אחת ההחלטות הראשונות בתכנון מארז או חלק מוזרק היא בחירת עובי דופן לחלק פלסטיק, והיא משפיעה כמעט על כל דבר אחר בפרויקט: זמן המחזור בייצור, מחיר החלק, החוזק המכני, איכות פני השטח ואפילו לוח הזמנים לתיקוני תבנית. אנחנו בפרוג'קטס האוס רואים לא מעט דגמים שנראים מצוין על המסך אך מגיעים למפעל עם דפנות עבות מדי או לא אחידות, ואז מתחילות הבעיות. במאמר הזה נסביר איך קובעים עובי דופן נכון כבר בשלב הדגם, ומה לבדוק לפני שעוברים לתבנית.
למה עובי דופן הוא הפרמטר הקריטי
בהזרקת פלסטיק החומר נכנס לחלל התבנית במצב מותך ומתקרר. זמן הקירור גדל בערך ביחס לריבוע של עובי הדופן, כך שהכפלת העובי מרבעת כמעט את זמן הקירור ואיתו את זמן המחזור. חלק בעובי 2 מילימטר יכול להתקרר תוך שניות בודדות, בעוד חלק בעובי 4 מילימטר ידרוש זמן ארוך בהרבה ויעלה יותר בכל יחידה. מעבר לעלות, דופן עבה מדי יוצרת שקיעות על פני השטח וחללי ריק בפנים, כי החומר בליבה מתקרר אחרון ומושך אליו את החומר החיצוני. הבנה בסיסית של הזרקת פלסטיק לתבנית עוזרת מאוד בשלב התכנון.
טווחי עובי מקובלים לפי חומר
אין מספר קסם אחד, אבל יש טווחים עובדים. עבור פוליפרופילן מקובל טווח של 0.8 עד 3 מילימטר, עבור ABS כ 1.2 עד 3.5 מילימטר, עבור פוליקרבונט כ 1 עד 4 מילימטר וניילון מזוין נוטה לטווח דומה. ככלל אצבע, רוב מארזי הצריכה נבנים סביב 2 עד 2.5 מילימטר, וזו נקודת פתיחה סבירה כשעוד אין החלטת חומר סופית. הבחירה תלויה בזרימות החומר, באורך מסלול המילוי ובעומסים המכניים הצפויים, ולכן כדאי לקרוא גם איך בוחרים חומר פלסטיק למוצר חדש לפני שנועלים מספר.
אחידות חשובה יותר מהמספר עצמו
הכלל החשוב ביותר בקביעת עובי דופן לחלק פלסטיק אינו הערך המוחלט אלא האחידות. מעברי עובי חדים גורמים למאמצים פנימיים, לעיוותים ולסדקים. כמה עקרונות מעשיים:
- שמרו על עובי אחיד לאורך כל החלק, ואם נדרש מעבר, בצעו אותו בשיפוע הדרגתי על פני מרחק של פי שלושה לפחות מהפרש העובי.
- צלעות חיזוק צריכות להיות דקות מהדופן שאליה הן מחוברות, בדרך כלל בין חמישים לשישים אחוז מעוביה, אחרת תיווצר שקיעה גלויה בצד הנגדי.
- בוסים להברגה יש לחבר לדופן באמצעות צלעות ולא כגוש מלא. ראו הרחבה על הברגות בפלסטיק, בוסים ואינסרטים.
- עדיף להשיג קשיחות באמצעות גיאומטריה, כמו צלעות, כיפופים וחתכים סגורים, ולא באמצעות הוספת חומר.
- במקומות שבהם נדרש חומר עבה מסיבה פונקציונלית, שקלו לרוקן את הליבה ולהשאיר מעטפת בעובי אחיד סביבה.
שימו לב שהמיקום של נקודת ההזרקה משפיע גם הוא: החומר צריך לזרום מהאזור העבה לאזור הדק ולא להפך, אחרת נוצרות נקודות שבהן החומר מתקרר לפני שהשלים את המילוי. זו אחת הסיבות שכדאי לשתף את יצרן התבנית בשלב מוקדם ולא רק אחרי שהתכנון נעול.
מה קורה כשהדגם מודפס ולא מוזרק
כאן נכנסת מלכודת נפוצה. באב טיפוס מודפס אפשר לכאורה לרדת לדופן של 1 מילימטר בלי בעיה, או לחלופין להשאיר גוש מלא בלי שקיעות. הדגם ייראה מצוין, אבל הגיאומטריה שלו לא ניתנת להזרקה. לכן אנחנו ממליצים לקבוע את עובי הדופן לפי כללי הייצור הסופי כבר בדגם הראשון, גם אם הוא מיוצר בהדפסת SLA או FDM. כך הדגם משמש באמת לבדיקת התאמה וחוזק, ולא רק להצגה. שאר השיקולים בשלב הזה מרוכזים במדור בניית אב טיפוס ומודלים.
בדיקות שכדאי לעשות לפני הזמנת תבנית
לפני שמזמינים תבנית, כדאי להריץ סימולציית מילוי שמראה את מסלול החומר, את קווי הריתוך ואת נקודות הלחץ. הסימולציה מגלה מהר אם הדופן דקה מדי במקום מסוים והחומר לא מגיע לקצה, או עבה מדי ויוצרת שקיעה. במקביל בודקים את זוויות השליפה וקווי ההפרדה, כי הם מושפעים ישירות מהעובי שנבחר. אם החלק כולל חיבורי לחיצה, שווה לבדוק גם את תכנון חיבורי סנאפ, שרגישים במיוחד לעובי ולכיוון הזרימה. שילוב נכון של כל אלה הוא לב התכנון לייצור של מוצרי פלסטיק, וקביעת עובי דופן לחלק פלסטיק היא הצעד הראשון בו. עוד המלצה מעשית: הדפיסו סדרת דוגמאות קטנה עם שלושה ערכי עובי שונים ובדקו אותן בפועל בהרכבה ובעומס. עשר דקות של בדיקה פיזית שוות לעיתים יותר משעות של דיון תיאורטי, והן זולות בהרבה מתיקון תבנית פלדה אחרי שהיא כבר נחרטה.
יש לכם דגם שצריך לעבור לייצור אמיתי ואתם רוצים לוודא שהוא בנוי נכון? בקשו הצעת מחיר ונעבור יחד על הגיאומטריה, החומר והתבנית לפני שמשקיעים בכלי ייצור.
רוצים להפוך רעיון למוצר? צרו קשר עם צוות פרוג'קטס האוס בע"מ – טלפון: 054-8936922 | דוא"ל: info@projects-house.com – ונשמח ללוות אתכם משלב הרעיון ועד המדף.
