حرکت از تولید افزایشی به سمت قالب گیری تزریقی

به روز رسانی شده در: 01 تیر 1403
زمان مورد نیاز برای مطالعه: 15 دقیقه
 حرکت-از-تولید-افزایشی-به-سمت-قالب-گیری-تزریقی

دقت و تکرار پذیری در پرینت سه بعدی و قالب تزریقی

 

مقدمه

دقت و تکرارپذیری پرینت سه بعدی صنعتی، تولید افزایشی را به یک فرآیند موثر و دقیق برای نمونه­ سازی کاربردی تبدیل نموده است. در عین حال، قالب‌گیری تزریق پلاستیک مدت زیادی می ­باشد که روشی قابل اعتماد، سریع و مقرون به صرفه برای تولید قطعات در تیراژ ده‌ها هزار و بیشتر بوده است.

در نتیجه، مهندسان، طراحان و توسعه‌دهندگان محصول دریافته‌اند که این دو فرآیند در چرخه ­ی عمر یک محصول به خوبی با هم کار کرده، در ابتدا سبب کاهش ریسک طراحی نمونه‌سازی اولیه ­ی پرینت سه بعدی شده و سپس برای تولید در حجم­ های بالاتر، به روش تولید قالب‌گیری تزریقی تغییر می ­یابند. این ترکیب برای میلیون‌ها طرح قطعه در طول سال‌ها، کاربردی بوده است.

لازم به ذکر است که چندین فرآیند پرینت سه بعدی وجود دارد که قابلیت ساخت قطعات تولیدی کاملا کاربردی را دارا هستند. برای مثال، تف­جوشی مستقیم لیزری فلزات، از طیف وسیعی از فلزات برای تولید قطعات مصرفی نهایی استفاده می­ کند. تف­جوشی لیزری گزینشی، با استفاده از مواد مبتنی بر نایلون، می ­تواند قطعات نهایی بسیار بادوامی را تولید نماید. همچنین از روش ذوب مولتی­ جت برای ساخت قطعات نهایی نایلونی استفاده می­ شود.

همان­طور که گفته شد، تغییر از نمونه‌های اولیه­ ی پرینت سه بعدی به قطعات نهایی قالب‌گیری تزریقی، گزینه‌ای است که اغلب مورد استفاده قرار می‌گیرد؛ زیرا قالب‌گیری روشی سریع­تر و مقرون‌به‌صرفه‌تر برای تولید قطعات در تعداد بالا است.

هنگام انتخاب این گزینه، تعدادی از ملاحظات طراحی منحصر به فرد وجود دارد که باید در نظر داشته باشید. این پست توصیه ­هایی را برای حرکت در راستای این تغییر ارائه می ­دهد:

v   تعریف یک قطعه قبل از طراحی آن

v   استفاده از چندین نمونه­ ی اولیه

v   تولید آزمایشی از طریق قالب­ گیری

v   انتخاب مواد

v   کاهش زمان و هزینه ­ها

کاهش ریسک طراحی: تعریف یک قطعه قبل از طراحی آن

همه چیز در مورد کاهش ریسک طراحی به نمونه ­سازی با پرینت سه بعدی یا ساخت افزایشی برمی­گردد؛ از جمله: نگاهی به چگونگی بهبود طراحی یک قطعه؛ بررسی خطرات احتمالی برای شکل، تناسب و عملکرد یک قطعه؛ آزمایش و بررسی انواع مفاهیم طراحی و در نهایت، توجه به قابلیت ساخت قطعه برای محدود نشدن در طراحی آن. در واقع، با پرینت سه بعدی، قوانین یا محدودیت­ های کمی وجود دارد که هنگام ساخت یک قطعه برای شما ایجاد مشکل نماید. اما، طراحی یک قطعه­ ی قابل قالب­ گیری یک داستان متفاوت است. عملکرد، بر روی فرم هر نوع قطعه ­ای تأثیرگذار است؛ اما به طور خاص در مورد قطعات پلاستیکی، روی تکمیل و حتی طراحی قالبی که آن­ها را شکل می­ دهد نیز تاثیر بسزایی دارد.

قالب تزریق

  با پرینت سه بعدی نمونه­ های اولیه، قبل از حرکت به سمت قالب ­گیری، تیم­های توسعه­ ی محصول می­توانند ریسک طراحی را کاهش داده و عملیات تولید را سریع­تر تکرار نمایند.

اینجاست که پلتفرم پیشنهاد دیجیتالی خودکار ما وارد عمل می شود. این تجزیه و تحلیل به ویژه اگر در نظر داشته باشید که قطعه قالب‌گیری شده یا حداقل در مقادیر تا حدودی بزرگ‌تر و فراتر از مرحله­ ی نمونه‌سازی تولید می‌شود، بسیار مهم است. برای قطعات پرینت سه بعدی، یک پیشنهاد فوری با قیمت­ گذاری تعاملی بر مبنای مواد، وضوح و پرداخت دریافت می­ کنید. علاوه بر این، همیشه می‌توانید بازخورد طراحی را از یکی از مهندسین تولید افزایشی ما دریافت نمایید. برای قطعات قالب‌گیری شده، در عرض چند ساعت یک پیشنهاد آنلاین تعاملی، به‌علاوه­ ی تجزیه و تحلیل DFM و قیمت‌گذاری هم‌زمان بر مبنای مقدار، پرداخت و زمان تحویل دریافت می‌کنید.

اما بیایید به توضیح چند نمونه کاهش ریسک برگردیم. در صنعت خودروسازی، طراحی قطعه­ ای که به عنوان جزئی از یک موتور SUV مناسب باشد، احتمالا باید با در نظر گرفتن صحت عملکرد در معرض گرما و رطوبت بالا انجام شود. این امر سبب گزینش ­های کلیدی نظیر انتخاب ماده­ ی مورد استفاده و روش تولید می­ شود. ممکن است نیاز به استفاده از تف­جوشی لیزری گزینشی (SLS) که یک فرآیند پرینت سه بعدی است، باشد. با این روش می­توان قطعاتی کاربردی تولید نمود. همچنین شاید به قطعات قالب­ گیری شده یا ماشینکاری شده نیاز باشد. یا فرض کنید یک شرکت در زمینه­ ی تکنولوژی پزشکی در حال ساخت نمونه­ ی اولیه­ ی یک ابزار جراحی دستی جدید است. در این صورت، نمونه­ ی اولیه چاپ شده به کمک پرینت سه بعدی، ابزاری است که در مطب یا کلینیک یک پزشک برای نمایش فروش و تست ابزار به خوبی کار می­ کند.

در مرحله­ ی مذکور، بهترین توصیه، استفاده از اصول طراحی مناسب برای کمک به تعریف یک قطعه قبل از طراحی آن است که به بخش بعدی منتهی می شود: نقش نمونه­ های تکراری یا چندگانه.

کاربرد تزریق پلاستیک

  تیم مهندسی که کوادکوپتر اینداگو را توسعه داده بود، طرح را با پرینت سه بعدی ساخت و سپس برای تولید به قالب‌سازی منتقل نمود.

نمونه­ سازی چندگانه به تعیین یک روش تولید کمک می­ کند

همانطور که گفته شد، قوانین یا محدودیت­ های کمی برای ایجاد یک قطعه به روش ساخت افزایشی وجود دارد. این امر از یک جهت مثبت و از جهتی دیگر، منفی است. مخصوصا زمانی که طراحان بخواهند یک طرح نمونه­ ی اولیه­ ی چاپ شده را به قطعات قالب‌گیری شده یا تولید شده به روشی دیگر تبدیل نمایند، چالش‌برانگیز است. چرا؟ خوب، مقاطع ضخیم، برآمدگی‌ها، جریانی که حول یک هسته چرخیده و ایجاد موج می­ کند، هندسه­ ی پیچیده، کانال‌ها یا محفظه‌های داخلی، هندسه‌های ارگانیک و غیره برای قالب‌گیری مناسب نیستند. به عبارت دیگر، فقط به این دلیل که چیزی را می­توان چاپ سه بعدی کرد، لزوما به این معنی نیست که می ­توان آن را قالب ­گیری نیز نمود.

در نتیجه، ارائه­ ی پیشنهاد متقابل پیشنهاد در راستای استفاده یا عدم استفاده از چندین فرآیند - همراه با نمونه ­سازی تکراری، می ­تواند یک فرآیند بررسی مفید برای طراحی قطعه باشد. انجام این کار به صورت همزمان، از چند نظر مفید خواهد بود. در ابتدا مشخص می­سازد که آیا قطعه کاربردی است؟ سپس تعیین می ­نماید که این قطعه چگونه می‌تواند با موفقیت به مرحله ی بعدی خود تبدیل شود؟ به روشی که تولید در حجم بالاتر را ممکن می­ سازد. خواه این روش قالب‌گیری باشد، یا ریخته‌گری، ماشین‌کاری، ورقکاری و یا فرآیندی دیگر. احتمالا این نمونه ­سازی چندگانه به شما کمک می کند تا ملاحظات مربوط به قیمت و زمان را نیز دریابید.

در مورد قالب­ گیری تزریقی، شما با محدودیت­ های بیشتری در مورد امکان یا عدم امکان انجام این فرآیند بر روی مواد مواجه خواهید شد؛ زیرا اگر قالب قابل تولید نباشد، طبیعتا قطعه نیز تولید نمی ­شود. برای قالب‌گیری تزریقی باید از تکنیک‌ها و پارامترهای قالب‌گیری بسیاری استفاده نمود.

نمونه‌ای از صنعت پزشکی، آزمایش تأییدیه‌ای است که پرینت سه‌بعدی برای قطعه ­ای مانند یک قفل لوئر ارائه می‌کند که روی سرنگ‌ها قرار گرفته و پیچ می­شود. روش‌های خاصی برای قالب‌گیری این قفل‌ها جهت صرفه‌جویی در هزینه‌ها وجود دارد؛ اما طرح‌ها را می‌توان ابتدا با پرینت سه‌بعدی تأیید نمود؛ به عنوان مثال، قبل از اینکه به دلیل عملکرد مناسب، به سمت مرحله­ ی قالب‌گیری پیش برود، باید از پایین رفتن کافی و محکم شدن آن اطمینان حاصل کرد.

در نهایت، بسته به قطعه‌ای که در حال طراحی است، آزمایش و استفاده از نمونه­ های اولیه­ی چندگانه می‌تواند به شما در جهت بررسی نحوه­ ی عملکرد و اطمینان از مناسب بودن نمونه ­ی اولیه جهت قالب­سازی کمک نماید.

تولید آزمایشی از طریق قالب­گیری

برای حرکت از نمونه ­های اولیه­ ی چاپی به سوی قطعات قالب ­گیری، باید تعدادی از روش­ های طراحی قالب ­گیری در نظر گرفته شده و در صورت لزوم، اعمال شوند. دو مورد از مهم­ترین این تکنیک­ ها، ضخامت دیواره و شیب یکنواخت است؛ هرچند چندین روش دیگر نیز وجود دارد.

تولید از پرینت تا قالب

  نمونه سازی اولیه­ی اجزای جفتی مانند قفل لوئر که روی سرنگ پیچ می­شود، یک راه عالی برای تأیید تناسب و عملکرد قبل از سرمایه­ گذاری در ابزار تولید است.

در اینجا خلاصه ­ای کوتاه آمده است: ضخامت یکنواخت دیواره. حفظ ضخامت یکنواخت دیواره، احتمالا مهمترین نیاز طراحی برای بدست آوردن قطعات قالب­گیری شده­ ی خوب است. داشتن ضخامت یکنواخت دیواره باعث می ­شود پلاستیک ذوب شده به طور یکنواخت قالب را پر نموده و لذا قطعه ­ای دارای اعوجاج، حفره، خطوط نازک اتصال یا سایر عیوب ایجاد نمی ­شود.

شیب. افزودن شیب یا زاویه به دیواره­ های عمودی یک قطعه، جداسازی یا خارج کردن قطعه از قالب را آسان ­تر می ­سازد. قانون اولیه، اعمال 1 درجه شیب به ازای هر اینچ از عمق به حفره­ ی قالب است.

از شعاع یا گوشه­ های گرد برای بهبود جریان پلاستیک به داخل قالب و همچنین یکپارچگی قطعه استفاده کنید. گوشه ­های تیز تنش قطعه ­ی شما را بالا برده و مانع از جریان پلاستیک ذوب شده (رزین) می ­شوند.

آج­زنی، بست­ ها، اتصالات (شیب­گذرها). عواملی از جمله آج ­ها و بست­ های نگهدارنده می­تواند استحکام قطعات ساختاری را افزایش داده و به از بین بردن اعوجاج، حفره و فضاهای خالی کمک کند. آج­ها باید 40 تا 60 درصد ضخامت دیواره­ ی مجاور باشند. استفاده از شیب­گذرها به جای پله­ های تیز می ­تواند تنش را در قسمت ­های میان دیواره ­های ضخیم­ تر و نازک­ تر کاهش دهد.

نافی. طراحی یک دیواره­ ی نازک ­تر روی نافی یا اجزای مونتاژی که دارای یک پیچ هستند، حفره و فضای خالی را از بین می ­برد.

برای اطلاع از جزئیات در مورد دستورالعمل‌های طراحی قالب‌گیری تزریقی، از جمله توصیه‌های مربوط به اندازه­ ی قطعه و مواد، دستورالعمل‌های طراحی ما را در خصوص قالب‌گیری تزریق پلاستیک، که شامل حداکثر ابعاد، فهرست پلاستیک‌های پرکاربرد و پرداخت‌های سطحی، تطبیق رنگ­های سفارشی و گزینه‌های تکمیل ثانویه از جمله دستورالعمل­ های طراحی لاستیک سیلیکون مایع (LSR) و قالب ­گیری سفارشی و الحاقی است، بررسی نمایید.

ملاحظات مواد برای قالب­گیری تزریقی

دو دسته­ ی گسترده از مواد پلاستیکی، ترموپلاستیک ­ها و ترموست­ ها (مثل LSR) هستند. انتخاب یک ماده بر اساس ملاحظات مختلفی است. خواص مکانیکی، فیزیکی، حرارتی و الکتریکی مواد مهم هستند. قابلیت ساخت از جمله ویژگی­ های ضروری ماده است؛ مانند خواص رزین‌ها (مواد پلاستیکی به شکل خام)، از جمله این که تا چه حد ممکن است در برابر تغییر شکل در هنگام سرد شدن مقاوم بوده و چگونه اجزای کوچک قالب را پر می‌کنند. بسته به عملکرد قطعه، ظاهر زیبا نیز ممکن است مهم باشد. مسئله ­ی بعدی، هزینه ­ی تهیه ­ی مواد است. ممکن است ملاحظات خاص دیگری نیز مانند نیاز به رتبه بندی ماده تحت استانداردهای FDA یا UL وجود داشته باشد.

کاهش هزینه ها و زمان بندی تولید

مطمئنا هزینه‌ها و بودجه‌های کلی، به همراه زمان‌بندی و ضرب‌الاجل‌ها نیز ملاحظات کلیدی هستند و ممکن است در برخی موارد احساس شود که به طور ویژه، هزینه مهم‌ترین پارامتر موثر در توسعه ­ی قطعه یا محصول می ­باشد. با این حال، با استفاده از روش­ های تولید مقرون به صرفه­ تر مانند قالب ­گیری، می­توان هزینه­ ها را کاهش داد.

در راستای همین مسائل، یک ضرب‌الاجل نزدیک نیز ممکن است به عنوان یک عامل مهم و موثر احساس شود. با این حال، به لطف روش‌های تولید دیجیتالی که می‌توانند توسعه ­ی محصول را تسریع نمایند، زمان نمونه‌سازی و تولید قطعات و محصولات می‌تواند به طور چشمگیری کوتاه شود.

 

 

دیدگاه خود را بنویسید دیدگاه

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *