แม่พิมพ์พลาสติก ที่ใช้ในอุตสาหกรรมการผลิตในปัจจุบัน มีการออกแบบหลากหลายรูปแบบตามประเภทของชิ้นงานที่ผลิต ในอดีตการออกแบบแม่พิมพ์มักหลีกเลี่ยงชิ้นงานที่มีความซับซ้อน เนื่องจากข้อจำกัดในด้านกระบวนการตัดเฉือนโลหะ เพื่อควบคุมไม่ให้ราคาแม่พิมพ์สูงจนเกินไป
ปัจจุบันการออกแบบแม่พิมพ์มี software ที่ช่วยในการออกแบบมากมาย อีกทั้งในกระบวนการตัดเฉือนโลหะ ยังเป็นระบบ CNC ทั้งหมดแล้ว ทำให้มีความแม่นยำในการผลิตมากขึ้น ส่งผลให้สามารถออกแบบแม่พิมพ์ที่มีความซับซ้อนมากขึ้นได้
โมลพลาสติกหรือแม่พิมพ์พลาสติกใช้สำหรับขึ้นรูปผลิตภัณท์พลาสติก ในการออกแบบแม่พิมพ์พลาสติก การหดตัวของพลาสติกเป็นสิ่งสำคัญอันดับแรกที่ต้องพิจารณา ซึ่งการหดตัวของพลาสติกมีสาเหตุมาจากพลาสติกมีการอัดตัวและขยายตัวเมื่อได้รับความร้อน ซึ่งพลาสติกที่มีโครงสร้างเป็นระเบียบจะหดตัวมาก เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงสภาพของพลาสติกในส่วนที่เป็นระเบียบ (Crystalline) ในทางทฤษฎีสามารถหาขนาดของการหดตัวได้ถ้าทราบค่าต่างๆที่เกี่ยวข้อง ซึ่งหาได้จากแผนภูมิ แรงดัน-ปริมาตร-อุณหภูมิ (P-V-T) ซึ่งได้มาจากการวัดด้วยวิธีที่เหมาะสม
จากภาพที่ 1 ตำแหน่ง A-B เริ่มอัดน้ำพลาสติกที่อยู่ส่วนหน้าของปลายเกลียว น้ำพลาสติกไหลผ่านระบบ runner ของแม่พิมพ์พลาสติก Read More
ในกระบวนการฉีดพลาสติกเข้าสู่แม่พิมพ์ พลาสติกหลอมเหลวจะถูกเครื่องฉีดอัดด้วยแรงดันสูงเข้าสู่แม่พิมพ์ การไหลของพลาสติกหลอมเหลวเพื่อเติมเต็มโพรงแบบภายในแม่พิมพ์อาจใช้เวลาเพียงไม่กี่วินาที การออกแบบแม่พิมพ์พลาสติก จึงควรคำนึงถึงการไหลเข้าของพลาสติกเพื่อเติมเต็ม และการไหลออกของอากาศภายในโพรงแบบ เพื่อให้ชิ้นงานที่ฉีดออกมามีคุณภาพสมบูรณ์ ไม่เกิดรอยตำหนิที่ชิ้นงาน
โดยปกติเรามักเลือกใช้ค่า ตามตารางด้านล่างนี้ เพื่อออกแบบระยะห่างของแม่พิมพ์ตามชนิดของพลาสติก
รูระบายอากาศในแม่พิมพ์พลาสติก
การระบายอากาศภายในแม่พิมพ์ควรพิจารณาดังนี้
1.การทำรูระบายอากาศต้องคำนึงถึงความหนืดของพลาสติกแต่ละชนิด ซึ่งค่าความหนืดขึ้นอยู่กับ
-อุณหภูมิของแม่พิมพ์
-อุณหภูมิของพลาสติกที่ฉีดเข้าไปในแม่พิมพ์
-ความดันในการฉีดพลาสติก
2.อุณหภูมิที่ตำแหน่งของรูระบายอากาศ
3.ความดันที่ cavity
รูปแบบของชิ้นงานพลาสติกที่มี Undercut จะไม่สามารถปลดออกจากแม่พิมพ์ด้วยวิธีการกระทุ้งตามปกติได้ แม่พิมพ์พลาสติกที่ทำการขึ้นรูปต้องออกแบบให้เป็นแม่พิมพ์แบบสไลด์ ซึ่งระบบขับเคลื่อนกลไกเพื่อขับเลื่อนชุดสไลด์นี้ สามารถออกแบบได้หลากหลายวิธี ขึ้นอยู่กับผู้ออกแบบแม่พิมพ์และข้อจำกัดเรื่องรูปร่างของชิ้นงาน
แม่พิมพ์พลาสติกแบบใช้ Angular Cam
แม่พิมพ์พลาสติกที่ขับด้วย Angular Cam นี้ จะทำงานโดยใช้การเคลื่อนที่เข้าออกของเครื่องฉีดพลาสติก ในจังหวะที่แม่พิมพ์ปิดเพื่อฉีดงาน ชุด Angular Cam จะดันชุดสไลด์ทั้ง2ฝั่งให้เลื่อนเข้าหากัน เมื่อเครื่องฉีดพลาสติกดันน้ำพลาสติกเข้าสู่โพรงแบบจนเต็มแล้ว ในจังหวะที่แม่พิมพ์เปิดเพื่อปลดชิ้นงาน แกน Angular Cam ที่เป็นช่วงแกนตรง จะยังไม่ไปเตะชุดสไลด์ ในจังหวะนี้ชิ้นงานด้านที่ติดฝั่งคาวิตี้จะถูกปลดออก เมื่อชุด Angular Cam เลื่อนไปจนกระทั่งปลาย Cam เตะ ชุดสไลด์จะถูกเปิดออกทำให้ Read More
แม่พิมพ์พลาสติกโดยมาก ผู้ออกแบบแม่พิมพ์มักออกแบบให้ใช้เข็มกระทุ้งเป็นตัวดันปลดชิ้นงานออกจากแม่พิมพ์ เพราะจะสะดวกในการออกแบบและซ่อมแซม อีกทั้งง่ายต่อการผลิตเนื่องจากที่เครื่องฉีดจะมีระบบกระทุ้งติดตั้งมาให้อยู่แล้ว ทำให้ผู้ผลิตแม่พิมพ์ส่วนใหญ่มักเรื่องใช้วิธีนี้
แม่พิมพ์พลาสติก แบบใช้ลมปลดชิ้นงาน
แต่ในชิ้นงานพลาสติกบางประเภทมีข้อจำกัดในเรื่องความแข็งแรงของวัสดุเข้ามาเกี่ยวข้อง ชิ้นงานพลาสติกประเภทที่เล็กจนไม่สามารถวางตำแหน่งเข็มกระทุ้งได้ หรือบางกรณีชิ้นงานมีความบางมากๆ เช่น ชาม,ถ้วย,แก้วน้ำ (Disposable) หากใช้เข็มกระทุ้งในการดันปลด Read More
แม่พิมพ์พลาสติกโดยส่วนใหญ่ ผู้ออกแบบแม่พิมพ์มักจะกำหนดทางเข้าน้ำพลาสติกให้อยู่กึ่งกลางของแม่พิมพ์ เพื่อให้ง่ายต่อการออกแบบเพื่อผลิตแม่พิมพ์และการฉีดพลาสติก แต่ในชิ้นงานพลาสติกบางชนิด นอกจากขนาดที่ถูกต้องแล้วเรื่องของผิวสัมผัสและความสวยงามของชิ้นงาน ก็เป็นสิ่งที่ต้องให้ความสำคัญเช่นกัน
Ejector Pin Gate
เพื่อหลีกเลี่ยงตำหนิที่เกิดจากช่องทางเข้าของน้ำพลาสติก ผู้ออกแบบแม่พิมพ์มักเลือกใช้วิธี Read More
คุณสมบัติที่สำคัญของเทอร์โมพลาสติกคือ ปราศจากความชื้นและสารทำละลายอื่นที่มีจุดเดือดต่ำ ความชื้นปริมาณเล็กน้อย สามารถกลายเป็นไอน้ำได้ ซึ่งจะมีโอกาสติดอยู่ภายในชิ้นงาน ในระหว่างขั้นตอนการฉีดพลาสติก
เปอร์เซ็นต์ความชื้นเทอร์โมพลาสติก
ไอน้ำนี้จะขยายตัว เมื่อแรงดันของน้ำพลาสติกลดลงในขั้นตอนสุดท้ายของการฉีดพลาสติก ซึ่งนำไปสู่การเกิดโพรงในเนื้อชิ้นงาน บางครั้งโพรงดังกล่าวจะแบน เนื่องจากการเฉือนระหว่างที่น้ำพลาสติกไหล ทำให้เกิดรอยเงาที่ผิวพลาสติกที่เรียกว่า Mica mark ความชื้นที่ถูกดูดซับเข้าไปในเนื้อพลาสติก ทำให้ต้องใช้เวลานานในการอบเม็ดพลาสติกให้แห้ง โดยทั่วไปเมื่อใช้อุณหภูมิในการฉีดสูงขึ้น ปริมาณความชื้นที่ยอมให้มีในเม็ดพลาสติกก็ต้องลดลงด้วย ทั้งนี้เพราะ Read More
ขั้นตอนการฉีดพลาสติก เครื่องฉีดพลาสติกจะสร้างแรงดันให้น้ำพลาสติกหลอมเหลวไหลเข้าสู่แม่พิมพ์ ซึ่งจะเข้าไปแทนที่อากาศภายในคาวิตี้ หากอากาศภายในแม่พิมพ์นี้ ไม่สามารถเล็ดลอดออกไปได้ ก็จะขัดขวางการไหลของน้ำพลาสติก ซึ่งจะทำให้อากาศภายในร้อนขึ้นเนื่องจากการอัดตัว เป็นสาเหตุที่ทำให้เกิดรอยไหม้ที่ผิวชิ้นงานพลาสติก ทำให้ชิ้นงานเสียหาย
ภาพที่ 1 แสดงปัญหาการอั้นอากาศในแม่พิมพ์ฉีด
โดยปกติ แม่พิมพ์พลาสติก ไม่จำเป็นต้องออกแบบร่องระบายอากาศ Read More
ขั้นตอนในการผลิตแม่พิมพ์พลาสติก ต้องอาศัยเครื่องจักรหลากหลายชนิด เพื่อขึ้นรูปโลหะให้ตรงตามแบบทำให้ต้นทุนในการผลิตแม่พิมพ์พลาสติกมีราคาสูง และ เมื่อได้ทำการตัดเฉือนโลหะไปแล้วหากมีการปรับเปลี่ยนแก้ไขแบบชิ้นงาน อาจต้องทำการขึ้นรูปใหม่ทั้งหมด ซึ่งเป็นเรื่องยุ่งยากและค่าใช้จ่ายจะสูงมาก
ในปัจจุจบันได้มีการนำเครื่อง 3D Printer มาใช้ช่วยในการผลิตแม่พิมพ์พลาสติกสำหรับชิ้นงานต้นแบบ ซึ่งลดเวลาในการผลิตแม่พิมพ์ลงได้เป็นอย่างดี ทำให้ต้นทุนในการผลิตแม่พิมพ์พลาสติกลดลง
ภาพที่1 แสดงรูปแบบชิ้นงานและการวางตำแหน่งแม่พิมพ์
เริ่มต้นจากการออกแบบชิ้นงานและ insert ของแม่พิมพ์พลาสติก จากนั้นจึงทำโปรแกรมสั่ง 3D Printer เพื่อยิงชิ้นงาน insert แม่พิมพ์ต้นแบบขึ้นมา Read More