Extrudering är tekniken som gör att plast och metall kan formas till rör, slangar och profiler med exakt samma tvärsnitt, meter efter meter. Materialet värms upp och pressas genom en matris, en formgivande öppning, och kyls sedan i den form matrisen gett det. Metoden kallas även strängsprutning eller strängpressning beroende på vilket material som bearbetas, men principen är densamma.
Extrudering används i praktiskt taget all svensk tillverkningsindustri: aluminiumprofiler till fönster och byggnadsstommar, plastslangar till fordonsindustrin, tätningslister till vitvaror och rör till VVS-branschen. Det som gör metoden så spridd är kombinationen av hög produktionshastighet, förmåga att skapa komplexa tvärsnitt och låg styckkostnad vid längre serier.
Vad är extrudering och hur fungerar tekniken?
I grunden bygger extrudering på en maskin som kallas extruder. Den består av en roterande skruv i en uppvärmd cylinder. Råmaterialet, oftast plastgranulat, matas in i ena änden, värms upp tills det smälter och pressas sedan framåt av skruven under högt tryck. I den andra änden sitter matrisen: ett verktyg med en öppning formad exakt som det tvärsnitt slutprodukten ska ha.
När den smälta massan pressas genom matrisen antar den profilens form. Direkt efter matrisen kyls materialet, ofta i ett vattenbad eller med luft, så att formen låser fast innan strängen kapas i önskade längder eller rullas upp. Resultatet är en produkt med ett genomgående, konstant tvärsnitt längs hela sin längd.
Extrudering och strängsprutning – samma process, olika namn
I svensk fackterminologi används tre ord om varandra för samma metod: extrudering, strängsprutning och strängpressning. Skillnaden är i praktiken bara vilken bransch som talar. Strängpressning förknippas oftast med aluminium och andra metaller, strängsprutning med plast, medan extrudering fungerar som det övergripande begreppet som täcker båda materialgrupperna. Väljer en leverantör att kalla sin process för det ena eller det andra säger det alltså inget om vilken teknik som faktiskt används.
Vanliga material vid extrudering
Plast är det material som oftast extruderas i Sverige. Polyeten och polypropen hör till de vanligaste plastmaterialen i extruder, tack vare att de smälter jämnt och ger goda mekaniska egenskaper i den färdiga profilen. Slangar, rör och tätningsprofiler i vitvaror, fordon och byggnation tillverkas nästan uteslutande med denna teknik, ett ämne som täcks bredare i vår genomgång av plast i industrin.
Aluminium är det vanligaste metalliska materialet för extrudering. Metallen värms till strax under sin smältpunkt och pressas genom matrisen med extremt högt tryck, vilket ger aluminiumprofiler med skarpa detaljer som annars vore svåra att uppnå i andra tillverkningsmetoder. Gummi extruderas på liknande sätt för att producera tätningar och packningar i långa, kontinuerliga längder.
Design och konstruktion av extruderade profiler
Extrudering ger stor frihet att designa komplexa tvärsnitt, men det finns gränser för vad en matris klarar. Väggtjockleken i profilen bör hållas så jämn som möjligt, eftersom ojämn godstjocklek gör att materialet kyls olika snabbt och profilen kan skevas. Skarpa inre hörn undviks av samma anledning och ersätts med mjuka radier.
Toleranserna vid extrudering är normalt något större än vid till exempel CNC-bearbetning, eftersom materialet krymper något när det kyls efter matrisen. Konstruktörer som ritar en profil för extrudering behöver därför räkna med krympning och ta höjd för den i sina mått, särskilt vid snäva toleranser på kritiska ytor.
Extrudering av plastprofiler i praktiken
Att välja extrudering som tillverkningsmetod handlar oftast om seriestorlek. Verktyget, matrisen, är förhållandevis billigt att tillverka jämfört med ett formsprutningsverktyg, men processen kräver att maskinen körs kontinuerligt för att bli kostnadseffektiv. Vid långa serier, från hundratals meter och uppåt, blir styckkostnaden mycket låg. Vid korta serier äts fördelen upp av omställningstiden mellan olika profiler.
Extrudering jämfört med formsprutning
En vanlig fråga är hur extrudering skiljer sig från formsprutning. Extrudering är en kontinuerlig process som ger en oändlig sträng med samma tvärsnitt, till exempel ett rör som sedan kapas. Formsprutning är istället skottvis: smält material sprutas in i en sluten, tredimensionell form och stelnar till en färdig detalj med varierande geometri i flera riktningar. Enkelt uttryckt passar extrudering för långa, raka profiler medan formsprutning passar för komplexa, avgränsade komponenter.
Vanliga misstag vid design för extrudering
Det vanligaste misstaget är att rita en profil med kraftigt varierande godstjocklek, vilket gör den svår att kyla jämnt och kan ge skevhet eller sjunkmärken. Ett annat återkommande fel är att ange toleranser som är snävare än vad materialet klarar efter krympning, vilket driver upp kassationen i produktionen. Att involvera tillverkaren tidigt i konstruktionsarbetet, innan matrisen beställs, minskar risken för dyra omkonstruktioner.
Efterbearbetning och montering av extruderade profiler
Få extruderade produkter är färdiga direkt efter kylningen. Kapning till exakt längd, borrning av hål och infästningar samt montering av tätningar eller ändstycken är vanliga steg innan profilen når slutkund. För profiler som ska synas, till exempel aluminium i fasader, tillkommer ofta ytbehandling som anodisering eller lackering för att ge önskat utseende och korrosionsskydd.
Extrudering är en förhållandevis enkel teknik att beskriva men kräver noggrann materialkunskap, verktygsdesign och processtyrning i praktiken. Rätt hanterad ger den en av industrins mest kostnadseffektiva vägar från idé till färdig profil.