hij koelt sneller weer af. ‘We brengen wel koelkanalen aan, maar het is minder complex dan in een stalen matrijs. In een stalen matrijs wil je eigenlijk in alle onderdelen waar warmte in kan zitten, hele goede koeling hebben. Dus zo’n matrijs is qua opbouw heel anders. En het spuitgietproces zal ook met andere parameters werken dan bij ons.’

Kleine serie

Er is best een grote markt van bedrijven die een wat hoogwaardiger product maken en die blij zijn als ze er 5.000 van per jaar verkopen. ‘Dat is onze klant. We hebben meerdere klanten uit de agrarische stalinrichting. Maar ook uit de machine- en apparatenbouw en automobiel’, vertelt Vogelaar. In die laatste sector gaat het vaak zoals eerder geschreven om prototypes van nieuwe auto’s. ‘Er worden een paar honderd producten mee gemaakt, om een paar honderd auto’s te kunnen bouwen en te testen. Wat we de laatste jaren steeds meer zien is ook klein serie’s voor automobiel. Dus merken die niet heel hoge oplages hebben, maar wel kunststof onderdelen nodig hebben.’ Promatrix maakt bijvoorbeeld onderdelen voor Aston Martin, een merk dat van bepaalde types maar een paar honderd exemplaren bouwt en dan een paar honderd grilles nodig heeft. Maar ook onderdelen voor vrachtwagens, een markt waar het ook niet gelijk om enorme aantallen gaat. Het grootste wat de matrijzenbouwer en kunststof spuitgieter maakt is dan ook maat autobumper. ‘We kunnen matrijzen maken tot wel tweeënhalve meter. Maar wat betreft spuitgieten is onze grootste machine een dertienhonderd ton machine waarmee we zeven kilo kunnen verspuiten’, zegt hij.

Goedkoper

Voor kunststof producten waarvan je er niet meer dan 10.000 op jaarbasis nodig hebt, kan het dus interessant zijn te kiezen voor een aluminium matrijs. Maar hoeveel sneller en hoeveel goedkoper ben je dan uit? Vogelaar wil wel een voorzichtige indicatie geven. ‘Het bewerken van het aluminium gaat drie tot vier keer sneller dan het bewerken van staal en daar zit je voordeel in. Het tekenen van de matrijs duurt waarschijnlijk net zo lang. Het samenbouwen of het proefspuiten van de matrijs in feite ook. Dan is er nog de inkoop van materialen. Staal is goedkoper, maar zwaarder. Uiteindelijk is een blok, als dat even groot is, ongeveer even duur. Hoe groter een matrijs, hoe meer voordeel je in de bewerking hebt’, concludeert hij. En die bewerkingsuren kunnen bij complexe matrijzen best oplopen. ‘We werken met matrijzen waar bij elkaar misschien wel 500 bewerkingsuren inzitten. In staal zou dat dan 1.500 bewerkingsuren zijn. Daar zit dan ook het grote verschil. Hoe groter en complexer, hoe groter de verschillen, zegt hij.’ En dat maakt ook dat ze in de automobielsector bereid zijn eerst in een testmatrijs te investeren. ‘Want je wilt niet die uiteindelijke seriematrijs nog moeten aanpassen. En je wilt ook niet pas beginnen met testen als eigenlijk alles al klaar staat om die auto te gaan bouwen’, besluit hij.

Auteur: Kasper Weigand