How to Make Injection Mould with 3D Printer

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

แม่พิมพ์พลาสติกแบบกระทุ้ง2ขั้นตอน (แบบที่2) Double Stage Ejection (part 2)

ในบทความตอนที่แล้ว ได้อธิบายถึงการออกแบบระบบปลดชิ้นงานแบบ 2 ขั้นตอน ในทางทฤษฏีวิธีการดังกล่าวสามารถใช้งานได้ แต่ในการฉีดพลาสติกจริงๆอาจมีข้อผิดพลาดเกิดขึ้นได้ หากสปริงยุบตัวเร็วเกินไป เข็มกระทุ้งที่ค่อนข้างบางจะกระทุ้งที่ชิ้นงานก่อน ซึ่งอาจทำให้ชิ้นงานเกิดความเสียหายได้ ในทางปฏิบัติจริงเราสมควรที่จะออกแบบการปลดชิ้นงานในลักษณะนี้จะเหมาะสมกว่า

แม่พิมพ์พลาสติกแบบกระทุ้ง2ขั้นตอน

แม่พิมพ์พลาสติกแบบนี้ระบบปลดชิ้นงานจะมีกระเดื่องประกอบรวมอยู่กับชุดกระทุ้ง ระหว่างที่แม่พิมพ์เปิด ชิ้นงานจะถูกปลดออกจากแม่พิมพ์ฝั่งตัวผู้โดยแผ่นปลด (Stripper Plate) แขนที่สั้นกว่าของกระเดื่องที่อยู่ในช่องของ Spacer Block จะเป็นจุดหมุนดันให้แขนอีกข้างยกแผ่นกระทุ้ง เข็มกระทุ้งจึงสามารถกระทุ้งชิ้นงานหลุดออกจากแม่พิมพ์ได้ในที่สุด การออกแบบในลักษณะนี้จะเป็นการป้องกันไม่ให้เข็มกระทุ้งดันชิ้นงานก่อนที่ชิ้นงานจะถูกปลดออกจากแม่พิมพ์ฝั่งตัวผู้

แม่พิมพ์พลาสติกกระทุ้ง2ชั้น Double Stage Ejection

ชิ้นงานพลาสติกที่มีขนาดใหญ่แต่มีผนังบาง มักจะต้องออกแบบวิธีการปลดหลายขั้นตอน โดยเฉพาะในกรณีที่ไม่สามารถวางเข็มกระทุ้งให้ดันส่วนผนังข้างหรือโครง ซึ่งเป็นส่วนที่แข็งแรงพอจะรับแรงกระทุ้งโดยไม่ทำให้ชิ้นงานเสียหาย จากภาพตัวอย่างด้านล่างชิ้นงานลักษณะนี้จะไม่สามารถกระทุ้งที่ผนังชิ้นงานได้โดยตรง

double-stage-ejection

แม่พิมพ์ขนม,แม่พิมพ์สบู่,แม่พิมพ์ที่ใช้กับอาหาร

ในการผลิตบางประเภท แม่พิมพ์ที่ใช้ขึ้นรูปอาจต้องสัมผัสกับอาหารโดยตรง ควรเลือกใช้วัสดุที่เป็น food grade และในอาหารบางประเภทอาจต้องใช้อุณหภูมิที่สูงเพื่อปรุงสุกหรือฆ่าเชื้อ ทำให้วัสดุที่ใช้ผลิตแม่พิมพ์ต้องสามารถรองรับในจุดนี้ด้วย

แม่พิมพ์ขนม2

แม่พิมพ์ขนม

แม่พิมพ์ที่ฝั่งตัวผู้สามารถยุบได้ Collapsible Core

แม่พิมพ์แบบนี้โดยมากจะใช้กับชิ้นงานขนาดเล็ก ในกรณีที่ชิ้นงานมีเกลียวด้านใน เราสามารถออกแบบให้คอร์เป็นแกนเหล็กหุ้มปลายด้วยยางซิลิกอน ซึ่งทำเป็นเกลียวนอก ถ้าแม่พิมพ์ปิดยางจะถูกอัดเข้าไปในคาวิตี้ ทั้งสองส่วนจะประกอบกันจนได้รูปคอร์ที่มีเกลียวถูกต้อง เมื่อแม่พิมพ์เปิดแกนเหล็กจะเลื่อนถอยกลับ ยางซิลิกอนยุบตัวลงทำให้ปลดชิ้นงานออกจากคอร์ได้ แม่พิมพ์แบบนี้จะมีราคาถูกกว่าแบบที่มีอุปกรณ์คลายเกลียว ยางซิลิกอนมีอายุการใช้งานไม่นานนัก แต่มีราคาไม่แพง และถอดเปลี่ยนได้ง่าย อย่างไรก็ตาม คอร์แบบนี้จะเกิดปัญหาในการหล่อเย็นและต้องใช้รอบการฉีดที่นานกว่า อีกทั้งยังมีข้อจำกัดในการใช้ คือไม่สามารถหลีกเลี่ยงการเกิดรอยที่ชิ้นงานหากใช้คอร์ที่ยุบตัว และไม่เหมาะกับชิ้นงานที่ต้องการความแม่นยำิเช่นเฟืองตัวหนอน

คอร์แบบยุบตัวได้

ตัวยางซิลิกอนเมื่อใช้งานไปสักระยะจะเกิดการสึกหรอ ยางจะเสียรูปจนใช้งานไม่ได้ จึงไม่เหมาะที่จะใช้ในงานที่ควบคุมขนาด แต่สำหรับการฉีดชิ้นงานจำนวนน้อย ก็เป็นอีกหนึ่งทางเลือกที่น่าสนใจ

การปลดเกลียวพลาสติกด้านข้าง

ในงานออกแบบชิ้นส่วนพลาสติก ผู้ออกแบบโดยมากมักจะออกแบบให้ชิ้นงานพลาสติกสามารถผลิตได้โดยง่าย ทั้งในส่วนของแม่พิมพ์ที่ใช้ผลิต และกระบวนการฉีดชิ้นส่วนพลาสติก เนื่องจากหากชิ้นส่วนพลาสติกมีความซับซ้อนมาก จะทำให้ราคาแม่พิมพ์สูงขึ้น และยังต้องใช้ระยะเวลาในการสร้างแม่พิมพ์ที่นานขึ้นตามไปด้วย หลังจากได้แม่พิมพ์ เมื่อนำไปทำการผลิตชิ้นงานพลาสติก ระยะเวลาฉีดสำหรับชิ้นงานพลาสติกที่ซับซ้อนมักจะนานกว่า ทำให้ราคาฉีดสูงขึ้นตามไปด้วย

แต่ในบางครั้งเราไม่สามารถหลีกเลี่ยงการออกแบบชิ้นส่วนพลาสติกที่ซับซ้อนได้ ก็จำเป็นต้องสร้างแม่พิมพ์เพื่อให้สามารถผลิตได้ตรงตามความต้องการของลูกค้า

แม่พิมพ์แบบมีเกลียวด้านข้าง

การทำเกลียวในชิ้นส่วนพลาสติกเป็นเรื่องที่ยุ่งยาก เนื่องจากทิศทางในการเปิดแม่พิมพ์มีทิศทางเดียว แต่การปลดเกลียว(ในกรณีนี้พูดถึงการทำเกลียวใน) จำเป็นต้องใช้การเคลื่อนที่ 2 ทิศทาง(การหมุนและการเคลื่อนที่ตามแนวแกน)  ผู้ออกแบบแม่พิมพ์จึงต้องจัดทำระบบกลไก เพื่อให้เกิดการหมุนและเลื่อนไปตามแนวแกนพร้อมกันในขณะที่ทำการเปิดแม่พิมพ์ ตามภาพด้านบน เมื่อแม่พิมพ์เปิดจะมีแกนเลื่อนเพื่อเปลี่ยนทิศทางการเคลื่อนที่เป็นแนวนอน Read More

ชิ้นส่วนพลาสติกที่มี Undercut ภายใน

การออกแบบชิ้นส่วนพลาสติกโดยส่วนใหญ่ ถ้าเป็นไปได้ผู้ออกแบบควรหลีกเลี่ยง การทำบ่าหรือเขี้ยวล็อคไว้ภายในชิ้นงาน เนื่องจากในการผลิตแม่พิมพ์พลาสติก จุดที่เป็นบ่าหรือเขี้ยวล็อคนี้ ต้องทำการออกแบบระบบกลไก เพื่อใช้ปลดชิ้นงานออกจากแม่พิมพ์ ทำให้แม่พิมพ์มีราคาสูงขึ้น

ในกรณีที่จำเป็นต้องออกแบบให้มีบ่าล็อคภายใน ตามภาพด้านล่าง เป็นตัวอย่างชิ้นงานที่มี undercut ภายในที่ผนังของทั้งสองด้านตรงข้ามกัน โดยทั่วไปสามารถปลดได้ด้วยคอร์ที่ยุบได้ (Collapsible core) ซึ่งประกอบด้วยชิ้นส่วนที่มีผิวเอียงหลายชิ้น ดันให้อยู่ในตำแหน่งด้วยแกนกลางที่ทำเป็นเรียวและเลื่อนด้วย angle pin อย่างไรก็ตาม วิธีการนี้ไม่เหมาะกับชิ้นงานขนาดเล็กซึ่งใช้คอร์แยก (split core)ที่มีความแข็งแรงกว่า

Collapsible Core คอร์แบบยุบตัวได้