ساخت نمونه اولیه با استفاده از قالب های پلاستیکی سیلیکون – بخش اول
دستورالعمل گام به گام ساخت نمونه و تهیه قالب و قالب گیری قطعات پلاستیکی:
در چندین سال گذشته با اضافه شدن کلمه “سریع” به ساختن نمونه اولیه، صنعت جدیدی ایجاد شده است. نگرانی های اقتصادی در کنار رقابت جهانی، تولید سریع و زیاد را به صورت یک موضوع اجباری درآورده است. یکی از روش های متداول و نه چندان گران قیمت در فرآیند ساخت نمونه اولیه، ساخت نمونه از پلاستیک های سیلیکونی می باشد. مواد پلی اورتان امروزی در کنار تکنیک های ساخت قالب سالهای اخیر، ارزش و جایگاه خاصی را برای صنعت نمونه سازی اولیه دارد. این مقاله به بررسی تکنیک های استفاده شده در قالب گیری قطعات پلی اورتانی با قالب های پلاستیکی سیلیکونی می پردازد.
یک فرآیند تکثیر و ساخت ۵ مرحله‌ای:
- ایجاد الگوی اصلی
- طراحی قالب
- ساخت قالب
- قالب گیری قطعات پلی اورتانی
- پرداخت قطعات پلی اورتانی
- ایجاد الگوی اصلی
اولین مرحله در شروع فرآیند ساخت، ایجاد الگوی اصلی می باشد. در گذشته، قالب اصلی از موادی مانند، خاک رس، چوب و پلاستیک ایجاد می شد اما امروزه می توان از تکنولوژی ساخت سریع نمونه اولیه (Rapid prototyping) برای ساخت الگوی اصلی استفاده کرد. این تکنولوژی شامل مرحله استریولیتوگرافی (Stereolitography) و مرحله SLS (Selective Laser Sintering) می باشد که توسط یک دستگاه سه بعدی انجام می شود. مدل سازی (Fused deposition modeling) از (Stratasys)، پلی جت (PolyJet) از هندسه Objet، ۳DP از Z Crop و ماشین CNC می باشد.
غیر از مرحله استفاده از ماشین CNC، بقیه مراحل تولید نمونه اولیه سریع، از تکنولوژی تولید لایه به لایه استفاده می‌کند. برای حاصل شدن اطمینان از کیفیت طراحی ایجاد شده در مرحله نهایی می بایست در اکثر موارد؛ پرداخت سطح نیز انجام شود. در انجام پرداخت سطح می‌توان از روش های سنگ زنی، بتونه کشی و رنگ زنی استفاده کرد تا سطح به صافی مورد نظر برسد.
تجهیزات آزمایشگاه (setup)
قبل از انجام ساخت قالب ، می بایست مراحل هواگیری کردن و Gating را در نظر گرفت. ونت ها (vents) شیرهایی هستند که برای کنترل جریان پلی اورتان، در داخل قالباستفاده می شوند. اندازه و موقعیت شیری که برای یک قالب خاص مورد نیاز است ،نیز باید با توجه به شکل و حجم قالب اصلی مشخص شود.(برای نمونه، هر چقدر حجم قالب بزرگتر باشد، شیر بزرگتری نیز مورد نیاز است). فاکتورهای دیگری نیز مانند ضخامت قالب اصلی، ویسکوزیته و عمر مواد قالب گیری (casting compound) نیز موثر می‌باشند و باید در نظر گرفته شوند.
برای جلوگیری از جابجایی قالب که در ساخت قطعات دقیق بسیار اهمیت دارد، می بایست همراستایی بسیار دقیقی انجام شود. اضافه کردن گیره و ثابت کننده به قالب به چند طریق می تواند انجام شود: اولین راه ایجاد یک شکاف در رویه قالب است. بر عکس این فرورفتگی را در بخش مقابل و روی قطعه ریخته گری ایجاد می کنند. ثابت کننده قالب در سمت رویه قالب قرار می گیرد. بعد از اتمام کار، ثابت کننده‌ها برداشته شده و رویه دوم قالب نیز پردازش می شود (Pour the second side of the mold).
انتخاب سیلیکون
سیلیکون پلاستیکی در نمونه سازی اولیه سریع و قالب سازی، در ۲ روش انجام می شود: روش افزایشی (با پایه پلاتینوم)، روش تغلیظ (با پایه قلع). از ویژگی های روش افزایشی می توان به موارد زیر اشاره کرد:
- زمانی که در دمای اتاق سخت کاری (cure) می شود، چروکیدگی در آن مشاهده نمی شود.
- سخت کاری می تواند به همراه تولید حرارت باشد.
- مقاومت شیمیایی خوب
- برای نگهداشتن یکپارچگی دیوار داخلی، سختی بیشتری نیاز دارند.
بعضی از ویژگی های مواد تولید شده به روش تغلیظ سیلیکون:
- مقاومت بالا در مقابل عدم تطبیق با قالب (resistance to inhibition)
- با تغییر مقدار کاتالیزگر سرعت واکنش قابل کنترل است
- در قالب گیری‌های تک مرحله‌ای بسیار مناسب می باشند
- انعطاف پذیری کم در ریخته گری قطعات پیچیده
همچنین سیلیکون می تواند دمای ریخته گری در بازه ۳۹۰ تا ۵۹۰ درجه فارنهایت را تحمل کند.
در انتخاب سیلیکون، اصلی ترین نکته توجه به مقاومت سیلیکون در مقابل عدم تطبیق با قالب (inhibition) می باشد. وجود مواد خاص در قالب های اصلی به عدم تطبیق این مواد دامن خواهد زد. این مواد به پروسه تشکیل پیوند بین پلاستیک و قالب آسیب می رسانند و یا آن را متوقف می کنند و منجر به چسبناک شدن قالب و یا انجام نشدن فرآیند ریخته‌گری می شود.
موادی که منجر به این عدم تطبیق می شوند عبارتند از: سولفور موجود در قالب های رسی، پلاستیک های طبیعی، آرنیک ها، نئوپرن ها، چوب درزگیری نشده و حتی واکس تهیه شده از لیوان های کاغذی. زمانی که در این موارد شک و تردید وجود دارد، می بایست ،آزمایش برای بررسی اتصال انجام شود. عدم تطبیق، زمانی روی خواهد داد که پلاستیک چسبنده باشد یا به عبارتی تاریخ مصرف آنها گذشته باشد.
برای جلوگیری از انجام این عدم تطبیق، تکنیک استاندارد، استفاده از یک پوشش ممانعت کننده می باشد. این پوشش بر روی قالب اصلی قرار می گیرد و از تماس مستقیم بین پوشش و قالب جلو گیری می کند. پلی وینیل الکل (polyvinyl alcohol)، اسپری اکرلیک و یا رنگ های اولیه از پوشش های مورد قبول در این زمینه می باشند.
منبع : Mold Making Technology
ترجمه : ایران ملد
