ریختهگری تزریقی میکرو چیست؟
ریختهگری میکرو تزریقی به تولید قطعات پلاستیکی با دقت بالا اشاره دارد که در آن محصولات قالبگیری شده معمولاً وزنشان کمتر از ۰.۰۱ گرم تا چند گرم است. در واقع، ممکن است از نظر اندازه کلی استثنائاً کوچک نباشند، اما دارای جزئیات بسیار ریز و دقت ابعادی بالا هستند. چنین اقلام پلاستیکی را میتوان در دسته محصولات ریختهگری میکرو تزریقی طبقهبندی کرد.
در مقایسه با ریختهگری تزریقی استاندارد، ریختهگری میکرو تزریقی نیازهای بیشتری هم بر قالبها و هم بر ماشینهای قالبگیری تحمیل میکند.
کاربردهای ریختهگری تزریقی میکرو
قالبگیری تزریقی میکرو در صنایع مختلف کاربردهای متنوعی دارد، از جمله:
- دندههای ریز: Producing small, precise gears used in various devices and systems.
- اتصالات الکترونیکی: Crafting miniature connectors for electronic equipment.
- سوئیچهای ریز: Manufacturing tiny switches used in electronics.
- محفظهها: Creating compact housings for electronic and mechanical components.
- میراکنندههای چرخشی خودرو: Producing components for automotive systems.
- قطعات خودکار: ساخت قطعات کوچک برای خودکار.
- قطعات پهپاد: Manufacturing precise components for drones.
- هدفونها: Creating intricate components for headphone assembly.
- تجهیزات پزشکی: Developing critical parts for medical devices, including catheter tips, syringe components, microfluidic devices, and surgical instrument components.
این کاربردها نشاندهنده تطبیقپذیری قالبگیری تزریقی میکرو در تولید قطعات پلاستیکی کوچک و با دقت بالا است که در طیف گستردهای از صنایع و محصولات استفاده میشوند.
Unique Methods for Micro Injection Molding Molds
Utilizing mold inserts rather than machining in a single piece
برای قالبهای مورد استفاده در ریختهگری میکرو تزریقی، به دلیل اینکه بسیاری از ویژگیها تنها کسری از میلیمتر اندازه دارند، لازم است روشهایی متفاوت از روشهای متعارف برای ساخت قالب اتخاذ شود. علاوه بر استفاده از تجهیزات ماشینکاری با دقت بالا، معمولاً از درجهای قالب استفاده میشود، به این معنی که ویژگیهای مختلف به صورت جداگانه پردازش و سپس مونتاژ میشوند. این رویکرد فرآیند ماشینکاری را ساده و هزینهها را کاهش میدهد.
An example of forming an undercut feature through the use of inserts
به عنوان مثال، ساختار زیربرش در محصول نشاندادهشده در زیر را در نظر بگیرید. اگر به صورت یک تکه پردازش شود، منجر به شعاعهای انتقال بیش از حد بزرگ میشود. این شعاعها در گوشههای داخلی رخ میدهند. این میتواند مانع از قفل شدن و چفت شدن ایمن محصول با قطعات جفتشونده آن شود.
این به این دلیل است که ماشینکاری تکقطعه، چه با استفاده از فرزها یا الکترودها، به ناچار لبههای گرد در گوشههای تیز ایجاد میکند که منجر به قوسهای ناخواسته در گوشههای داخلی قالب میشود. استفاده از درجها امکان دستیابی به زوایای تیز کامل در این انتقالهای گوشه داخلی را فراهم میکند.
More examples of micro-molded electronic connectors
اتصالات الکترونیکی یکی از رایجترین کاربردهای قالبگیری تزریقی میکرو هستند. ابتدا، کنتاکتهای فلزی داخل اتصال به صورت رول پرس و آبکاری میشوند. سپس، قالبگیری درجی در اطراف کنتاکتهای فلزی در حالی که هنوز به صورت رول هستند انجام میشود. در نهایت، این پینهای فلزی روی دستگاه پرس شکلدهی و جدا میشوند.
برخی ویژگیهای این اتصالات بسیار کوچک هستند، به عنوان مثال، عرض شکافها تنها بین ۰٫۲ تا ۰٫۳ میلیمتر است. این ویژگیهای خاص روی درجهای قالب با استفاده از سنگزنی دقیق با عرض چرخ سنگ تنها ۰٫۲-۰٫۳ میلیمتر ماشینکاری میشوند.
به طور مشابه، سوراخهای فرورفته روی درجهای قالب، که تقریباً اندازه یکسانی دارند، با استفاده از ماشینکاری تخلیه الکتریکی آینهای (EDM) پردازش میشوند.
به راحتی میتوان دید که اگر این ویژگیها با استفاده از درجهای جداگانه پردازش نمیشدند بلکه به عنوان بخشی از کل قالب بودند، پیچیدگی کار به طور قابل توجهی افزایش مییافت.
بازرسی ابعادی قالبها:
هنگام بازرسی ابعاد این قالبها، پروژکتور بر CMM (آشکارساز مختصات سهبعدی) ترجیح داده میشود. دلیل این انتخاب این است که شعاع پروب دومی معمولاً بیش از حد بزرگ است تا بتواند ویژگیهای ریز این قالبها را به دقت اندازهگیری کند.
نتیجهگیری: تولید قالبهای تزریقی دقیق برای قطعات ریز نه تنها نیازمند تجهیزات پردازش با دقت بالا، بلکه مهندسان بسیار ماهر است. هر دو عنصر حیاتی هستند و نمیتوان جایگزین شوند. این ترکیب از فناوری پیشرفته و مهارت متخصص برای برآورده کردن استانداردهای دقیق ریختهگری میکرو تزریقی ضروری است.
How to Inspect Tiny Injection Molded Parts
وقتی نوبت به تولید قطعات تزریقی کوچک میرسد، سه الزام حیاتی برای اطمینان از کیفیت و دقت وجود دارد:
جزئیات دقیق: دقت کلیدی است. هر جنبه از طراحی اصلی باید به طور دقیق بازتولید شود. به عنوان مثال، اگر طراحی گوشههای واضح با شعاع قوس ۰.۰۵ میلیمتر را مشخص میکند، ضروری است که این اندازه رعایت شود. انحرافات، مانند افزایش به ۰.۱-۰.۲ میلیمتر، میتواند منجر به از دست رفتن جزئیات و ظاهر تار در محصول نهایی شود.
دقت ابعادی: دقت ابعادی استاندارد برای قطعات ریختهگری تزریقی معمولی معمولاً در محدوده ۰.۱-۰.۲ میلیمتر است. با این حال، برای قطعات دقیق کوچک، این دقت باید کمتر از ۰.۰۵ میلیمتر باشد. حفظ این سطح از دقت برای عملکرد و تناسب قطعه حیاتی است.
دقت وزن: دقت وزن در ریختهگری تزریقی معمولی میتواند به ±۱۱TP3T از وزن محصول دست یابد. در ریختهگری تزریقی دقیق، این دقت به ±۰.۵۱TP3T تنگ میشود و برای قالبگیری فوق دقیق، به زیر ±۰.۳۱TP3T میرسد. این پارامتر حیاتی است زیرا نه تنها دقت فرآیند قالبگیری را منعکس میکند، بلکه به طور غیرمستقیم دقت کلی قطعه را نشان میدهد.
در برخی موارد، قطعات تزریقی کوچک ممکن است عمدتاً نیاز به جزئیات دقیق داشته باشند بدون اینکه الزامات سختگیرانهای برای دقت ابعادی و وزنی داشته باشند. یک مثال کلاسیک کلاهخودهای اسباببازیهای لگو است، که تمرکز بر تکثیر دقیق جزئیات ظاهری است.
اندازهگیری دقت ابعادی در قطعات پلاستیکی میتواند به دلیل کشسانی مواد چالشبرانگیز باشد. معمولاً از گیجهای عبور و توقف برای این منظور استفاده میشود. از سوی دیگر، دقت وزنی نسبتاً آسانتر و سریعتر قابل اندازهگیری است. این یک شاخص مفید از دقت فرآیند قالبگیری است و اغلب به عنوان یک پارامتر آزمایش کلیدی استفاده میشود.
Requirements for Injection Molding Machines
مهم است که تشخیص داده شود ماشینهای قالبگیری تزریقی استاندارد ممکن است همیشه برای قطعات قالبگیری شده میکرو مناسب نباشند، به دلیل دو الزام خاص قالبگیری تزریقی میکرو.
- اندازه پیچ کوچکتر: Micro molded products weigh only tenths of a gram or even less. Using a larger screw means the molten plastic stays too long in the high-temperature environment of the barrel, possibly causing molecular chain breakage. This can negatively affect the material’s properties.
- فشار تزریق بالاتر: To ensure the product fills the mold cavity and replicates every feature, micro injection molding requires comparatively higher injection pressure.
Machine Options Based on Production Needs
بسته به حجم سفارش و وزن محصولات میکرو قالبگیری شده در حال پردازش، دو گزینه در دسترس است:
- گزینه ۱ – استفاده از استاندارد دستگاههای ریختهگری تزریقی: For very small batches, the cost of changing screws or using a specialized machine may be higher. In such cases, it might be necessary to periodically remove some molten plastic to ensure it doesn’t stay in the barrel too long. However, for larger batches, it’s feasible to switch to screws with smaller diameters.
- Option 2 – Using Specialized Micro Injection Molding Machines: Well-known brands in this field include سودیک, فانوک, and Toyo. These machines usually have a clamping force of only 40 tons, or even as low as 15 tons, compared to a standard 80-ton machine. They offer higher injection pressures, often exceeding 200Mpa and sometimes reaching up to 400Mpa.
Features of High-End Injection Molding Machines
این ماشینهای پیشرفته با چندین ویژگی پیشرفته همراه هستند:
- حالت تمام الکتریکی: Most high-precision injection molding machines use all-electric mode, eliminating the need for a hydraulic system and using a private server system to control movement. This improves accuracy and reduces energy consumption.
- ساختار ترکیبی پیچ-پلانجر: This is adopted by some machines to ensure consistent plasticization, crucial for maintaining the quality of the final product.
- PID (Proportional Integral Differential) Temperature Control: This mechanism is vital for maintaining optimal temperatures throughout the injection molding process.
- Screw and Nut Mechanism for Mold Operations: These machines use a screw and nut mechanism for mold opening, closing, and ejection pin ejection. The precision of this mechanism is remarkable, with a transmission accuracy of up to 0.01mm.
- نوع جدید حسگر نیرو: This technology is employed to accurately control the injection back pressure, ensuring stable dimensional accuracy of the molded parts.
به طور خلاصه، برای دستههای کوچک و زمانی که الزامات دقت سختگیرانه نیستند، میتوان از ماشینهای قالبگیری تزریقی همهکاره استفاده کرد، احتمالاً با یک مارپیچ کوچکتر. در غیر این صورت، لازم است ماشینهای قالبگیری تزریقی دقیق تخصصی میکرو قالبگیری انتخاب شوند.
Precautions to Consider in the Micro Injection Molding Process
فرآیند قالبگیری تزریقی برای محصولات پلاستیکی میکرو در مقایسه با محصولات پلاستیکی معمولی الزامات متمایزی دارد، به ویژه از نظر دما، فشار و سرعت تزریق.
دما: محصولات پلاستیکی میکرو معمولاً به دمای تزریق بالاتری نیاز دارند تا سیالیت ماده و پر شدن کامل قالب را تضمین کنند. کنترل دقیق دما حیاتی است. این شامل تنظیم دقیق دمای بشکه، دمای قالب و دمای رانر گرم میشود. چنین کنترلی برای جلوگیری از مشکلاتی مانند تخریب حرارتی، تنش حرارتی و تغییر شکل حرارتی ضروری است.
فشار: هر دو فشار تزریق و فشار نگهدارنده برای محصولات پلاستیکی میکرو معمولاً بالاتر از محصولات پلاستیکی استاندارد است. این برای غلبه بر مقاومت افزایش یافته و نرخ انقباض بالا در حفرههای قالب میکرو است. کنترل فشار بالا ضروری است، شامل مدیریت دقیق اندازه فشار تزریق، تقسیمبندی و نقاط سوئیچینگ. کنترل مناسب کمک میکند تا از عیوبی مانند تزریق ناقص، فلاش، حفرههای انقباض، و تاب برداشتن جلوگیری شود.
سرعت تزریق: محصولات میکروپلاستیک معمولاً سریعتر از نمونههای معمولی تزریق میشوند تا پرکردن سریع و خنککاری یکنواخت حاصل شود. کنترل سرعت تزریق حیاتی است، از جمله مدیریت دقیق اندازه، تقسیمبندی و نقاط تغییر آن. این به جلوگیری از مشکلاتی مانند پرش، سوختگی، خطوط جریان و خطوط جوش کمک میکند.
به طور خلاصه، پارامترهای قالبگیری تزریقی برای محصولات پلاستیکی میکرو نیاز به دقت، کارایی و پایداری بالا دارند. دستیابی به این امر مستلزم استفاده از ماشینهای قالبگیری تزریقی دقیق اختصاصی و قالبهای میکرو تخصصی است. این ابزارها و تکنیکها برای تولید موفقیتآمیز قطعات پلاستیکی میکرو با کیفیت بالا ضروری هستند.
Reverse Engineering of Tiny Injection Molded Products
مهندسی معکوس اقلام پلاستیکی کوچک یک ماجراجویی جذاب اما چالشبرانگیز است. مانند یک کارآگاه بودن است، که نقشههای سهبعدی را از محصولات واقعی سرهم میکند. اما هرچه آیتم کوچکتر باشد، این پازل پیچیدهتر میشود.
چالش فناوری اسکن: تصور کنید از یک اسکنر برای ثبت هر جزئیات یک محصول در سه بعد استفاده میکنید. برای اقلام بزرگتر خوب کار میکند، درست است؟ اما با چیزهای کوچک، داستان متفاوت است. اسکنرها مشکل دارند زیرا نمیتوانند جزئیات کافی را در فضای کوچک بین نقاط بگنجانند. مثل این است که سعی کنید کتابی را بخوانید که نیمی از حروف آن گم شده است – تصویر کامل را نخواهید گرفت.
نقش تخصص طراح و ابزارهای کاربردی: اینجاست که طراحان ما میدرخشند. آنها با تخصص خود وارد عمل میشوند، به مدلسازی سهبعدی دستی روی میآورند و از ابزارهایی مانند پروژکتور و کولیس ورنیه برای تعیین دقیق اندازههای ویژگیهای مهم استفاده میکنند. کمی قدیمی است، اما کار میکند.
یک ماجراجویی واقعی – کلاهخود اسباببازی لگو: بیایید کلاهخودهای اسباببازی لگو را به عنوان مثال در نظر بگیریم. تیم ما، با تکیه بر تجربه خود و گردآوری ایدههایشان برای تنظیم و بهبود، به بازآفرینی این شگفتیهای کوچک پرداخت. تهیه یک کپی دقیق سخت است، اما نتیجه نهایی؟ طراحی که عیناً شبیه نمونه اصلی است. این سفر ترکیب جادویی فناوری، مهارت دستی و کار تیمی مورد نیاز برای مهندسی معکوس این شاهکارهای مینیاتوری را نشان میدهد.
خلاصه
In conclusion, micro injection molding demands precision in machinery, mold design, and process control, blending advanced technology with expert craftsmanship to create intricate, high-quality plastic components.
