طباعة ثلاثية الأبعاد لسطح المكتب تسرع من ابتكار قولبة الحقن

الحقن بالقالب هو عملية تصنيع مستخدمة على نطاق واسع للمنتجات البلاستيكية. في حين تتفوق قوالب معدن CNC التقليدية في الإنتاج بكميات كبيرة، فإنها تمثل تحديات كبيرة للإنتاج بكميات صغيرة: التكاليف المرتفعة والمهل الزمنية الطويلة. بالنسبة للنماذج الأولية والاحتياجات منخفضة الحجم (حوالي 10-1000 وحدة)، توفر قوالب الحقن المطبوعة ثلاثية الأبعاد بديلاً فعالاً من حيث الوقت والتكلفة. يتيح هذا النهج أيضًا مرونة أكبر، مما يسمح للمهندسين والمصممين باختبار تصميمات القوالب وإجراء تعديلات بسهولة والتكرار بشكل أسرع بتكلفة أقل بكثير من التصنيع باستخدام الحاسب الآلي.

يعد استخدام طابعة ستيريو ليثوغرافي (SLA) ثلاثية الأبعاد - مثل Formlabs Form 3+ - لإنشاء قوالب مخصصة أمرًا بسيطًا، حيث يجمع بين فوائد الطباعة ثلاثية الأبعاد وتقنيات التشكيل التقليدية. فيما يلي دليل شامل لإعداد نظام حقن بالقالب ذاتي الصنع، بما في ذلك الأدوات الأساسية وأفضل الممارسات.

يتطلب إعداد نظام تشكيل البلاستيك ذاتي الصنع بعض الاستثمار الأولي، ولكن يمكن للمدخرات طويلة الأجل في الوقت والتكلفة أن تبرر الجهد المبذول. إليك ما ستحتاج إليه:

• طابعة راتنج SLA ثلاثية الأبعاد مكتبية عالية الأداء:تنتج نماذج مثل Formlabs Form 3+ قوالب دقيقة بأسطح نهائية ناعمة، مما يضمن أجزاء مصبوبة عالية الجودة.
• مواد طباعة ثلاثية الأبعاد قادرة على تحمل درجات حرارة وضغوط الحقن بالقالب:تشمل الراتنجات الموصى بها:
  • راتنج Rigid 10K:مادة صناعية مملوءة بالزجاج ذات ثبات حراري عالٍ (HDT: 218 درجة مئوية @ 0.45 ميجا باسكال) وصلابة (معامل الشد: 10000 ميجا باسكال).
  • راتنج عالي الحرارة:مع درجة حرارة انحراف حراري تبلغ 238 درجة مئوية @ 0.45 ميجا باسكال، هذه المادة الهشة ولكن المقاومة للحرارة مثالية للتشكيل في درجات الحرارة المرتفعة.
  • راتنج Grey Pro:يوفر توصيلية حرارية أقل، مما يؤدي إلى أوقات تبريد أطول، ولكنه أكثر متانة للاستخدام المطول.
• آلة حقن بالقالب مكتبية:تشمل الخيارات Galomb Model-B100 أو Holipress أو Minijector أو Morgan أو APSX أو أنظمة Micromolder. تعتبر الآلات الآلية مثل Babyplast مناسبة لإنتاج الأجزاء الصغيرة.
• حبيبات بلاستيكية من اختيارك
• برنامج CAD لتصميم القوالب (مثل Blender)

ملحوظة:هذه الطريقة هي الأنسب لإنتاج دفعات صغيرة من الأجزاء الصغيرة. قد تظل المكونات الأكبر حجمًا تتطلب عمليات صناعية.

ابدأ بتصميم إدخالات القوالب في برنامج CAD (يستخدم Blender هنا، ولكن سير العمل مشابه في الأدوات الأخرى):

1. قم بتنزيل قالب إدخال قالب فارغ أو صمم قالبًا خاصًا بك.
2. استورد كلا نصفي قلب القالب والنموذج ثلاثي الأبعاد الخاص بك في أداة CAD.
3. استخدم العمليات المنطقية لطرح هندسة الجزء من نصفي القالب، مما يضمن المحاذاة الصحيحة مع مدخل الحقن.
4. قم بتصدير كل نصف قالب للطباعة.

حدد راتنجًا بناءً على متطلبات التشكيل الخاصة بك:

للحصول على أفضل النتائج، قم بتوجيه وجه تجويف القالب لأعلى في أداة التقطيع (مثل PreForm) لتبسيط المعالجة اللاحقة وضمان الأسطح الملساء.

مع القالب المطبوع ثلاثي الأبعاد جاهزًا، انتقل إلى الحقن بالقالب باستخدام مواد مثل:

• LDPE، PP، PA، PE
• TPE، TPU، PLA، ABS
• ASA، HDPE، EVA، PS، POM

لمنع التصاق الأجزاء وتدهور القالب، ضع عامل إطلاق يعتمد على السيليكون. اتبع تعليمات جهازك للحصول على أفضل النتائج.

• استخدم ارتفاعات طبقة أصغر (50 أو 25 ميكرون) لتقليل خطوط الطباعة المرئية على الأجزاء النهائية.
• قم بدمج زوايا مسودة 2-5 درجات على الأسطح الرأسية لتسهيل إزالة الأجزاء.
• قم بتلميع خطوط الفصل بورق صنفرة ناعم لتقليل الوميض.
• قم بتبريد الأجزاء بشكل أسرع باستخدام حمام مائي لتقليل التشوه.
• قم بإزاحة التفاصيل المنقوشة بمقدار 1 مم على الأقل من السطح.
• أضف سمكًا إضافيًا يبلغ 0.125 مم للقوالب ذات الإطارات المصنوعة من الألومنيوم لضمان الإغلاق تحت الضغط.

من خلال الجمع بين الطباعة ثلاثية الأبعاد والحقن بالقالب، يمكن للمصنعين تحقيق نماذج أولية سريعة وفعالة من حيث التكلفة وإنتاج دفعات صغيرة، وتسريع الوقت اللازم لطرح المنتجات الجديدة في السوق.