“พลาสติก” สิ่งที่มีอยู่มากมายรอบตัวเรา และในอนาคตพลาสติกก็จะถูกนำมาใช้ทดแทนโลหะมากขึ้นและมากขึ้นเรื่อย ๆ แต่ในการฉีดพลาสติกนั้นจะมีความซับซ้อนและบางครั้งก็จะเกิดปัญหากับชิ้นงานได้ขึ้นเช่นกัน เช่น ฉีดชิ้นงานออกมาไม่ได้คุณภาพ บิดเบี้ยว เสียรูป ประกอบกันไม่เข้า เป็นต้น
ในบทความนี้เราจะมาพูดถึงการฉีดพลาสติกว่ามีกี่ประเภท วัสดุต่าง ๆ ที่ใช้ รวมไปถึงวิธีการในการคำนวณเพื่อที่จะหลีกเลี่ยงปัญหาต่าง ๆ ในการฉีดพลาสติก
วัสดุที่ใช้ในงานฉีดพลาสติก
สำหรับวัสดุที่ใช้ในงานฉีดพลาสติกมี 2 ประเภท ได้แก่
เทอร์โมพลาสติก (thermoplastic) ซึ่งจะใช้วิธีการฉีดแบบ Injection Molding เมื่อมีเม็ดพลาสติกเข้ามา จะมีการให้ความร้อน (melt) และถูกฉีดต่อเข้าไปยังแม่พิมพ์ หลังจากนั้นเมื่อผ่านกรรมวิธีการ cooling แล้ว รอจนกว่าชิ้นงานจะเกิดการเซ็ตตัว เมื่อแกะแม่พิมพ์ออกก็จะได้เป็นชิ้นงานขึ้นมา
เทอร์โมเซ็ต (thermoset) ใช้วิธีการฉีดแบบทำปฏิกิริยาหรือที่เรียกว่า Reaction Injection Molding ซึ่งเป็นการผสมกันระหว่างของสองอย่าง เช่น วัสดุที่เป็น Polyurethane ก็เกิดจากการผสมกันระหว่าง Isocyanate และ Polyol ถูกฉีดมาด้วยความดันสูง ผ่านเข้ามาปะทะกัน และเกิดการผสมกัน จากนั้นก็จะถูกฉีดส่งต่อเข้าไปยังแม่พิมพ์เช่นกัน ผ่านกรรมวิธีการ cooling รอจนกว่าชิ้นงานเกิดการเซ็ตตัว แกะแม่พิมพ์ได้ออกมาเป็นชิ้นงานเช่นเดียวกัน
ข้อสังเกต ประโยชน์ของวัสดุที่เป็น Thermoplastic คือสามารถที่จะนำกลับมาใช้ได้ใหม่ (เข้าสู่กระบวนการฉีดได้อีก) แต่วัสดุที่เป็น Thermoset จะไม่สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้
คุณภาพของงานฉีดพลาสติก
คุณภาพของงานฉีดพลาสติกนั้นก็ขึ้นอยู่กับการออกแบบแม่พิมพ์ด้วยเช่นกัน เพราะถ้าหากการออกแบบแม่พิมพ์ไม่เหมาะสม เช่น การดีไซน์เกต, เวลา รวมไปถึงแรงดันในการฉีดทั้งหมดส่งผลไปถึงคุณภาพในการฉีดชิ้นงาน เช่น ฉีดชิ้นงานไม่เต็ม หรือเกิดการบิดเบี้ยวเสียรูประหว่างการฉีด ซึ่งเราจะต้องกลับมาดูที่ตัวแม่พิมพ์ว่ามีจุดใดที่ต้องแก้ไข และทำการ rework ที่ตัวแม่พิมพ์
Rework แม่พิมพ์ต้องคำนึงถึงอะไรบ้าง
ในการ rework แม่พิมพ์หากเราสามารถแก้ไขที่ตัวแม่พิมพ์ได้เลยก็ไม่ต้องเสียต้นทุนมาก แต่ถ้าไม่สามารถที่จะแก้ไขได้ก็จะต้องทำแม่พิมพ์ออกมาใหม่นำมาซึ่งต้นทุนอันมหาศาล ซึ่งเป็นข้อควรระวังอย่างมากว่าก่อนที่เราจะทำการออกแบบและสร้างตัวแม่พิมพ์ออกมา จะต้องมีการคำนวณและวิเคราะห์ดูว่าตัวแม่พิมพ์ของเราถ้าผลิตออกมาแล้วจะสามารถฉีดชิ้นงานได้อย่างมีคุณภาพหรือไม่
SOLIDWORKS Plastic กับการออกแบบพลาสติกอย่างมีประสิทธิภาพ
SOLIDWORKS Plastic มี Plastic Simulation ซึ่งสามารถวิเคราะห์ทั้งวัสดุที่เป็น Thermoplastic และ Thermoset โดยวิเคราะห์ในส่วนของ Cavity, Fill time ต่าง ๆ หรือดูในเรื่องของการบิดเบี้ยวของชิ้นงาน ที่เป็นส่วนสำคัญในการออกแบบ
SOLIDWORKS Plastic สามารถที่จะช่วยทั้งผู้ออกแบบชิ้นส่วนและผู้ออกแบบแม่พิมพ์ เพื่อที่จะตรวจสอบการไหลในระหว่างการฉีดขึ้นรูปได้ ซึ่งมีขั้นตอนในการตั้งค่าอย่างง่าย ๆ สามารถใช้ Auto Mesh หรือ Manual Mesh เพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่ถูกต้องมากยิ่งขึ้นสำหรับชิ้นงานที่ซับซ้อนได้
แน่นอนว่าสิ่งที่สำคัญที่สุดในการออกแบบคือ Material หรือวัสดุที่ใช้ ซึ่งใน SOLIDWORKS Plastic เรามี Material ให้เลือกมากกว่า 5,000 เกรด และมี properties ของ Material ให้เลือกอย่างครบถ้วนมากเช่นกัน สามารถปรับแต่ง Material ได้ในแบบของเราเองเพียงคลิกที่ User-defined Database และสามารถที่จะ Copy & Paste ตัว Material ที่เราอยากจะใช้ได้
สมมติว่าเราเลือกใช้วัสดุที่เป็น Thermoset เมื่อเข้าไปที่หน้าของ Polymer Product Manager เลือก Tab Viscosity เราก็สามารถที่จะเลือกได้ว่าวัสดุที่ใช้ในการฉีดนั้นเป็น Thermoplastic หรือ Thermoset เพื่อจำลองการขึ้นรูปในแบบของ Reaction Injection Molding ได้
ในการระบุตำแหน่งการฉีดหรือ Injection Location เราสามารถที่จะระบุได้ว่าให้แกรมวางจุดในการฉีดให้เราแบบอัตโนมัติ หรือจะวางจุดในการฉีดแบบ manual เอง รวมไปถึง การกำหนดขนาดของเกตด้วยเช่นกัน จากนั้นก็สามารถทำการ run simulation และดูผลลัพธ์การไหล (คลิกที่ Flow Results) ของพลาสติกได้ ทำให้เราเห็น Fill Time และสามารถระบุปัญหาการไหลของแม่พิมพ์ได้ว่าทำให้เกิด air trap, weld line มีการหดตัว หรือเกิดรอยยุบ หรือไม่
ซึ่งถ้าหากคุณผู้อ่านทำงานด้านออกแบบหรือเกี่ยวกับพลาสติกเป็นประจำ ก็จะประทับใจในความสามารถของ SOLIDWORKS Plastic ที่ใช้งานได้อย่างง่าย รวดเร็ว และแม่นยำ อีกทั้งยังช่วยลดต้นทุนทางธุรกิจได้ด้วย
การผลิตแม่พิมพ์
หลังจากงานดีไซน์สิ่งที่สำคัญคือการผลิตแม่พิมพ์ ด้วย SOLIDWORKS CAM ที่มี Database ของเครื่องจักร CNC ครบถ้วน และด้วยความสามารถในการทำงานทั้ง Part และ Assembly ตั้งแต่ Milling, Turning, Cut Depth และ Tool Type เรียกได้ว่า SOLIDWORKS มี add in ที่สามารถทำงานได้อย่างครอบคลุม (Single Integration Solution) ตั้งแต่งาน Design ไปถึง Manufacturing ได้อย่างสมบูรณ์
อย่างที่ได้เล่าไปแล้วว่า SOLIDWORKS Plastic นั้นช่วยลดความซับซ้อนจากการคำนวณแม่พิมพ์ของเราได้ ทำให้เราสามารถมั่นใจได้ว่างานออกแบบเราใช้ได้ตั้งแต่ครั้งแรก ไม่ต้องเสียเวลาทำ Prototype หลายตัว ทำให้เรามีเวลาในการไปโฟกัสที่การออกแบบได้มากยิ่งขึ้น สำหรับ SOLIDWORKS Plastic สามารถที่จะสอบถามข้อมูลเพิ่มเติมได้จากทาง Metro SOLIDWORKS โทร 02-089-4145
หรือคลิกสอบถามข้อมูลที่ https://metrosystems-des.com/solidworks/contact-us/