Üretim Kalitesinde Plastik Prototipler Üretmede Gelişmeler

Mühendisler, mekanik tasarımcılar, model yapımcıları ve kalıp uzmanları genellikle plastik parçaları için hangi prototipleme seçeneğinin en iyisi olduğunu merak ederler. Yıllar boyunca prototiplemede yaşanan pek çok gelişme nedeniyle, plastik bir bileşenin doğrulanması için hangi prototip türünün en iyi seçenek olduğunu belirlemek zor olabilir.

Mevcut bir parçayı değiştirirken veya sıfırdan yeni bir tasarıma başlarken mevcut her yöntemin olumlu ve olumsuz yönlerini anlamak çok önemlidir. Plastik parçaların prototipini oluşturmanın farklı yollarının artılarını ve eksilerini değerlendirerek ve deneyimli bir prototip ortağıyla çalışarak doğru seçimi yapmaya bir adım daha yaklaşacaksınız.

3-D Baskılı Plastik Prototipler

Katmanlı üretim veya 3 boyutlu baskı, çeşitli üretim teknolojilerini kapsar. Üretimin siber-fiziksel dönüşümünü takip eden yenilikçi tekniklerden biridir. 3 boyutlu baskı genel bir terim olsa da, 3 boyutlu prototip plastik parça üretimi için en popüler üç yöntem şunlardır:

Erimiş Tortu Modelleme (FDM)

FDM 3 boyutlu baskı, plastik prototiplemede en popüler formdur ve nesne oluşturulana kadar plastik malzemeyi katman katman biriktirmek için bir ekstrüzyon işlemi kullanır. Endüstriyel sınıf FDM 3D yazıcılar, yüksek çözünürlükte ve yüksek mukavemette plastik prototipler üretmek için kullanılabilir. Endüstriyel sınıf FDM yazıcılar, kullanılan malzemelere bağlı olarak daha yüksek mukavemet ve çözünürlüğe sahip prototipler üretebilir. Ayrıca PLA, ABS, Naylon, PETG, Polikarbonat ve diğerleri dahil olmak üzere çeşitli malzemelerle çalışan çok yönlü bir yöntemdir.

Stereolitografi (SLA)

SLA 3-D baskı, bir reçine fıçısı kullanarak modeli katılaştırmaya yardımcı olan yüksek güçlü bir lazer kullanarak prototip plastik parçalar oluşturmak için plastik reçine malzemeleri kullanır. Bir SLA 3-D baskı makinesi, sıvı reçineyi sertleştirilmiş plastiğe dönüştürmek için bir ışık kaynağı (bir lazer veya projektör) kullanır. SLA 3-D yazıcılar arasındaki temel fiziksel fark, ışık kaynağı, yapı platformu ve reçine deposu gibi merkezi bileşenlerin yapılandırılmasında yatmaktadır. SLA reçineleri belirli ışık dalga boylarına maruz kaldığında, kısa moleküler zincirler bir araya gelerek monomerleri ve oligomerleri katılaşmış sert veya esnek geometrilere polimerize eder. Bu süreç, özellikle tıp, dişçilik ve tüketim malları endüstrilerinde prototipleme amacıyla yaygın olarak kullanılmaktadır.

Seçici Lazer Sinterleme (SLS)

SLA gibi, SLS teknolojisi de yüksek güçlü bir lazer kullanır. Bununla birlikte, işlemle ilgili farklı olan şey, 3 boyutlu bir model oluşturmak için toz halindeki malzemeleri bir araya getirmesidir. Bu işlemin diğerlerine göre sahip olduğu avantaj baskı kalitesidir. Bu yöntemle oluşturulan prototip plastik parçaların daha işlevsel, daha yüksek çözünürlüklü ve daha dayanıklı ve esnek olduğunu göreceksiniz. SLS teknolojisi ile en yaygın kullanılan malzeme Naylon'dur (PA 11 veya PA 12).

3-D baskılı plastik prototipler için geleneksel yöntemlerin artıları ve eksileri nelerdir?

Artıları:

• Hızlı üretim
• CAD dosyalarının 3 boyutlu yazıcı yazılımına doğrudan yüklenmesini sağlar
• Sıkıştırılmış bir zaman diliminde ayarlanan yinelemeler
• Uygun Maliyetli

Eksiler:

• Parça fonksiyonel testlerde kullanılamaz
• Kısıtlı yapı boyutu
• Parça zayıf ve kırılgan olabilir
• Kullanılabilecek malzeme türlerine ilişkin sınırlamalar
• Malzeme büzülmesi/büzülmesi 3D baskı ile belirlenmeyecektir

CNC İşleme

CNC işleme, daha büyük miktarda prototip gerekiyorsa (küçük hacim genellikle çok maliyetlidir), işlevsel plastik prototipler üretmek için biraz hızlı ve uygun maliyetli bir başka yaklaşımdır. Bu teknik, katı bir malzeme bloğundan 3 boyutlu bir model çıkarmak için çok çeşitli boyutlarda aletler kullanır. CNC işleme, dişler ve alt kesimler için potansiyel, sıkı toleranslar, azaltılmış boyut sınırları ve daha fazla yüzey kalitesi seçeneği açısından 3-D baskı ile karşılaştırılabilir. CNC işleme prototipleri için geri dönüş süreleri, modelin karmaşıklığına ve ihtiyaç duyulan üretim hizmetine bağlıdır.

CNC işleme teknolojisinde kullanılan malzemeler arasında, bunlarla sınırlı olmamak üzere, ABS, PC, PP, POM, PMMA (Akrilik), HDPE, Teflon ve PEEK bulunmaktadır.

Plastik prototiplerin CNC ile işlenmesinin artıları ve eksileri nelerdir?

Artıları:

• Enjeksiyon kalıbı üretmek zorunda kalmadan prototip plastik parçaların uyumunu, biçimini ve işlevini test edin
• 3 boyutlu prototiplerle karşılaştırıldığında, dar toleranslar, alt kesimler ve dişler için daha önemli bir potansiyel sunar
• Prototip üzerinde cilalamadan boyamaya, toz kaplamaya ve daha fazlasına kadar bazı yüzey işlemlerine izin verir
• Plastik model karmaşıklığına bağlı olarak hızlı geri dönüş süreleri sağlayabilir
• Prototip, üretim kalitesinde enjekte edilmiş bir parçanınkine daha yakın mekanik özellikler sunacak

Eksiler:

• Maliyet - işleme, 3 boyutlu yazıcılardan daha fazla insan gözetimi ve önemli güce sahip büyük ekipman gerektirir
• Karmaşık geometrilere sahip parçalar için CNC işleme kısıtlayıcı olabilir ve kesici takımların açılarıyla sınırlı olmayan alternatif prototipleme biçimleri gerektirebilir
• Diğer yöntemlere göre daha fazla atık malzeme üretilir. CNC işleme eksiltici bir teknik olduğundan, parçaya girenden daha fazla malzeme kullanması gerekir. Malzeme kesilir ve talaşlar atılması gereken metal veya plastik parçacıklar haline gelir; bu durum eklemeli prototiplemede söz konusu değildir

Alüminyum Kalıplama Hızlı Prototipler

Kalıplama için alüminyum kullanmak düşük hacimli enjeksiyon kalıplama için uygun maliyetli olabilir. Bununla birlikte, çelikten daha hızlı inşa edilmesine rağmen, tasarım özellikleri, malzeme ve kalite açısından tipik sınırlamalar vardır.

Alüminyumun kesilmesi kolaydır ve hızlı bir soğuma hızına sahiptir, bu da OEM düzeyinde daha düşük döngü süreleri ve maliyetler üretir. Hızlı prototipleme için parça üretimi, alüminyum kalıp hazır olduğunda neredeyse hemen başlayabilir.

Ayrıca, 3D baskı ile karşılaştırıldığında, hızlı enjeksiyon kalıplı alüminyum prototipler daha fazla doğruluk ve güçle üretilir. Bununla birlikte, bu parçaların tasarımı ve geliştirilmesi, parçayı üretime getirmek için gerekenlerle her zaman aynı hizada değildir. Modifikasyon kısıtlamaları nedeniyle, başka bir yöntemin seçilmemesi zaman alıcı ve maliyetli olabilir. Bu nedenle hızlı enjeksiyon kalıplama, erken aşamadaki bir prototip için en iyi sonucu verir ancak işlevsel parçalara ihtiyaç duyulması halinde ileride sorunlar yaratabilir.

Alüminyum kalıplı plastik prototiplerin artıları ve eksileri nelerdir?

Artıları:

• Çelik güçlü bir ısı iletkenidir, yani çabuk soğur ve ısınır - enjeksiyon kalıplama için idealdir
• Hızlı soğutma sayesinde, eklemeli prototiplere göre daha hızlı üretim için belirli bir zamanda daha fazla döngü çalıştırılabilir
• Çeliğe göre daha az maliyetli takım yatırımı
• İşlevsel test mümkündür, ancak sınırlıdır

Eksiler:

• Benzersiz yüzeylere sahip prototipler üzerindeki sınırlamalar
• Çelik kadar güçlü değildir ve kullanım ömrü kalıplama sıcaklığına, döngü sayısına ve parça karmaşıklığına bağlıdır
• Süreç sınırlamaları nedeniyle özellikler parça dışında bırakılabilir
• Kullanılabilecek malzeme türleri ve doku ile ilgili bazı sınırlamalar
• Minimum mühendislik desteği

Üretim Prototipleri

Çoğu ürün üreticisi, performans açısından doğrulanabilen ve amaçlanan nihai üretim parçasının aynı performans özelliklerini yansıtan plastik bir prototip parça ister. Bileşen piyasaya sürülmeden önce ürün testinde kullanılacaksa, amaçlanan üretim parçasının uygun kaplaması da prototipe dahil edilmelidir.

Çelikten yapılmış kalıpların kullanıldığı üretim prototipleri, boyutsal olarak doğru olan, tüm parça ayrıntılarını içeren ve de-flashing veya diğer ikincil işlemleri gerektirmeyen üretim öncesi araçlar olarak kabul edilir. Değişikliklere veya optimizasyona uyum sağlamak için takımda tasarım değişiklikleri yapılabilir. Enjeksiyon kalıplama ile, parça her açıda eşit mukavemete sahip olmalı ve malzeme yapısı baştan sona tutarlı olmalıdır. Ayrıca, çoğu katmanlı hızlı prototipleme senaryosunda (3-D baskı) malzeme kaplama seçenekleri sınırlıdır.

Parçanızın, üretim parçasının son kullanımının işlevselliğine yardımcı olan belirli bir son işlem gerektirdiğini varsayalım. Bu durumda, son işlem seçenekleri büyük ölçüde artar ve enjeksiyon kalıplı bir prototip işlemi seçerken tasarımdan ödün verilmez.

Prototipleme tamamlandıktan ve tasarım son haline getirildikten sonra, takım üretime hazır hale gelir ve üretim takımı oluşturma sürecini başlatmak ve kalifikasyon için gereken süreyi ortadan kaldırır. Tarihsel olarak, üretim prototipleri için teslim süreleri diğer hızlı prototipleme yöntemlerinden çok daha uzun olmuştur.

Teknoloji ve kalıplama sürecindeki son gelişmeler, ürün üreticilerinin konseptlerini önemli ölçüde hızlandırılmış bir zaman dilimi içinde gerçeğe dönüştürmelerine olanak sağlamıştır. Gelişmiş bir enjeksiyon kalıplama ortağı, geleneksel prototip parça testine göre zaman kazandıran avantajlar elde etmek için 3D baskıdaki en son gelişmelerden yararlandığında, prototip sürecinin tüm yönleri en iyi sonuçlar için hizalanır.

Üretim kalitesinde plastik prototiplerin artıları ve eksileri nelerdir?

Artıları:

• Kaliteden ödün vermeden ürün konseptlerinin hızlı ve uygun maliyetli bir şekilde test edilmesini sağlar
• Tasarım ve geliştirme süreci boyunca bir üretim yaklaşımı benimsenir
• Malzeme büzülmesi/büzüşmesi tasarım sürecinde planlanabilir ve geliştirme sırasında denetlenebilir
• Aşındırıcı/dolgulu malzemeler de dahil olmak üzere en geniş malzeme seçimi
• Tıbbi ürünler endüstrisi gibi önemli test ve sertifikasyonlara ihtiyaç duyan endüstriler için en uygun olanı
• Fikri mülkiyetin korunması ve tasarım ve parça geliştirme sürecinden öğrenme yeteneği

Eksiler:

• Üretim prototipleri tipik olarak karmaşık ve hassas bir süreç ve kalıp kullanır - genellikle üretim sürecinden hemen önce bir iterasyon
• Hata toleransı küçüktür
• Çoğu zaman maliyet peşin olarak daha yüksek olabilir, ancak kalite, işlevsellik, süreç boyunca öğrenilen bilgiler ve yüksek hacimli üretim çalışmalarına hız göz önüne alındığında değer uzun vadede daha önemlidir

Plastik Prototip Kalitesindeki Farklılıklar

Sonuç olarak, hızlı prototip ile üretim kalitesinde prototip arasındaki temel fark kalıbın kalitesidir. Üretim kalitesindeki prototipler çelik kalıplar kullanılarak yapılırken, hızlı prototipler çoğunlukla eklemeli 3 boyutlu baskı süreci veya alüminyum gibi alternatif yöntemler kullanır.

Üretim prototiplerinde çelik kullanımı ve üretim kalıbı özelliklerinin takımlara dahil edilmesi, mühendislere yüksek hacimli üretim başlamadan önce nihai tasarımı ve malzeme seçimini test etme fırsatı verir. Bu yöntem, milyonlarca parça ürettikten sonra tasarımda kusur bulma riskini azaltarak maliyet tasarrufu ve verimlilik yaratır.

Çok az teknoloji ürün geliştirme üzerinde 3D baskı, hızlı prototipleme ve üretim kalitesinde prototipleme kadar etkili olmuştur. Dünya genelinde kuruluşlar, ürün bileşenlerini ve son kullanım işlevselliğini doğrulamak ve pazara sunma süresini hızlandırmak için mevcut teknolojilerin yaratıcı kullanımlarını keşfetmeye devam ediyor. Bu teknolojiler gelişmeye devam ettikçe, plastik prototipleme daha da verimli hale gelecek ve geçmişte direnmiş olabilecek sektörlere daha da genişleyecektir. Yeni pazarların ve sektörlerin büyümesi, plastik prototiplemenin rolünü yeniden tanımlayacak ve ürün imalatının geleceğini yeniden belirleyecektir.

Bir OEM'in üretim kalitesinde plastik prototiplere ihtiyaç duymasının çeşitli nedenleri vardır. Çoğu durumda prototipler, seri üretime geçmeden önce bir bileşen veya ürün için tasarım amacını doğrulamak ve konsept kanıtı olarak kullanılır. Bu, olası tasarım sorunlarının belirlenmesine yardımcı olabilir ve bileşenin veya ürünün gerekli tüm güvenlik ve performans standartlarını karşılamasını sağlayabilir.

Aşağıda, bir OEM'in üretim kalitesinde bir prototipe ihtiyaç duyacağı birkaç senaryo yer almaktadır:

• Ürünün büyük miktarlarda seri üretilmesi amaçlanmaktadır. Bu senaryoda, ürünün üretim malzemelerinde istenildiği gibi çalışmasını sağlamak için üretim ve mühendislik tasarımının optimize edildiğinden emin olmak çok önemlidir.
• Seri üretimden önce tüketici araştırması yapmanız gerekir. Nihai ürüne mümkün olduğunca yakın üretim yapmak için üretim kalitesinde enjeksiyon kalıplı prototipler yapmalısınız. Birkaç yüz enjeksiyon kalıplı prototip üretmek, çok doğru bir tüketici testi yapmanıza olanak tanır ve ayrıca seri üretimden önce girdilerine dayalı değişiklikler yapma fırsatı sağlar.
• Ürününüzün pazara sunulmadan önce önemli testlerden geçmesi gerekiyor. Bu durumda, nihai bileşene mümkün olduğunca yakın bir prototipi test etmek istersiniz. Malzemeler ve üretim yöntemi aynı olmalıdır ve ürün karmaşıksa, süreci taklit etmek ve tüm süreçlerde ince ayar yapmak faydalı olacaktır.
• Tam ölçekli üretime geçmeden önce tüm bileşenlerin otomasyonu ve montaj süreci test edilmelidir. Otomasyon yanlış spesifikasyonlara göre inşa edilirse, besleme sistemlerinin ayarlanması gerekir. Bu sistemler maliyetlidir ve her bir ürün bileşeninin nihai özelliklerine göre ayarlanması gerekebilir.
• Bayilerinize/distribütörlerinize bitmiş bir ürün göstermek istiyorsunuz. Müşteriler yalnızca bir taslak veya kısmen oluşturulmuş bir fikre dayanarak satın alma kararı vermeyebilir, bu nedenle kanıtlanmış prototip, ürününüzün geçerliliğini kanıtlamaya ve satışları sağlamlaştırmaya yardımcı olacaktır.

Konsept/tasarım kanıtı, her tür prototiplemenin arkasında yatan önemli bir faktördür. Tarihsel olarak 3 boyutlu baskı gibi hızlı prototipleme yöntemleri, bir bileşenin veya cihazın boyut ve şekil açısından nasıl görünebileceğini göstermeye yardımcı olmuştur; ancak, bir tasarım konseptinin gerçekten beklendiği gibi çalışıp çalışmayacağını göstermek söz konusu olduğunda geleneksel yöntemler genellikle yetersiz kalmaktadır. Tasarlanan malzeme tüm potansiyel çevresel unsurlara ve koşullara dayanabilecek mi? Seçilen tasarım ürünün görünümüyle görsel olarak uyumlu olacak mı? İşlevsellikten estetiğe kadar her şey göz önünde bulundurulmalıdır.

Deneme yanılma yöntemiyle prototip geliştirmek (bir parçayı prototipleme için gönderip analiz etmek, değişiklikler yapmak ve ardından tekrarlamak) risklidir. Süreç sıkıcı ve maliyetli olabilir ve muhtemelen pazara sunma süresinin daha yavaş olmasına neden olur. Nitelikli mühendisler veya ürün tasarım danışmanları her adımda devreye girdiğinde, malzeme kullanımını, üretim süresini ve prototipleme ve geliştirme ile ilgili maliyetleri azaltmaya yardımcı olabilirler.

Üretim kalitesinde bir plastik prototip oluşturmanın adımlarını gözden geçirelim:

1. Ayrıntılı bir ihtiyaç analizi ile bilgisayar destekli tasarım (CAD) incelemesi gerçekleştirin.

Plastik bileşenin nasıl çalışmasına ihtiyaç duyduğunuzu özellikle düşünün. Bu adımın önemi abartılamaz çünkü hatalı bir ürün tasarımı üretim için onaylanır ve maliyetli kalıplar geliştirilirse, kusurlar fark edildiğinde para kaybetmeniz ve ürünün piyasaya sürülme süresini geciktirmeniz garantidir. Bu süreçte dikkate alınması gereken sorular şunlardır:

• Parça aşırı sıcaklıklara maruz kalacak mı? Evet ise, malzemenin değiştirilmesi gerekecektir.
• Parça -varsa- ne tür kimyasallara maruz kalacak?
• Parça görünür bir uygulama mı yoksa dahili bir bileşen mi olacak?
• Parçanın ne olması gerekiyor? Esnek mi? Sert mi? Yağlanmış mı?
• Sıcaklıkların yanı sıra, parça başka hangi unsurlara maruz kalabilir?
• Parça üzerinde herhangi bir sızdırmazlık yüzeyi var mı?

2. Bu aşamada, üretim için tasarım (DFM) protokolleri oluşturulmalıdır.

Sağlam DFM yetkinliklerine sahip bir enjeksiyon kalıplama ortağıyla uyum sağlamak, kapı seçimi, yan hareketler, soğutma hususları, bir parçanın temel özellikleri ve çok daha fazlası dahil olmak üzere her ayrıntı düzeyinin dikkate alınmasını sağlamak için kritik öneme sahiptir.

3. CAD incelemesi ve ihtiyaç analizi ve kapsamlı DFM uygulaması, prototipi oluşturmak için hangi takımlama yöntemlerinin kullanılabileceğini belirleyecektir.

Üretim mühendisleri, prototipleme için gereken uygun kalıbı seçmek ve daha sonra üretimin zorluklarına dayanmak için modern CAD yazılımının gücünden yararlanır.

Solidworks gibi bazı CAD programları kalıp simülasyon analizini kullanır. Bu teknoloji potansiyel kusurları keşfedebilir, tasarım hatasına yol açabilecek potansiyel yüksek stresli alanları belirleyebilir ve bir parçanın beklenen stres faktörleri altında nasıl çalışacağını değerlendirebilir. Fiziksel bir prototipe ihtiyaç duymadan bileşen tasarımını optimize etmek, erken tasarım sürecinde hızlı ve uygun maliyetli bir şekilde ilerlemenizi sağlar.

Hızlı takımlama süreçleri, kısa üretim çalışmaları, ürün değerlendirmesi ve tam üretim için kalıplar ve takımlar oluşturmak üzere CAD yöntemlerini ve test bulgularını kullanır. Geliştirme döngüleri önemli ölçüde kısalır ve daha uygun maliyetlidir.

4. Bir enjeksiyon kalıplama ortağının standartlaştırılmış bir kalıp tabanı filosuna sahip olması ve metal veya çelik kalıplar için 3 boyutlu baskıya erişimi ve bunu kullanma verimliliği olması halinde, üretim kalitesinde bir prototip için kalıplama hızlı bir şekilde tamamlanabilir.

Birçok hızlı prototip üreticisi bunu gerçekten nasıl hızlı yapabiliriz? - Oysa üretim kalitesinde prototipler üreten enjeksiyon kalıpçıları genellikle ilk olarak, en iyi nasıl performans göstereceğini değerlendirecektir.

Artık geleneksel enjeksiyon kalıplama işlemi ortamlarına dayanabilen yüksek sıcaklıktaki reçinelerde bile aletlerin sıfırdan üretilmesine olanak tanıyan yeni hızlı prototipleme yöntemleri ortaya çıkmıştır. Bu konuya aşağıda daha ayrıntılı olarak değineceğiz.

Bir prototip oluşturma sürecinin uzunluğu, bileşenin türüne ve nasıl kullanılacağına bağlıdır. Örneğin, sıhhi tesisat, cihaz veya filtrasyon uygulamalarının suya maruz kalma ile uyumluluğunun test edilmesi 12 - 16 hafta sürebilir. Su gibi unsurlara tekrar tekrar maruz kaldığında plastikte bozulma meydana gelip gelmeyeceğini anlamak zorunludur. Küçük motorlar, çim ve bahçe ekipmanları, otomotiv ve daha fazlası için malzemenin yağ ve gaza maruz kalma ile uyumluluğunun test edilmesi gerekebilir. Bu faktörler, enjeksiyon kalıplı veya üretim kalitesinde bir prototip üretmek için zaman çizelgesini belirler.

İdeal bir durumda, prototip oluşturma süreci yalnızca bir veya iki ay sürmelidir; süreçteki bazı yeni gelişmeler zaman dilimini 72 saatin altına indirmektedir.

Tasarım mühendisleri için bir ilk prototip ve CAD çizimi hazırlamak, süreci mümkün olduğunca çabuk atlatmanın etkili bir yoludur. Bu, mühendislere bileşeninizin neye benzemesini ve nasıl çalışmasını beklediğinize dair net bir konsept verecektir.

İşte dikkate alınması gereken birkaç yaklaşık plastik prototip geliştirme zaman çizelgesi:

Binlercesi veya milyonlarcası bir yana, tekil bir plastik bileşeni bir araya getirmeden önce, parçanın mühendislik ve tasarım yönlerinin dikkatle değerlendirilmesi esastır. Tasarım teknik açıdan yerinde, son derece işlevsel ve estetik açıdan ürüne uygun olmalıdır.

Günümüzde, verimli üretim tutarlılığı elde ederken bu üç temel bileşeni birleştirmek çok önemlidir. Tasarımdan işleve kadar üstün ürünler sunmaya önem veren OEM'ler enjeksiyon kalıplama süreçlerinde prototip kullanmanın avantajlarını dikkatle değerlendirmelidir.

Prototiplemenin Hayati İşlevleri Şunlardır:

Kalıp Simülasyonları Gibi Bilimsel Kalıplama Tekniklerinin Kullanılması

Aletlerin yeniden yapılması veya ayarlanması, zaman ve işçilik gerektiren maliyetli bir süreçtir. Kanıtlanmamış bir tasarımla üretime geçerseniz, zorlu bir durumla karşılaşırsınız. Kalıp simülasyonları yukarıda belirtildiği gibi riski azaltabilir ve prototipler üretilmeden önce tamamlanmalıdır.

Pazara Sunma Süresini Kısaltın ve Yatırım Getirisini Artırın

Prototipleme bir yatırımdır ve plastik bir bileşenin ilk seferde tam bir süreç olmadan doğru yapılması nadirdir. Yeniden değerlendirmek ve başka bir iterasyon oluşturmak son derece pahalı olabilir.

Üretim dışı bir prototip oluşturduktan sonra, tasarımda gerçek zamanlı ürününüzü zayıf, düşük kaliteli veya etkisiz hale getirebilecek küçük verimsizlikler keşfedebilirsiniz.

Hataları fark etmeden önce yüzlerce hatta binlerce ürün ürettiğinizi varsayalım. Bu durumda, tüm bir üretim partisini hurdaya çıkarmanın veya hatta geri çağırmanın ne kadar maliyetli olabileceğini bilirsiniz. Sorunlar üretim çalışmasından önce tespit edilmezse, takım ayarlamaları nedeniyle zaman ve para kaybedilir.

DFM, kalıplama başlamadan önce tasarım doğrulamasını sağlayarak üretim kalitesinde plastik prototiplerin oluşturulmasında çok önemli bir rol oynar.

DFM, mümkün olan en yüksek kalitede mümkün olan en düşük birim maliyetleri gerçekleştirmek için üretiminde kullanılan ekipman ve/veya süreç için üretim verimliliğini optimize eden bir ürün tasarlamayı içerir. DFM'nin plastik bileşenlerin üretimine entegre edilmesinin en önemli nedeni, üretim maliyetlerinin %70'inin tasarım kararlarıyla belirlenebilmesidir.

Kılavuzumuzda DFM'nin kapsamlı enjeksiyon kalıplama sürecinde nasıl çalıştığı hakkında daha fazla bilgi edinin: Plastik Enjeksiyon Kalıplamada DFM

Plastik Prototip Geliştirmede Teknolojinin Rolü

Bilimsel kalıplama uygulamalarına odaklanan bir enjeksiyon kalıpçısıyla çalışırken teknoloji DFM'de önemli bir unsurdur. SOLIDWORKS® Plastics Premium yazılımı gibi kalıp simülasyon yazılımlarının kullanılması, ardından RJG eDart® gibi robotik ve proses kontrol sistemleri aracılığıyla yürütülmesi, öngörüye dayalı içgörü, proses doğrulama ve eksiksiz proses dokümantasyonu sağlar.

Plastik enjeksiyon kalıplama DFM sürecini destekleyen teknolojilerin kullanılması ve entegre edilmesi, birçok farklı disiplinde OEM'ler, tasarım mühendisleri ve kalıpçılar arasında iletişim ve işbirliğini gerektirir.

DFM ilkelerini kullanan bir kalıpçı seçmenin bir diğer nedeni de plastik enjeksiyon kalıplı parçaların artan karmaşıklığıdır. Müşterilerin kalite/maliyet gereksinimlerini karşılamak için tasarım aşamasında tolerans, taslak açıları, alt kesimler ve daha fazlasının dikkate alınması gerekir. Aşağıda bu tasarım unsurları hakkında daha fazla bilgi bulabilirsiniz.

Üretim kalitesinde bir prototip için DFM sürecine başlarken, tasarım standartları bir parçanın başarılı bir şekilde kalıplanmasını sağlamak için nelerin gerekli olduğuna dair gerçek bir anlayış geliştirmek için bir rehber sunar ve geliştirme süreci boyunca çeşitli şekillerde devam eden verimlilikler yaratacaktır. Üretim süresini ve maliyetini azaltmada önemli faktörler olan ve dikkate alınması gereken birkaç tasarım değişkeni aşağıda verilmiştir.

Karmaşıklığı Göz Önünde Bulundurun

Plastik bileşeninizin ele alınması gereken çok sayıda değişkeni varsa, prototipleme ortağınız neyin elenip neyin elenemeyeceği konusunda fikir vermelidir. Prototipleme ve üretim deneyimine sahip deneyimli mühendisler bu kararlara katkıda bulunabilir ve en verimli proje kapsamını belirleyebilir.

Yan Eylemlerden Kaçının

Kavramsal tasarım aşamasında (parça geometrinizin nasıl görüneceğini belirlerken), bir kalıbın yan harekete ihtiyaç duyup duymayacağı her zaman bilinmez. Eğer öyleyse, bu ek değişken tamamlanma zamanlamasını ve maliyetini etkileyebilir.

Bir yan hareket sadece kalıp içinde karmaşıklığa neden olmakla kalmaz, aynı zamanda düzgün çalışmasını sağlamak zaman ve beceri gerektirir. Bir parça, işlevselliğini korurken yan hareket gerektirmeden tasarlanabiliyorsa, bu en çok arzu edilen durum olacaktır.

Yuvarlatılmış Köşeler Uygulayın

Prototip tasarım sürecinde keskin köşelerden kaçınmak, gerilimleri dağıtmak ve erimiş reçinenin akışını düzene sokmak için bir yarıçap ile gerçekleştirilir. Enjeksiyon kalıplama sırasında sıcak plastik dönüşlere ve köşelere uyum sağlar. Yuvarlatılmış köşeler plastik akışını kolaylaştırırken, bunun aksine keskin iç köşeler kalıplanmış gerilime neden olur. Bu durum özellikle soğutma işlemi sırasında parçanın üst kısmı büzülmeye çalıştığında ve malzeme köşelere doğru çekildiğinde meydana gelir. Parça tasarımının iyileştirilebileceği alanları belirlemek için bilgili bir mühendisle birlikte çalışmak, kalıp sonrası çarpılmaya karşı dirençli, daha güçlü ve boyutsal olarak daha kararlı bir parça elde edilmesini sağlayacaktır.

CAD modelinize taslak ekleyin.

Taslak, parça tasarımınıza dahil edilen ve kalıptan çıkarma işlemine yardımcı olan açıları ifade eder. Parçanız için gereken çekim miktarı, malzeme kalınlığına ve dokusuna bağlı olarak değişecektir.

İşte takip etmeniz gereken birkaç genel taslak yönergesi:

• Her zaman mümkün olduğunca fazla taslak kullanın: sizin tarafınızdan 1-5 deg
• Parçanızı çekme yönünde hazırlayın
• Doku ile daha fazla çekim düşünün: 2-3 derece veya derin doku ile 3-5 derece

Alt kesimleri mümkün olduğunca ortadan kaldırın.

Alttan kesme, bir parçanın kalıptan çıkarılmasını engelleyen ve yapıya karmaşıklık katan herhangi bir geri çekilmiş alandır. Alt kesiklerin sayısını azaltmak veya bunları tamamen ortadan kaldırmak kalıplama sürecini basitleştirecektir. Deneyimli tasarım mühendisleri alternatif çözümler sunma konusunda yardımcı olabilir.

Malzeme Kalınlığının Etkisini Değerlendirin

Malzeme kalınlığı, parça tasarımındaki en kritik faktörlerden biridir. Kalınlık performans, görünüm, kalıplanabilirlik, maliyet ve daha fazlası üzerinde rol oynar. Daha ince malzeme duvarları malzeme miktarını ve döngü süresini azaltacaktır. Kullanılan malzemenin en aza indirilmesi göz önünde bulundurulmalıdır, ancak ideal bir et kalınlığına ulaşmak malzemenin mukavemeti ve ağırlığı arasında bir denge sağlayabilir.

DFM ve üretim kalitesinde prototip geliştirme sürecinin başlarında en iyi reçineyi seçmek için enjeksiyon kalıplama ortağınızla uyum sağlamak, bir parçanın üretim başarısı için çok önemlidir.

Malzeme seçimi, kalıplanmış parçanızın gücünü ve esnekliğini etkiler. Belirli ihtiyaçları erkenden ele almak, daha sonra maliyetli değişikliklerden kaçınmanıza yardımcı olacaktır. Bu, daha yaygın olarak kullanılan bazı reçinelerdeki temel farklılıkları anlayarak başarılabilir.

ABS (akrilonitril bütadien stiren)

Özellikleri:

• İyi darbe direnci ile sağlam
• Kolayca işlenebilir ve çeşitli estetik gereksinimleri karşılar
• Yoğun ısıya dayanması gereken parçalar için ideal değildir
• Erişilebilir fiyat noktası

Polikarbonatlar

Özellikleri:

• Kolayca kalıplanır ve genellikle kırılma direncini artırır.
• Doğal olarak şeffaftır ve yüksek mukavemetli cam benzeri uygulamalar için idealdir (güvenlik gözlükleri, tıbbi laboratuvar uygulamaları vb.)
• Daha yüksek derecede esnekliğe ihtiyaç duyulan veya renkli estetik seçimler için uygun değildir

Cam dolgulu naylon

Özellikleri:

• Temel naylon reçineye ekstra güç ve ısı direnci için cam elyafların eklendiği güçlendirilmiş termoplastik
• Diğer birçok malzemeye göre elektriğe karşı daha iletken değildir.
• Yüksek erime noktasına rağmen, diğer malzemelere göre yanmaya karşı daha hassastır

Polipropilen

Özellikleri:

• Endüstriyel ve tüketici uygulamaları için uygun esnek termoplastik
• Orijinal şeklini kaybetmeden birçok şekilde manipüle edilebilen oldukça esnek bir reçine olarak bilinir
• Solventlere, kimyasallara ve UV ışınlarına karşı direnç sağlar

Asetal

Özellikleri:

• Mükemmel sürtünme direnci sağlar ve oldukça sert bir malzemedir
• Kalıplama sürecinde kolayca renklendirilebilir ve boyanabilir
• Üstün ısı direnci sunmaz

Rosti, yüksek ısı ve egzotik reçinelerin malzeme seçimi, tedariki ve kalıplanmasındaki uzmanlığıyla tanınır.

Karmaşık plastik parçaların geliştirilmesi için en iyi malzemeler hakkında daha fazla bilgi edinmek istiyorsanız, Rosti'nin Yüksek Sıcaklık Plastik Kılavuzunu inceleyin.

Bu sayfa boyunca, üretim kalitesinde prototip geliştirmenin birçok yönü ve son yıllarda teknoloji ve parça optimizasyonundaki önemli gelişmeler hakkında bilgi edindiniz. 3D baskıdaki ilerlemeler, daha düşük üretim çalışmaları için optimize edilmiş takımlar ve malzeme bilimi sayesinde hassas parçalar giderek kısalan zaman dilimleri içinde tasarlanabilir, üretilebilir ve teslim edilebilir. Rosti, üretim döngülerindeki atıl süreyi azaltmaya yardımcı olmak ve üreticilerin ürün geliştirmeyi ilerletmelerini ve pazara daha hızlı ulaşmalarını sağlamak için bu süreci hızlandırmaya kararlıdır.

Rosti bu sürece ve müşterilerine kattığı değere o kadar bağlıdır ki, Çin'deki tesisi bünyesinde Asya'da yeni bir inovasyon laboratuvarı için 1,3 milyon doların üzerinde yatırım yapmıştır ve yakın zamanda Avrupa'da kurulan bir inovasyon laboratuvarı için 1,3 milyon dolarlık ikinci bir yatırım yapmıştır.

Rosti'nin Dijital İnovasyon Laboratuvarı'nın 72 saatlik konseptten gerçeğe dönüşme süreci şu şekilde işliyor:

1. Rosti mühendisleri bir müşterinin 3D ürün verilerini ve teknik özelliklerini alır ve zaman işlemeye başlar. Gereksinimler analiz edilir ve verimliliği en üst düzeye çıkarmak ve üretim maliyetlerini en aza indirmek için optimizasyonlar önerilir. Bileşen prototipleme başlatılır.
2. Rosti ekip üyeleri, dijital simülasyon geliştirirken en iyi uygulamalara ve geçmiş projelerin kapsamlı bilgi veri tabanına dayanmaktadır. Dijital simülasyonların analizi sadece bileşen tasarımına değil, kalıplama senaryolarının optimizasyonuna da fayda sağlamaktadır. İncelenen alanlar arasında yolluk, soğutma, bozulma ve döngü süreleri yer almaktadır.
3. Basılı takım boşlukları ve çekirdekleri başlatılır. Takımlar, geleneksel kalıplama işlemi ortamlarına dayanabilen yüksek sıcaklık reçinelerinde sıfırdan üretilir.
4. Kalıplanmış parçalar optik lazer tarama ile doğrulanır. Tam metroloji raporları, üretim amacını doğrulamak ve tahmine dayalı analizi ve ürün ölçümlerini desteklemek için dakikalar içinde kullanılabilir.

Tasarımın yüklenmesinden sonraki üç gün içinde, müşterinin tasarımı amaçlanan tasarımda hayat bulur.

Rosti Kuzey Amerika her zaman üstün DFM süreçleri, son teknoloji tesisleri ve teknolojisi ve mühendislik uzmanlığı ile tanınmıştır. Şimdi Rosti'nin küresel erişimi ve yerel odak felsefesi ile müşteriler, konumdan bağımsız olarak plastik bileşen geliştirmenin her adımında işbirliğine dayalı üretim uzmanlığına ve çözümlerine güvenebilirler.

Rosti Kuzey Amerika müşterilerinin dünya çapındaki dijital inovasyon laboratuvarlarına erişimi olmasının yanı sıra, şirketin Germantown, Wisconsin 'deki lokasyonunda özel bir tesis şu anda geliştirilmektedir.

Küresel bir kaynak ve tedarikçi ağı ve dünya çapında en özverili, bilgili ve bağlantılı ekiplerden biri ile müşteriler, tasarımdan tüm üretim döngüsüne kadar uzman bir ortak bulacaktır.