قالب دهی سریع تزریق، تغییر تولید نمونه اولیه را تسریع می کند

در طول مراحل اولیه طراحی محصول، آیا تا به حال با هزینه های قالب بالا و زمان های تولید طولانی دست و پنجه نرم کرده اید؟ فناوری قالب گیری تزریق سریع (RIM) به طور خاص برای مقابله با این چالش ها توسعه یافته است. RIM با ارائه چرخه‌های تحویل کوتاه‌تر و هزینه‌های کمتر، راه‌حلی ایده‌آل برای تولید قطعات پلاستیکی در دسته‌های کوچک ارائه می‌کند که به عنوان ابزاری حیاتی برای اعتبارسنجی نمونه اولیه، دوره‌های تولید محدود، و پل زدن به تولید در مقیاس کامل عمل می‌کند.

قالب گیری تزریقی سریع یک فرآیند قالب گیری تزریقی تخصصی است که برای تولید مقادیر کم قطعات پلاستیکی طراحی شده است. مشخصه تعیین کننده آن در مقایسه با قالب گیری تزریقی تولید سنتی به طور قابل توجهی زمان کوتاه تر است. در حالی که RIM از تجهیزات مشابه قالب‌گیری تزریقی استاندارد استفاده می‌کند، طراحی قالب آن، چرخش سریع را نسبت به دوام طولانی‌مدت در اولویت قرار می‌دهد. این جدول زمانی تسریع‌شده از طریق استفاده از مواد قالب نرم‌تر مانند آلومینیوم به دست می‌آید که ماشین‌کاری ارزان‌تر و آسان‌تر از فولادهای ابزار سخت‌شده مورد استفاده در قالب‌های معمولی است. اگرچه این قالب ها دوام تولید انبوه را ندارند، اما برای تولید در دسته های کوچک کاملاً مناسب هستند.

RIM از تجهیزات و تکنیک‌های قالب‌گیری تزریقی استاندارد استفاده می‌کند، اما خود را از طریق کاهش زمان سرب و هزینه‌های کمتر متمایز می‌کند. این مزیت سرعت به‌ویژه برای نمونه‌های اولیه سفارشی و دوره‌های تولید محدود ارزشمند است، و به طراحان اجازه می‌دهد تا مشکلات احتمالی را قبل از متعهد شدن به تولید در مقیاس کامل شناسایی و حل کنند. محرک اصلی این کارایی، استفاده از قالب‌های ارزان قیمت و به راحتی ماشین‌کاری است که می‌توانند در عرض چند هفته تکمیل شوند.

مهم است که RIM را از قالب گیری تزریقی واکنشی متمایز کنیم، که شامل مخلوط کردن پلیمرهای ترموست مایع (مانند پلی اورتان) است که از نظر شیمیایی در قالب عمل می کنند. RIM در عوض بر بهینه سازی فرآیند تولید قالب در تکنیک های قالب گیری تزریقی استاندارد برای کوتاه کردن چرخه های تولید تمرکز می کند.

RIM در درجه اول در نمونه سازی، تحقیق و توسعه سناریوهایی استفاده می شود که حجم تولید معمولاً از ده ها هزار قطعه تجاوز نمی کند. این فناوری برای دسته هایی از ده ها تا تقریباً 10000 قطعه مناسب است، بسته به پیچیدگی قطعه و مواد قالب. این به مهندسان اجازه می‌دهد تا طرح‌ها را با حداقل سرمایه‌گذاری آزمایش کنند و از هزینه‌های قابل توجه و زمان‌بندی طولانی‌تر مورد نیاز برای ابزار تولید در مقیاس کامل اجتناب کنند.

قالب های تولید سنتی گران هستند زیرا باید از مواد بسیار مقاوم در برابر سایش ساخته شوند تا در برابر سختی های استفاده طولانی مدت مقاومت کنند. RIM به عنوان یک پل مقرون به صرفه بین طراحی اولیه و تولید کامل عمل می کند و امکان آزمایش محصولات، مواد و ابزارهای طراحی جدید را فراهم می کند. همچنین برای پاسخ به افزایش ناگهانی تقاضای محصول ارزشمند است.

قطعات طراحی شده برای قالب گیری تزریقی سریع باید از اصول استاندارد طراحی برای ساخت (DFM) برای قالب گیری تزریقی پیروی کنند. قالب های RIM به طور خاص برای صرفه جویی و ساخت سریع مهندسی شده اند و معمولاً از مواد استاندارد و به راحتی در دسترس استفاده می کنند. قالب‌های آلومینیومی به دلیل ماشین‌کاری آسان‌تر و سریع‌تر، انتخاب رایجی هستند، اگرچه نمی‌توانند در برابر تولید با حجم بالا مقاومت کنند.

پس از ساخت، دو نیمه قالب RIM (هسته و حفره) بر روی صفحات ثابت و متحرک یک دستگاه قالب گیری تزریقی استاندارد نصب می شود. فرآیند باقی مانده منعکس کننده قالب گیری تزریقی معمولی است: قالب به نصف بسته می شود، سیلندرهای هیدرولیک آنها را در جای خود محکم می کنند و چرخه تزریق آغاز می شود.

در عمل، فرآیند RIM با وارد شدن گلوله‌های رزین گرمانرم به یک پیچ در بشکه آغاز می‌شود. گرمای بخاری های بشکه ای خارجی و نیروهای برشی ایجاد شده بین گلوله ها و پیچ دوار، پلاستیک را ذوب می کند. هنگامی که مواد کافی ذوب شد، پیچ پلاستیک را از طریق یک نازل به داخل قالب فشار می دهد، با یک شیر برگشتی که مانع از جریان برگشتی می شود. پلاستیک پرفشار، حفره قالب را پر می کند، با سیلندرهای هیدرولیک که از عدم نشتی در خط جداسازی اطمینان می دهد. پس از چند ثانیه خنک شدن، قالب باز می شود، پین های اجکتور قسمت جامد شده را جدا می کنند و چرخه تکرار می شود. قابل ذکر است که RIM قطعات جداگانه را سریعتر از قالب گیری تزریقی استاندارد تولید نمی کند - مزیت آن در ساخت سریعتر قالب است.

تجهیزات RIM توسط همان سازندگانی تولید می‌شوند که ماشین‌های قالب‌گیری تزریقی استاندارد را تولید می‌کنند و تامین‌کنندگان اصلی آن در آسیا (به ویژه چین و ژاپن)، اروپا و ایالات متحده قرار دارند. تنها تفاوت تجهیزات RIM و قالب‌گیری تزریقی استاندارد در قالب‌هایی است که توسط تولیدکنندگان تخصصی قالب تولید می‌شوند.

اجزای اصلی پرس RIM عبارتند از:

• هاپر:گلوله های ترموپلاستیک را به سیستم تغذیه می کند، که اغلب مجهز به قابلیت خشک کردن یا پیش گرم کردن برای بهبود قوام مذاب و کاهش زمان چرخه است.
• پیچ رفت و برگشتی:اندازه گیری و حمل و نقل مواد در حالی که تولید گرما از طریق نیروهای برشی برای ذوب پلاستیک.
• بشکه:پیچ را در خود جای داده و پلاستیک مذاب را به سمت قالب هدایت می کند.
• بخاری ها:عناصر الکتریکی دور بشکه پیچیده شده اند تا به ذوب شدن پلاستیک کمک کنند.
• نازل:پلاستیک مذاب را به داخل قالب هدایت می کند و به طور بالقوه فیلترها یا ویژگی های مخلوط را در خود جای می دهد.
• قالب:به طور معمول ساختار آلومینیومی یا فولادی نرم، که برای صدها تا هزاران چرخه بسته به پیچیدگی قطعه و سایندگی مواد طراحی شده است.
• بخش:محصول نهایی که برای کیفیت مطلوب باید اصول قالب گیری تزریقی DFM را رعایت کند.

RIM در درجه اول از ترموپلاستیک های مختلف از گریدهای کالا (مانند پلی پروپیلن) تا مواد مهندسی (مانند نایلون و پلی کربنات) استفاده می کند. ضخامت دیوارهای معمولی از 1 تا 3 میلی متر متغیر است، اگرچه ابعاد بهینه بسته به مواد متفاوت است.

انتخاب مواد باید با استفاده نهایی محصول مطابقت داشته باشد. از آنجایی که RIM اغلب طراحی و تولید کامل را پل می کند، استفاده از مواد یکسان تست دقیق را تضمین می کند. یک مزیت کلیدی RIM توانایی ارزیابی مواد متعدد قبل از انتخاب نهایی با در نظر گرفتن عواملی مانند هزینه، مقاومت مکانیکی، مقاومت در برابر اشعه ماوراء بنفش، خواص الکتریکی و تحمل حرارت است. این خواص را می توان با افزودنی هایی مانند شیشه یا الیاف کربن افزایش داد، اگرچه چنین مواد ساینده ممکن است طول عمر قالب را کاهش دهند.

مزایای اصلی RIM عبارتند از کوتاه شدن زمان تولید، اعتبار سنجی طراحی قبل از تولید کامل، و انعطاف پذیری برای آزمایش مواد متعدد. این به ویژه برای ابزارسازی پل و تولید بر اساس تقاضای دسته های کوچک ارزشمند است.

توانایی این فناوری در فشرده‌سازی چشمگیر جدول زمانی از طراحی به نمونه‌های اولیه کاربردی - در مقایسه با ابزارهای تولید سنتی - آن را به منبعی ضروری برای تیم‌های توسعه محصول تبدیل می‌کند.